Kaliumkinetiek tijdens en na hemodialyse en kaliumprofilering om aritmieën te voorkomen (PANDORA)

Type onderzoek: spontane interventie, niet-farmacologisch, verkennend, prospectief, monocentrisch. In aanmerking komende patiënten ondergaan een hemodialytische behandeling in verband met het normale klinische pad.

Het onderzoek is verdeeld in een periode A en een periode B. Periode A omvat de aanmeldingsfase (stap 0), de laboratorium- en instrumentele meetfase (stap 1), de ontwikkelingsfase van het wiskundige model van kaliumkinetiek (stap 2) en de validatiefase van het wiskundig model (stap 3). Periode B omvat de fase van het gebruik van het wiskundige model voor het moduleren van de bloedconcentratie van kalium en het minimaliseren van het risico op het ontstaan ​​van aritmieën tijdens en na dialyse (stap 4).

Studiepopulatie:

De studiepopulatie zal bestaan ​​uit 6 evalueerbare, poliklinische patiënten met chronisch nierfalen die driemaal per week hemodialyse moeten uitvoeren om te overleven.

In het geval van uitval van een patiënt zal een andere patiënt worden ingeschreven om te komen tot 6 evalueerbare patiënten, zowel aan het einde van periode A als aan het einde van periode B van de studie.

Laboratoriumtests zullen naar twee laboratoria worden gestuurd: het Bologna Metropolitan Unique Laboratory voor ureumdosering en het Laboratorium van U.O. Nefrologie Dialyse en transplantatie voor intracellulaire kaliumdosering en voor de dosering van extracellulair kalium, natrium, calciëmie, bicarbonaatemie, bloedsuiker.

De meting van intracellulair kalium zal worden uitgevoerd door middel van een selectieve ionensonde. De eerste fase (stap 1) wordt gekenmerkt door het uitvoeren van metingen van de intra- en extracellulaire kaliumconcentratie en de beoordeling van de concentratie van ureum, bloedsuiker en plasma-elektrolyten die nauw verband houden met de kinetiek van kalium. Aan het begin en einde van de dialyse zal een analyse van de lichaamsimpedantie worden uitgevoerd om de grootte van de intra- en extracellulaire volumes waarin de opgeloste stoffen zich bevinden en de variatie van deze secundaire volumes tot dehydratie verkregen door dialytische behandeling te schatten. Tijdens de dialyse die om 8.00 uur begint, worden elke 30 minuten metingen uitgevoerd om te schatten hoe wijdverspreide en convectieve processen van dialytische behandeling de kaliumkinetiek beïnvloeden. Tegelijk met bloedmonsters zullen 12-afgeleide ECG's worden uitgevoerd om de elektrische activiteit van het hart vast te leggen in combinatie met de meting van de concentratie van elektrolyten en in het bijzonder extra/intracellulair kalium. Bijzondere aandacht zal worden besteed aan de herkenning van ritmeveranderingen zoals voortijdige ventriculaire of supraventriculaire contracties, veranderingen in het gecorrigeerde QT-interval en het uiteindelijke begin van daadwerkelijke aritmieën. Na 60 minuten na het einde van de dialyse worden de uurlijkse metingen van ureum, bloedsuiker, intra- en extracellulair kalium en ECG herhaald. De analyse van de lichaamsimpedantie wordt 60 minuten na het einde van de dialyse herhaald en aan het einde van de observatieperiode (19.00 uur) na 7 uur na het einde van de dialyse. Metingen na het einde van de dialyse zijn nodig om de rebound van opgeloste stoffen op plasmaniveau te evalueren vanwege de trage balans tussen opgeloste stoffen in de intravasculaire ruimte en opgeloste stoffen in de extravasculaire ruimte. Analyse van de lichaamsimpedantie na het einde van de dialyse is nodig om te beoordelen of de herverdeling van opgeloste stoffen tussen het intra- en extravasculaire compartiment overeenkomt met een verandering in de verhouding tussen intra- en extracellulaire volumes. ECG-opnamen zijn in dit stadium ook nodig, tegelijk met bloedmonsters, om het optreden na dialyse van premature ventriculaire of supraventriculaire contracties, veranderingen in het gecorrigeerde QT-interval en het uiteindelijke begin van daadwerkelijke aritmieën te beoordelen. Dergelijke elektrocardiografische veranderingen kunnen worden beïnvloed door kaliumrebound en kunnen de relatie tussen intracellulair en extracellulair kalium veranderen. De verwachte tijd voor het voltooien van de meetfase bij alle 6 ingeschreven patiënten is 4 maanden.

Alle patiënten die deelnemen aan de studie ondergaan:

1. Hemodialytische therapie met behulp van hemodiafiltratie van 240 minuten met online herinfusie van het endogene ultrafiltraat (HFR) op de Flexya® hemodialysemachine (Medtronic, Mirandola, Italië), het gebruikte filter is het HFR-filter (Medtronic, Mirandola, Italië), een tweekamerfilter filter gebruikt voor de HFR-dialytische techniek. Het eerste deel van het filter bestaat uit een high-flux polyfenyleen membraan hemofilter. Via het hemofilter wordt een endogeen ultrafilter verkregen door een deel van het bloed te scheiden van het plasmawater dankzij een mechanisch ultrafiltratieproces. De stroom van endogeen ultrafilter per uur wordt automatisch verkregen op basis van de transmembraandrukwaarden in het hemofilter. Het geproduceerde endogene ultrafiltraat wordt vervolgens van het hemofilter naar een patroon geleid dat een neutrale hars bevat, waar een adsorptieproces plaatsvindt dankzij een adsorberend oppervlak van 700 m2/gram hars. Na de adsorptie wordt het ultrafiltraat in zijn geheel teruggevoerd naar het bloed dat op zijn beurt het tweede deel van het HFR-filter bereikt. De tweede kamer van het HFR-filter is een low-flow polyfenyleenfilter waar gewichtsverlies en diffusieprocessen plaatsvinden. De bloedstroom vanuit de vasculaire toegang zal worden gehandhaafd op waarden > 250 ml/minuut, de stroom dialysevloeistof zal 500 ml/minuut zijn. Gewichtsverlies tijdens dialytische behandeling zal worden voorgeschreven volgens de klinische behoeften van de patiënt.
2. Beoordeel kalium-, natrium-, bicarbonaatemie-, calciëmie-, ureum- en bloedsuikerwaarden, aangezien de kinetiek van kalium nauw verbonden is met die van andere opgeloste stoffen (bijv. pompen tussen meerdere op elkaar inwerkende ionen). De dosering van kalium, bicarbonaat, calcium, natrium, glucose en ureum wordt elke 30 minuten uitgevoerd voor in totaal 9 bloedmonsters voor de dialysesessie (Hemodialyse 1). 60 minuten na het einde van de dialytische sessie ondergaat elke patiënt 7 bloedmonsters voor intra- en extracellulair kalium, bicarbonaat, geïoniseerd calcium, natrium, ureum, bloedsuiker om de 60 minuten (post-hemodialyse 1). Aan het begin van de volgende dialyse (Hemodialyse 2) zullen bloedmonsters van kalium, natrium, bicarbonaatemie, calciëmie, ureum, bloedsuiker in het bijzonder worden genomen om de mate van kaliumrebound in het interdialytische interval te controleren. Tijdens hemodialyse 2 wordt geen bloedonderzoek of instrumenteel onderzoek meer uitgevoerd en de patiënt mag tijdens de posthemodialyseperiode niet onder observatie blijven.
3. Beoordeel zowel extracellulair kalium als intracellulair kalium tijdens dialysesessies en in de uren na de dialyse zelf volgens het verwachte tijdsinterval. De meting van intracellulair kalium zal worden uitgevoerd door middel van een selectieve ionensonde.
4. ECG met 12-afgeleide elektrocardiograaf gedurende 5 minuten voor in totaal 16 ECG-paden per patiënt per dialysesessie. Het ECG wordt elke 30 minuten tegelijkertijd met bloedmonsters uitgevoerd voor in totaal 9 sporen per dialytische sessie. 60 minuten na het einde van de dialysesessie ondergaat elke patiënt elke 60 minuten een nieuwe ECG-track voor in totaal 7 ECG's.

(e) Analyse van de lichaamsimpedantie met behulp van Electro fluid graph machine® (Akern, Pontassieve, Italië) om de extra intracellulaire compartimenten van elke patiënt te beoordelen op tijdstip 0 (start dialyse) na 240 minuten (einde dialyse), na 60 minuten na het einde van de dialyse en na 7 uur na het einde van de dialyse.

(f) Gebruik van de Natrium-sensor (Medtronic, Mirandola, Italië) tijdens HFR-dialytische behandeling om de door Natrium gemeten geleidbaarheidswaarden te vergelijken met de bloedspiegels van elektrolyten gemeten tijdens de dialytische behandeling.

De tweede fase (stap 2) van het onderzoek bestaat uit de ontwikkeling van een wiskundig model van de kinetiek van opgeloste stoffen bij hemodialyse en tijdens de postdialytische fase. Het wiskundige model zal met redelijke precisie de prestaties van enkele van de belangrijkste opgeloste stoffen kunnen simuleren, en in het bijzonder de extra- en intracellulaire kaliumconcentratie.

De ontwikkeling van het wiskundige model kan plaatsvinden wanneer de gegevens van stap 1 die zijn verkregen van alle 6 ingeschreven patiënten, zijn verzameld.

Het wiskundige model zal worden ontwikkeld door prof. Mauro Ursino, afdeling Electrical Electronic and Information Engineering, Universiteit van Bologna. Het model zal de kenmerken hebben van het voorspellen van: a) de variatie in de totale lichaamsmassa van intracellulair en extracellulair kalium tijdens en na de dialytische sessie; b) de kinetiek van de intra- en extracellulaire kaliumconcentratie tijdens dialyse en gedurende de eerste 7 uur na de dialytische behandeling. Het wiskundige model van kaliumkinetiek omvat de Na/K/ATPase-afhankelijke pomp, het belangrijkste actieve transportmechanisme, het passieve diffusiemechanisme van kalium van het intracellulaire compartiment naar het extracellulaire compartiment, de verspreiding van kalium door het dialysemembraan, de variatie in intradialytisch volume, de rebound van kalium en opgeloste stoffen na dialyse, de rol van plasma-osmolariteit. Het model omvat twee compartimenten (intra- en extracellulair), de uitwisseling van vloeistofvolumes voor osmose en ultrafiltratie, de kinetiek van verschillende opgeloste stoffen, de uitwisseling door diffusie. De verwachte tijd om stap 2 van de 6 evalueerbare patiënten te voltooien is 3 maanden.

Stap 3. Het in het vorige punt ontwikkelde model zal worden gebruikt om de temporele kinetiek van opgeloste stoffen, en in het bijzonder kalium, tijdens de intradialytische fase en in de eerste uren na dialyse te simuleren. Hiervoor zullen de modelvoorspellingen vergeleken worden met de in vivo resultaten. Mogelijk zullen "fit"- en minimalisatietechnieken worden gebruikt om die parameters van het model te schatten met onvolledige fysiologische kennis. De verschillen tussen model en data zullen zorgvuldig worden geanalyseerd om te begrijpen of ze alleen te wijten zijn aan meetfouten, individuele variabiliteit of modeldefecten. In het laatste geval worden de wijzigingen ter overschrijding van de modellimieten verrekend. In het tweede geval (individuele variabiliteit) gaan de onderzoekers op zoek naar methodes voor online schatting, om het model aan te passen aan de individuele patiënt. De wiskundige modelsoftware zal worden geïmplementeerd in de Flexya-hemodialysemachine voor toepassing tijdens een normale online HFR-sessie bij patiënten die deelnemen aan het onderzoek. Tijdens de dialyse die om 8.00 uur begint, worden om de 30 minuten metingen van opgeloste stoffen (intra- en extracellulair kalium, ureum, bloedsuiker, bicarbonaatemie, natrium, calciëmie) uitgevoerd om de afwijking tussen de waarden voorspeld door het wiskundige model en de verschillende meethiaten en de werkelijk gemeten waarden door laboratoriumtests. Gelijktijdig met bloedmonsters zullen 12-afgeleide ECG's worden uitgevoerd. Na 60 minuten dialyse worden de metingen van de opgeloste stoffen en het ECG elk uur herhaald. De analyse van de lichaamsimpedantie wordt 60 minuten na het einde van de dialyse herhaald en aan het einde van de observatieperiode (19.00 uur) na 7 uur na het einde van de dialyse. Metingen na dialyse zijn vereist voor modelvalidatie en om de overeenkomst tussen de werkelijke concentratie van opgeloste stoffen en de door het model voorspelde waarden te beoordelen. Analyse van de lichaamsimpedantie na het einde van de dialyse is nodig om te beoordelen of de herverdeling van opgeloste stoffen tussen het intra- en extravasculaire compartiment overeenkomt met een verandering in de verhouding tussen intra- en extracellulaire volumes. ECG-opnamen zijn in dit stadium ook vereist. De verwachte tijd om fase 3 van de 6 evalueerbare patiënten te voltooien is 6 maanden.

Stap 4. Het model, dat al gevalideerd is, wordt gebruikt om het kaliumprofiel in het dialysebad te bepalen, in staat om de optimale trend van intracellulaire kaliumemie te verzekeren om de juiste vorm van kaliumtrend te identificeren, om risicofactoren te minimaliseren en de incidentie van aritmieën verminderen. De verwachte tijd om stap 4 te voltooien is 4 maanden.