A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
מוצג כאן פרוטוקול למדידת חמצון כלייתי במדולה ולחץ חלקי חמצן לא פולשני בשתן במודל חזירי הלם דימומי כדי לבסס לחץ חלקי של חמצן בשתן כאינדיקטור מוקדם לפגיעה חריפה בכליות (AKI) ונקודת סיום חדשנית להחייאה.
עד 50% מהחולים עם טראומה מפתחים פגיעה כלייתית חריפה (AKI), בין היתר בשל זילוח כליות לקוי לאחר איבוד דם חמור. AKI מאובחן כיום על סמך שינוי בריכוז הקריאטינין בסרום מנקודת ההתחלה או תקופות ממושכות של ירידה בתפוקת השתן. למרבה הצער, נתוני ריכוז קריאטינין בסרום אינם זמינים ברוב החולים עם טראומה, ושיטות האומדן הנוכחיות אינן מדויקות. בנוסף, ריכוז קריאטינין בסרום לא יכול להשתנות עד 24-48 שעות לאחר הפציעה. לבסוף, אוליגוריה חייבת להתמיד לפחות 6 שעות כדי לאבחן AKI, מה שהופך אותה לבלתי מעשית לאבחון מוקדם. גישות אבחון AKI הקיימות כיום אינן שימושיות לניבוי הסיכון במהלך החייאה של חולים עם טראומה. מחקרים מראים כי לחץ חלקי בשתן של חמצן (PuO2) עשוי להיות שימושי להערכת היפוקסיה כלייתית. מוניטור המחבר בין קטטר השתן לבין שקית איסוף השתן פותח למדידת PuO2 באופן לא פולשני. המכשיר משלב חיישן חמצן אופטי שמעריך את PuO2 בהתבסס על עקרונות מרווה של לומינסנציה. בנוסף, המכשיר מודד את זרימת השתן ואת הטמפרטורה, האחרון כדי להתאים את ההשפעות המבלבלות של שינויי טמפרטורה. זרימת השתן נמדדת כדי לפצות על ההשפעות של חדירת חמצן בתקופות של זרימת שתן נמוכה. מאמר זה מתאר מודל חזירי של הלם דימומי כדי לחקור את הקשר בין PuO2 לא פולשני, היפוקסיה כלייתית והתפתחות AKI. מרכיב מרכזי במודל הוא מיקום כירורגי מונחה אולטרסאונד במדולה הכליה של בדיקת חמצן, המבוססת על מיקרופייבר אופטי ללא מעטפת. PuO 2 יימדד גם בשלפוחית השתן ויושווה למדידות הכליות והלא פולשניות של PuO2. מודל זה יכול לשמש לבדיקת PuO 2 כסמן מוקדם של AKI ולהעריך את PuO2 כנקודת קצה של החייאה לאחר דימום המעידה על איבר קצה ולא על חמצון מערכתי.
פגיעה חריפה בכליות (AKI) משפיעה על עד 50% מהחולים עם טראומה שאושפזו ביחידה לטיפול נמרץ1. חולים המפתחים AKI נוטים להיות בעלי משך שהייה ארוך יותר בבית החולים וביחידות טיפול נמרץ וסיכון גבוה פי שלושה לתמותה 2,3,4. נכון לעכשיו, AKI מוגדר בדרך כלל על ידי הנחיות KDIGO לשיפור תוצאות גלובליות של מחלות כליות, המבוססות על שינויים בריכוז קריאטינין בסרום מנקודת ההתחלה או תקופות של אוליגוריה5 ממושכת. נתוני ריכוז קריאטינין בסיסיים אינם זמינים ברוב החולים עם טראומה, ומשוואות האומדן אינן אמינות ולא אומתו בחולים עם טראומה6. בנוסף, ריכוז קריאטינין בסרום עשוי לא להשתנות עד לפחות 24 שעות לאחר הפציעה, מניעת זיהוי מוקדם והתערבות7. בעוד שמחקרים מצביעים על כך שתפוקת השתן היא אינדיקטור מוקדם יותר של AKI מאשר ריכוז קריאטינין בסרום, הקריטריונים של KDIGO דורשים מינימום של 6 שעות של אוליגוריה, מה שמונע התערבויות הממוקדות במניעת פציעות8. כמו כן מתווכחים סף תפוקת השתן השעתי האופטימלי ומשך הזמן המתאים של אוליגוריה להגדרת AKI, המגבילים את יעילותו כסמן מוקדם של המחלה 9,10. לפיכך, אמצעי האבחון הנוכחיים עבור AKI אינם שימושיים במצבי טראומה, מובילים לאבחון מאוחר של AKI, ואינם מספקים מידע בזמן אמת לגבי מצב הסיכון של המטופל לפתח AKI.
בעוד שהתפתחות AKI במסגרת טראומה היא מורכבת וככל הנראה קשורה למספר סיבות כגון זילוח כליות לקוי עקב היפובולמיה, זרימת דם כלייתית מופחתת עקב התכווצות כלי דם, דלקת הקשורה לטראומה או פגיעה באיסכמיה-רפרפוזיה, היפוקסיה כלייתית היא גורם שכיח בקרב רוב הצורות של AKI11,12. בפרט, אזור המדולה של הכליה רגיש מאוד לחוסר איזון בין דרישת החמצן לאספקה במצב הטראומה עקב אספקת חמצן מופחתת ופעילות מטבולית גבוהה הקשורה לספיגה מחדש של נתרן. לכן, אם ניתן היה למדוד חמצון כליות medulla, ייתכן שניתן יהיה לעקוב אחר מצב הסיכון של המטופל לפתח AKI. אמנם זה לא אפשרי קלינית, לחץ חלקי בשתן של חמצן (PuO2) במוצא הכליה נמצא בקורלציה חזקה עם חמצון רקמה מדולרית13,14. מחקרים אחרים הראו כי ניתן למדוד את שלפוחית השתן PuO 2 וכי היא משתנה בתגובה לגירויים המשנים את רמות החמצן המדולרי ואגן הכליה PuO2, כגון ירידה בזרימת הדם הכלייתית15,16,17. מחקרים אלה מצביעים על כך ש- PuO2 עשוי להצביע על זילוח איברי קצה ויכול להיות שימושי לניטור ההשפעה של התערבויות במצבי טראומה על תפקוד הכליות.
כדי לנטר את PuO 2 באופן לא פולשני, פותח מוניטור PuO2 לא פולשני שיכול להתחבר בקלות לקצה של קטטר שתן מחוץ לגוף. צג PuO2 הלא פולשני מורכב משלושה רכיבים עיקריים: חיישן טמפרטורה, חיישן חמצן מרווה-אור וחיישן זרימה תרמי. מכיוון שכל חיישן חמצן מבוסס אופטית ומסתמך על יחסי שטרן-וולמר כדי לכמת את הקשר בין עוצמת האור לריכוז החמצן, יש צורך בחיישן טמפרטורה כדי לקזז את ההשפעות המבלבלות האפשריות של שינויים בטמפרטורה. חיישן הזרימה חשוב לכימות תפוקת השתן ולקביעת כיוון ועוצמת זרימת השתן. כל שלושת הרכיבים מחוברים על ידי שילוב של מחברי נעילה Luer בצורת זכר, נקבה ו- T וצינורות גמישים פולי-ויניל כלוריד (PVC). הקצה עם המחבר החרוטי מתחבר לשקע של קטטר השתן, והקצה עם צינורות מעל המחבר החרוטי מתחבר מחליק מעל המחבר על שקית איסוף השתן.
למרות מדידה שונה לשלפוחית השתן, מחקר שנערך לאחרונה הראה כי PuO2 נמוך בשתן במהלך ניתוח לב קשור לסיכון מוגבר לפתח AKI18,19. באופן דומה, המודלים הנוכחיים של בעלי חיים התמקדו בעיקר בגילוי מוקדם של AKI במהלך ניתוחי לב ואלח דם 14,20,21,22. לפיכך, נותרו שאלות לגבי השימוש במכשיר חדשני זה במסגרות של טראומה. מטרת מחקר זה היא לבסס את PuO2 כסמן מוקדם של AKI ולחקור את השימוש בו כנקודת קצה להחייאה בחולים עם טראומה. כתב יד זה מתאר מודל חזירי של הלם דימומי הכולל מיקום של צג PuO 2 לא פולשני, חיישן PuO2 של שלפוחית השתן וחיישן חמצן רקמתי במדולה הכליה. הנתונים מהמוניטור הלא פולשני יושוו למדידות PuO2 וחמצן פולשני ברקמות. המוניטור הלא פולשני כולל גם חיישן זרימה שיהיה שימושי להבנת הקשר בין קצב זרימת השתן לבין חדירת חמצן, מה שמפחית את היכולת להסיק חמצון רקמה מדולרית כלייתית מ- PuO2 לא פולשני כאשר השתן חוצה את דרכי השתן. בנוסף, הנתונים משלושת חיישני החמצן יושוו לסימנים חיוניים מערכתיים, כגון לחץ עורקים ממוצע. ההשערה המרכזית היא שנתוני PuO2 לא פולשניים יהיו בקורלציה חזקה עם תכולת חמצן מדולרית פולשנית וישקפו היפוקסיה מדולרית במהלך החייאה. לניטור לא פולשני של PuO2 יש פוטנציאל לשפר את התוצאות הקשורות לטראומה על ידי זיהוי מוקדם יותר של AKI ולשמש כנקודת קצה חדשה להחייאה לאחר דימום המעידה על איבר קצה ולא על חמצון מערכתי.
הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של אוניברסיטת יוטה אישרה את כל פרוטוקולי הניסוי המתוארים כאן. לפני הניסוי, 12 חזירות יורקשייר מסורסות או לא הרות במשקל 50-75 ק"ג ובין 6-8 חודשים התאקלמו במכלאות שלהם במשך 7 ימים לפחות. במהלך תקופה זו, כל הטיפול מנוהל על ידי וטרינר ובהתאם למדריך לטיפול ושימוש בחיות מעבדה ולתקנות ותקנים של חוק צער בעלי חיים. בעלי החיים צמים לילה לפני השראת ההרדמה, אך ניתנת להם גישה חופשית למים.
1. הרכבת חיישנים
2. הליך ניסיוני
3. עיבוד נתונים
איור 1 מראה תמונה של צג PuO2 לא פולשני המתואר בכתב היד הזה. איור 2 מראה תרשים של מדידות MAP ו-PuO2 לא פולשניות בקרב נבדק יחיד במהלך ניסוי דומה למודל הדימום החזירי המתואר. בתחילת הניסוי, עם תחילת הדימום, חלה ירידה ב-MAP וב-PuO2. לאחר הירידה הראשונית ב-PuO
AKI הוא סיבוך שכיח בחולים עם טראומה, ונכון לעכשיו, אין מוניטור מאומת ליד המיטה עבור חמצון רקמת הכליה, אשר יכול לאפשר זיהוי מוקדם יותר של AKI ולהנחות התערבויות פוטנציאליות. כתב יד זה מתאר את השימוש והמכשור של מודל הלם דימום חזירי כדי לבסס PuO2 לא פולשני כאינדיקטור מוקדם של AKI ונקודת סיום חדש...
נ' סילברטון, ק' קוק ול' לופגרן הם ממציאים של פטנט ובקשת פטנט סביב המוניטור הלא פולשני ששימש במחקר זה. אב טיפוס זה נמצא בפיתוח מסחרי על ידי נ. סילברטון וק. קוק, אך עד כה לא התרחשה פעילות מסחרית. המחברים האחרים מצהירים שאין אינטרסים מתחרים. הפרשנות והדיווח של נתונים אלה הם באחריות המחברים בלבד.
העבודה במענק זה ממומנת על ידי המכון למדע קליני ותרגומי של אוניברסיטת יוטה באמצעות תוכנית הפיילוט למחקרים תרגומיים וקליניים ומשרד ההגנה של תוכניות המחקר הרפואי המכוונות על ידי הקונגרס (PR192745).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1/8" PVC tubing | Qosina | SKU: T4307 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
3/16" PVC tubing | Qosina | SKU: T4310 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
3/8" TPE tubing | Qosina | SKU: T2204 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
3/32" (1), 1/8" (1), 5/32" (1) drill bit | Dewalt | N/A | For building noninvasive PuO2 monitor |
Biocompatible Glue | Masterbond | EP30MED | Part of noninvasive PuO2 monitor |
Bladder PuO2 sensor | Presens | DP-PSt3 | Oxygen dipping probe |
Bladder oxygen measurement device | Presens | Fibox 4 | Stand-alone fiber optic oxygen meter |
Chlorhexidine 4% scrub | Vetone | N/A | For scrubbing insertion or puncture sites |
Conical connector with female luer lock | Qosina | SKU: 51500 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
Cuffed endotracheal tube | Vetone | 600508 | For sedating the subject and providing respiratory support |
Euthanasia solution (pentobarbital sodium|pheyntoin sodium) | Vetone | 11168 | For euthanasia after completion of experiment |
General purpose temperature probe, 400 series thermistor | Novamed | 10-1610-040 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
HotDog veterinary warming system | HotDog | V106 | For controlling subject temperature during experiment |
Invasive tissue oxygen measurement device | Optronix | N/A | OxyLite™ oxygen monitors |
Invasive tissue oxygen sensor | Optronix | NX-BF/OT/E | Oxygen/Temperature bare-fibre sensor |
Isoflurane | Vetone | 501017 | To maintain sedation throughout the experiment |
Isotonic crystalloid solution | HenrySchein | 1537930 or 1534612 | Used during resuscitation in the critical care period |
Liquid flow sensor | Sensirion | LD20-2600B | Part of noninvasive PuO2 monitor |
Male luer lock to barb connector | Qosina | SKU: 11549 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
Male to male luer connector | Qosina | SKU: 20024 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
Norepinephrine | HenrySchein | AIN00610 | Infusion during resuscitation |
Noninvasive oxygen measurement device | Presens | EOM-O2-mini | Electro optical module transmitter for contactless oxygen measurements |
Non-vented male luer lock cap | Qosina | SKU: 65418 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
O2 sensor stick | Presens | SST-PSt3-YOP | Part of noninvasive PuO2 monitor |
PowerLab data acquisition platform | AD Instruments | N/A | For data collection |
REBOA catheter | Certus Critical Care | N/A | Used in experimental protocol |
Super Sheath arterial catheters (5 Fr, 7 Fr, 9 Fr) | Boston Scientific | C1894 | for intravascular access |
Suture | Ethicon | C013D | For securing catheter to skin and closing incisions |
T connector, all female luer locks | Qosina | SKU: 88214 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved