Bedömning av njurfunktion genom elektrisk impedansomografi (EIT)

Kronisk njursjukdom (CKD) är ett eskalerande hälsoproblem i det globala och lokala perspektivet. CKD definieras som alla störningar som påverkar njurstrukturer och funktioner. De viktigaste klassificeringarna är akut njurskada (AKI) för njursjukdomar där symtomen varar inom en vecka och CKD där njuravvikelserna varar i mer än 3 månader. AKI och CKD är sammanhängande; AKI kan utvecklas till CKD, och CKD kan ytterligare utvecklas och komorbid med hypertoni, diabetes och hjärt -kärlsjukdomar. Baserat på 2012 KDIGO (njursjukdom: förbättring av globala resultat) är kriterierna för CKD -diagnos beroende på funktionella mätningar baserade på glomerulär filtreringshastighet (GFR), medan strukturella markörer för njurskador bedöms med bildteknik såsom njur ultrasound. CKD can classified into five stages (Stage 1: Normal/ high function; Stage 2: Mildly decreased function; Stage 3: Mild to moderately decreased function; Stage 4: Severely decreased function; Stage 5: Kidney failure) based on the GFR. Det sista steget kallas slutstadiet njursjukdom (ESRD) som patienten kräver dialysstöd eller en njurtransplantation. Till skillnad från de flesta sjukdomar är symtom på de flesta njurproblem ospecifika och patienter är ofta asymptomatiska tills avancerade stadier. Det uppskattas att 90% av de med CKD inte är medvetna om deras tillstånd. Enligt HKSAR: s hälsoavdelning fanns det 21,3 miljoner incidentfall, 1,2 miljoner dödsfall och 35 miljoner års funktionshinder justerade som år (Dalys) globalt 2016, en 88,8%, 98% respektive 62,2% ökning från 1990. Den senaste analysen tyder på att den åldersstandardiserade globala prevalensen av CKD var större hos kvinnor än män. Emellertid är graden av progression till ESRD och risken för dödlighet betydligt mer uttalad hos män jämfört med kvinnor, utom hos kvinnliga patienter efter menopa och diabetiska. Dessutom är seniorer äldre än 60 års ålder viktiga riskgrupper för CKD eftersom risken för diabetes mellitus och högt blodtryck ökar med åldern.

Guldstandarden för utvärdering av njurfunktioner för att diagnostisera och klassificera CKD -stadier mäter GFR hos patienter. Stegen för CKD kan klassificeras enligt följande: Steg 1 är njurskador med normal eller ökad GFR (> 90 ml/min); Steg 2 är en mild minskning av GFR (60-89 ml/min); Steg 3 är en måttlig reduktion i GFR, i vilken steg 3A (45-59 ml/min) och steg 3B (30-44 ml/min); Steg 4 är en allvarlig minskning av GFR (15-29 ml/min); Steg 5 är njursvikt eller ESKD där GFR <15 ml/min eller dialys underlättas. Guldstandarden för utvärdering av njurfunktioner för att diagnostisera CKD är den direkta mätningen av GFR över 24 timmars urinuppsamling, men detta är opraktiskt. De alternativa metoderna mäts GFR (MGFR), som mäter clearance av exogena markörer såsom inulin, IOHEXOL och IOTHALAMAT, och uppskattade GFR (EGFR) baserat på endogena filtreringsmarkörer, serumkreatinin och urea, även om ingen kan exakt representera den verkliga GFR. Exogena markörer, särskilt urininulinavstånd, anses vara överlägsen för att mäta GFR, men de är arbetsintensiva förfaranden och för dyra för upprepad användning. I kliniska miljöer är den konventionella metoden användningen av uppskattade ekvationer för att mäta EGFR i stället för MGFR för dess enkelhet och hastighet. Det observerades emellertid att EGFR -ekvationer är mottagliga för överskattning av njurfunktionen hos fysiskt svaga patienter, till exempel de äldre individerna. Således fungerar denna metod endast som den bästa uppskattningen av GFR -nivåer och den representerar inte den verkliga GFR. Dessutom finns det för närvarande ingen standardisering för intervallet av MGFR -mätningar som används som bas för uppskattade ekvationer, varför denna metod tvivlas på fördomar och felaktighet.

Eftersom de biokemiska mätningarna kan vara otillräckliga för bedömning av njurfunktioner, eftersom dessa tester är okänsliga och inte kan diskriminera orsakerna till njursjukdomar, även om vissa av dem har olika funktionella konsekvenser. Avbildningsmetoder, såsom ultraljud (USA) och datortomografi (CT), används alltmer för att förbättra diagnosen njursjukdomar, samt avslöja morfologiska förändringar i njurstruktur och sammansättning. USA visar emellertid begränsad förmåga att identifiera ökad kortikal ekogenicitet orsakad av kronisk njursvikt, vilket gör det svårt att utesluta de reversibla orsakerna till njursvikt. När det gäller CT leder tillämpningen av intravenös jodinerad kontrast till dess kontraindikation vid avancerad njursvikt, medan närvaron av joniserande strålning leder till dess kontraindikation i tidiga graviditetsfall. Utsläpp av potentiellt toxiskt kontrastmedel är begränsat till att patienter visar en uppskattad glomerulär filtreringshastighet (EGFR) under 30 ml/minut.

Vidare kan njurbiopsi med invasiv extraktion av njurvävnad för histologisk analys identifiera typen och svårighetsgraden av njursjukdomen. Biopsi kan användas för att avslöja ärrbildning, inflammation och proteinavlagring som är oigenkännliga med ultraljud, blod och urintester. Perkutan biopsi styrd av avbildningsmetoder eller öppen biopsi som använder kirurgiska metoder, vilket gör det mer invasivt och avslöjar riskerna för lesion och infektion efter procedur och infektion till både riktade och närliggande områden.

Här kan EIT vara en alternativ låg kostnad, tillgängliga, joniserande strålningsfria och kontrastmedelfri icke-invasiv bildteknik för att upptäcka både strukturella och funktionella förändringar i njurarna. Gente EIT-Kidney-skanning är snabb (~ 10 minuter), bärbar och kräver inte en utbildad operatör. Befintliga EIT -kommersiella enheter distribueras för närvarande i vissa kliniska miljöer. EIT -teknik har använts sedan mer än ett decennium, även om den hittills har använts för att hjälpa mekaniskt ventilerade patienter i intensivvårdsenheter för att förhindra lungskador orsakade av konstgjord ventilation. Drägers EIT Lung Imaging Device (Pulmovista® 500) har visat sig upptäcka den regionala fördelningen av ventilation i realtid och vägleda mekaniska ventilationsförändringar, inklusive bedömning av den optimala PEEP och lungans överensstämmelse. En annan kommersiell EIT-enhet är Enlight® (Timpel, Brasil), som också kan hjälpa till vid tidig identifiering av patient-ventilator-dyssynchrony och kontinuerligt kvantifiera regional lungventilation heterogenitet.

Under de senaste åren har flera undersökande studier genomförts på tillämpning av bioelektrisk impedans för att hjälpa njurfunktionsbedömning i djurmodeller som grisar. Impedansmätningar har också tillämpats vid förbättring av uppskattningen av GFR hos patienter med kronisk njursjukdom. Den elektriska konduktiviteten hos biologiska vävnader varierar beroende på vävnadstyp och frekvens för AC -ström. Å andra sidan ökar njurvävnadskonduktiviteten avsevärt jämfört med frekvensförändringar. Följaktligen kan biologiska vävnader potentiellt differentieras med användning av EIT -frekvensspektrumanalys.

För bedömning av njurfunktioner förblir GFR en bra mått. Men dess begränsningar måste tas upp. Kärnbegränsningen är att uppskattade ekvationer som den kliniska standarden för att mäta EGFR är avsedd att kalibrera skillnader i muskelmassa, som är källan till serumkreatinin, baserat på demografiska variabler som ålder, kön, kön, ras, etc., men det står fortfarande inte för individuell variation i muskelmassa. EIT kan vara alternativet att förutsäga GFR baserat på kroppens bioelektrisk impedans, som korrelerade appendikulär mager massa (ALM) för skelettmuskelmassaberäkning, vilket tidigare demonstrerades genom bioelektrisk impedansanalys med resistens och reaktans. Denna metod ger inte bara en mer exakt uppskattning av GFR, utan den ger också en god förutsägelse av den funktionella kapaciteten, livskvaliteten och resultatet i CKD.

Syftet med denna studie är att verifiera och validera förhållandet mellan EIT- och GFR -mätningar för funktionell analys av njurarna. Denna studie kommer också att studera genomförbarheten av EIT som en potentiell avbildningsmodalitet för att analysera strukturproblemen hos patienter med njursjukdom. GFR baserat på ekvationer med bioelektrisk impedansinvolvering kommer att jämföras med GFR baserat på urininulinavstånd som guldstandarden. Slutligen kommer demografi, klinisk bedömning och patienthistoria att övervägas för ytterligare analys. Resultaten från detta projekt kommer att utveckla EIT som ett bekvämt och icke-invasivt screeningtest för njurdysfunktion och CKD. Den tidiga upptäckten av CKD kommer att möjliggöra snabba interventioner för att fördröja ytterligare försämring av njurfunktionen och därmed förbättra de totala patientresultaten och användningen av sjukvården.