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

Ringraziamo il personale di dialisi e i membri del dipartimento di nefrologia nel centro medico Saitama della Jichi Medical University. Vorremmo ringraziare Editage (www.editage.com) per l'editing in lingua inglese.

Tutti i partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto. Lo studio è stato approvato dall'Institutional Review Board del Saitama Medical Center, Jichi Medical University, Giappone (RIN 15-104).
1. Dispositivo per il monitoraggio di rSO2
<ol><li>Preparare un dispositivo NIRS per misurare l'ossigenazione dei tessuti. Questo dispositivo ha quattro canali e può eseguire misurazioni in un massimo di quattro organi contemporaneamente.</li>
	<li>Preparare un sensore di misura ...

<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>

Il monitoraggio NIRS è stato utilizzato principalmente per valutare l'rSO2 cerebrale, specialmente negli interventi chirurgici cardiovascolari o cerebrovascolari, che richiedono la circolazione extracorporea. Durante la circolazione extracorporea, compresa la terapia MH, alcuni organi potrebbero mostrare ischemia relativa 7,17,18; Tuttavia, non è chiaro se l'ossigenazione dei tessuti diventi bassa o meno. Crampi mus...

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è stata utilizzata per valutare la saturazione regionale di ossigeno (rSO 2), un marker dell'ossigenazione tissutale, in particolare l'ossigenazione cerebrale in vari contesti clinici 1,2,3 ed è stata recentemente applicata a pazienti sottoposti a emodialisi (HD)4,5,6,7,8,9,10, 11. Secondo quanto riferito, larSO 2 cerebrale è associata alla funzione cognitiva nei pazienti sottoposti a MH o in quelli con malattia renale cronica non dializzata (CKD)11,12. Tuttavia, finora, l'uso del monitoraggio NIRS è stato limitato nei pazienti con insufficienza renale cronica.
Poiché il monitoraggio NIRS è in tempo reale e non invasivo, abbiamo valutato la sua utilità come dispositivo di monitoraggio nei pazienti sottoposti a MH. Sebbene la NIRS sia utilizzata principalmente per misurare l'rSO2 cerebrale, abbiamo anche studiato i valori di rSO 2 in altri organi durante la MH. In particolare, i sensori di misurazione rSO 2 sono stati collegati alla fronte, all'ipocondrio destro e alla parte inferiore delle gambe per valutare rSO 2 rispettivamente nel cervello, nel fegato e nei muscoli inferiori. I risultati hanno mostrato che il monitoraggio NIRS potrebbe essere un nuovo approccio per chiarire i cambiamenti nell'ossigenazione degli organi durante la MH o i fattori che influenzano l'ossigenazione dei tessuti nei pazienti con insufficienza renale cronica.
Ad oggi, è stato eseguito un monitoraggio continuo durante la MH, il monitoraggio del volume ematico, la saturazione di ossigeno venoso centrale, l'ammissione toracica e la pressione sanguigna stimata (BP) guidata da stetoscopio elettronico in ambito clinico13,14,15; Tuttavia, ci sono limitazioni per la previsione dell'ipotensione o l'ampio uso di dispositivi. Al contrario, il nuovo approccio non invasivo qui potrebbe fornire informazioni in tempo reale sulla dinamica dell'ossigeno intradialitico nei singoli organi. Pertanto, questo metodo di monitoraggio può consentire l'individuazione di ischemia transitoria d'organo nelle prime fasi dell'ipotensione intradialitica e può anche consentire l'esecuzione sicura della MH. Questo articolo descrive un protocollo per misurare l'ossigenazione dei tessuti rappresentata da rSO2, applicato nei pazienti sottoposti a MH.

<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

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è stata recentemente applicata come strumento per misurare la saturazione regionale di ossigeno (rSO2), un marker dell'ossigenazione dei tessuti, in contesti clinici tra cui chirurgia cardiovascolare e cerebrale, monitoraggio neonatale e medicina preospedaliera. I dispositivi di monitoraggio NIRS sono in tempo reale e non invasivi e sono stati utilizzati principalmente per valutare l'ossigenazione cerebrale in pazienti critici durante un'operazione o una terapia intensiva. Finora, l'uso del monitoraggio NIRS nei pazienti con malattia renale cronica (CKD) inclusa l'emodialisi (HD) è stato limitato; pertanto, abbiamo studiato i valori di rSO2 in alcuni organi durante la MH. Abbiamo monitorato i valori di rSO 2 utilizzando un dispositivo NIRS che trasmette luce nel vicino infrarosso a2 lunghezze d'onda di attacco. I pazienti MH sono stati posti in posizione supina, con sensori di misurazione rSO 2 attaccati alla fronte, all'ipocondrio destro e alla parte inferiore delle gambe per valutare rSO2 rispettivamente nel cervello, nel fegato e nei muscoli della parte inferiore della gamba. Il monitoraggio NIRS potrebbe essere un nuovo approccio per chiarire i cambiamenti nell'ossigenazione degli organi durante la MH o i fattori che influenzano l'ossigenazione dei tessuti nei pazienti con insufficienza renale cronica. Questo articolo descrive un protocollo per misurare l'ossigenazione tissutale rappresentata da rSO2 applicata nei pazienti MH.

Ivalori di rSO 2 cerebrale prima della MH erano inferiori a quelli dei soggetti sani e l'rSO2 cerebrale nei pazienti MH con diabete mellito (DM) era inferiore a quelli dei pazienti MH senza DM (Figura 1)16. Inoltre, sebbene l'ossigenazione tissutale continui senza una diminuzione della pressione arteriosa durante la MH, abbiamo incidentalmente osservato cambiamenti nell'rSO2 cerebrale ed epatico dovuti all'ipotensione intradialitica (<...

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

Presentiamo un protocollo per misurare la saturazione regionale di ossigeno (rSO2) nei pazienti in emodialisi (HD) utilizzando un monitor spettroscopico nel vicino infrarosso. Il valore rSO2 è un indice di ossigenazione dei tessuti. Questo monitoraggio non invasivo e in tempo reale potrebbe essere utile per confermare i cambiamenti nell'ossigenazione degli organi durante la MH.

Misura dell'ossigenazione tissutale mediante spettroscopia nel vicino infrarosso in pazienti sottoposti a emodialisi

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

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