Dynamische Atem-VOC-Profilerstellung als nicht-invasives Instrument zur Beurteilung der Hämodialyse-Angemessenheit

Die Begründung und die Angemessenheit der Hämodialyse (HD) werden häufig durch Kleinigkeitsmetriken wie KT/V zusammengefasst. Die patientenzentrierten Ergebnisse verbessern sich jedoch nicht immer mit einer höheren Harnstoffentfernung. Menschen, die HD erhalten, haben häufig chronische Entzündungen, Immunstörungen und breite Stoffwechselstörungen, die nicht durch Harnstoffkinetik erfasst werden. Der Atem enthält spuren flüchtige organische Verbindungen (VOCs), die durch endogene und exogene Stoffwechselprozesse erzeugt werden. Frühere Studien legen nahe, dass chronische Nierenerkrankungen (CKD) und Nierenerkrankungen im Endstadium (ESKD) die Atemchemie verändern, einschließlich Verbindungen wie Ammoniak, Alkane und Aldehyde. Dynamische (post-dialyse) VOC-Profilerstellung kann daher ein schnelles, nicht-invasives Fenster in sofortige Behandlungseffekte und das breitere urämische Milieu liefern.

Diese Studie erweitert frühere Arbeiten, indem (1) gepaarte Atemproben vor und nach einer routinemäßigen HD -Sitzung, (2) Atemanalysen mit einer umfassenden Blutbiochemie und Immunmessungen und (3) integrierende transkriptomische Ressourcen der öffentlichen transkriptomischen Ressourcen in die immunübergreifenden Signalkontexte integriert werden. Das übergeordnete Ziel ist es, zu bewerten, ob Atem-VOC-Signaturen-Allone oder in Kombination mit Blutindizes------als praktische Indikatoren für die Angemessenheit der Dialyse für klinische und Forschungsgebrauch dienen.

Studienziele Hauptziel: charakterisieren dynamische Veränderungen in ausgeatmeten VOCs in einer einzelnen HD -Sitzung und bewerten Sie, ob diese Veränderungen mit herkömmlichen Angemessenheit und klinisch relevanten Blutindizes verfolgen.

Zu den sekundären Zielen gehören: (a) die Beschreibung der Unterschiede in den Atem -VOC -Profilen zwischen Individuen bei der Erhaltung HD und gesunden Erwachsenen; (b) Identifizierung von Blutindizes, die sich im Verlauf einer einzelnen HD -Sitzung ändern und von den typischen Referenzbereichen abweichen; und (c) Untersuchung von Links zwischen Atemfunktionen und immun-/metabolischen Signaturen mit öffentlich verfügbaren transkriptomischen Datensätzen.

Studiendesignübersicht Dies ist eine Querschnittsbeobachtungsstudie, die im Shanghai Second People's Hospital (Abteilung für Nephrologie, Dialyseeinheit) durchgeführt wird. Zu den Teilnehmern gehören Erwachsene für die Erhaltung HD und Alter/Geschlechtsanpassungsgesunde Erwachsene. Für die HD -Gruppe werden Atem- und Blutproben unmittelbar vor und nach einer routinemäßigen Behandlung entnommen; Gesunde Teilnehmer bieten bei einem Besuch einen einzigen Atemzug und eine Blutprobe an. Es wird kein Untersuchungsmittel oder Gerät verabreicht und die klinische Versorgung wird nicht geändert.

Einstellungs- und Zeitleiste-Einzelzentrum-Studie im Shanghai Second People's Hospital. Die Einschreibung ist vom 1. September 2025 bis 1. Dezember 2025 geplant. Die Probenahme- und Laboranalysen werden voraussichtlich zwischen Dezember 2025 und Dezember 2026 stattfinden, gefolgt von Datenintegration und Verbreitung bis zum 30. Juni 2027.

Probenahmungsverfahren Atemsammlung: Alveolaratem wird unter Verwendung validierter Inert -Sammelbeutel oder -geräte pro institutioneller Standard -Betriebsverfahren (SOPs) erfasst. Für HD -Teilnehmer werden zwei Proben erhalten: eine, die vor Beginn einer routinemäßigen HD -Sitzung gesammelt wurde und eine nach Abschluss derselben Sitzung unverzüglich gesammelt wurde. Umgebungs-/Blankproben werden neben Patientenproben gesammelt, um den Umwelthintergrund zu überwachen. Die Proben werden unter Bedingungen transportiert, die den VOC -Verlust minimieren und nach SOPs umgehend verarbeitet werden.

Blutsammlung: Periphere venöse Blut wird für HD-Teilnehmer (vor und nach der Sitzung) und einmal für gesunde Erwachsene gesammelt. Zu den Tests gehören routinemäßige Biochemie und immunbezogene Messungen, die im Protokoll angegeben sind. Alle Proben sind nur mit codierten Kennungen gekennzeichnet.

VOC-Analyse analytische Methoden: Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS) wird zur relativen Identifizierung und Quantifizierung von VOCs verwendet. Zu den analytischen Läufen gehören interne Standards und Qualitätskontrollen zur Überwachung der Stabilität der Retentionszeit, der Massengenauigkeit und der Signaldrift. Chromatographische Entfaltung, Spitzenausrichtung und Annotation der zusammengesetzten Annotation folgen Labor -SOPs; Die mutmaßlichen Identifikationen werden gegebenenfalls mit Spektralbibliotheken zugewiesen. Wenn machbare Kandidatenfunktionen mit authentischen Standards bestätigt werden.

Blutassays: Ungefähr 97 Parameter, die die allgemeine Biochemie, Entzündung und Immunindizes umfassen, werden unter Verwendung klinisch validierter Methoden gemessen. Laborqualitätskontrollverfahren und Instrumenten -Wartungspläne folgen den Krankenhausstandards.

Ergebnisse und Maßnahmen (Informations-, Nicht-Duplikativ) zur Vermeidung von Duplikation mit dem Outcome-Messmodul finden Sie hier nur eine Zusammenfassung auf hoher Ebene. Die Studie bewertet (a) Vor-/Post-Änderungen der Kandidaten-VOC-Merkmale bei HD-Teilnehmern und (b) zwischen den Gruppenunterschieden (HD vs. gesund) in Atemwarenprofilen. Ausgewählte Blutindizes werden für Änderungen vor/post analysiert und relativ zu üblichen Referenzintervallen kontextualisiert. In den registrierten Ergebnismaßen für vorgegebene Endpunkte und Definitionen finden Sie unter den registrierten Ergebnismaßnahmen.

Probengröße Begründung Die Zielprobe umfasst ungefähr 22 Personen auf HD und ungefähr 23 gesunde Erwachsene. Ein zweiproportionaler Vergleich für ein repräsentatives binäres VOC-Merkmal (positive Nachweisrate) bildete die Stichprobengröße: Unter der Annahme von P0 ≈ 0,40 bei gesunden Erwachsenen und P1 ≈ 0,80 Vordialyse mit α = 0,05 (zweiseitig) und 80% Power, beträgt die Schätzung der Probengröße von etwa 20, die sich mit dem geplanten Zahlen um die Planung der geplanten Zahlen befassen. Blutendpunkte werden als explorativ angesehen und wurden nicht zur Stromversorgung der Studie verwendet.

Datenverwaltung und Vertraulichkeitsdatenerfassung verwendet die Doppeldateneingabe für Laborergebnisse, automatisierte Bereiche und Logikprüfungen sowie das routinemäßige Diskrepanzmanagement. Codierte Kennungen werden für alle Proben und Fallberichtsformulare verwendet. Der Neuidentifikationschlüssel wird separat mit eingeschränktem Zugang gespeichert. Die elektronischen Daten befinden sich auf sicheren, auf Zugriff kontrollierten Servern mit regelmäßigen Backups und Prüfungsspuren. Vor den endgültigen Analysen wird ein Datensperrverfahren implementiert.

Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung (QC/QA) standardisierte SOPs regieren die Teilnehmervorbereitung, Atem- und Blutsammlung, Handhabung, Speicherung, Instrumentenbetrieb und Datenverarbeitung. Zu den GC-MS-Läufen gehören Rohlinge, interne Standards und gepoolte Qualitätskontrollproben zur Überwachung der Stapeleffekte und der analytischen Präzision. Vorgebildete Akzeptanzkriterien (z. B. die Fenster für die Retentionszeit, die Massengenauigkeit und die relative Standardabweichung zwischen QC -Replikaten) werden verwendet, um Funktionen für Überprüfung oder Ausschluss zu kennzeichnen. Die monatliche Datenintegritätsprüfung befasst sich mit Vollständigkeit und Konsistenz.

Ethische Überlegungen Die Studie folgt der Erklärung von Helsinki und den geltenden nationalen Vorschriften. Die Teilnehmer geben eine schriftliche Einverständniserklärung vor studienspezifischen Verfahren ein. Da die Studie nicht interventionell ist und die routinemäßige Versorgung der HD-Teilnehmer ausrichtet, sind die Risiken minimal und hauptsächlich auf Venenpunktionsbeschwerden und zufällige Befunde aus Labortests beschränkt.

Risiko-Nutzen und Teilnehmerbelastung Die Atemplatte ist nicht invasiv, und Blutniveaus beinhalten für die meisten Teilnehmer kurze, geringfügige Beschwerden. Möglicherweise gibt es keinen direkten klinischen Nutzen für einzelne Teilnehmer. Der potenzielle gesellschaftliche Nutzen umfasst den Fortschritt zu einfachen, nicht-invasiven Markern der Dialyse-Angemessenheit, die die klinische Entscheidungsfindung beeinflussen könnten.

VOC-Funktionstabellen für die Vorverarbeitung und Datenreinigung (VOC und Blut) unter Verwendung gepaarter Umgebungsproben, Ausrichtung der Retentionszeit und Signalnormalisierung (z. B. interne Standardnormalisierung und/oder Gesamtionenstromnormalisierung). Die Intensitäten werden gegebenenfalls logarithmisch transformiert und skaliert. Merkmale mit schlechter Reproduzierbarkeit in QC -Proben oder übermäßiger Fehlern werden entfernt. Für Werte unter den Erkennungsgrenzen kann die Imputation eine kleine Konstante (z. B. die Hälfte des Mindestwerts ungleich Null) in Sensitivitätsanalysen verwenden.

Blutindizes werden auf physiologische Plausibilität und analytische Flaggen überprüft. Ausreißer werden mit robusten Methoden untersucht. Korrekturen oder Ausschlüsse folgen vordefinierten Regeln, die im Datenverwaltungsplan dokumentiert sind.

Umgang mit fehlenden Daten Wenn die Fehlen von Fehlern ≤ 5% für eine Variable beträgt, können vollständige Case-Analysen mit Sensitivitätsprüfungen verwendet werden. Bei höheren Fehlern, von denen angenommen wird, dass es zufällig fehlt, kann für angepasste Analysen eine multiple Imputation durch gekettete Gleichungen (Mäuse) angewendet werden. Ergebnisse, die im Grunde genommen nicht fehlen, sind nicht in der Random (z. B. aufgrund technischer Ausfälle) durch Sensitivitätsanalysen, einschließlich der relevanten Best-/Worst-Case-Grenzen.

Der statistische Analyseplananalysen gehen nach einem vorgegebenen Plan zur Begrenzung der Multiplizität und der analytischen Flexibilität. Kontinuierliche Variablen werden als Mittelwert ± SD oder Median (IQR) zusammengefasst. Kategoriale Variablen als Zählungen und Prozentsätze. Pre/Post-Vergleiche innerhalb der Person in den HD-Gruppen verwenden gepaarte T-Tests oder Wilcoxon-Signed-Rank-Tests als geeignet. Vergleiche zwischen den Gruppen (HD vs. Healthy) Verwenden Sie T-Tests/ANOVA oder Mann-Whitney-U/Kruskal-Wallis-Tests. Die Steuerung der Falsch-Entdeckungsrate (FDR) über Benjamini-Hochberg wird für mehrere VOC-Merkmale und Blutindizes verwendet.

Für multivariable Modellierung bewerten lineare oder verallgemeinerte lineare Modelle Assoziationen zwischen ausgewählten VOC -Merkmalen und klinischen Kovariaten (z. B. Alter, Geschlecht, Dialyse -Vintage, interdialytische Gewichtsänderung, Komorbiditäten), wie im statistischen Analyseplan (SAP) dokumentiert. Gegebenenfalls wird eine robuste Regression oder Transformation verwendet, um die Nichtnormalität zu mildern. Assoziationen zwischen VOCs und Blutindizes werden mit der Spearman -Korrelation und einer partiellen Korrelationsanpassung an Schlüsselkovariaten bewertet.

Maschinelles Lernen: Kandidatenklassifizierer (z. B. Unterstützungsvektormaschinen, zufällige Wälder und bestrafte logistische Regression) werden geschult, um die Voraussetzungen nach der Dialyse zu unterscheiden und HD vs. gesund. Um Informationsleckage zu vermeiden, werden auf Teilnehmerebene Kreuzvalidierungsfalten erstellt. Die Modellauswahl verwendet eine verschachtelte oder wiederholte, geschichtete 10-fache Kreuzvalidierung mit dem Tuning der inneren Schleife und der Leistungsschätzung auf der äußeren Schleife. Zu den primären Metriken gehören Flächen unter der Empfängerbetriebscharakteristischen Kurve (AUC), Genauigkeit, Empfindlichkeit, Spezifität und Kalibrierung (z. B. Platt -Skalierung). Die Modellinterpretierbarkeit wird mithilfe von Shap -Werten bewertet, um Merkmalsbeiträge zu quantifizieren. Leistungsschätzungen werden von 95% -Konfidenzintervallen über Bootstrapping begleitet.

Zu den Sensitivitätsanalysen gehören: (a) Wiederauftreten von Modellen mit alternativer Normalisierung oder Imputationsstrategien; (b) Ausnahme von Merkmalen mit potenziellen Umweltquellen; (c) Schichtanalysen nach Dialyseadäquanzkategorien, die im Protokoll gemäß den anerkannten Richtlinien der klinischen Praxis definiert sind; und (d) Wiederholung von Vergleiche mit nicht parametrischen Ansätzen. Explorative Untergruppenanalysen vergleichen CKD -Stadium 5 -Patienten, die durch Angemessenheit und andere klinische Faktoren kategorisiert sind.

Die Integration mit externen transkriptomischen Ressourcen (explorativ) zur Kontextualisierung von Immunergebnissen können öffentliche transkriptomische Datensätze, die für ESKD/HD relevant sind (z. B. periphere Blut- oder PBMC -Datensätze) relevant sind. Gen-Set-Variationsanalyse oder Anreicherungsmethoden für Einzelproben fassen die Signaturen vom Typ Signal und Zellstyp zusammen, die dann mit gemessenen Blutindizes und Atem-VOC-Merkmalen unter Verwendung von Korrelation und Regression zusammenhängen. Diese explorativen Analysen sollen mechanistische Hypothesen erzeugen und nicht die Kausalität bestätigen.

Zu den Vorurteilen, Verwirrungs- und Robustheitspotentialverzerrungen zählen die VOC -Kontamination der Umwelt, die Ernährungseffekte, der Raucherstatus und die Komorbiditäten. Zu den Kontrollen gehören Umgebungsbleche, gegebenenfalls Anweisungen vor dem Sammeln und Anpassung an wichtige Kovariaten. Die Analysen werden an Faktoren wie Alter und Geschlecht geschichtet oder angepasst, wobei Sensitivitätsanalysen ausgenommen werden, ausgenommen die Teilnehmer mit großen Protokollabweichungen.

Die Ergebnisse der Datenaustausch und Verbreitung werden in von Experten begutachteten Veröffentlichungen und wissenschaftlichen Treffen zusammengefasst. Einen identifizierter Daten- und Analysecode können auf angemessene Anfrage und institutionelle Genehmigungen geteilt werden, vorbehaltlich von Datenschutz-, Regulierungs- und ethischen Einschränkungen.

Einschränkungen als Ein-zentrale Beobachtungsstudie mit einer bescheidenen Stichprobengröße. Die Arbeit wird am besten als Hypothesen-generierende betrachtet. VOC -Identifikationen sind relativ, sofern nicht mit authentischen Standards bestätigt, und Umwelt-/Hintergrundbeiträge können nicht vollständig beseitigt werden. Zukünftige Studien mit größeren Kohorten mit mehreren Zentren und standardisierten Atemsammlungen über Standorte hinweg werden zur Validierung von Kandidatenmarkern erforderlich sein.

Schlussfolgerung Diese Studie liefert eine strukturierte, nicht-invasive Bewertung der chemischen Chemie der dynamischen Atem neben blutbasierten Indizes bei Menschen, die eine Hämodialyse erhalten. Durch die Charakterisierung von Änderungen vor/postdialyse und die Integration des Immunkontexts zielt darauf ab, praktische Signale der Angemessenheit der Dialyse zu identifizieren und das Verständnis der systemischen Biologie der Unerämie voranzutreiben.