Dynamische adempopprofilering als een niet-invasief hulpmiddel om hemodialyse-adequaatheid te beoordelen

Rationale en achtergrond-toereikendheid van hemodialyse (HD) wordt vaak samengevat door klein oplosbare goedkeuringsstatistieken zoals KT/V. Patiëntgerichte resultaten verbeteren echter niet altijd met hogere ureumverwijdering alleen. Mensen die HD krijgen, ervaren vaak chronische lage-grade ontsteking, immuundisfunctie en brede metabole storingen die niet worden vastgelegd door ureumkinetiek. Adem bevat trace vluchtige organische verbindingen (VOS) geproduceerd door endogene en exogene metabole processen. Eerdere studies suggereren dat chronische nierziekte (CKD) en eindstadium nierziekte (ESKD) de ademchemie veranderen, inclusief verbindingen zoals ammoniak, alkanen en aldehyden. Dynamische (pre-vs vs. post-dialysis) VOC-profilering kan daarom een ​​snel, niet-invasief venster bieden in onmiddellijke behandelingseffecten en het bredere uremische milieu.

Deze studie breidt uit bij eerder werk door (1) het verzamelen van gepaarde ademmonsters voor en na een routinematige HD -sessie, (2) het koppelen van ademanalyses met uitgebreide bloedbiochemie en immuunmetingen, en (3) integratie van openbare transcriptomische middelen om waargenomen immuunuitlezingen in bredere immuunsignaleringscontext te integreren. Het overkoepelende doel is om te evalueren of Breath VoC-handtekeningen-alone of gecombineerd met bloedindices-kan dienen als praktische indicatoren voor dialyse-toereikendheid voor klinisch en onderzoeksgebruik.

Studiedoelstellingen Primaire doelstelling: om dynamische veranderingen in uitgeademde VOS te karakteriseren tijdens een enkele HD -sessie en evalueren of deze veranderingen volgen met conventionele adequacy statistieken en klinisch relevante bloedindices.

Secundaire doelstellingen zijn onder meer: ​​(a) die verschillen in ademhalings -VOC -profielen tussen individuen op onderhoud HD en gezonde volwassenen beschrijven; (b) het identificeren van bloedindices die veranderen in de loop van een enkele HD -sessie en die afwijken van typische referentiebereiken; en (c) het verkennen van links tussen van adem afgeleide functies en immuun/metabole handtekeningen met behulp van openbaar beschikbare transcriptomische datasets.

Overzicht van de studieontwerp Dit is een transversaal observationeel onderzoek uitgevoerd in het Shanghai Second People's Hospital (Department of Nephrology, Dialysis Unit). Deelnemers zijn onder meer volwassenen over onderhoud HD en leeftijd/geslachtsgebonden gezonde volwassenen. Voor de HD -groep worden adem- en bloedmonsters verzameld onmiddellijk voor en na een routinematige behandeling; Gezonde deelnemers bieden een enkele ademhaling en bloedmonster bij één bezoek. Er wordt geen onderzoek of apparaat toegediend en klinische zorg wordt niet gewijzigd.

Setting en tijdlijn single-center studie in Shanghai Second People's Hospital. De inschrijving is gepland van 1 september 2025 tot 1 december 2025. Bemonstering en laboratoriumanalyses zullen naar verwachting plaatsvinden tussen december 2025 en december 2026, gevolgd door gegevensintegratie en verspreiding tot 30 juni 2027.

Bemonsteringsprocedures Adem Collection: Alveolaire adem wordt vastgelegd met gevalideerde, inerte verzamelzakken of apparaten per institutionele standaard operationele procedures (SOP's). Voor HD -deelnemers worden twee monsters verkregen: een verzameld voorafgaand aan het begin van een routine HD -sessie en één die onmiddellijk werd verzameld na voltooiing van dezelfde sessie. Omgevings-/lege monsters worden verzameld naast patiëntenmonsters om de omgevingsachtergrond te controleren. Monsters worden getransporteerd onder omstandigheden die VOC -verlies minimaliseren en volgens SOP's onmiddellijk worden verwerkt.

Bloedcollectie: perifeer veneus bloed wordt op hetzelfde tijdstip verzameld voor HD-deelnemers (pre- en post-sessie) en eenmaal voor gezonde volwassenen. Assays omvatten routinematige biochemie en immuungerelateerde metingen zoals gespecificeerd in het protocol. Alle monsters zijn alleen gelabeld met gecodeerde ID's.

Analytische methoden VOC-analyse: gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS) wordt gebruikt voor relatieve identificatie en kwantificering van VOS. Analytische runs omvatten interne normen en kwaliteitscontroles om de stabiliteit van de retentietijd, massa -nauwkeurigheid en signaalafwijking te controleren. Chromatografische deconvolutie, piekuitlijning en samengestelde annotatie volgen laboratorium SOP's; Menige identificaties worden toegewezen met behulp van spectrale bibliotheken waar van toepassing. Waar mogelijk, worden kandidaat -functies bevestigd met behulp van authentieke normen.

Bloedbepalingen: ongeveer 97 parameters die algemene biochemie, ontsteking en immuunindices omvatten, worden gemeten met behulp van klinisch gevalideerde methoden. Laboratoriumkwaliteitscontroleprocedures en instrumentonderhoudsschema's volgen ziekenhuisnormen.

Resultaten en maatregelen (informatief, niet-duplicatief) Om duplicatie met de uitkomstmatenmodule te voorkomen, wordt hier slechts een samenvatting op hoog niveau gegeven. De studie evalueert (a) binnen-persoon pre/post-veranderingen in kandidaat-VOC-functies tussen HD-deelnemers en (b) verschillen tussen groepen (HD versus gezond) in Breath VOC-profielen. Selecteer bloedindices worden geanalyseerd op pre- en postwijzigingen en gecontextualiseerd ten opzichte van gebruikelijke referentie -intervallen. Raadpleeg de geregistreerde uitkomstmaten voor vooraf gespecificeerde eindpunten en definities.

Proefgrootte Rationale Het doelmonster omvat ongeveer 22 personen op HD en ongeveer 23 gezonde volwassenen. Een twee-proportion-vergelijking voor een representatieve binaire VOC-functie (positieve detectiesnelheid) gaf de steekproefomvang te weten: uitgaande van p0 ≈ 0,40 bij gezonde volwassenen en p1 ≈ 0,80 pre-dialysisie, met α = 0,05 (tweezijdig) en 80% vermogen, de geschatte steekproefgrootte is ongeveer 20, wat is ongeveer 20 mogelijk voor het beschermen van de geplande cijfers. Bloed -eindpunten worden als verkennend beschouwd en werden niet gebruikt om de studie van stroom te voorzien.

Gegevensbeheer en vertrouwelijkheid Data Capture maakt gebruik van dubbele gegevensinvoer voor laboratoriumresultaten, geautomatiseerd bereik en logische controles en routinematig discrepantiebeheer. Gecodeerde identificatiegegevens worden gebruikt op alle monsters en casusrapportformulieren; De heridentificatiesleutel wordt afzonderlijk opgeslagen met beperkte toegang. Elektronische gegevens bevinden zich op beveiligde, toegangsgeregelde servers met regelmatige back-ups en auditpaden. Een gegevensvergrendelingsprocedure wordt voorafgaand aan definitieve analyses geïmplementeerd.

Kwaliteitscontrole en kwaliteitsborging (QC/QA) gestandaardiseerde SOP's regelen de voorbereiding van de deelnemers, adem- en bloedverzameling, hantering, opslag, instrumentbediening en gegevensverwerking. GC-MS-runs omvatten spaties, interne normen en gepoolde kwaliteitscontrolemonsters om batcheffecten en analytische precisie te controleren. Voorbereide acceptatiecriteria (bijvoorbeeld retentietijdvensters, massa -nauwkeurigheid en relatieve standaardafwijking over QC -replicaten) worden gebruikt om functies te markeren voor beoordeling of uitsluiting. Maandelijkse gegevensintegriteitsbeoordelingen behandelen volledigheid en consistentie.

Ethische overwegingen De studie volgt op de verklaring van Helsinki en toepasselijke nationale voorschriften. Deelnemers verstrekken schriftelijke geïnformeerde toestemming vóór onderzoeksspecifieke procedures. Omdat de studie niet-interventioneel is en overeenkomt met routinematige zorg voor HD-deelnemers, zijn risico's minimaal en beperkt voornamelijk tot het ongemak van de venapunctie en incidentele bevindingen van laboratoriumtests.

Risico-baten- en deelnemerslast, adembemonstering is niet-invasief en bloedafnames brengen korte, kleine ongemakken met zich mee voor de meeste deelnemers. Er is mogelijk geen direct klinisch voordeel voor individuele deelnemers. Potentieel maatschappelijk voordeel omvat de vooruitgang in de richting van eenvoudige, niet-invasieve markers van dialyse-adequaatheid die de klinische besluitvorming kunnen informeren.

Voorbewerking en gegevensreiniging (VOC en BLOOD) VOC-functietabellen ondergaan achtergrondaftrekking met behulp van gepaarde omgevingsmonsters, retentietijduitlijning en signaalnormalisatie (bijvoorbeeld interne standaardgebaseerde normalisatie en/of totale ionenstroomnormalisatie). Intensiteiten zijn logisch getransformeerd en geschaald. Kenmerken met slechte reproduceerbaarheid in QC -monsters of overmatige ontbrekende worden verwijderd. Voor waarden onder de detectielimieten kan de toerekening een kleine constante (bijvoorbeeld de helft van de minimale niet-nulwaarde) gebruiken in gevoeligheidsanalyses.

Bloedindices worden beoordeeld op fysiologische plausibiliteit en analytische vlaggen. Uitbijters worden onderzocht met behulp van robuuste methoden; Correcties of uitsluitingen volgen vooraf gedefinieerde regels die zijn gedocumenteerd in het gegevensbeheerplan.

Het omgaan met ontbrekende gegevens als ontbrekendheid ≤5% is voor een variabele, kunnen complete analyses worden gebruikt met gevoeligheidscontroles. Voor hogere niveaus van ontbrekend zijn aangenomen willekeurig te ontbreken, kan meerdere imputatie door geketende vergelijkingen (muizen) worden toegepast voor aangepaste analyses. Uitkomsten die fundamenteel ontbreken, niet-in-random (bijvoorbeeld vanwege technisch falen) worden aangepakt door gevoeligheidsanalyses, inclusief de beste/worst-case grenzen waar relevant.

Statistische analyseplananalyses gaan volgens een vooraf gespecificeerd plan om multipliciteit en analytische flexibiliteit te beperken. Continue variabelen worden samengevat als gemiddelde ± SD of mediaan (IQR); Categorische variabelen als tellingen en percentages. Binnen-persoon pre/post-vergelijkingen in de HD-groep gebruiken gepaarde t-tests of Wilcoxon ondertekende rangtests, als geschikt. Vergelijkingen tussen groepen (HD versus gezond) gebruiken t-tests/ANOVA of Mann-Whitney U/Kruskal-Wallis-tests. Valse Discovery Rate (FDR) -regeling via Benjamini-Hochberg wordt gebruikt voor meerdere VOC-functies en bloedindices.

Voor multivariabele modellering evalueren lineaire of gegeneraliseerde lineaire modellen associaties tussen geselecteerde VOC -functies en klinische covariaten (bijvoorbeeld leeftijd, geslacht, dialysevintage, interdialytische gewichtsverandering, comorbiditeiten), zoals gedocumenteerd in het statistische analyseplan (SAP). Waar nodig wordt robuuste regressie of transformatie gebruikt om niet-normaliteit te verminderen. Associaties tussen VOS en bloedindices worden geëvalueerd met Spearman -correlatie en gedeeltelijke correlatie -aanpassing voor belangrijke covariaten.

Machine learning: kandidaatclassificaties (bijv. Ondersteuningsvectormachines, willekeurige bossen en bestraft logistieke regressie) worden getraind om pre-versus post-dialysisisstaten en HD versus gezond te discrimineren. Om informatielekkage te voorkomen, worden vouwen van kruisvalidatie op het niveau van de deelnemers gemaakt. Modelselectie maakt gebruik van geneste of herhaalde gestratificeerde 10-voudige kruisvalidatie met afstemming op de binnenste lus en prestatieschatting op de buitenste lus. Primaire statistieken omvatten gebied onder de ontvanger operationele karakteristieke curve (AUC), nauwkeurigheid, gevoeligheid, specificiteit en kalibratie (bijv. Plattschaling). Modelinterpreteerbaarheid wordt beoordeeld met behulp van SHAP -waarden om functiebijdragen te kwantificeren. Prestatieramingen gaan gepaard met 95% betrouwbaarheidsintervallen via bootstrapping.

Gevoeligheidsanalyses omvatten: (a) heruitlopende modellen met alternatieve normalisatie- of imputatiestrategieën; (b) uitsluiten van functies met mogelijke milieubronnen; (c) Stratificerende analyses door dialyses -adequacy categorieën gedefinieerd in het protocol volgens de geaccepteerde klinische praktijkrichtlijnen; en (d) herhalende vergelijkingen met behulp van niet-parametrische benaderingen. Verkennende subgroepanalyses vergelijken CKD -stadium 5 -patiënten gecategoriseerd door adequaatheid en andere klinische factoren.

Integratie met externe transcriptomische bronnen (verkennend) om immuunbevindingen te contextualiseren, kunnen openbare transcriptomische datasets die relevant zijn voor ESKD/HD worden opgevraagd (bijvoorbeeld perifeer bloed of PBMC -gegevenssets). Variatieanalyse van genset of verrijkingsmethoden met één steekproef, vatten de handtekeningen van het route en celtype samen, die vervolgens gerelateerd zijn aan gemeten bloedindices en ademhalingsmogelijkheden met behulp van correlatie en regressie. Deze verkennende analyses zijn bedoeld om mechanistische hypothesen te genereren, niet te bevestigen.

Bias, verwarrende en robuustheid potentiële vooroordelen omvatten milieu -VOC -besmetting, voedingseffecten, rookstatus en comorbiditeiten. Besturingselementen omvatten de spaties van ambient, naleving van pre-verzamelinstructies waar van toepassing en aanpassing voor belangrijke covariaten. Analyses worden gestratificeerd of aangepast voor factoren zoals leeftijd en geslacht, met gevoeligheidsanalyses die deelnemers met belangrijke protocolafwijkingen uitsluiten.

Het delen van gegevens en verspreiding zullen worden samengevat in peer-reviewed publicaties en wetenschappelijke vergaderingen. Geïdentificeerde gegevens- en analysecode kunnen worden gedeeld bij redelijke aanvraag en institutionele goedkeuringen, afhankelijk van privacy-, regelgevende en ethische beperkingen.

Beperkingen als een waarnemingsonderzoek met één centrum met een bescheiden steekproefgrootte, het werk kan het best worden gezien als hypothese-genererend. VOC -identificaties zijn relatief tenzij bevestigd met authentieke normen en milieu/achtergrondbijdragen kunnen niet volledig worden geëlimineerd. Toekomstige studies met grotere, multi-center cohorten en gestandaardiseerde ademcollectie op verschillende locaties zijn nodig om kandidaatmarkers te valideren.

Conclusie Deze studie biedt een gestructureerde, niet-invasieve beoordeling van dynamische ademchemie naast bloedgebaseerde indices bij mensen die hemodialyse ontvangen. Door pre/post-dialysisisveranderingen te karakteriseren en de immuuncontext te integreren, is het bedoeld om praktische signalen van dialyse-adequaatheid te identificeren en het begrip van de systemische biologie van uremie te bevorderen.