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

투석 직원과 지치 의과 대학 사이타마 의료 센터의 신장학과 구성원에게 감사드립니다. 영어 편집을 해주신 Editage (www.editage.com)님께 감사드립니다.

모든 참가자는 서면 동의서를 제공했습니다. 이 연구는 일본 지치 의과 대학 사이타마 의료 센터의 기관 검토위원회 (RIN 15-104)의 승인을 받았습니다.
1.rSO2의 모니터링 장치
<ol><li>조직 산소화 측정을 위한 NIRS 장치를 준비합니다. 이 장치에는 4개의 채널이 있으며 동시에 최대 4개의 기관에서 측정을 수행할 수 있습니다.</li>
	<li>NIRS 모니터링을 위한 측정 센서를 준비?...

<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>

NIRS 모니터링은 주로 대뇌 rSO2를 평가하기 위해, 특히 체외 순환을 필요로 하는 심혈관 또는 뇌혈관 수술에서 사용되었다. HD 치료를 포함한 체외 순환 동안 일부 장기는 상대 허혈 7,17,18을 나타낼 수 있습니다. 그러나 조직 산소화가 낮아지는지 여부는 불분명합니다. HD 중 근육 경련이나 복통은 장기 저관류를 통한 투?...

근적외선 분광법 (NIRS)은 조직 산소화, 특히 다양한 임상 환경에서 뇌 산소화의 마커 인 국소 산소 포화도 (rSO 2)를 평가하는 데 사용되었습니다 1,2,3 최근에는 혈액 투석 (HD)4,5,6,7,8,9,10, 11. 대뇌 rSO2는 HD 환자 또는 투석되지 않은 만성 신장 질환(CKD) 환자의 인지 기능과 관련이 있는 것으로 보고되었습니다11,12. 그러나 지금까지 만성콩팥병 환자에서 NIRS 모니터링의 사용은 제한적이었습니다.
NIRS 모니터링은 실시간 및 비침습적이기 때문에 HD를 받는 환자에서 모니터링 장치로서의 유용성을 평가했습니다. NIRS는 주로 대뇌 rSO2를 측정하는 데 사용되지만, HD 동안 다른 장기의 rSO2 값도 조사했습니다. 구체적으로,rSO2 측정 센서를 이마, 오른쪽 hypochondrium 및 다리 아래쪽에 부착하여 각각 뇌, 간 및 하부 근육에서 rSO2를 평가하였다. 결과는 NIRS 모니터링이 헌팅턴병 중 장기 산소화 변화 또는 CKD 환자의 조직 산소화 영향을 미치는 요인을 명확히 하는 새로운 접근 방식이 될 수 있음을 보여주었습니다.
현재까지 임상 환경13,14,15에서 HD, 혈액량 모니터링, 중심 정맥 산소 포화도, 흉부 입원 및 전자 청진기 유도 예상 혈압(BP) 동안 지속적인 모니터링이 수행되었습니다. 그러나 저혈압의 예측이나 장치의 광범위한 사용에는 한계가 있습니다. 대조적으로, 여기서 새로운 비침습적 접근 방식은 개별 장기의 투석 내 산소 역학에 대한 실시간 정보를 제공할 수 있습니다. 따라서 이 모니터링 방법은 투석 중 저혈압의 초기 단계에서 일과성 장기 허혈을 감지할 수 있고 HD의 안전한 수행을 허용할 수도 있습니다. 이 기사는 HD를 받는 환자에게 적용되는 rSO2로 대표되는 조직 산소화를 측정하는 프로토콜을 설명합니다.

<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

근적외선 분광법(NIRS)은 최근 심혈관 및 뇌 수술, 신생아 모니터링 및 병원 전 의학을 포함한 임상 환경에서 조직 산소화 마커인 국소 산소 포화도(rSO2)를 측정하는 도구로 적용되었습니다. NIRS 모니터링 장치는 실시간 및 비침습적이며 주로 수술 또는 집중 치료 중 중환자의 뇌 산소 공급을 평가하는 데 사용되었습니다. 지금까지 혈액 투석 (HD)을 포함한 만성 신장 질환 (CKD) 환자에서 NIRS 모니터링의 사용은 제한적이었습니다. 따라서, 우리는 HD 동안 일부 장기에서rSO2 값을 조사하였다. 2개의 부착 파장에서 근적외선을 전송하는 NIRS 장치를 사용하여rSO2 값을 모니터링했습니다. HD 환자는 뇌, 간 및 다리 아래 근육에서 rSO2를 각각 평가하기 위해 이마, 오른쪽 hypochondrium 및 다리 아래쪽에 부착된 rSO2 측정 센서를 사용하여 앙와위 자세로 배치되었습니다. NIRS 모니터링은 헌팅턴병 중 장기 산소화의 변화 또는 CKD 환자의 조직 산소화에 영향을 미치는 요인을 명확히 하는 새로운 접근 방식이 될 수 있습니다. 이 기사는 HD 환자에서 적용되는rSO2로 대표되는 조직 산소화를 측정하는 프로토콜을 설명합니다.

HD 이전의 대뇌 rSO2 값은 건강한 피험자보다 낮았고 당뇨병(DM)이 있는 HD 환자의 대뇌rSO2 값은 DM이 없는 HD 환자의 값보다 낮았습니다(그림 1)16. 또한 HD 동안 BP의 감소 없이 조직 산소 공급이 계속되지만 투석 중 저혈압으로 인한 뇌 및 간 rSO2의 변화를 우연히 관찰했습니다(그림 2). 지속적인 모니터링으로 인해, ...

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

우리는 근적외선 분광 모니터를 사용하여 혈액 투석 (HD) 환자의 국소 산소 포화도 (rSO2)를 측정하는 프로토콜을 제시합니다. rSO2 값은 조직 산소화의 지표이다. 이 비침습적 및 실시간 모니터링은 HD 동안 장기 산소 공급의 변화를 확인하는 데 유용할 수 있습니다.

혈액 투석을받는 환자에서 근적외선 분광법을 사용한 조직 산소화 측정

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

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의학

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