Ocena funkcji nerek za pomocą elektrycznej tomografii impedancyjnej (EIT)

Przewlekła choroba nerek (CKD) jest eskalującym problemem zdrowotnym w globalnej i lokalnej perspektywie. CKD jest zdefiniowane jako wszystkie zaburzenia wpływające na struktury i funkcje nerek. Głównymi klasyfikacjami są ostre uszkodzenie nerek (AKI) w przypadku chorób nerek, w których objawy trwają w ciągu jednego tygodnia, a CKD, gdzie nieprawidłowości nerek trwają ponad 3 miesiące. Aki i CKD są ze sobą powiązane; AKI może przejść do CKD, a CKD może dalej postępować i współistnieją z nadciśnieniem, cukrzycą i chorobami sercowo -naczyniowymi. W oparciu o wytyczne KDIGO z 2012 r. (Choroba nerek: poprawa globalnych wyników), kryteria diagnozy CKD opierają się na pomiarach funkcjonalnych opartych na częstotliwości filtracji kłębuszkowej (GFR), podczas gdy markery strukturalne uszkodzenia nerek są oceniane za pomocą techniki obrazowania, takiej jak ultradźwięki nerek. CKD może sklasyfikować do pięciu etapów (stadium 1: normalna/ wysoka funkcja; stadium 2: lekko zmniejszona funkcja; stadium 3: łagodna do umiarkowanie zmniejszona funkcja; etap 4: poważnie zmniejszona funkcja; stadium 5: niewydolność nerek) w oparciu o GFR. Ostatni etap jest określany jako końcowa choroba nerek (ESRD), której pacjent wymaga wsparcia dializ lub przeszczepu nerki. W przeciwieństwie do większości chorób, objawy większości problemów z nerkami są niespecyficzne, a pacjenci są często bezobjawowe do momentu zaawansowanych stadiów. Szacuje się, że 90% osób z CKD nie jest świadomych ich stanu. Według Departamentu Zdrowia HKSAR było 21,3 miliona przypadków incydentów, 1,2 miliona zgonów i 35 milionów lat niepełnosprawności, które skorygowały się o lata (DALYS) na całym świecie w 2016 r., Odpowiednio o 88,8%, 98% i 62,2% w porównaniu z 1990 r. Ostatnia analiza sugeruje, że globalna częstość występowania CKD standaryzująca wiek była większa u kobiet niż mężczyzn. Jednak wskaźnik progresji w ESRD i ryzyko śmiertelności są znacznie bardziej wyraźne u mężczyzn w porównaniu z kobietami po menopauzie i cukrzycy. Ponadto seniorzy w wieku powyżej 60 lat są głównymi grupami ryzyka CKD, ponieważ ryzyko cukrzycy i wysokiego ciśnienia krwi wzrasta wraz z wiekiem.

Złoty standard oceny funkcji nerek w celu zdiagnozowania i klasyfikowania stadiów CKD mierzy GFR u pacjentów. Etapy CKD można zaklasyfikować w następujący sposób: Etap 1 to uszkodzenie nerek przy normalnym lub zwiększonym GFR (> 90 ml/min); Etap 2 to łagodne zmniejszenie GFR (60-89 ml/min); Etap 3 jest umiarkowanym zmniejszeniem GFR, w którym stadium 3A (45-59 ml/min) i stadium 3b (30-44 ml/min); Etap 4 jest poważnym zmniejszeniem GFR (15-29 ml/min); Etap 5 to niewydolność nerek lub ESKD, w której ułatwia się GFR <15 ml/min lub dializa. Złotym standardem oceny funkcji nerek w celu zdiagnozowania CKD jest bezpośredni pomiar GFR w ciągu 24 godzin zbioru moczu, ale jest to niepraktyczne. Alternatywne metody są mierzone GFR (MGFR), które mierzy klirens markerów egzogennych, takich jak inulina, ioheksol i iotalaminian i szacowany GFR (EGFR) w oparciu o endogenne markery filtracyjne, kreatynina w surowicy i mocznik, chociaż żaden nie może precyzyjnie reprezentować GFR. Markery egzogeniczne, w szczególności klirens inuliny w moczu, są uważane za lepsze do pomiaru GFR, ale są one pracochłonne i zbyt drogie do powtarzającego się użycia. W warunkach klinicznych konwencjonalną metodą jest wykorzystanie szacowanych równań do pomiaru EGFR zamiast MGFR ze względu na jego prostotę i prędkość. Zaobserwowano jednak, że równania EGFR są podatne na przeszacowanie funkcji nerek u pacjentów słabych fizycznie, na przykład osób starszych. Zatem ta metoda służy jedynie jako najlepsze oszacowanie poziomów GFR i nie stanowi prawdziwego GFR. Ponadto obecnie nie ma standaryzacji dla zakresu pomiarów MGFR stosowanych jako podstawa dla szacowanych równań, dlatego takie podejście jest wątpliwe pod kątem uprzedzeń i niedokładności.

Ponieważ pomiary biochemiczne mogą być nieodpowiednie do oceny czynności nerek, ponieważ testy te są niewrażliwe i nie są w stanie rozróżnić przyczyn chorób nerek, chociaż niektóre z nich mają różne konsekwencje funkcjonalne. Coraz częściej stosowane są metody obrazowania, takie jak ultradźwięki (US) i tomografia komputerowa (CT) w celu poprawy diagnozy chorób nerek, a także ujawnienia zmian morfologicznych struktury i składu nerek. Jednak USA wykazuje ograniczoną zdolność do identyfikacji zwiększonej echogeniczności korowej spowodowanej przewlekłą niewydolnością nerek, co utrudnia wykluczenie odwracalnych przyczyn niewydolności nerek. Jeśli chodzi o CT, zastosowanie dożylnego kontrastu kontrastu prowadzi do jego przeciwwskazania w zaawansowanej niewydolności nerek, podczas gdy obecność promieniowania jonizującego prowadzi do jego przeciwwskazania we wczesnych przypadkach ciąży. Wyładowanie potencjalnie toksycznego środka kontrastowego jest ograniczone do pacjentów, wykazuje szacunkowy wskaźnik filtracji kłębuszkowej (EGFR) poniżej 30 ml/minutę.

Ponadto biopsja nerek z inwazyjną ekstrakcją tkanki nerkowej do analizy histologicznej może zidentyfikować rodzaj i nasilenie choroby nerek. Biopsję można wykorzystać do ujawnienia blizn, stanu zapalnego i złoża białka, które są nierozpoznawalne w przypadku badań ultradźwiękowych, krwi i moczu. Jednak przezskórna biopsja kierowana metodami obrazowania lub otwartej biopsji, która wykorzystuje metody chirurgiczne, co czyni ją bardziej inwazyjną i ujawniając ryzyko zmiany i zakażenia po wytworzeniu zarówno ukierunkowanym, jak i pobliskim.

Tutaj EIT może być alternatywną tanią, dostępną, jonizującą pozbawioną promieniowania i bezinwazyjnego techniki obrazowania bez inwazji w celu wykrywania zarówno zmian strukturalnych, jak i funkcjonalnych w nerce. Gense Eit-Kidney Skan jest szybki (~ 10 minut), przenośny i nie wymaga wyszkolonego operatora. Istniejące urządzenia komercyjne EIT są obecnie wdrażane w niektórych warunkach klinicznych. Technologia EIT jest używana od ponad dekady, chociaż do tej pory była stosowana głównie do pomocy pacjentom wentylowanym mechanicznie w oddziałach intensywnej terapii, aby zapobiec uszkodzeniom płuc spowodowanym sztuczną wentylacją. Wykazano, że urządzenie do obrazowania płuc Drägera (PulMovista® 500) wykrywa regionalny rozkład wentylacji w zmianach w czasie rzeczywistym i kieruje mechanicznymi zmianami wentylacji, w tym oceny optymalnej podglądu i zgodności płuc. Innym komercyjnym urządzeniem EIT jest EILLIGHT® (TIMPEL, Brasil), które może również pomóc we wczesnej identyfikacji dyssynchronii pacjenta-wentylacyjnej i stale określają heterogeniczność wentylacji płucnej.

W ciągu ostatnich kilku lat przeprowadzono kilka badań eksploracyjnych dotyczących zastosowania impedancji bioelektrycznej w pomocy w ocenie czynności nerek w modelach zwierzęcych, takich jak świnie. Pomiary impedancji zastosowały również do poprawy oszacowania GFR u pacjentów z przewlekłą chorobą nerek. Przewodnictwo elektryczne tkanek biologicznych zmienia się w zależności od rodzaju tkanki i częstotliwości prądu prądu przemiennego. Z drugiej strony przewodność tkanki nerkowej znacznie zwiększa zmianę częstotliwości. Dlatego tkanki biologiczne można potencjalnie zróżnicować za pomocą analizy widma częstotliwości EIT.

Do oceny czynności nerek GFR pozostaje dobrą miarą. Należy jednak rozwiązać jego ograniczenia. Głównym ograniczeniem jest to, że szacowane równania jako standard kliniczny do pomiaru EGFR ma na celu kalibracja różnic w masie mięśniowej, która jest źródłem kreatyniny w surowicy, w oparciu o zmienne demograficzne, takie jak wiek, płeć, płeć, rasa itp. EIT może być alternatywą dla przewidywania GFR na podstawie impedancji bioelektrycznej ciała, która skorelowała masy bezwładnej (ALM) do obliczania masy mięśni szkieletowych, która wcześniej wykazała analizę bioelektryczną impedancji z opornością i reaktancją. Ta metoda nie tylko potencjalnie daje dokładniejsze oszacowanie GFR, ale także zapewnia dobrą przewidywanie zdolności funkcjonalnej, jakości życia i wyniku w CKD.

Celem tego badania jest zweryfikowanie i potwierdzenie związku między pomiarami EIT i GFR do analizy funkcjonalnej nerek. Badanie to zbada również wykonalność EIT jako potencjalną metodę obrazowania do analizy problemów strukturalnych u pacjentów z chorobą nerek. GFR w oparciu o równania z bioelektrycznym zaangażowaniem impedancji zostanie porównane z GFR na podstawie klirensu inuliny w moczu jako złotym standardem. Wreszcie do dalszej analizy zostaną rozważone dane demograficzne, oceny kliniczne i historia pacjenta. Wyniki tego projektu rozwiną EIT jako wygodny i nieinwazyjny test przesiewowy dysfunkcji nerek i CKD. Wczesne wykrycie CKD umożliwi terminowe interwencje opóźnienie dalszego pogorszenia funkcji nerek, a tym samym poprawy ogólnych wyników pacjentów i wykorzystania zasobów opieki zdrowotnej.