Munuaisverfuusion noninvasiiviset mittaukset sydänleikkauksen aikana

Akuutti munuaisvaurio (AKI) on valitettavasti yleinen sydänleikkauksen komplikaatio, jota esiintyy jopa 40 %:lla potilaista ja joka johtaa lisääntyneeseen kuolleisuuteen, pidentyneeseen tehohoitoon ja sairaalahoidon kestoon. Sydänleikkauksen jälkeinen AKI ei ole hyvänlaatuinen komplikaatio, vaan lisää kuolleisuutta 1 prosentista 19 prosenttiin AKI-potilailla ja 63 prosenttiin munuaiskorvaushoitoa (RRT) tarvitsevilla potilailla. Eräässä toisessa tutkimuksessa sydänleikkauksen jälkeisten aktiivihoitoritilääkettä sairastavien potilaiden kuolleisuus oli 39 kertaa suurempi kuin potilailla, joilla ei ollut AKI:tä (95 % CI 32–48).[6] AKI on liitetty myös lisääntyneeseen sairastumiseen ja laajennettuun hoitolaitokseen kotiuttamisen tarpeeseen.

AKI:n patofysiologia sydänleikkauksen jälkeen on monitekijäinen. Potilaat, joille tehdään sydänleikkaus, ovat todennäköisesti alttiimpia AKI:lle, koska heillä on taipumus olla iäkkäitä potilaita, joilla on useita samanaikaisia ​​​​sairauksia, mukaan lukien olemassa oleva krooninen munuaissairaus, sydämen toimintahäiriö, diabetes mellitus ja korkea ikä. Sydänkirurgiapotilaat altistuvat myös useille munuaistoksisille aineille perioperatiivisen ajanjakson aikana, mukaan lukien angiografiassa käytetyt radiokontrastivärit, angiotensiinikonvertaasin estäjät ja diureetit. Hemodynaamisesti epävakaiden potilaiden sydämen minuuttitilavuus ja systeeminen verenpaine voivat olla alhaisia ​​patologisen tilan vuoksi, joka vie heidät sydämenleikkaussaliin. Alhainen sydämen minuuttitilavuus ja systeeminen verenpaine voivat heikentää munuaisten perfuusiota. Anestesian induktio ja ylläpito voi johtaa sydänlihaksen lamaan ja hemodynaamiseen epävakauteen, mikä vähentää munuaisten perfuusiota entisestään. Useimmissa tapauksissa sydänkirurgiaa helpottaa kardiopulmonaalinen ohitus (CPB), joka on prosessi, jossa potilas asetetaan sydän- ja keuhkokoneelle, joka pumppaa, hapettaa ja poistaa hiilidioksidia potilaan verestä, kun sydän on pysähtynyt. Itse CPB-piirin tiedetään aiheuttavan merkittäviä tulehdusta ja hemodynaamisia muutoksia, jotka voivat aiheuttaa munuaisvaurioita erityisesti pitkittyneillä CPB-ajoilla. Vasopressoreita ja inotrooppisia aineita, kuten vasopressiiniä, norepinefriiniä, milrinonia ja epinefriiniä, käytetään usein ylläpitämään verenpainetta ja sydämen minuuttitilavuutta. Vaikka jotkin näistä aineista voivat nostaa systeemistä verenpainetta lisäämällä systeemistä vaskulaarista vastustusta, tämä voi itse asiassa johtaa munuaisten perfuusion vähenemiseen. Näiden aineiden vaikutus AKI:n esiintyvyyteen on epävarma.

Perinteisesti AKI:n diagnoosi perustuu joko jatkuvaan virtsanerityksen laskuun tai seerumin kreatiniiniarvon nousuun. Vuoden 2012 Kidney Disease Improving Global Outcomes (KDIGO) -luokitus määrittelee AKI:n seerumin kreatiniinin nousuksi 0,3 mg/dl tai enemmän 48 tunnissa tai nousuksi vähintään 1,5-kertaiseksi lähtötasoon. Sitten määritellään kolme AKI-vaihetta seerumin kreatiniiniarvojen nousun tai vähentyneen virtsanerityksen keston perusteella.

Suurin rajoitus kreatiniinin ja virtsan erittymiselle munuaisten toiminnan merkkinä on aikaviive vamman ja diagnoosin välillä. Seerumin kreatiniinitason nousu kestää usein 24–36 tuntia munuaisvaurion jälkeen. Perioperatiiviseen virtsaneritykseen vaikuttavat tilavuustila, anestesialääkkeet ja diureettien ja AKI:n käyttö diagnosoidaan vasta, kun oliguriaa on esiintynyt vähintään 6-12 tuntia. Tämä tekee seerumin kreatiniinin ja virtsan erityksen mittauksista herkkiä akuuteille muutoksille munuaisten toiminnassa ja suhteellisen hyödyttömiä AKI:n akuutissa diagnoosissa sydänleikkauksen aikana ja sen jälkeen.

Viime aikoina on kehitetty useita varhaisia ​​biomarkkereita tunnistamaan potilaita, joilla on riski saada AKI. Kahta näistä biomarkkereista, TIMP-2:ta ja IGFBP7:ää, on käytetty AKI:n varhaiseen ennustamiseen tehohoito- ja sydänkirurgiapotilailla. Tästä huolimatta "varhainen havaitseminen" näillä biomarkkereilla on rajoitettu 3-4 tuntiin (joissakin tutkimuksissa 24 tuntiin) munuaisvaurion jälkeen.

Yksi suurimmista rajoituksista pyrkimyksissä vähentää AKI:n ilmaantuvuutta sydänkirurgiassa on munuaisten perfuusion reaaliaikaisen monitorin puute. Kuten edellä mainittiin, virtsan erittymisen tiedetään olevan huono munuaisperfuusion indikaattori. Vaikka virtsan virtausnopeus voi olla lineaarisesti yhteydessä verenpaineeseen CPB-hoidon aikana, tämä liittyy todennäköisesti ilmiöön, jota kutsutaan painediureesiksi, eikä se todennäköisesti ole heijastus munuaisperfuusion parantumisesta. Munuaisten verenkiertoa voidaan mitata kanyloimalla munuaislaskimo keskuslaskimokatetrin kautta, joka on sijoitettu reisilaskimoon. Tämä on kuitenkin erittäin invasiivinen tekniikka, eikä sitä käytetä rutiininomaisesti.

Koska munuaisten reaaliaikainen seuranta sydänleikkauksen aikana puuttuu, anestesiologit jäävät usein tekemään koulutettuja arvauksia siitä, mikä verenpaine ja sydämen minuuttitilavuus ovat riittävät munuaisten perfuusioon perustuen potilaan lähtöverenpaineeseen ja munuaisten toimintaan. Potilaalla, jolla on pitkäaikainen verenpainetauti ja/tai krooninen munuaissairaus, anestesiologin tavoitteena on usein yrittää ylläpitää normaalia korkeampaa keskimääräistä valtimopainetta (MAP) sekä CPB:ssä että sen ulkopuolella "munuaisten perfuusion parantamiseksi". Tätä käytäntöä tukevia tietoja on hyvin vähän, varsinkin jos meidän on käytettävä vasopressoreita saavuttaaksemme nämä korkeammat MAP-tavoitteet, ja tarkka kohde MAP näillä potilailla ei ole tiedossa.

Tämä munuaisperfuusion reaaliaikaisen seurannan puute on jyrkässä ristiriidassa aivojen valppaan seurannan kanssa sydänleikkauksen aikana. Aivojen oksimetrit, joita käytetään rutiininomaisesti aivojen happisaturaatioiden mittaamiseen, transkraniaaliset Doppler-järjestelmät aivojen verenvirtauksen mittaamiseen ja EEG aivojen toiminnan mittaamiseen. Usein väitetään käyttää aivoja indeksielimenä riittävän verenkierron varmistamiseksi muuhun kehoon, mutta hemodynaamisen epävakauden aikana aivojen perfuusio säilyy muiden elinten kustannuksella. Aivojen itsesäätelyn alarajan (BP, jonka alapuolella verenvirtaus tulee riippuvaiseksi verenpaineesta) uskotaan olevan 50-55 mmHg. [20, 21] Vaikka tarkkaa lukua ihmisillä ei ole määritetty ja riittävästä verenpaineesta munuaisten perfuusiota varten keskustellaan laajalti, munuaisten autosäätelyn alaraja on luultavasti merkittävästi korkeampi kuin aivojen. Aivojen desaturaatiot voivat siksi olla spesifisiä huonolle verenkierrolle muihin elimiin, kuten munuaisiin ja suolistoon, mutta ne eivät todennäköisesti ole herkkiä näille muutoksille.

Munuaisten riittävä perfuusio on paljon monimutkaisempaa kuin pelkkä munuaisten verenkierron tai munuaisten laskimohapetuksen mittaaminen. Karkeasti ottaen munuaisella on kolme anatomista aluetta: munuaiskuori, jossa suurin osa suodatuksesta tapahtuu, munuaisydin, johon virtsa keskittyy aktiivisesti, ja munuaislantio, johon virtsa kerätään. Noin ¼ sydämen minuuttitilavuudesta menee munuaisiin, ja suurin osa siitä perfusoi aivokuoren suodatusta varten. Sitä vastoin ydin saa vain rajoitetun verenkierron. Tämä yhdistettynä munuaisytimen korkeaan metaboliseen aktiivisuuteen johtaa suhteellisen hypoksiseen ydinydinympäristöön, jossa normaali pO2 on 10-20 mmHg ja hyvin pieni happivarasto. Medullaarinen hypoksia voi olla seurausta vähentyneestä hapen toimituksesta tai lisääntyneestä hapenkulutuksesta, ja se on AKI:n ja kroonisen munuaissairauden päätekijä. Munuaisytimen suhteellisen hypoksinen ympäristö ja sen rooli munuaisvauriossa viittaavat siihen, että systeemisen laskimon hapetuksen maailmanlaajuiset mittaukset keskuslaskimokatetrin kautta tai jopa munuaislaskimon hapetus invasiivisen munuaislaskimokatetrin kautta voivat olla huonoja riittävän munuaisperfuusion monitoreita. Ihanteellisin munuaisten hypoksian ja munuaisvaurion seuranta olisi medullaarisen hapetuksen mitta.

Koska munuaisytimen vasa recta on fyysisesti lähellä virtsankeräyskanavia, medullaarinen happijännitys liittyy läheisemmin virtsan happijännitykseen kuin munuaislaskimoiden hapettumiseen. Medullaarista happijännitystä on mitattu invasiivisesti eläinkokeissa ja se korreloi sekä munuaislantion virtsan että virtsarakon hapettumiseen. Sioilla virtsarakon hapettumisen osoitettiin laskevan hypoksemian ja verenvuodon lisääntyessä, minkä jälkeen se palautui elvytyksellä. Näiden muutosten havaittiin aiheuttavan muita globaaleja hemodynaamisia muutoksia ja emäsvajeen tai maitohappoasidoosin lisääntymistä. Sepsiksen lammasmallissa sekä ydin- että virtsan happi väheni ja systeemisen verenpaineen palautuminen norepinefriinillä vähensi entisestään happipainetta sekä munuaisytimen että virtsan yhteydessä. Sekä ydin- että lantion virtsan happipaineen havaittiin laskevan merkittävästi sikojen CPB:n ilmaantumisen myötä, ja se lisääntyi vähitellen ohituksen lopettamisen jälkeen, mutta pysyi alhaisempana kuin ennen CPB:tä, mikä viittaa siihen, että CPB:n hemodynamiikka voi olla merkittävä tekijä AKI:n kehittymisessä. sydänkirurgiassa.

Vuonna 1996 Kainuma et al. asetti happielektrodin virtsakatetrin sisään 96 potilaalle, joille tehtiin sydänleikkaus CPB:llä. Niiden asennuksessa katetrin kärjen ja oksimetrin välissä oli 20 ml kuollutta tilaa. Näytteet otettiin oksimetrin lähellä olevasta sulkuhanasta kahden tunnin välein kalibrointia varten. He havaitsivat merkittävää virtsan happipaineen laskua kaikilla potilailla CPB:n aikana. Jotkut potilaat toipuivat virtsan hapettumisesta CPB:n jälkeen, mutta 34 %:lla potilaista virtsan happipaine jatkoi laskuaan ohituksen jälkeen, ja näillä potilailla oli merkittävästi korkeampi AKI:n ilmaantuvuus. He päättelivät, että virtsan hapen seuranta saattaa olla parempi kuin muut invasiivisemmat munuaisten perfuusion toimenpiteet, mutta tähän mennessä ei ole julkaistu enempää tutkimusta virtsan hapen seurannasta ihmisillä sydänleikkauksen aikana.

Kuituoptista teknologiaa on käytetty endoskoopiassa syövän havaitsemiseen. Jatkuvia verikaasumittauksia on tehty myös potilaille, joille tehdään kardiopulmonaalinen ohitus implantoimalla kuituoptiset happitunnistimet sisäiseen kaulalaskimoon keskuslinjakatetrin kautta tai säteittäiseen valtimoon säteittäisvaltimon katetrin kautta. Jatkuvia verikaasumittauksia on tehty myös potilaille, joille tehdään kardiopulmonaalinen ohitus implantoimalla kuituoptiset happitunnistimet sisäiseen kaulalaskimoon keskuslinjakatetrin kautta tai säteittäiseen valtimoon säteittäisvaltimon katetrin kautta.

Äskettäin Evans ym. ovat asettaneet kuituoptisen happitunnistimen virtsakatetrin kärkeen 35 potilaalle, joille tehdään sydänleikkaus, jossa on kardiopulmonaalinen ohitus. Heidän tutkimussuunnitelmansa oli hyvin samanlainen kuin meidän, sillä he asettivat kuituoptisen happitunnistimen virtsakatetrin kärkeen. Erona suunnittelussamme on se, että olemme luoneet läpivirtauksen kammion läpi, jossa on myös happianturi.

Toivomme, että jälkimmäinen korreloi läheisesti virtsakatetrin kärjen kanssa, mutta se on vähemmän invasiivinen lähestymistapa virtsan hapen seurantaan. Tutkimuksessamme aiomme sijoittaa kaksi kuituoptista happijännitysanturia tavalliseen virtsakatetriin. Ensimmäinen koetin asetetaan virtsakatetriin ja kierretään katetrin kärkeen (vaikka silti katetrin sisällä eikä kehossa) virtsarakon virtsan happijännityksen mittaamiseksi. Toinen on virtaus kammion läpi, jossa on kuituoptinen happianturi ja virtsan virtausnopeusanturi. Tämä kammion läpi virtaava virtaus asetetaan virtsakatetrin ja keräysletkun väliin (katso kuva 1, liitteenä "muut asiakirjat"). Yksisuuntainen venttiili virtauskammion läpi päästää virtsan läpi, mutta estää joko virtsan tai ilman takaisinvirtauksen.

Oletuksena on, että vähemmän invasiivinen virtaus kammion oksimetrin läpi antaa samanlaisia ​​mittauksia kuin lähempänä virtsakatetrin kärkeen sijoitettu kuitu, että molemmat mittaavat luotettavasti virtsan happipitoisuutta ja että nämä mittaukset ennustavat leikkauksen jälkeistä akuuttia munuaisvaurio sydänkirurgiapotilailla.