Nieru mikroperfūzijas vizualizācija reāllaikā, izmantojot lāzera plankumu kontrastattēlveidošanu

Kontaktpersona: Odrija Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pasts:audrey.hu@wecistanche.com

Vido Hīmans ,a,b,c,*,† Hanno Māsens ,b,d,† Džosts Kalons, e Harijs van Gūrs, d Anrī Lēveninks, b Goitzens M. van Dams, b un E. Kristians Boerma f.

Abstrakts

Nozīme:Intraoperatīvie parametrinierukortikālā mikroperfūzija (RCM) ir saistīta ar pēcoperācijas išēmiju/reperfūzijas traumu. Lāzera raibuma kontrasta attēlveidošana (LSCI) šajā ziņā varētu sniegt vērtīgu informāciju ar priekšrocību salīdzinājumā ar pašreizējo aprūpes standartu, jo tā ir bezkontakta un pilna lauka attēlveidošanas tehnika.

Mērķis:Mūsu pētījuma mērķis ir apstiprināt LSCI izmantošanu, lai vizualizētu RCM uz ex vivo perfūzētām cilvēka izmēra cūkām.nieresdažādos hemodinamisko izmaiņu modeļos.

Pieeja: tika salīdzināti trīsnieruperfūzijas pasākumi: LSCI, kopējā arteriālo nieru asins plūsma (RBF) un sānu tumšā lauka (SDF) attēlveidošana dažādos išēmijas/reperfūzijas apstākļos.

Rezultāti:LSCI uzrādīja labu korelāciju ar RBF reperfūzijas eksperimentam ({{0}}.94 0.02; p < {{10}}).="" 15}}0{{20}}1)="" un="" īslaicīga="" un="" ilgstoša="" lokāla="" išēmija="" (0.90="" 0.03;="" p="">< 0,0001="" un="" 0.="" 81="" 0.08;="" p="">< 0,0001).="" korelācija="" samazinājās="" zemas="" plūsmas="" situācijās="" rbf="" pārdales="" dēļ.="" korelācija="" starp="" lsci="" un="" sdf="" (0.{18}}.10;="" p="">< 0.0001)="" uzrādīja="" pārākumu="" pār="" rbf="" (0.54="" 0.22;="" p=""><>

Secinājumi:LSCI spēj attēlot RCM ar augstu telpisko un laika izšķirtspēju. Tas var acumirklī noteikt lokālu perfūzijas deficītu, kas nav iespējams ar pašreizējo aprūpes standartu. Turpmāka LSCI attīstība transplantācijas ķirurģijā varētu palīdzēt klīnisko lēmumu pieņemšanā.

Atslēgvārdi:lāzera plankumu kontrasta attēlveidošana; transplantācija;nieres; sānu plūsmas tumšā lauka attēlveidošana;nierumikroperfūzija.

Cistanche deserticola novēršnieresslimība, noklikšķiniet šeit, lai iegūtu paraugu

1. Ievads

Intraoperatīvi apgrūtinātinierukortikālā mikroperfūzija (RCM), piemēram, anastomozes laikā, ir saistīta ar išēmiju/reperfūzijas traumu saistītām pēcoperācijas komplikācijām.

Citi ir parādījuši tuvu virsmas perfūzijas attēlveidošanas potenciālu, lai prognozētu pēcoperācijas komplikācijas, tostarp samazinātu kreatinīna klīrensu, aizkavētu transplantāta funkciju un pat transplantāta atgrūšanu.1–4 Tādējādi ir iespējams, ka RCM intraoperatīvā novērošana, izmantojot optiskās attēlveidošanas metodes. var atbalstīt ķirurģisku lēmumu pieņemšanu, kas var uzlabot perfūziju orgānu reperfūzijas laikā un, iespējams, veicināt nelabvēlīgu pēcoperācijas iznākumu samazināšanos.

Kopējo metožu, piemēram, pēcoperācijas duplekssonogrāfijas vai artēriju, vērtībanieruasins plūsmas (RBF) zondi, lai uzraudzītu kopējo RBF, ierobežo fakts, ka šādi paņēmieni neņem vērā lokālās perfūzijas neviendabības.5 Tas ir balstīts uz maldīgu priekšstatu, ka kopējais RBF adekvāti atspoguļo RCM.6 Tāpēc tādu metožu izmantošana, kas var Vēlams noteikt asins plūsmas neviendabīgumu.7 Pēcoperācijas duplekssonogrāfijai ir iespēja noteikt lokālus perfūzijas deficītus8, un tā ir apstiprināta vairākos pētījumos. Tomēr tās vispārējo pielietojumu ierobežo ievērojamā atkarība no operatora.5 Citi ziņoja par kontakta attēlveidošanas metožu izmantošanu, lai tieši vizualizētu un kvantitatīvi noteiktu sarkano asins šūnu (RBC) kustību.2,3 Šīs metodes deva daudzsološus rezultātus attiecībā uz noteiktām robežvērtībām aizkavēta transplantāta funkcija, pēcoperācijas kreatinīna līmenis vai pat alotransplantāta atgrūšana ar RCM mērījumiem, kas veikti 5 minūtes pēc reperfūzijas.1–4 Galvenais šo metožu ierobežojums ir mazais (∼ 1 mm2) redzes lauks (FOV) kuru RCM var vizualizēt. Nesen tika ieviesta indocianīna zaļā (ICG) fluorescences attēlveidošana, lai novērtētu RCM un saistītu to ar klīnisko iznākumu.nierestransplantācija.5,9,10 Tomēr ICG fluorescenci ir grūti noteikt10, un fluorescējoša signāla klātbūtne uzreiz nenozīmē, ka orgāns ir labi perfūzēts.11 Fluorescējošās krāsvielas ievadīšana, kas nepieciešama katru reizi, kad tiek mērīta perfūzija, arī kavē ķirurģisko procedūru.

Līdz šim joprojām trūkst objektīva intraoperatīvā attēlveidošanas instrumenta, kas varētu palīdzēt vizualizēt RCM operācijas laikā. Šajā rakstā mēs ziņojam par lāzera punktveida kontrasta attēlveidošanas (LSCI) izmantošanu, kas ir reāllaika, bezkontakta, pilna lauka attēlveidošanas tehnika ar lielu FOV, kas var vizualizēt asins plūsmu audos bez fluorescējošas krāsas ievadīšanas. ,12, lai uzraudzītu RCM cilvēka izmēra cūkāmre. Mūsu mērķis ir apstiprināt LSCI izmantošanu kā orgānu reperfūzijas mērīšanas rīku vairāku hemodinamisko izmaiņu modeļu laikā.

kam lieto cistanche: nieru slimību ārstēšanai

2 Materiāli un metodes

2.1. Kaututuves nieres

Sešas kautuvē iegūtas cūku nieres tika iegūtas no vietējās lopkautuves. Cūkas (mātītes Holandes Landrases cūkas, apmēram 5 mēnešus vecas ar vidējo svaru 130 kg) tika nokautas patēriņam un tika apstrādātas saskaņā ar standartizētām juridiskajām procedūrām. Cūkas apdullināja no elektrības un nomira no atasiņošanas. Asiņošanas laikā vārglāzē tika savākti aptuveni 2 litri asiņu ar 25,{5}} SV heparīna (LEO Pharma A/S, Ballerup, Dānija). Nieres tika izņemtas no līķa en bloc, nieru artērija tika izdalīta brīvi, un apkārtējie audi tika noņemti. Visiem eksperimentiem tika izmantota kreisā niere, jo šajā pusē bija labāk redzama artēriju bifurkācija. Pēc 30 minūtēm siltas išēmijas (ti, laika posmā starp asinsrites pārtraukšanu un aukstās skalošanas sākumu) nieres izskaloja ar 500 ml auksta 4 grādu fizioloģiskā šķīduma. Pēc tam nieres ievietoja nieres turētājā un novietoja uz hipotermiskās aparāta perfūzijas (HMP) (Kidney Assist Transporter, Organ assist, Groningen, Nīderlande) 4 grādu temperatūrā un trīsarpus stundas tika perfūzētas ar vidējo spiedienu 25 mmHg. HMP tika piesātināts ar skābekli (100 procenti O2) ar ātrumu 100 ml∕min.

2.2. Normotermiskā aparāta perfūzija

Normotermiskās mašīnas perfūzijas (NMP) iestatīšana tika detalizēti aprakstīta citur13, izmantojot centrbēdzes sūkņa galvu (Deltastream DP3, MEDOS Medizintechnik AG, Heilbronn, Vācija), ko kontrolē iekšēji izstrādāta programmatūra (Sophisticate, Labview, National Instruments, Austin). , Amerikas Savienotās Valstis).14 Programmatūra ne tikai nodrošina gan plūsmu, gan uz spiedienu vērstu perfūziju, bet arī ļauj pārslēgties starp pulsējošo sinusoidālo un pastāvīgo plūsmu.

Temperatūra tika regulēta ar Jubalo ūdens sildīšanas sistēmu un iestatīta uz 37 grādiem. Skābekļa aparātā tika iebūvēts integrēts siltummainis (HILITE 1000®, MEDOS Medizintechnik AG, Heilbronn, Vācija). Plūsmas sensors ir piestiprināms plūsmas sensors (ME7PXL clamp®, Transonic Systems Inc., Ithaca, Amerikas Savienotās Valstis). Spiediena sensors ir Truewave® vienreizējās lietošanas spiediena devējs (Edwards Lifesciences, Irvine, Amerikas Savienotās Valstis). Kā perfūzijas barotne tika izmantota 500 ml autologu asiņu ar samazinātu leikocītu daudzumu. Asinis atšķaidīja ar 300 ml Ringera laktāta (Baxter, Utrehta, Nīderlande) un papildināja ar 10 ml 8,4% bikarbonāta (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Vācija), 10 ml 5% glikozes (Baxter, Utrehta, Nīderlande) , 6 mg mannīta (Baxter, Utrehta, Nīderlande), 0,33 ml deksametazona (Centrafarm, Etten-Leur, Nīderlande), 100 mg∕200 mg amoksicilīna/klavulānskābes (Sandoz BV Almere, Nīderlande), 90 mg kreatinīna (Sigma -Aldrich, Sentluisa) un 0,1 ml nātrija nitroprusīda (Sigma-Aldrich, Sentluisa). Tika pievienota plazma, lai sasniegtu 24 procentu hematokrītu. Tika veikta pastāvīga infūzija (20 ml∕h) no 90 ml Aminosola (Aminoplasmal, B. Braun Melsungen AG, Melsungena, Vācija), 1 ml insulīna (NovoRapid®, Novo Nordisk, Bagsværd, Dānija) un 3 ml bikarbonāta maisījuma. uzturēta. Ogleklis (95 procenti O2 un 5 procenti CO2) tika piegādāts caur oksigenatoru ar plūsmas ātrumu 500 ml∕min. Pilnīga NMP iestatīšana ir parādīta 1. attēlā.

2.3. Lāzera raibuma kontrasta attēlveidošanas iestatīšana

LSCI pamatā ir koherentas lāzera gaismas princips, kas tiek izkliedēts no audiem, veidojot traipu rakstu pie detektora. Šīs atpakaļizkliedētās gaismas fāzes nobīde rada nejaušu traucējumu modeli, tā sauktos plankumus. Kustības audos, ti, sarkano asinsķermenīšu kustības, dēļ traucējumu modelis sāk svārstīties, izraisot dinamisku plankumu zīmējumu, ko izplūdina detektora ierobežotais ekspozīcijas laiks. Raibu kontrastu K aprēķina, izmantojot Eq. (1).

kur ir intensitātes I standartnovirze pār vidējo intensitāti hIi, kas aprēķināta konvolūcijas logā telpā un/vai laikā. LSCI iestatījums tika izveidots, pamatojoties uz Lapvas attēlveidošanas (LIMIS Development BV, Leeuwarden, Nīderlande) analīzes programmatūru, kuru mūsu grupa iepriekš ir pierādījusi, lai kvalificētu zarnu mikrovaskulāro asins plūsmu in vivo išēmijas/reperfūzijas eksperimentu laikā.15 Vienkrāsaina kamera ( CM-200GE®, Jai, Kopenhāgena, Dānija) tika novietots uz fiksēta 3D drukāta turētāja, lai nodrošinātu kameras un lāzera attāluma un krišanas leņķa nemainīgumu (1. att.). Attālums starp kameru un nieri bija 20 cm ar iegūto FOV 19 × 14 cm. Objektīvam (LM12JC®, Kova, Diseldorfa, Vācija) tika iestatīts f-skaitlis 7, kā rezultātā tika iegūti ∼ 2 pikseļi uz vienu plankumu, tādējādi apmierinot Nyquist kritēriju.16 Tika pievienots polarizatora filtrs, lai samazinātu spoguļatstarošanos. Attēli bija 1624 × 1236 pikseļi, un tie tika ierakstīti ar 3,125 kadriem∕s un ekspozīcijas laiku 40 ms. Nepieciešams ilgāks ekspozīcijas laiks, lai mazjaudas lāzera un lielas FOV kombinācijas rezultātā iegūtu atbilstošu pikseļu intensitāti. Attēli tika analizēti, izmantojot laika vidējo telpisko LSCI algoritmu ar telpisko 7 × 7 bīdāmo logu un 7 kadru laika logu. Ar sarkanu šķiedru savienota lāzera diode (λ ¼ 638 nm, 200 mW; Lionix International, Enschede, Nīderlande) tika savienota optiskajā šķiedrā ar kolimējošu lēcu (12 mm ∅, − 12 mm FL nepārklāta dubultieliekta lēca, Edmund Optics, Ņūdžersija, Amerikas Savienotās Valstis) distālajā galā. Lāzers tika uzstādīts uz fiksēta stieņa un iestatīts uz 120 mW izejas jaudu. Kopējais uzstādījums (1. att.) tika ievietots aptumšotā kastē, lai bloķētu visu apkārtējo gaismu. Eksperimentu laikā tika ģenerētas un reāllaikā parādītas 2D perfūzijas kartes, savukārt neapstrādāti plankumu attēli tika saglabāti turpmākai bezsaistes pēcapstrādei.

cistanche ieguvums: nieru slimību ārstēšana

2.4. Hemodinamiskie eksperimenti

Mēs esam izstrādājuši četru hemodinamisko eksperimentu komplektu, lai pētītu LSCI kā orgānu perfūzijas mērīšanas rīku (2. attēls). Visu eksperimentu laikā tika mērīta temperatūra, spiediens, (arteriālais) RBF un nieru pretestība. Pēc tam mēs izmērījām kortikālo perfūziju, izmantojot LSCI. Šie eksperimenti tika izstrādāti, lai pārbaudītu spēju atšķirt audus ar labu un vāju perfūziju laika gaitā (2.4.1. līdz 2.4.3. sadaļa) un analizētu metožu spēju atšķirt lokālos perfūzijas deficītus, ti, telpisko izšķirtspēju un ātrums, ar kādu tas tiek noteikts, ti, laika izšķirtspēja (2.4.3. un 2.4.4. sadaļa). Šie eksperimenti tika atkārtoti ar piecām dažādām nierēm. Atsevišķā papildu nierē mēs esam veikuši RBF, LSCI un sānu plūsmas tumšā lauka (SDF) attēlveidošanu vienlaikus, veicot atkārtotu lokālu išēmiju un trīs gāzes bolus injekcijas (2.5. sadaļa).

2.4.1. Reperfūzijas eksperiments

Klīniskajai lietošanai ir ļoti svarīgi apstiprināt attiecības starp RBF un LSCI vērtībām. Neatkarīgi no līdzības ar reperfūziju nieru transplantācijas laikā, šis eksperiments varētu sniegt mums ieskatu korelācijā starp RBF un LSCI vērtībām zemas un augstas plūsmas vērtībās attiecīgi eksperimenta sākumā un beigās. Pēc HMP un aukstas skalošanas ar 500 ml 0,9 procentu NaCl, nieres tika ievietotas NMP orgānu kamerā, uzsildot 60 minūtes ar spiedienu 85 mmHg un sinusoidālu plūsmu ar frekvenci 60 Hz, lai atdarinātu fizioloģisko situāciju. Šajā stundā nieres sasilst no 4 grādiem līdz 37 grādiem.

2.4.2. Plūsmas eksperiments

Līdzīgi kā reperfūzijas eksperiments (2.4.1. sadaļa), šis eksperiments varētu sniegt mums ieskatu korelācijā starp RBF un LSCI vērtībām pakāpeniski un kontrolēti. Šim eksperimentam plūsma tika pārslēgta no sinusoidālās perfūzijas uz pastāvīgu plūsmu, lai garantētu stabilu lineāru plūsmu bez sinusoidālā modeļa traucējumiem. Plūsma tika iestatīta ar ātrumu 200 ml∕ min. Eksperiments tika sākts ar 150 ml∕min, ja nieres pēc iesildīšanās fāzes nesasniedza 200 ml∕min plūsmu. Plūsma tika samazināta par 50 ml∕min ik pēc 4 minūtēm. Pēc tam plūsma tika palielināta ar soli 50 ml∕min līdz sākuma līmenim, kad tika sasniegta plūsma 50 ml∕min. Šis eksperiments tika veikts divas reizes pēc kārtas ar katru nieri.

2.4.3. Lokālā išēmija

Mēs varētu novērtēt spēju atšķirt labi un neperfuzētus audus FOV, izraisot lokālu išēmisku zonu. Ātrums, ar kādu var vizualizēt lielo lokālo perfūzijas atšķirību, liecina par pievienoto klīnisko vērtību nevēlama lokāla perfūzijas deficīta gadījumā nieres transplantācijas laikā. Pirms NMP nieru artērijā tika ievietots katetrs (4F arteriālā embolektomijas katetrs, Edward Lifescience, Irvine, Amerikas Savienotās Valstis) un sašūts nieru artērijas apakšējā bifurkācijā. Katetrs tika uzpūsts, izraisot lokālu išēmiju vienā nieres daļā. Išēmija tika ierosināta divas reizes. Pirmo reizi īsam 5-min siltam išēmiskam periodam sekoja 10-min atveseļošanās laiks. Otro reizi ilgam 15-min siltam išēmiskam periodam sekoja 40-min atveseļošanās laiks.

2.4.4. Gāzes burbuļu infūzija

Lai gan lokālā išēmija (2.4.3. sadaļa) izraisa lielu perfūzijas deficītu, šis eksperiments pārbauda spēju atšķirt šīs lokālās reperfūzijas zonas un laikus tās novērot. Arteriālās gāzes bolus infūzija izraisa īsu pilnīgu išēmiju, kam seko nelieli lokālas reperfūzijas apgabali, beidzot ar pilnīgu nieru reperfūziju. Gāze veido emboliju asinsvadā. Šie emboli neļauj asinīm iziet cauri un tādējādi kavē perfūziju. Kad gāze izšķīst perfūzijas vidē, embolija pazūd un atkal parādās perfūzija. Ātrums, ar kādu tas notiek, ir atkarīgs no ievadītās gāzes un tās relatīvās šķīdības (ti, O2 un CO2 izšķīst ātrāk nekā N2). Pēdējā eksperimentā arteriālajā līnijā tika ievadīti 4 ml attiecīgo gāzu. Vispirms ar O2, pēc tam ik pēc 10 minūtēm oglekli (95% O2 un 5% CO2), telpas gaisu un N2.

2.5. Sānu plūsmas tumšā lauka attēlveidošanas eksperimenti

SDF attēlveidošana var izsekot atsevišķu eritrocītu kustībai, ļaujot veikt kvantitatīvus asins plūsmas mērījumus un noteikt smalkas mikrovaskulāras izmaiņas.17–19 SDF attēlveidošana ir kontakta metode ar relatīvi mazu FOV ∼ 1 mm2. Ierīces kopējais palielinājums ir 750×. Iespiešanās dziļums ir aptuveni 750 μm. Mazais FOV kombinācijā ar seklu

iespiešanās dziļums un fakts, ka tā ir kontakta metode, padara SDF attēlveidošanu mazāk piemērotu vizualizācijai vai RCM. Sistēmas izstarotā zaļā gaisma izkliedējas caur audiem un tiek absorbēta sarkano asinsķermenīšu hemoglobīnā, kā rezultātā sarkanie asinsvadi ir tumši pretstatā fona audiem. Izmantojot SDF attēlveidošanu kā kvantitatīvu asins plūsmas mērījumu, mēs varam salīdzināt RBF un LSCI ar SDF. Tomēr jāatzīmē, ka RBF mēra gan kortikālo, gan medulāro asins plūsmu, savukārt LSCI un SDF mēra tikai RCM ar atšķirību, ka tas ir pilns lauks (LSCI) pret nelielu FOV (SDF). SDF mikroskops (MicroScan Video Microscope System, MicroScan BV, Amsterdama, Nīderlande) tika turēts vietā, izmantojot statīvu, kas savienots ar laboratorijas galdu, lai samazinātu kustību artefaktus. Statīvam ir X un Y ass precīzas regulēšanas skrūves, lai novietotu mikroskopu perpendikulāri nieru garozai, neizraisot spiediena artefaktus. SDF mikroskopa gals tika pārklāts ar plastmasas vāciņu. Attēli tika ierakstīti ar 10 kadriem∕s ar 720 × 576 pikseļu izšķirtspēju. Video signāls tika digitalizēts, izmantojot S-VHS uz USB kadru satvērēju, un saglabāts datorā turpmākai apstrādei bezsaistē. SDF mikroskopā tiek izmantotas pulsējošas zaļas gaismas diodes, kas ir novietotas ap lādiņu savienoto ierīci mikroskopa galā. Dati tika analizēti, izmantojot pielāgotu programmatūru (Matlab, Mathworks, Natick, Massachusetts), kas aprēķināja vidējo pikseļu intensitāti (MPI) visā kadrā, ņemot vidējo pikseļu intensitāti. MPI ir sarkano asins šūnu skaita mērs. Palielinoties RBC skaitam kadrā, attēli kļūst tumšāki, tāpēc MPI ir relatīvs RBC skaita rādītājs (3. video). Lāzera plankumu perfūzijas vienību (LSPU) interesējošais reģions tika novietots 1 cm attālumā no SDF kameras.

Nieru kapsula bija lokāli jānoņem SDF mikroskopa galā, lai šajā eksperimentu daļā varētu attēlot RCM. SDF attēlveidošana, RBF mērījumi un LSCI tika veikti vienlaikus tikai vienā nierē, jo RCM attēlveidošana ir sarežģīta, izmantojot SDF attēlveidošanu. Tika veikti pieci secīgi īsu lokālās išēmijas eksperimentu atkārtojumi, kam sekoja attiecīgi trīs gāzes injekcijas ar skābekli, viena ar istabas gaisu un viena ar slāpekli.

2.6. Datu analīze

Dati tiek parādīti kā vidējais SD, ja vien nav norādīts citādi. Korelācijas starp LSCI LSPU (AU) un RBF (ml/min) un SDF MPI (AU) tika aprēķinātas, izmantojot noteikšanas koeficientu R2. Tika izmantoti piemērojamie parametriskie pāru testi. P-vērtība<0.05 was="" considered="" statistically="" significant.="" the="" experiments="" described="" in="" sec.="" 2.4="" were="" repeated="" five="" times="" to="" rule="" out="" unique="">

cistanche tubulosa ekstrakts labvēlīgi ietekmē nieres

3 Rezultāti

Sešu lopkautuves nieru vidējais svars bija 338.1 24.0 g.

3.1. Reperfūzijas eksperiments

Reperfūzijas eksperiments tika veikts piecas reizes piecās nierēs. Stundas laikā visas nieres sasila līdz 37 grādiem, kas izraisīja RCM palielināšanos (3. att.). Šis eksperiments parādīja līdzību ar reperfūziju nieres transplantācijas laikā. Korelācija starp normalizēto LSPU (AU) un RBF (ml/min) bija R2 ¼ 0.94 0.02 (p < 0,0001).="" labo="" korelāciju="" var="" izskaidrot="" ar="" nieres="" tendenci="" vispirms="" piešķirt="" asinis="" garozā,="" kas="" ir="" plūsma,="" ko="" mēs="" mērām,="" izmantojot="">

3.2. Plūsmas eksperiments

Plūsmas eksperiments tika veikts 10 reizes piecās nierēs. Normalizētā LSPU (AU) un RBF (ml/min) R2 bija 0.59 0,31 (p > 0,05). Kopējā RBF izmaiņām nesekoja līdzīgas izmaiņas garozā (ti, RCM), kā rezultātā radās mērena korelācija. Kā redzams 4. attēlā, šķiet, ka ir hemodinamiska reakcija, novirzot plūsmu uz garozu. Kad RBF tika samazināts zemas plūsmas stāvoklī (∼ 100 ml∕ min), bija acīmredzama hemodinamiskā reakcija. Kad RBF tika palielināts, tika novērots klasisks īslaicīgs reperfūzijas pārsniegums.

3.3. Vietējā išēmija

Vietējās išēmijas eksperiments tika veikts ar piecām nierēm. Eksperiments neizdevās divām nierēm; viens sakarā ar nepareizu balonkatetra darbību, bet otrs - išēmiskas zonas parādīšanās dēļ nieres aizmugurē. Tipiski attēli ir parādīti zīm. 5(a) un 5(b). Dati ir attēloti joslu diagrammās 5. (c) attēlā, un tipiska interesējošā išēmiskā reģiona pēda ir parādīta 5. (d) attēlā. Īsā (5 min) un garā (15 min) išēmiskā perioda rezultāti ir atrodami 1. tabulā. Īsā un garā išēmiskā perioda būtiskas atšķirības neuzrādīja. Bāzes līnija ir vidējais laika periods pirms lokālās išēmijas ierosināšanas. Išēmija ir išēmiskā perioda vidējais rādītājs. Reperfūzija ir maksimālā vērtība tieši pēc lokālās išēmijas atbrīvošanās, un pēcoklūzija ir vidējais laiks pēc reperfūzijas. LSPU vērtības tiek normalizētas salīdzinājumā ar bāzes līniju.

3.4. Gāzes burbuļu infūzija

Gāzes burbuļu infūzija tika veikta vienreiz piecām nierēm, un to raksturoja lēna lokāla RCM atgriešanās, kā parādīts 6. attēlā. Dati ir atrodami 2. tabulā, kur LSPU relatīvais kritums ir aprēķināts attiecībā pret sākotnējo līmeni. . Pieauguma laiks ir definēts kā laiks, kas nepieciešams, lai LSPU atgrieztos sākotnējā līmenī. Slāpeklim tas bija ilgāks par 600 sekundēm, tāpēc precīzu pieauguma laiku nevarēja izmērīt. R2 tika aprēķināts, izmantojot LSPU (AU) un RBF (ml/min). Dati ir vizualizēti joslu diagrammās Fig. 7(a) un 7(b) attiecīgi vidējam kritumam ( procenti ) un pieauguma laikam (s). Attēlā 7 (c) ir parādītas tipiskas LSCI pēdas šim eksperimentam vienā nierē.

3.5. Sānu plūsmas tumšā lauka attēlveidošanas salīdzinājums

Vietējās išēmijas, skābekļa, telpas gaisa un slāpekļa ievadīšanas rezultāti ir parādīti 3. tabulā. Visi eksperimenti tika veikti ar vienu un to pašu nieri. LSCI pseidokrāsu attēlu un atbilstošo SDF attēlu reprezentatīvs piemērs ir parādīts 8. attēlā un 3. video. SDF-LSPU uzrādīja vislabāko kopējo korelāciju, salīdzinot ar LSPU-RBF un SDF-RBF R2- vērtībām. .

cistanche ekstrakts hronisku nieru slimību ārstēšanai

4 Diskusija

Mēs ziņojam par RCM vizualizāciju, izmantojot ex vivo perfūzētas cilvēka izmēra cūku kautuves nieres dažādos išēmijas / reperfūzijas modeļos. Vietējie reperfūzijas eksperimenti parādīja augstu korelāciju starp LSCI un SDF, kas ir labāka par LSCI korelācijām ar RBF. Labā korelācija starp LSCI un SDF uzsver LSCI augsto laika un telpisko izšķirtspēju tās spējā vizualizēt RCM. LSCI ne tikai parāda skaidru atšķirību starp perfūzētiem un neperfūzētiem audiem, bet arī reāllaikā izseko pārejošu išēmiju, ko izraisa gāzu ar atšķirīgu absorbcijas raksturlielumu injekcija. Tomēr klīniskajā pētījumā ir jāturpina pētīt virsmas garozas mikroperfūzijas uzraudzības ietekme uz klīnisko lēmumu pieņemšanu.

Reperfūzijas eksperiments parādīja augstu korelāciju starp RBF un LSCI, kas norāda, ka reperfūziju pēc išēmijas nieru transplantācijas laikā var uzraudzīt, izmantojot LSCI. Tam ir priekšrocība salīdzinājumā ar parastajām intrarenālajām zondēm, jo ​​​​tā var agrīnā stadijā noteikt vietējo perfūzijas deficītu. Nelielo atšķirību starp RBF un LSCI, iespējams, var izskaidrot ar nieru pārdales mehānismu20, jo medulla un garozas perfūzija ir dinamisks process, un to ietekmē hemodinamiskie faktori. Mūsu dati liecina, ka stabila RBF ir līdzvērtīga stabilai garozas perfūzijai, jo garozas un medulla perfūzija laika gaitā var mainīties un ir viena no otras neatkarīgas (piemēram, ja RBF nemainās, LSCI joprojām var noteikt lokālo perfūzijas deficīts).

Plūsmas eksperimenta laikā ar pakāpeniskām kopējā RBF izmaiņām LSCI uzrādīja tikai mērenu korelāciju ar kopējo RBF. Mēs izvirzām hipotēzi, ka garozā funkcionālie audi tiek saglabāti uz medulla plūsmas samazināšanās rēķina, reaģējot uz RBF samazināšanos. Tas izraisītu plūsmas novirzīšanu uz garozu (ti, RCM).20 Mūsu datos, kad RBF tika samazināts, RCM pakāpeniski palielinājās pēc katra kopējā RBF krituma autoregulācijas rezultātā par labu RCM. Tomēr, kad RBF tika palielināts zemas plūsmas situācijās, tika novērots pretējais.

Vietējā išēmija bija uzreiz redzama reāllaika tiešraidē. Eksperimentam ir laba korelācija gan īsajam, gan garajam išēmiskajam periodam, kas ir salīdzināms ar korelāciju, kas konstatēta LSCI-SDF salīdzinājuma laikā. Tas izskaidrojams ar to, ka nav asiņu, ko pārdalīt, līdz ar to plūsmas samazināšanās ir proporcionāla RBF. Tas uzreiz parāda atšķirību starp labi un neperfuzētiem audiem, savukārt redzama audu krāsas maiņa prasa ilgāku laiku. Šim ātrajam un precīzajam LSCI veiktajam RCM novērtējumam ir iespējama klīniska ietekme. Piemēram, Hoffman et al.9 ziņoja par cilvēka acij nemanāmu perfūzijas deficītu, ko varētu atjaunot, pārvietojot orgānu gūžas dobumā. LSCI spēja īslaicīgi izsekot dažādu gāzu infūzijai ar dažādām absorbcijas īpašībām parāda augsto telpisko un laika izšķirtspēju. To pierāda labā korelācija starp LSCI-SDF un slikta korelācija starp LSCI-RBF. Salīdzinoši ilgā laika posmā, pirms slāpeklis izšķīst asinīs, RBF lēnām atjaunojas, kamēr garozai nepieciešams vairāk laika, lai atjaunotu pilnu asins plūsmu. Tas rada salīdzinoši sliktu korelāciju, uzsverot LSCI izmantošanas nozīmi.

Kā minēts iepriekš, SDF attēlveidošana tieši vizualizē atsevišķus RBC. Salīdzinot LSCI gan ar SDF, gan RBF, mēs iegūstam vērtīgu informāciju par perfūziju, kas izmērīta, izmantojot LSCI. Tomēr nieres SDF attēlveidošana ir nogurdinoša un nepieciešama nieru kapsulas noņemšana, tādēļ tā nav piemērota klīniskai praksei. Tādējādi labās korelācijas starp LSCI un SDF norāda, ka LSCI var sniegt vērtīgu informāciju ar priekšrocību, jo tā ir bezkontakta un pilna lauka attēlveidošanas metode.

Svarīga klīniska vajadzība, kurā var viegli īstenot LSCI, ir orgānu transplantācija. Tā kā ilgstošs anastomozes laiks kaitē orgānu kvalitātei21, ātra un vienkārša virsmas RCM vizualizācija varētu palīdzēt uzlabot transplantācijas iznākumu, jo īpaši tāpēc, ka pastāv saistība starp agrīnu intraoperatīvo mikroperfūzijas stāvokli un pēcoperācijas rezultātiem.1–4 Mēs izvirzām hipotēzi, ka išēmisku zonu un asinsvadu šķēršļu vizualizācija nekavējoties tieši pēc orgāna reperfūzijas varētu palīdzēt ķirurgam pieņemt klīniskus lēmumus. Tomēr tas ir jāturpina izpētīt klīniskajos pētījumos. Šai intraoperatīvajai attēlveidošanai ir potenciāls samazināt atkārtotu operāciju biežumu salīdzinājumā ar pašreizējo klīnisko standartu ar pēcoperācijas attēlveidošanu, piemēram, duplekssonogrāfiju. Tieši parādot ķirurgam, vai un kur ir perfūzijas deficīts, var veikt pretdarbību. Tas attiecas ne tikai uz transplantācijas operācijām, bet arī uz jebkura veida operācijām, kurās ir interese par visu orgānu perfūziju.

LSCI lietošana jau ir aprakstīta žurku nierēs, 22–28, taču joprojām trūkst literatūras par tās lietošanu cilvēka izmēra nierēm. Klīniskā pielietošana būtu iespējama, jo LSCI jau ir izmantota klīniskā vidē.15

Viens no galvenajiem izaicinājumiem, kas jāpārvar, pirms LSCI var ieviest klīniskajā praksē, ir kustību artefakti.29 Šiem eksperimentiem mēs esam fiksējuši nieri, izmantojot pipetes uzgaļus, lai novērstu iespējamo kustības ietekmi. Tomēr in vivo nieres tiks pakļautas kustībām elpošanas kustības un sirds pulsācijas rezultātā transplantācijas laikā. Citi ir mēģinājuši to pārvarēt, izmantojot fiduciālos marķierus.30,31 Šis risinājums nav vēlams nieru transplantācijas gadījumā, jo fiduciālā marķiera pievienošanai ir invazīvs aspekts. Vēl viens potenciāls ierobežojums ir LSCI seklais iespiešanās dziļums aptuveni 0,4 līdz 1 mm atkarībā no viļņa garuma.32,33 Tomēr tas neierobežo LSCI izmantošanu, jo mūsu dati liecina, ka išēmija ir tieši nosakāma RCM.

5 Secinājums

Iestatījumā ar ex vivo mašīnu perfūzētām cilvēka izmēra cūku nierēm LSCI spēja noteikt lokālas izmaiņas RCM ar augstu telpisko un laika izšķirtspēju. Dažādos lokālās išēmijas apstākļos LSCI labi korelēja ar SDF attēlveidošanu. Tomēr LSCI ne vienmēr pilnībā korelē ar kopējo RBF, jo asins plūsma starp medulāro un kortikālo mikrocirkulāciju ir neviendabīga, uzsverot pievienoto vērtību salīdzinājumā ar parastajiem arteriālās plūsmas sensoriem. LSCI ieviešana transplantācijas operācijas laikā varētu palīdzēt savlaicīgi izveidot atbilstošu ārstēšanas plānu tieši pēc orgāna reperfūzijas.

Lai novērstu nieru mazspēju ar cistanche, noklikšķiniet šeit, lai iegūtu paraugu

Vido Hēmans,a,b,c,*,† Hanno Māsens,b,d,† Joost Calon,e

Harijs van Gūrs, d Henri Leuvenink, b Goitzen M. van Dam, b un

E. Christiaan Boerma Groningenas Universitāte, Fryslân fakultātes pilsētiņa, Leuvardena, Nīderlande

bUniversitātes medicīnas centrs Groningen, Ķirurģijas nodaļa, Groningena,

Nīderlandes cLIMIS Development BV, Leeuwarden, Nīderlandes dUniversity Medical Center Groningen, Patoloģijas un medicīniskās bioloģijas nodaļa,

Groningena, Nīderlande eZiuZ Visual Intelligence, Gorredijk, Nīderlandes fMedical Center Leeuwarden, Intensive Care Department, Leeuwarden, Nīderlande

Pateicības

Šo darbu atbalstīja Samenwerkingsverband Noord Nederland (SNN) zināšanu un inovāciju fonds ar grantu Nr. KEI18PR004.

Atsauces

1. TWL Scheeren et al., "Intraoperatīvā nieru audu oksigenācijas mērījuma prognozes vērtība agrīnai nieru transplantācijas funkcijai", Transpl. Int. 24(7), 687–696 (2011).

2. V. Schmitz et al., "In vivo vizualizācija agrīnām mikrocirkulācijas izmaiņām pēc išēmijas/reperfūzijas traumas cilvēka nieres transplantācijā", Eur. Surg. Res. 40(1), 19–25 (2008).

3. R. Hattori et al., "Tieša transplantētas cilvēka nieres garozas peritubulārā kapilāra vizualizācija ar reperfūzijas traumu, izmantojot palielināmo endoskopiju", Transplantation 79(9), 1190–1194 (2005).

4. M. Angelescu et al., "Nieru transplantāta funkcijas novērtējums, veicot garozas mikrocirkulācijas perioperatīvu novērošanu nieru transplantācijas gadījumā", Transplantation 75(8), 1190–1196 (2003).

5. U. Rother et al., "Dosing of Indocyanine green for intraoperative laser fluorescence angiography in nieru transplantation", Microcirculation 24(8) (2017).

6. CJ Lumsden et al., "Asinsvadu apmaiņa nierēs: reģionālais raksturojums ar vairāku indikatoru tomogrāfiju", Circ. Res. 72(6), 1172–1180 (1993).

7. NJ Crane et al., "Pierādījumi par heterogēnu audu oksigenāciju: nieru išēmija/reperfūzijas bojājums lielam dzīvniekam", J. Biomed. Izvēlēties. 18(3), 035001 (2003).

8. R. Król et al., "Intraoperatīvās pretestības indekss, kas mērīts ar transonisko plūsmas mērītāju uz nieres transplantāta artērijas, var paredzēt agrīnu un ilgtermiņa transplantāta funkciju," Transplant. Proc. 43(8), 2926–2929 (2011).

9. C. Hoffmann et al., "Intraoperatīvs nieru alotransplantāta perfūzijas novērtējums ar lāzera palīdzību indocianīna zaļās fluorescences videogrāfiju", Transplant. Proc. 42(5), 1526–1530 (2010).

10. U. Rother et al., "Mikroperfūzijas kvantitatīvais novērtējums ar indocianīna zaļo angiogrāfiju nieru transplantācijas gadījumā līdzinās hroniskām morfoloģiskām izmaiņām nieru paraugos", Microcirculation 26(3), e12529 (2019).

11. EL Towle et al., "Indocianine Green angiography un lāzera punktveida kontrasta attēlveidošanas salīdzinājums asinsvadu perfūzijas novērtēšanai", Neurosurgery 71(5), 1023–1031 (2012).

12. AF Fercher un JD Briers, "Plūsmas vizualizācija, izmantojot vienas ekspozīcijas plankumu fotogrāfiju", Opt. Commun. 37(5), 326–330 (1981).

13. H. Maassen et al., "Sērūdeņraža izraisīts hipometabolisms cilvēka izmēra cūku nierēs", PLoS One 14(11), e0225152 (2019).

14. MBF Pool et al., "Ķīmiski bojātu cūku nieru normotermiskā perfūzija ar autologām, alogēnām cūku un cilvēka sarkanajām asins šūnām", PLoS One 15(3), e0229566 (2020).

15. W. Heeman et al., "Lāzera plankumu kontrasta attēlveidošanas pielietošana laparoskopiskajā ķirurģijā", Biomed. Izvēlēties. Express 10 (4), 2010 (2019).

16. SJ Kirkpatrick, DD Duncan un EM Wells-Gray, "Raibu un pikseļu izmēru saskaņošanas kaitīgie efekti lāzera plankumu kontrasta attēlveidošanā", Opt. Lett. 33(24), 2886 (2008).

17. AFJ de Bruin et al., "Vai sānu plūsmas tumšā lauka (SDF) attēlveidošana var identificēt smalkas mikrovaskulāras izmaiņas zarnās kolorektālās operācijas laikā?" Tehn. Koloproktols. 22(10), 793–800 (2018).

18. AFJ de Bruin et al., "Serozālās mikrocirkulācijas sānu tumšā lauka attēlveidošana gastrointestinālās operācijas laikā", Color. Dis. 18(3), O103–O110 (2016).

19. ALM Tavy et al., "Zarnu gļotādas un serozas mikrocirkulācija pie plānotās anastomozes vēdera operācijas laikā", Eur. Surg. Res. 60 (5–6), 248–256 (2020).

20. RG Evans et al., "Hemodinamiskā ietekme uz nieru oksigenāciju: integratīvās fizioloģijas klīniskā ietekme", Clin. Exp. Pharmacol. Fiziol. 40 (2), 106–122 (2013).