Kaliumin kinetiikka hemodialyysin aikana ja jälkeen sekä kaliumprofilointi rytmihäiriöiden estämiseksi (PANDORA)

Tutkimustyyppi: spontaani interventio, ei-farmakologinen, tutkiva, prospektiivinen, yksikeskinen. Tukikelpoiset potilaat saavat hemodialyyttistä hoitoa, joka liittyy normaaliin kliiniseen reittiin.

Tutkimus on jaettu jaksoon A ja jaksoon B. Periodi A sisältää ilmoittautumisvaiheen (vaihe 0), laboratorio- ja instrumentaalimittausvaiheen (vaihe 1), kaliumkinetiikan matemaattisen mallin kehitysvaiheen (vaihe 2) ja matemaattisen mallin validointivaihe (vaihe 3). Jakso B sisältää vaiheen, jossa käytetään matemaattista mallia veren kaliumpitoisuuden moduloimiseksi ja rytmihäiriöiden ilmaantumisen riskin minimoimiseksi dialyysin aikana ja sen jälkeen (vaihe 4).

Tutkimuspopulaatio:

Tutkimuspopulaatio koostuu kuudesta arvioitavasta, avohoitopotilaasta, joilla on krooninen munuaisten vajaatoiminta ja joiden on suoritettava hemodialyysi kolme kertaa viikossa selviytyäkseen.

Jos potilas keskeyttää, otetaan mukaan toinen potilas, joka saapuu kuudelle potilaalle, jotka voidaan arvioida sekä tutkimusjakson A että B-jakson lopussa.

Laboratoriotestit lähetetään kahteen laboratorioon: Bologna Metropolitan Unique Laboratory urean annostelua varten ja Laboratory of U.O. Nefrologinen dialyysi ja transplantaatio solunsisäiseen kaliumannostukseen ja solunulkoisen kaliumin, natriumin, kalsemian, bikarbonatemian, verensokerin annostukseen.

Solunsisäisen kaliumin mittaus suoritetaan selektiivisellä ionikoettimella. Ensimmäiselle vaiheelle (vaihe 1) on tunnusomaista intrasellulaarisen ja ekstrasellulaarisen kaliumpitoisuuden mittausten suorittaminen sekä urean, verensokerin ja plasman elektrolyyttien pitoisuuden arviointi, jotka liittyvät läheisesti kaliumin kinetiikkaan. Kehon impedanssianalyysi tehdään dialyysin alussa ja lopussa niiden solunsisäisten ja ekstrasellulaaristen tilavuuksien koon arvioimiseksi, joihin liuenneet aineet sisältyvät, ja näiden toissijaisten tilavuuksien vaihtelua dialyyttisellä hoidolla saatuun dehydraatioon. Klo 8.00 alkavan dialyysin aikana mitataan 30 minuutin välein, jotta voidaan arvioida, kuinka laajalle levinneet ja konvektiiviset dialyysihoidon prosessit vaikuttavat kaliumkinetiikkaan. Verinäytteiden kanssa samaan aikaan tehdään 12-peräisiä EKG:itä sydämen sähköisen toiminnan tallentamiseksi elektrolyyttipitoisuuden ja erityisesti solunulkoisen/sellulaarisen kaliumin mittaamisen yhteydessä. Erityistä huomiota kiinnitetään rytmimuutosten, kuten ennenaikaisten kammio- tai supraventrikulaaristen supistusten, korjatun QT-ajan muutosten ja todellisten rytmihäiriöiden mahdollisen alkamisen, tunnistamiseen. 60 minuutin kuluttua dialyysin päättymisestä toistetaan tunnin välein urean, verensokerin, solunsisäisen ja ekstrasellulaarisen kaliumin mittaukset sekä EKG. Kehon impedanssianalyysi toistetaan 60 minuuttia dialyysin päättymisen jälkeen ja tarkkailujakson lopussa (19.00) 7 tunnin kuluttua dialyysin päättymisestä. Mittaukset dialyysin päättymisen jälkeen ovat tarpeen liuenneiden aineiden palautumisen arvioimiseksi plasmatasolla, koska intravaskulaarisessa tilassa ja ekstravaskulaarisessa tilassa olevien liuenneiden aineiden välillä on hidas tasapaino. Kehon impedanssianalyysi dialyysin päätyttyä on tarpeen sen arvioimiseksi, vastaako liuenneiden aineiden uudelleenjakautuminen intra- ja ekstravaskulaarisen osan välillä muutosta solunsisäisten tilavuuksien ja ekstrasellulaaristen tilavuuksien suhteen. EKG-tallenteita tarvitaan myös tässä vaiheessa verinäytteiden kanssa, jotta voidaan arvioida ennenaikaisten kammio- tai supraventrikulaaristen supistusten ilmaantumista dialyysin jälkeen, korjatun QT-ajan muutoksia ja todellisten rytmihäiriöiden mahdollisia puhkeamista. Kaliumrebound voi vaikuttaa tällaisiin elektrokardiografisiin muutoksiin, ja ne voivat muuttaa solunsisäisen ja solunulkoisen kaliumin välistä suhdetta. Arvioitu aika mittausvaiheen suorittamiseen kaikilla kuudella potilaalla on 4 kuukautta.

Kaikille tutkimukseen osallistuville potilaille suoritetaan:

1. Hemodialyyttinen hoito, jossa käytetään 240 minuutin hemodiafiltraatiota ja endogeenisen ultrasuodoksen (HFR) uudelleeninfuusiota Flexya®-hemodialysaattorilla (Medtronic, Mirandola, Italia), suodattimena käytetään HFR-suodatinta (Medtronic, Mirandola, Italia), joka on kaksikammio HFR-dialyyttisessä tekniikassa käytetty suodatin. Suodattimen ensimmäinen osa koostuu korkeavirtauspolyfenyleenikalvohemosuodattimesta. Hemosuodattimen kautta saadaan endogeeninen ultrasuodatin erottamalla osa verestä plasmavedestä mekaanisen ultrasuodatusprosessin ansiosta. Endogeenisen ultrasuodattimen tuntivirtaus saadaan automaattisesti hemofilterin sisällä olevien transmembraanipainearvojen perusteella. Valmistettu endogeeninen ultrasuodos johdetaan sitten hemofilteristä neutraalia hartsia sisältävään patruunaan, jossa tapahtuu adsorptioprosessi 700 m2/gramma hartsia adsorptiopinnan ansiosta. Adsorption jälkeen ultrasuodos palautetaan vereen kokonaisuutena, joka puolestaan ​​saavuttaa HFR-suodattimen toisen osan. HFR-suodattimen toinen kammio on matalavirtauspolyfenyleenisuodatin, jossa tapahtuu painonpudotusta ja diffuusioprosesseja. Verenvirtaus verisuonista säilyy arvoissa > 250 ml/minuutti, dialyysinesteen virtaus on 500 ml/minuutti. Painonpudotus dialyysihoidon aikana määrätään potilaan kliinisten tarpeiden mukaan.
2. Arvioi kalium-, natrium-, bikarbonatemia-, kalsemia-, urea- ja verensokeriarvot, koska kaliumin kinetiikka liittyy läheisesti muiden liuenneiden aineiden kinetiikkaan (esim. globaalien osmolaarisuuden vaihteluiden kautta, jotka johtavat solunsisäisten ja solunulkoisten tilavuuksien muutoksiin, ja pumput vuorovaikutuksessa olevien useiden ionien joukossa). Kaliumin, bikarbonaatin, kalsiumin, natriumin, glukoosin ja urean annostus suoritetaan 30 minuutin välein yhteensä 9 verinäytteelle dialyysijaksoa varten (hemodialyysi 1). 60 minuutin kuluttua dialyysijakson päättymisestä jokaiselle potilaalle otetaan 7 verinäytettä intra- ja ekstrasellulaarisesta kaliumista, bikarbonaatista, ionisoidusta kalsiumista, natriumista, ureasta ja verensokerista 60 minuutin välein (Hemodialyysin jälkeinen 1). Seuraavan dialyysin (Hemodialyysi 2) alussa otetaan verinäytteitä kaliumista, natriumista, bikarbonatemiasta, kalsemiasta, ureasta, verensokerista erityisesti kaliumin palautumisasteen tarkistamiseksi dialyysivälillä. Hemodialyysin 2 aikana ei tehdä muita verikokeita tai instrumentaalitutkimuksia, eikä potilasta saa olla tarkkailussa hemodialyysin jälkeisenä aikana.
3. Arvioi sekä solunulkoinen että solunsisäinen kalium dialyysijaksojen aikana ja itse dialyysin jälkeisinä tunteina odotetun aikavälin mukaisesti. Solunsisäisen kaliumin mittaus suoritetaan selektiivisellä ionikoettimella.
4. EKG 12-peräisellä elektrokardiografilla 5 minuutin ajan, yhteensä 16 EKG-reittiä potilasta kohti dialyysijaksoa kohden. EKG suoritetaan samaan aikaan verinäytteiden kanssa 30 minuutin välein, yhteensä 9 raitaa per dialyysikerta. 60 minuutin kuluttua dialyysijakson päättymisestä jokaiselle potilaalle tehdään uusi EKG-rata 60 minuutin välein yhteensä 7 EKG:n ajaksi.

(e) Kehon impedanssianalyysi käyttämällä Electro fluid graph Machine® -laitetta (Akern, Pontassieve, Italia) kunkin potilaan solunulkoisten osastojen arvioimiseksi hetkellä 0 (dialyysin aloitus) 240 minuutin kohdalla (dialyysin lopussa), 60 minuutin kuluttua dialyysin päättymisestä. ja 7 tunnin kuluttua dialyysin päättymisestä.

(f) Natrium-anturin (Medtronic, Mirandola, Italia) käyttö HFR-dialyyttisen hoidon aikana Natriumilla mitattujen johtavuusarvojen vertaamiseksi dialyyttisen hoidon aikana mitattuihin veren elektrolyyttitasoihin.

Tutkimuksen toinen vaihe (vaihe 2) koostuu liuenneiden aineiden kinetiikan matemaattisen mallin kehittämisestä hemodialyysissä ja dialyysin jälkeisessä vaiheessa. Matemaattinen malli pystyy simuloimaan kohtuullisella tarkkuudella joidenkin pääliuenneiden aineiden suorituskykyä ja erityisesti solun ulkopuolista ja intrasellulaarista kaliumpitoisuutta.

Matemaattisen mallin kehittäminen voi tapahtua, kun vaiheen 1 tiedot, jotka on saatu kaikilta 6 osallistuvalta potilaalta, kerätään.

Matemaattisen mallin kehittää professori Mauro Ursino, sähköelektroniikka- ja tietotekniikan laitos, Bolognan yliopisto. Mallilla on ominaisuuksia, jotka ennustavat: a) solunsisäisen ja solunulkoisen kaliumin kokonaismassan vaihtelua dialyysijakson aikana ja sen jälkeen; b) solunsisäisen ja ekstrasellulaarisen kaliumpitoisuuden kinetiikka dialyysin aikana ja ensimmäisten 7 tunnin aikana dialyysihoidon jälkeen. Kaliumkinetiikan matemaattiseen malliin kuuluu Na/K/ATPaasista riippuva pumppu, joka on tärkein aktiivinen kuljetusmekanismi, kaliumin passiivinen diffuusiomekanismi solunsisäisestä osastosta solunulkoiseen osastoon, kaliumin leviäminen dialyysikalvon läpi, vaihtelu intradialyyttisessä tilavuudessa, kaliumin ja liuenneiden aineiden palautuminen dialyysin jälkeen, plasman osmolaarisuuden rooli. Malli sisältää kaksi osastoa (sisäinen ja solunulkoinen), nestetilavuuksien vaihdon osmoosiin ja ultrasuodatukseen, eri liuenneiden aineiden kinetiikkaa, diffuusiolla tapahtuvan vaihdon. Arvioitu aika vaiheen 2 suorittamiseen kuudesta arvioitavasta potilaasta on 3 kuukautta.

Vaihe 3. Edellisessä kohdassa kehitetyllä mallilla simuloidaan liuenneiden aineiden ja erityisesti kaliumin ajallista kinetiikkaa intradialyyttisen vaiheen aikana ja ensimmäisinä dialyysin jälkeisinä tunteina. Tätä tarkoitusta varten malliennusteita verrataan in vivo -tuloksiin. Mahdollisesti "sovitus"- ja minimointitekniikoita käytetään mallin parametrien arvioimiseen epätäydellisillä fysiologisilla tiedoilla. Mallin ja datan väliset erot analysoidaan huolellisesti, jotta saadaan selville, johtuvatko ne vain mittausvirheistä, yksilöllisestä vaihtelusta vai mallivirheistä. Jälkimmäisessä tapauksessa mallirajat ylittävät muutokset ratkaistaan. Toisessa tapauksessa (yksilöllinen vaihtelu) tutkijat etsivät online-estimointimenetelmiä mukauttaakseen mallia yksittäiseen potilaaseen. Matemaattinen malliohjelmisto toteutetaan Flexya hemodialyysikoneessa käytettäväksi normaalin online-HFR-istunnon aikana tutkimukseen osallistuvilla potilailla. Dialyysin aikana klo 8.00 alkavan liuenneen aineen mittaukset (sisäinen ja ekstrasellulaarinen kalium, urea, verensokeri, bikarbonatemia, natrium, kalsemia) mitataan 30 minuutin välein, jotta voidaan arvioida matemaattisen mallin ennustamien arvojen välinen poikkeama mittausaukot ja laboratoriotesteillä tosiasiallisesti mitatut arvot. Verinäytteiden kanssa samaan aikaan tehdään 12-peräistä EKG:tä. 60 minuutin dialyysin jälkeen liuenneiden aineiden ja EKG:n mittaukset toistetaan tunnin välein. Kehon impedanssianalyysi toistetaan 60 minuuttia dialyysin päättymisen jälkeen ja tarkkailujakson lopussa (19.00) 7 tunnin kuluttua dialyysin päättymisestä. Dialyysin jälkeisiä mittauksia tarvitaan mallin validoimiseksi ja liuenneiden aineiden todellisen pitoisuuden ja mallin ennustamien arvojen välisen vastaavuuden arvioimiseksi. Kehon impedanssianalyysi dialyysin päätyttyä on tarpeen sen arvioimiseksi, vastaako liuenneiden aineiden uudelleenjakautuminen intra- ja ekstravaskulaarisen osan välillä muutosta solunsisäisten tilavuuksien ja ekstrasellulaaristen tilavuuksien suhteen. Tässä vaiheessa tarvitaan myös EKG-tallenteita. Arvioitu aika vaiheen 3 loppuun saattamiseen kuudesta arvioitavasta potilaasta on 6 kuukautta.

Vaihe 4. Mallia, joka on jo validoitu, käytetään kaliumprofiilin määrittämiseen dialyysihauteessa, joka pystyy varmistamaan optimaalisen solunsisäisen kaliumin trendin, jotta voidaan tunnistaa oikea kaliumtrendimuoto, joka pystyy minimoimaan riskitekijät ja vähentää rytmihäiriöiden ilmaantuvuutta. Arvioitu aika vaiheen 4 suorittamiseen on 4 kuukautta.