심장 수술 중 신장 관류의 비침습적 측정

급성 신장 손상(AKI)은 불행하게도 최대 40%의 환자에서 발생하는 심장 수술의 일반적인 합병증으로 사망률 증가, ICU 연장 및 입원 기간 연장을 초래합니다. 심장 수술 후 AKI는 양성 합병증이 아니며, AKI 환자의 사망률은 1%에서 19%로, 신대체 요법(RRT)이 필요한 환자의 사망률은 63%로 증가합니다. 다른 연구에서 심장 수술 후 RRT가 있는 AKI 환자는 AKI가 없는 환자보다 사망률이 39배 높았습니다(95% CI 32-48)[6]. AKI는 또한 이환율 증가 및 연장 치료 시설로 퇴원해야 하는 환자 수가 더 많은 것과 관련이 있습니다.

심장 수술 후 AKI의 병리생리학은 다인성입니다. 심장 수술을 받는 환자는 기존의 만성 신장 질환, 심장 기능 장애, 진성 당뇨병 및 고령을 포함하여 여러 동반 질환이 있는 고령 환자 경향을 고려할 때 AKI에 더 취약할 가능성이 높습니다. 심장 수술 환자는 또한 혈관 조영술에 사용되는 방사선 조영제, 안지오텐신 전환 효소 억제제 및 이뇨제를 포함하여 수술 전후 기간에 여러 가지 신독성 물질에 노출됩니다. 혈역학적으로 불안정한 환자는 처음에 심장 수술실로 데려가는 병리학적 상태 때문에 낮은 심박출량과 낮은 전신 혈압에 노출될 수 있습니다. 낮은 심박출량과 전신 혈압은 신장 관류를 감소시킬 수 있습니다. 마취 유도 및 유지는 심근 기능 저하 및 혈역학적 불안정성을 초래하여 신장 관류를 더욱 감소시킬 수 있습니다. 대부분의 경우 심장 수술은 심장이 정지된 상태에서 환자를 위해 환자의 혈액에서 CO2를 펌핑하고 산소를 공급하고 제거하는 심장 및 폐 기계에 환자를 배치하는 과정인 심폐 우회술(CPB)에 의해 촉진됩니다. CPB 회로 자체는 특히 연장된 CPB 시간으로 인해 신장 손상을 일으킬 수 있는 상당한 염증 및 혈역학적 변화를 일으키는 것으로 알려져 있습니다. 혈압과 심박출량을 유지하기 위해 바소프레신, 노르에피네프린, 밀리논, 에피네프린과 같은 혈압상승제와 수축촉진제가 자주 사용됩니다. 이러한 약제 중 일부는 전신 혈관 저항을 증가시켜 전신 혈압을 증가시킬 수 있지만 실제로는 신장 관류를 감소시킬 수 있습니다. AKI 발병률에 대한 이들 약제의 영향은 불확실합니다.

전통적으로 AKI의 진단은 소변량의 지속적인 감소 또는 혈청 크레아티닌의 증가를 기반으로 합니다. 2012 Kidney Disease Improving Global Outcomes(KDIGO) 분류에서는 AKI를 48시간 내에 혈청 크레아티닌이 0.3mg/dl 이상 증가하거나 기준치의 1.5배 이상 증가하는 것으로 정의합니다. AKI의 3단계는 혈청 크레아티닌 값의 증가 또는 소변 배출량 감소 기간에 따라 정의됩니다.

신장 기능의 지표로서 크레아티닌 및 소변 배출의 주요 제한은 손상과 진단 사이의 시간 지연입니다. 혈청 크레아티닌 수치가 상승하는 데는 종종 신장 손상 후 24-36시간이 걸립니다. 수술 전후 소변량은 체적 상태, 마취제 및 이뇨제 사용에 의해 영향을 받으며 적어도 6-12시간 동안 핍뇨가 발생할 때까지 AKI는 진단되지 않습니다. 이로 인해 혈청 크레아티닌 및 소변 배출 측정은 신장 기능의 급성 변화에 둔감하고 심장 수술 중 및 이후 AKI의 급성 진단에 상대적으로 쓸모가 없습니다.

보다 최근에는 AKI 발병 위험이 있는 환자를 식별하기 위해 몇 가지 초기 바이오마커가 개발되었습니다. 이러한 바이오마커 중 두 가지인 TIMP-2 및 IGFBP7은 ICU 및 심장 수술 환자에서 AKI의 조기 예측에 사용되었습니다. 그럼에도 불구하고 이러한 바이오마커를 사용한 "조기 발견"은 신장 손상 후 3-4시간(일부 연구에서는 24시간)으로 제한됩니다.

심장 수술에서 AKI 발생률을 줄이기 위한 노력의 주요 한계 중 하나는 실시간 신장 관류 모니터링이 부족하다는 것입니다. 위에서 언급했듯이 소변 배출량은 신장 관류의 나쁜 지표로 잘 알려져 있습니다. 요속은 CPB를 사용하는 동안 혈압과 선형적으로 관련될 수 있지만 이는 압력 이뇨라는 현상과 관련이 있을 가능성이 높으며 개선된 신장 관류를 반영하는 것 같지는 않습니다. 신장 혈류량은 대퇴 정맥에 배치된 중심 정맥 카테터를 통해 신장 정맥을 삽관하여 측정할 수 있습니다. 그러나 이것은 매우 침습적인 기술이며 일상적으로 사용되지 않습니다.

심장 수술 중 신장에 대한 실시간 모니터링이 부족하기 때문에 마취과 의사는 환자의 기본 혈압과 신장 기능을 기반으로 신장 관류에 적합한 혈압과 심박출량에 대해 교육적인 추측을 해야 하는 경우가 많습니다. 고혈압 및/또는 만성 신장 질환의 오랜 병력이 있는 환자에서 마취과 의사의 목표는 종종 "신장 관류 개선"을 위해 CPB 켜짐과 꺼짐 모두에서 정상보다 더 높은 평균 동맥압(MAP)을 유지하려고 하는 것입니다. 특히 이러한 더 높은 MAP 목표를 달성하기 위해 승압제를 사용해야 하고 이러한 환자의 정확한 목표 MAP를 알 수 없는 경우 이 관행을 뒷받침할 데이터가 거의 없습니다.

이러한 신장 관류의 실시간 모니터링 부족은 심장 ​​수술 중 뇌를 주의 깊게 모니터링하는 것과 극명한 대조를 이룹니다. 뇌 산소 포화도를 측정하는 데 일상적으로 사용되는 대뇌 산소 농도계, 뇌 혈류를 측정하는 경두개 도플러 시스템, 뇌 활동을 측정하는 EEG. 신체의 나머지 부분에 대한 적절한 관류를 위한 지표 기관으로 뇌를 사용하는 것이 종종 주장되지만, 혈역학적 불안정 기간 동안 뇌 관류는 다른 기관을 희생하여 보존됩니다. 뇌의 자동 조절의 하한(혈류가 혈압에 따라 달라지는 BP)은 50-55mmHg의 BP로 생각됩니다. [20, 21] 인간의 정확한 수는 결정되지 않았고 신장 관류를 위한 적절한 혈압에 대해 널리 논의되고 있지만 신장에 대한 자동 조절의 하한은 아마도 뇌보다 상당히 높을 것입니다. 따라서 뇌 불포화반응은 신장이나 소화관과 같은 다른 기관에 대한 관류 불량에 특이적일 수 있지만 이러한 변화에 민감하지 않을 가능성이 높습니다.

적절한 신장 관류는 단순히 신장 혈류 또는 신장 정맥 산소화를 측정하는 것보다 훨씬 더 복잡합니다. 대체로 신장에는 3개의 해부학적 영역이 있습니다. 대부분의 여과가 이루어지는 신피질, 소변이 활발하게 농축되는 신수질, 소변이 수집되는 신우입니다. 심박출량의 약 1/4은 신장으로 가고 그 대부분은 여과를 위해 피질을 관류합니다. 대조적으로, 수질은 제한된 혈액 공급만 받습니다. 이것은 신장 수질의 높은 대사 활동과 결합하여 정상 pO2가 10-20mmHg이고 산소 보유량이 매우 적은 비교적 저산소 수질 환경을 초래합니다. 수질 저산소증은 산소 전달 감소 또는 산소 소비 증가의 결과일 수 있으며 AKI 및 만성 신장 질환의 주요 결정 요인입니다. 신장 수질의 비교적 저산소 환경과 신장 손상에서의 역할은 중심 정맥 카테터를 통한 전신 정맥 산소화 또는 침습적 신장 정맥 카테터를 통한 신장 정맥 산소화의 전반적인 측정이 적절한 신장 관류를 제대로 모니터링하지 못할 수 있음을 시사합니다. 신장 저산소증과 신장 손상의 보다 이상적인 모니터는 골수 산소화의 척도가 될 것입니다.

신수질의 직근과 요도 수집관이 물리적으로 근접해 있기 때문에 수질 산소분압은 신정맥산소화보다 요산소분압과 더 밀접한 관련이 있습니다. 수질 산소 긴장은 동물 연구에서 침습적으로 측정되었으며 신장 골반 소변 및 방광 소변 산소화 모두와 관련이 있습니다. 돼지의 경우 저산소혈증과 출혈의 정도가 증가함에 따라 방광의 소변 산소화량이 감소한 다음 소생술을 통해 회복되는 것으로 나타났습니다. 이러한 변화는 다른 전반적인 혈류역학적 변화와 염기 결핍 또는 젖산증의 증가를 진행시키는 것으로 밝혀졌습니다. 패혈증의 양 모델에서 수질 및 요중 산소가 모두 감소했고 노르에피네프린으로 전신 혈압을 회복하면 신장 수질과 소변 모두에서 산소 긴장이 더 감소했습니다. 돼지에서 CPB가 시작되면 수질 및 골반 소변 산소 분압이 크게 감소하는 것으로 나타났으며 우회로 중단 후 점차 증가하지만 CPB 이전 수준보다 낮게 유지되어 CPB의 혈역학이 AKI 발달에 크게 기여할 수 있음을 시사합니다. 심장 수술 중.

1996년 Kainuma et al. CPB로 심장 수술을 받는 96명의 환자의 요도 카테터 내부에 산소 전극을 배치했습니다. 그들의 설정에는 카테터의 끝과 산소 측정기 사이에 20ml의 데드 스페이스가 있었습니다. 교정을 위해 매 2시간마다 산소측정기 근처의 꼭지에서 샘플을 채취했습니다. 그들은 CPB 동안 모든 환자에서 소변 산소 분압의 현저한 감소를 발견했습니다. 일부 환자는 CPB 후에 소변 산소화를 회복했지만, 환자의 34%에서 우회로 후 소변 산소분압이 계속 감소했고 이들 환자는 AKI 발생률이 유의하게 더 높았습니다. 그들은 소변 산소 모니터링이 신장 관류의 다른 보다 침습적인 측정보다 우수할 수 있다고 결론지었지만 현재까지 심장 수술 중 인간의 소변 산소 모니터링에 대한 추가 작업은 발표되지 않았습니다.

광섬유 기술은 암 발견을 위한 내시경 검사에 사용되어 왔습니다. 중심선 카테터를 통해 내부 경정맥에 또는 요골 동맥 카테터를 통해 요골 동맥에 광섬유 산소 감지 탐침을 이식하여 심폐 우회술을 받는 환자에서도 지속적인 혈액 가스 측정이 수행되었습니다. 중심선 카테터를 통해 내부 경정맥에 또는 요골 동맥 카테터를 통해 요골 동맥에 광섬유 산소 감지 탐침을 이식하여 심폐 우회술을 받는 환자에서도 지속적인 혈액 가스 측정이 수행되었습니다.

보다 최근에 Evans 등은 심폐 바이패스로 심장 수술을 받는 35명의 환자의 요도 카테터 끝에 광섬유 산소 감지 탐침을 배치했습니다. 그들의 연구 설계는 요도 카테터 끝에 광섬유 산소 감지 프로브를 배치했다는 점에서 우리와 매우 유사했습니다. 디자인의 차이점은 산소 센서가 있는 흐름 통과 챔버도 만들었다는 것입니다.

나중에 우리는 요로 카테터의 끝에 있는 것과 밀접하게 연관되기를 희망하지만 소변 산소 모니터링에 덜 침습적인 접근 방식이 될 것입니다. 우리 연구에서는 표준 요로 카테터에 두 개의 광섬유 산소 장력 프로브를 배치할 계획입니다. 방광의 소변 산소 장력을 측정하기 위해 첫 번째 탐침을 요로 카테터 내에 배치하고 카테터 끝에 연결합니다(체중이 아니라 카테터 내에 있음). 두 번째는 광섬유 산소 센서와 소변 유량 센서가 있는 유동 챔버입니다. 챔버를 통한 이 흐름은 요로 카테터와 수집 튜브 사이에 배치됩니다("기타 문서"에 첨부된 그림 1 참조). 유동 챔버의 일방향 밸브는 소변의 통과를 허용하지만 소변이나 공기의 역류를 방지합니다.

가설은 챔버 옥시미터를 통한 덜 침습적인 흐름이 요로 카테터 끝에 더 근접하게 배치된 섬유에 유사한 측정을 제공할 것이고 둘 다 소변 산소화의 신뢰할 수 있는 측정을 제공할 것이며 이러한 측정이 수술 후 급성을 예측할 것이라는 것입니다. 심장 수술 환자의 신장 손상.