Name: measurement of tissue oxygenation using near-infrared spectroscopy in patients undergoing hemodialysis
Uploaded: 2020-10-02T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Tissue Oxygenation Using Near-Infrared Spectroscopy in Patients Undergoing Hemodialysis at JoVE.com

Wir danken den Dialysemitarbeitern und Mitgliedern der Abteilung für Nephrologie im Saitama Medical Center der Jichi Medical University. Wir danken Editage (www.editage.com) für die englischsprachige Bearbeitung.

Alle Teilnehmer gaben eine schriftliche Einverständniserklärung. Die Studie wurde vom Institutional Review Board des Saitama Medical Center, Jichi Medical University, Japan genehmigt (RIN 15–104).
1. Gerät zur Überwachung von rSO2
<ol><li>Bereiten Sie ein NIRS-Gerät zur Messung der Sauerstoffversorgung des Gewebes vor. Dieses Gerät verfügt über vier Kanäle und kann Messungen in bis zu vier Organen gleichzeitig durchführen.</li>
	<li>Bereiten Sie einen Messsensor für d...

<ol>
	<li>Nishiyama, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regional+cerebral+oxygen+saturation+monitoring+for+predicting+interventional+outcomes+in+patients+following+out-of-hospital+cardiac+arrest+of+presumed+cardiac+cause:+A+prospective,+observational,+multicentre+study.">Regional cerebral oxygen saturation monitoring for predicting interventional outcomes in patients following out-of-hospital cardiac arrest of presumed cardiac cause: A prospective, observational, multicentre study.</a> Resuscitation. 96, 135-141 (2015).</li><li>Kobayashi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+associated+with+a+low+initial+cerebral+oxygen+saturation+value+in+patients+undergoing+cardiac+surgery.">Factors associated with a low initial cerebral oxygen saturation value in patients undergoing cardiac surgery.</a> Journal of Artificial Organs. 20 (2), 110-116 (2017).</li><li>Cruz, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+multimodal+computational+system+using+near-infrared+spectroscopy+predicts+the+need+for+ECMO+initiation+in+neonates+with+congenital+diaphragmatic+hernia.">A novel multimodal computational system using near-infrared spectroscopy predicts the need for ECMO initiation in neonates with congenital diaphragmatic hernia.</a> Journal of Pediatric Surgery. 53 (1), 152-158 (2018).</li><li>MacEwen, C., Sutherland, S., Daly, J., Pugh, C., Tarassenko, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+Hypotension+and+Cerebral+Ischemia+during+Hemodialysis.">Relationship between Hypotension and Cerebral Ischemia during Hemodialysis.</a> Journal of the American Socociety of Nephrology. 28 (8), 2511-2520 (2017).</li><li>Polinder-Bos, H. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+cerebral+oxygenation+and+cerebral+blood+flow+during+hemodialysis+-+A+simultaneous+near-infrared+spectroscopy+and+positron+emission+tomography+study.">Changes in cerebral oxygenation and cerebral blood flow during hemodialysis - A simultaneous near-infrared spectroscopy and positron emission tomography study.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metablism. 40 (2), 328-340 (2020).</li><li>Ookawara, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differences+in+tissue+oxygenation+and+changes+in+total+hemoglobin+signal+strength+in+the+brain,+liver,+and+lower-limb+muscle+during+hemodialysis.">Differences in tissue oxygenation and changes in total hemoglobin signal strength in the brain, liver, and lower-limb muscle during hemodialysis.</a> Journal of Artificial Organs. 21 (1), 86-93 (2018).</li><li>Malik, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+ischemia+worsens+during+hemodialysis+in+end-stage+renal+disease+patients.">Tissue ischemia worsens during hemodialysis in end-stage renal disease patients.</a> The Journal of Vascular Access. 18 (1), 47-51 (2017).</li><li>Ito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerebral+oxygenation+improvement+is+associated+with+hemoglobin+increase+after+hemodialysis+initiation.">Cerebral oxygenation improvement is associated with hemoglobin increase after hemodialysis initiation.</a> TheInternational Journal of Artificial Organs. , (2020).</li><li>Valerianova, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+responsible+for+cerebral+hypoxia+in+hemodialysis+population.">Factors responsible for cerebral hypoxia in hemodialysis population.</a> Physiological Research. 68 (4), 651-658 (2019).</li><li>Ookawara, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Associations+of+cerebral+oxygenation+with+hemoglobin+levels+evaluated+by+near-infrared+spectroscopy+in+hemodialysis+patients.">Associations of cerebral oxygenation with hemoglobin levels evaluated by near-infrared spectroscopy in hemodialysis patients.</a> PLoS One. 15 (8), 0236720 (2020).</li><li>Kovarova, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+Cerebral+Oxygenation+Is+Associated+with+Cognitive+Impairment+in+Chronic+Hemodialysis+Patients.">Low Cerebral Oxygenation Is Associated with Cognitive Impairment in Chronic Hemodialysis Patients.</a> Nephron. 139 (2), 113-119 (2018).</li><li>Miyazawa, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+cerebral+oxygenation+with+estimated+glomerular+filtration+rate+and+cognitive+function+in+chronic+kidney+disease+patients+without+dialysis+therapy.">Association of cerebral oxygenation with estimated glomerular filtration rate and cognitive function in chronic kidney disease patients without dialysis therapy.</a> PLoS One. 13 (6), 0199366 (2018).</li><li>Locatelli, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Haemodialysis+with+on-line+monitoring+equipment:+tools+or+toys.">Haemodialysis with on-line monitoring equipment: tools or toys.</a> Nephrology Dialysis Transplantation. 20 (1), 22-33 (2005).</li><li>Cordtz, J., Olde, B., Solem, K., Ladefoged, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+venous+oxygen+saturation+and+thoracic+admittance+during+dialysis:+new+approaches+to+hemodynamic+monitoring.">Central venous oxygen saturation and thoracic admittance during dialysis: new approaches to hemodynamic monitoring.</a> Hemodialysis International. 12 (3), 369-377 (2008).</li><li>Kamijo, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+monitoring+of+blood+pressure+by+analyzing+the+blood+flow+sound+of+arteriovenous+fistula+in+hemodialysis+patients.">Continuous monitoring of blood pressure by analyzing the blood flow sound of arteriovenous fistula in hemodialysis patients.</a> Clinical and Experimental Nephrology. 22 (3), 677-683 (2018).</li><li>Ito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Factors+affecting+cerebral+oxygenation+in+hemodialysis+patients:+cerebral+oxygenation+associates+with+pH,+hemodialysis+duration,+serum+albumin+concentration,+and+diabetes+mellitus.">Factors affecting cerebral oxygenation in hemodialysis patients: cerebral oxygenation associates with pH, hemodialysis duration, serum albumin concentration, and diabetes mellitus.</a> PLoS One. 10 (2), 0117474 (2015).</li><li>Imai, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deterioration+of+Hepatic+Oxygenation+Precedes+an+Onset+of+Intradialytic+Hypotension+with+Little+Change+in+Blood+Volume+during+Hemodialysis.">Deterioration of Hepatic Oxygenation Precedes an Onset of Intradialytic Hypotension with Little Change in Blood Volume during Hemodialysis.</a> Blood Purification. 45 (4), 345-346 (2018).</li><li>Cho, A. R., Kwon, J. Y., Kim, C., Hong, J. M., Kang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+sensor+location+on+regional+cerebral+oxygen+saturation+measured+by+INVOS+5100+in+on-pump+cardiac+surgery.">Effect of sensor location on regional cerebral oxygen saturation measured by INVOS 5100 in on-pump cardiac surgery.</a> Journal of Anesthesia. 31 (2), 178-184 (2017).</li><li>Ito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deterioration+of+cerebral+oxygenation+by+aortic+arch+calcification+progression+in+patients+undergoing+hemodialysis:+A+cross-sectional+study.">Deterioration of cerebral oxygenation by aortic arch calcification progression in patients undergoing hemodialysis: A cross-sectional study.</a> BioMed Research International. , 2852514 (2017).</li><li>Ito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blood+transfusion+during+haemodialysis+improves+systemic+tissue+oxygenation:+A+case+report.">Blood transfusion during haemodialysis improves systemic tissue oxygenation: A case report.</a> Nefrologia. 37 (4), 435-437 (2017).</li><li>Ito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improvement+of+bilateral+lower-limb+muscle+oxygenation+by+low-density+lipoprotein+apheresis+in+a+patient+with+peripheral+artery+disease+undergoing+hemodialysis.">Improvement of bilateral lower-limb muscle oxygenation by low-density lipoprotein apheresis in a patient with peripheral artery disease undergoing hemodialysis.</a> Nefrologia. 39 (1), 90-92 (2019).</li><li>Kitano, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+tissue+oxygenation+in+response+to+sudden+intradialytic+hypotension.">Changes in tissue oxygenation in response to sudden intradialytic hypotension.</a> Journal of Artificial Organs. 23 (2), 187-190 (2020).</li><li>Lemmers, P. M. A., Toet, M. C., van Bel, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+patent+ductus+arteriosus+and+subsequent+therapy+with+indomethacin+on+cerebral+oxygenation+in+preterm+infants.">Impact of patent ductus arteriosus and subsequent therapy with indomethacin on cerebral oxygenation in preterm infants.</a> Pediatrics. 121, 142-147 (2008).</li><li>Ito, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sleep+apnea+syndrome+caused+lowering+of+cerebral+oxygenation+in+a+hemodialysis+patient:+a+case+report+and+literature+review.">Sleep apnea syndrome caused lowering of cerebral oxygenation in a hemodialysis patient: a case report and literature review.</a> Renal Replacement Therapy. 4, 54 (2018).</li><li>Minato, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+monitoring+of+changes+in+cerebral+oxygenation+during+hemodialysis+in+a+patient+with+acute+congestive+heart+failure.">Continuous monitoring of changes in cerebral oxygenation during hemodialysis in a patient with acute congestive heart failure.</a> Journal of Artificial Organs. , (2019).</li></ol>

Die NIRS-Überwachung wurde hauptsächlich zur Beurteilung von zerebralem rSO2 eingesetzt, insbesondere bei kardiovaskulären oder zerebrovaskulären Operationen, die eine extrakorporale Zirkulation erfordern. Während der extrakorporalen Zirkulation einschließlich der Huntington-Therapie konnten einige Organe eine relative Ischämiezeigen 7,17,18; Es bleibt jedoch unklar, ob die Sauerstoffversorgung des Gewebes nied...

Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) wurde verwendet, um die regionale Sauerstoffsättigung (rSO 2), einen Marker für die Oxygenierung des Gewebes, insbesondere die zerebrale Sauerstoffversorgung, in verschiedenen klinischen Umgebungen zu bewerten 1,2,3 und wurde kürzlich bei Patienten angewendet, die sich einer Hämodialyse (HD) unterziehen4,5,6,7,8,9,10, 11. Zerebrale rSO2 ist Berichten zufolge mit kognitiver Funktion bei Patienten assoziiert, die sich der Huntington-Krankheit unterziehen oder solche mit nicht-dialysierter chronischer Nierenerkrankung (CKD)11,12. Bisher war der Einsatz der NIRS-Überwachung bei Patienten mit CNE jedoch begrenzt.
Da die NIRS-Überwachung in Echtzeit und nichtinvasiv ist, haben wir ihre Nützlichkeit als Überwachungsgerät bei Patienten mit der Huntington-Krankheit bewertet. Obwohl NIRS hauptsächlich zur Messung von zerebralem rSO 2 verwendet wird, untersuchten wir auch rSO 2-Werte in anderen Organen während der Huntington-Krankheit. Konkret wurden die rSO2-Messsensoren an der Stirn, dem rechten Hypochondrium und den Unterschenkeln angebracht, um rSO2 im Gehirn, in der Leber bzw. in den unteren Muskeln zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten, dass die NIRS-Überwachung ein neuer Ansatz sein könnte, um Veränderungen der Organoxygenierung während der Huntington-Krankheit oder Faktoren, die die Gewebeoxygenierung bei CNE-Patienten beeinflussen, zu klären.
Bisher wurde eine kontinuierliche Überwachung während der Huntington-Krankheit, Blutvolumenüberwachung, zentralvenöse Sauerstoffsättigung, Thoraxaufnahme und elektronisch stethoskopgesteuerter geschätzter Blutdruck (BP) in klinischen Umgebungen durchgeführt13,14,15; Es gibt jedoch Einschränkungen für die Vorhersage von Hypotonie oder die breite Verwendung von Geräten. Im Gegensatz dazu könnte der neue nichtinvasive Ansatz hier Echtzeitinformationen über die intradialytische Sauerstoffdynamik in einzelnen Organen liefern. Daher kann diese Überwachungsmethode den Nachweis einer vorübergehenden Organischämie in den frühen Phasen der intradialytischen Hypotonie ermöglichen und auch die sichere Durchführung der Huntington-Krankheit ermöglichen. Dieser Artikel beschreibt ein Protokoll zur Messung der Gewebeoxygenierung, dargestellt durch rSO2, wie es bei Patienten mit der Huntington-Krankheit angewendet wird.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>DBB-100NX</td>
			<td>Nikkiso</td>
			<td>DBB-100NX</td>
			<td>Dialysis machine</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>INVOS 5100c</td>
			<td>Covidien Japan</td>
			<td>INVOSTM 5100c</td>
			<td>tissue oxygenation device</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SOMASENSER</td>
			<td>Covidien Japan</td>
			<td>CV-SAFB-SM/INTL</td>
			<td>NIRS sensor</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of tissue oxygenation using near-infrared spectroscopy in patients undergoing hemodialysis

Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) wurde kürzlich als Werkzeug zur Messung der regionalen Sauerstoffsättigung (rSO2), einem Marker für die Sauerstoffversorgung des Gewebes, in klinischen Umgebungen wie Herz-Kreislauf- und Gehirnchirurgie, Neugeborenenüberwachung und präklinischer Medizin eingesetzt. Die NIRS-Überwachungsgeräte sind echtzeitfähig und nichtinvasiv und wurden hauptsächlich zur Beurteilung der zerebralen Sauerstoffversorgung bei kritisch kranken Patienten während einer Operation oder Intensivpflege eingesetzt. Bisher war der Einsatz der NIRS-Überwachung bei Patienten mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) einschließlich Hämodialyse (HD) begrenzt; Daher untersuchten wirrSO-2-Werte in einigen Organen während der Huntington-Krankheit. Wir überwachtenrSO2-Werte mit einem NIRS-Gerät, das Nahinfrarotlicht bei 2 Wellenlängen der Befestigung übertrug. Die Huntington-Patienten wurden in Rückenlage gebracht, wobei rSO 2-Messsensoren an der Stirn, dem rechten Hypochondrium und den Unterschenkeln angebracht waren, um rSO2 im Gehirn, in der Leber bzw. in der Unterschenkelmuskulatur zu bewerten. Die NIRS-Überwachung könnte ein neuer Ansatz sein, um Veränderungen der Organoxygenierung während der Huntington-Krankheit oder Faktoren, die die Sauerstoffversorgung des Gewebes bei CNE-Patienten beeinflussen, zu klären. Dieser Artikel beschreibt ein Protokoll zur Messung der Gewebeoxygenierung, dargestellt durch rSO2, wie es bei Huntington-Patienten angewendet wird.

Zerebrale rSO 2-Werte vor der Huntington-Krankheit waren niedriger als bei gesunden Probanden und zerebrale rSO2 bei Huntington-Patienten mit Diabetes mellitus (DM) waren niedriger als bei Huntington-Patienten ohne DM (Abbildung 1)16. Obwohl die Sauerstoffversorgung des Gewebes ohne eine Abnahme des Blutdrucks während der Huntington-Krankheit fortgesetzt wird, beobachteten wir zufällig Veränderungen des zerebralen und hepatischen rSO 2 aufgrun...

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Measurement of Tissue Oxygenation Using Near-Infrared Spectroscopy in Patients Undergoing Hemodialysis

Wir präsentieren ein Protokoll zur Messung der regionalen Sauerstoffsättigung (rSO2) bei Hämodialysepatienten (HD) unter Verwendung eines Nahinfrarotspektroskopie-Monitors. DerrSO-2-Wert ist ein Index der Gewebeoxygenierung. Diese nichtinvasive und Echtzeitüberwachung könnte nützlich sein, um Veränderungen der Organoxygenierung während der Huntington-Krankheit zu bestätigen.

Messung der Gewebeoxygenierung mittels Nahinfrarotspektroskopie bei Patienten, die sich einer Hämodialyse unterziehen

Near-infrared spectroscopy (NIRS) has recently been applied as a tool to measure regional oxygen saturation (rSO2), a marker of tissue oxygenation, in ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Dual-mode Imaging of Cutaneous Tissue Oxygenation and Vascular Function

Dual-Mode-Imaging von Hautgewebe Oxygenation und Gefäßfunktion

Accurate assessment of cutaneous tissue oxygenation and vascular function is important for appropriate detection, staging, and treatment of many health ...

Forschung

Medizin

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

In vivo Near Infrared Fluorescence NIRF Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) intravaskuläre Molecular Imaging von entzündlichen Plaque, einen multimodalen Ansatz, um Imaging der Atherosklerose

The vascular response to injury is a well-orchestrated inflammatory response triggered by the accumulation of macrophages within the vessel wall leading ...

Expired CO2 Measurement in Intubated or Spontaneously Breathing Patients from the Emergency Department

Expired CO2 Measurement in Intubated or Spontaneously Breathing Patients from the Emergency Department

Abgelaufene CO 2 Messung bei intubierten oder spontan atmenden Patienten aus der Notaufnahme

Carbon dioxide (CO2) along with oxygen (O2) share the role of being the most important gases in the human body. The measuring of expired CO2 at the mouth ...

Near Infrared Optical Projection Tomography for Assessments of &beta;-cell Mass Distribution in Diabetes Research

Near Infrared Optical Projection Tomography for Assessments of ÃƒÅ½Ã‚Â²-cell Mass Distribution in Diabetes Research

Near Infrared Optical Projection Tomography für Assessments von β-Zellen Massenverteilung im Diabetes Research

By adapting OPT to include the capability of imaging in the near infrared (NIR) spectrum, we here illustrate the possibility to image larger bodies of ...

Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery

Gewebe-Simulation Phantoms zur Bestimmung der potentiellen Near-Infrarot-Fluoreszenz-Imaging-Anwendungen in Brustkrebschirurgie

Inaccuracies in intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status result in suboptimal outcome of breast-conserving surgery ...

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