Vizualizacija bubrežne mikroperfuzije u stvarnom vremenu korištenjem laserske speckle kontrastne slike

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-pošta:audrey.hu@wecistanche.com

Wido Heeman,a,b,c,*,† Hanno Maassen,b,d,† Joost Calon,e Harry van Goor,d Henri Leuvenink,b Gooitzen M. van Dam,b i E. Christiaan Boerma f

Sažetak

Značaj:Intraoperativni parametribubrežnikortikalna mikroperfuzija (RCM) povezana je s postoperativnom ishemijom/reperfuzijskom ozljedom. Lasersko skeniranje točkastim kontrastom (LSCI) moglo bi pružiti vrijedne informacije u tom smislu s prednošću u odnosu na trenutni standard skrbi jer je beskontaktna tehnika snimanja cijelog polja.

Cilj:Naša studija ima za cilj potvrditi upotrebu LSCI za vizualizaciju RCM na ex vivo perfuziranoj svinji veličine čovjekabubregau različitim modelima hemodinamskih promjena.

Pristup: Napravljena je usporedba između tribubrežnimjere perfuzije: LSCI, totalni arterijski bubrežni protok krvi (RBF) i bočno oslikavanje tamnog polja (SDF) u različitim postavkama ishemije/reperfuzije.

Rezultati:LSCI je pokazao dobru korelaciju s RBF za eksperiment reperfuzije ({{0}}.94 0.02; p < {{10}}.{{="" 15}}0{{20}}1)="" i="" kratkotrajna="" i="" dugotrajna="" lokalna="" ishemija="" (0.90="" 0.03;="" p="">< 0,0001="" i="" 0.="" 81="" 0.08;="" p="">< 0,0001,="" redom).="" korelacija="" se="" smanjila="" za="" situacije="" niskog="" protoka="" zbog="" redistribucije="" rbf-a.="" korelacija="" između="" lsci="" i="" sdf="" (0.81="" 0.10;="" p="">< 0,0001)="" pokazala="" je="" superiornost="" u="" odnosu="" na="" rbf="" (0.54="" 0.22;="" p=""><>

Zaključci:LSCI je sposoban prikazati RCM s visokom prostornom i vremenskom rezolucijom. Može trenutačno detektirati lokalne nedostatke perfuzije, što nije moguće s trenutnim standardom skrbi. Daljnji razvoj LSCI u transplantacijskoj kirurgiji mogao bi pomoći u donošenju kliničkih odluka.

Ključne riječi:laserska točkasta kontrastna slika; transplantacija;bubreg; slika tamnog polja bočne struje;bubrežnimikroperfuzija.

Cistanche deserticola sprječavabubregbolest, kliknite ovdje da biste dobili uzorak

1. Uvod

Intraoperativno-otežanobubrežnikortikalna mikroperfuzija (RCM) tijekom, na primjer, anastomoze povezana je s postoperativnim komplikacijama povezanim s ishemijom/reperfuzijskom ozljedom.

Drugi su pokazali potencijal skoropovršinskog perfuzijskog oslikavanja za predviđanje postoperativnih komplikacija, uključujući smanjeni klirens kreatinina, odgođenu funkciju presatka, pa čak i odbacivanje presatka.1-4 Kao takvo, zamislivo je da intraoperativno praćenje RCM korištenjem metoda optičkog oslikavanja može podržati donošenje kirurških odluka, što može dovesti do poboljšane perfuzije tijekom reperfuzije organa i potencijalno doprinijeti smanjenju nepovoljnih postoperativnih ishoda.

Vrijednost uobičajenih tehnika, kao što je postoperativna duplex sonografija ili arterijskabubrežnisonda protoka krvi (RBF), za praćenje ukupnog RBF-a ograničena je činjenicom da takve tehnike ne uzimaju u obzir heterogenost lokalne perfuzije.5 Temelji se na pogrešnom shvaćanju da ukupni RBF adekvatno odražava RCM.6 Stoga, upotreba tehnika koje mogu poželjna je detekcija heterogenosti protoka krvi.7 Postoperativna dupleks sonografija ima sposobnost otkrivanja lokalnih perfuzijskih deficita8 i potvrđena je u nekoliko studija. Međutim, njegova je opća primjena ograničena značajnom ovisnošću o operateru.5 Drugi su izvijestili o upotrebi metoda snimanja kontakta za izravnu vizualizaciju i kvantificiranje kretanja crvenih krvnih stanica (eritrocita).2,3 Ove su metode dale obećavajuće rezultate u pogledu određenih graničnih vrijednosti za odgođena funkcija presatka, postoperativne razine kreatinina ili čak odbacivanje alografta s RCM mjerenjima izvedenim čim 5 minuta nakon reperfuzije.1-4 Glavno ograničenje ovih metoda je malo (~ 1 mm2) vidno polje (FOV) u koje se RCM može vizualizirati. Nedavno je uvedeno fluorescentno oslikavanje indocijanin zelenim (ICG) za procjenu RCM-a i njegovu korelaciju s kliničkim ishodombubregtransplantacija.5,9,10 Međutim, ICG fluorescenciju je teško kvantificirati10 i prisutnost fluorescentnog signala ne znači odmah dobro prokrvljen organ.11 Davanje fluorescentne boje, koje je potrebno svaki put kada se mjeri perfuzija, također otežava kirurški zahvat.

Do danas još uvijek nedostaje objektivan, intraoperativni alat za snimanje koji bi mogao pomoći u vizualizaciji RCM-a tijekom operacije. U ovom radu izvješćujemo o upotrebi laserskog spektralnog kontrastnog snimanja (LSCI), tehnike snimanja u stvarnom vremenu, bez kontakta, u cijelom polju s velikim FOV-om koja može vizualizirati protok krvi u tkivima bez primjene fluorescentne boje ,12 za praćenje RCM-a kod svinja veličine čovjekaponovno. Cilj nam je potvrditi upotrebu LSCI kao alata za mjerenje reperfuzije organa tijekom nekoliko modela hemodinamskih promjena.

za što se koristi cistanča: liječenje bubrežnih bolesti

2. Materijali i metode

2.1 Bubrezi klaonice

Šest svinjskih bubrega izvađenih iz klaonice dobiveno je iz lokalne klaonice. Svinje (ženke nizozemskog landrasa, stare otprilike 5 mjeseci i prosječne težine 130 kg) zaklane su za konzumaciju i njima se postupalo u skladu sa standardiziranim pravnim postupcima. Svinje su omamljene strujom i uginule su od iskrvarivanja. Otprilike 2 litre krvi sakupljene su u čaši s 25,000 IU heparina (LEO Pharma A/S, Ballerup, Danska) tijekom iskrvavivanja. Bubrezi su uklonjeni iz kadavera en bloc, bubrežna arterija je slobodno disecirana, a okolno tkivo je uklonjeno. Za sve pokuse korišten je lijevi bubreg jer je na ovoj strani bolje vidljiva arterijska bifurkacija. Nakon 30 minuta tople ishemije (tj. vremena između prestanka cirkulacije krvi i početka hladnog navala), bubrezi su isprani s 500 ml hladne fiziološke otopine od 4 stupnja. Zatim su bubrezi ugrađeni u držač bubrega i stavljeni na hipotermičku strojnu perfuziju (HMP) (Kidney Assist Transporter, Organ assist, Groningen, Nizozemska) na 4 stupnja i perfundirani tri i pol sata pri srednjem tlaku od 25 mmHg. HMP je oksigeniran (100 posto O2) brzinom od 100 ml/min.

2.2 Normotermna strojna perfuzija

Postavljanje normotermne strojne perfuzije (NMP) detaljno je opisano drugdje,13 korištenjem glave centrifugalne pumpe (Deltastream DP3, MEDOS Medizintechnik AG, Heilbronn, Njemačka) kojom upravlja softver razvijen u tvrtki (Sophisticate, Labview, National Instruments, Austin). , Sjedinjene Američke Države).14 Softver ne samo da omogućuje protok i perfuziju usmjerenu tlakom, već također omogućuje prebacivanje između pulsirajućeg sinusoidalnog i konstantnog protoka.

Temperatura je regulirana Jubalo sustavom grijanja vode i postavljena je na 37 stupnjeva. U oksigenator je ugrađen integrirani izmjenjivač topline (HILITE 1000®, MEDOS Medizintechnik AG, Heilbronn, Njemačka). Senzor protoka je senzor protoka sa stezaljkom (ME7PXL clamp®, Transonic Systems Inc., Ithaca, Sjedinjene Države). Senzor tlaka je jednokratni pretvarač tlaka Truewave® (Edwards Lifesciences, Irvine, Sjedinjene Države). Kao perfuzijski medij korišteno je 500 ml autologne krvi bez leukocita. Krv je razrijeđena s 300 ml Ringerovog laktata (Baxter, Utrecht, Nizozemska) i dopunjena s 10 ml 8,4 postotnog bikarbonata (B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Njemačka), 10 ml 5 postotne glukoze (Baxter, Utrecht, Nizozemska) , 6 mg manitola (Baxter, Utrecht, Nizozemska), 0,33 ml deksametazona (Centrafarm, Etten-Leur, Nizozemska), 100 mg∕200 mg amoksicilina/klavulanske kiseline (Sandoz BV Almere, Nizozemska), 90 mg kreatinina (Sigma -Aldrich, St. Louis), i 0,1 ml natrijevog nitroprusida (Sigma-Aldrich, St. Louis). Dodana je plazma kako bi se postigao hematokrit od 24 posto. Konstantna infuzija (20 ml/h) mješavine 90 ml Aminosola (Aminoplasmal, B. Braun Melsungen AG, Melsungen, Njemačka), 1 ml inzulina (NovoRapid®, Novo Nordisk, Bagsværd, Danska) i 3 ml bikarbonata je održavati. Karbogen (95 posto O2 i 5 posto CO2) doveden je preko oksigenatora pri protoku od 500 ml/min. Kompletna postavka NMP-a prikazana je na slici 1.

2.3 Laser Speckle Contrast Imaging Setup

LSCI se temelji na principu koherentnog laserskog svjetla koje se raspršuje unatrag iz tkiva, što na detektoru stvara uzorak mrlja. Fazni pomak ove raspršene svjetlosti rezultira nasumičnim uzorkom interferencije, takozvanim mrljama. Uslijed kretanja u tkivu, tj. kretanja crvenih krvnih zrnaca, interferencijski uzorak počinje fluktuirati, uzrokujući dinamički mrljasti uzorak, koji je zamućen konačnim vremenom ekspozicije detektora. Speckle kontrast K izračunava se pomoću jednadžbe. (1).

gdje je standardna devijacija intenziteta I preko srednjeg intenziteta hIi izračunatog preko konvolucijskog prozora u prostoru i/ili vremenu. Postavka LSCI izgrađena je na temelju softvera za analizu Lapvas-imaging (LIMIS Development BV, Leeuwarden, Nizozemska) koji je naša grupa prethodno pokazala za kvalificiranje crijevnog mikrovaskularnog protoka krvi tijekom in vivo eksperimenata ishemije/reperfuzije.15 Monokromatska kamera ( CM-200GE®, Jai, Kopenhagen, Danska) postavljen je na fiksni 3D ispisani držač kako bi se osigurala nepromjenjivost udaljenosti i upadnog kuta kamere i lasera (slika 1). Udaljenost između kamere i bubrega bila je 20 cm s rezultirajućim FOV-om od 19 × 14 cm. Leća (LM12JC®, Kowa, Düsseldorf, Njemačka) postavljena je na f-broj 7 što je rezultiralo s ~2 piksela po mrljici čime je zadovoljen Nyquistov kriterij.16 Dodan je polarizacijski filtar kako bi se minimalizirale spekularne refleksije. Slike su imale 1624 × 1236 piksela i snimljene su s 3,125 sličica/s i vremenom ekspozicije od 40 ms. Potrebno je dulje vrijeme ekspozicije kako bi se dobio odgovarajući intenzitet piksela kao rezultat kombinacije lasera niske snage i velikog vidnog polja. Slike su analizirane korištenjem prostornog LSCI algoritma s vremenskim prosjekom s prostornim 7 × 7 kliznim prozorom i vremenskim prozorom od 7 okvira. Laserska dioda povezana s crvenim vlaknima (λ=638 nm, 200 mW; Lionix International, Enschede, Nizozemska) spojena je u optičko vlakno s kolimirajućom lećom (12 mm ∅, − 12 mm FL-neobložena dvostruko konkavna leća, Edmund Optics, New Jersey, Sjedinjene Države) na distalnom kraju. Laser je montiran na fiksnu šipku i podešen na izlaznu snagu od 120 mW. Kompletna postavka (slika 1) stavljena je u zatamnjenu kutiju kako bi se blokirala sva ambijentalna svjetlost. Mape 2D perfuzije generirane su i prikazane u stvarnom vremenu tijekom eksperimenata, dok su neobrađene mrljaste slike pohranjene za daljnju offline naknadnu obradu.

dobrobit cistanche: liječenje bolesti bubrega

2.4 Hemodinamski pokusi

Dizajnirali smo skup od četiri hemodinamska eksperimenta za proučavanje LSCI kao alata za mjerenje perfuzije organa (slika 2). Tijekom svih pokusa mjereni su temperatura, tlak, (arterijski) RBF i bubrežni otpor. Zatim smo izmjerili kortikalnu perfuziju koristeći LSCI. Ovi su eksperimenti osmišljeni kako bi se ispitala sposobnost razlikovanja između dobro i slabo prokrvljenih tkiva tijekom vremena (odjeljci 2.4.1 do 2.4.3) i analizirala sposobnost tehnika da razlikuju lokalne nedostatke perfuzije, tj. prostornu rezoluciju i brzina kojom se to otkriva, tj. vremenska rezolucija (odjeljci 2.4.3 i 2.4.4). Ovi eksperimenti ponovljeni su na pet različitih bubrega. U odvojenom dodatnom bubregu izveli smo RBF, LSCI i bočno snimanje u tamnom polju (SDF) istovremeno dok smo izvodili ponovljenu lokalnu ishemiju i tri bolus injekcije plina (odjeljak 2.5).

2.4.1 Pokus reperfuzije

Validacija odnosa između vrijednosti RBF i LSCI ključna je za kliničku upotrebu. Osim sličnosti s reperfuzijom tijekom transplantacije bubrega, ovaj bi nam pokus mogao pružiti uvid u korelaciju između vrijednosti RBF i LSCI u vrijednostima niskog i visokog protoka na početku i na kraju pokusa. Nakon HMP i hladnog ispiranja s 500 ml 0,9 postotnog NaCl, bubreg je ugrađen u NMP organsku komoru, zagrijavajući se 60 min uz tlak od 85 mmHg i sinusoidalni protok frekvencije 60 Hz za oponašanje fiziološke situacije. Tijekom ovog sata, bubreg se zagrijava od 4 stupnja do 37 stupnjeva.

2.4.2 Eksperiment toka

Slično eksperimentu s reperfuzijom (odjeljak 2.4.1), ovaj bi nam eksperiment mogao dati uvid u korelaciju između vrijednosti RBF i LSCI na postupan i kontroliran način. Za ovaj eksperiment, protok je prebačen sa sinusoidalne perfuzije na konstantan protok kako bi se zajamčio stabilan linearni protok bez interferencije sinusoidalnog uzorka. Protok je postavljen na brzinu od 200 ml/min. Pokus je započet na 150 ml/min u slučaju da bubreg nije dosegao protok od 200 ml/min nakon faze zagrijavanja. Protok se smanjivao u koracima od 50 ml/min svake 4 minute. Protok je zatim povećan u koracima od 50 ml/min do početne razine kada je postignut protok od 50 ml/min. Ovaj eksperiment je izveden dva puta, uzastopno na svakom bubregu.

2.4.3 Lokalna ishemija

Mogli bismo procijeniti sposobnost razlikovanja između dobro i neprokrvljenih tkiva unutar FOV induciranjem lokalnog ishemijskog područja. Brzina kojom se velika lokalna perfuzijska razlika može vizualizirati daje naznaku dodane kliničke vrijednosti u slučaju neželjenog lokalnog perfuzijskog deficita tijekom transplantacije bubrega. Kateter (4F arterial Embolectomy Catheter, Edward Lifescience, Irvine, Sjedinjene Američke Države) umetnut je u renalnu arteriju prije NMP i zašiven u donjoj bifurkaciji renalne arterije. Kateter je napuhan izazivajući lokalnu ishemiju u jednom dijelu bubrega. Ishemija je izazvana dva puta. Prvi put, nakon kratkog 5-min toplog ishemijskog razdoblja uslijedilo je 10-minutno vrijeme oporavka. Drugi put, nakon dugog 15-min toplog ishemijskog razdoblja uslijedilo je 40-minutno vrijeme oporavka.

2.4.4 Infuzija s mjehurićima plina

Iako lokalna ishemija (odjeljak 2.4.3) uzrokuje veliki deficit perfuzije, ovaj eksperiment ispituje sposobnost razlikovanja između ovih područja lokalne reperfuzije i njihovo promatranje na vrijeme. Infuzija arterijskog plinskog bolusa izaziva kratku potpunu ishemiju nakon koje slijede mala područja lokalne reperfuzije s konačnom potpunom reperfuzijom bubrega. Plin stvara emboliju u krvnoj žili. Ti emboli sprječavaju prolaz krvi i time ometaju perfuziju. Kada se plin otopi u perfuzijskom mediju, embolija nestaje i perfuzija se ponovno javlja. Brzina kojom se to događa ovisi o ubrizganom plinu i njegovoj relativnoj topljivosti (tj. O2 i CO2 otapaju se brže od N2). Kao posljednji eksperiment, 4 ml odgovarajućih plinova ubrizgano je u arterijsku liniju. Prvo s O2, zatim svakih 10 minuta s karbogenom (95 posto O2 i 5 posto CO2), sobnim zrakom i N2.

2.5 Eksperimenti slikanja u tamnom polju bočne struje

SDF snimanje može pratiti kretanje pojedinačnih crvenih krvnih zrnaca omogućujući kvantitativna mjerenja protoka krvi i otkrivanje suptilnih mikrovaskularnih promjena.17-19 SDF snimanje je kontaktna metoda s relativno malim FOV od ~ 1 mm2. Uređaj ima ukupno povećanje od 750×. Dubina prodiranja je oko 750 μm. Mali FOV u kombinaciji s plitkim

dubina prodiranja i činjenica da se radi o kontaktnoj metodi čini SDF snimanje manje od idealnim za vizualizaciju ili RCM. Zeleno svjetlo koje emitira sustav raspršuje se kroz tkivo i apsorbira ga hemoglobin u eritrocitima što rezultira tamnim eritrocitima za razliku od pozadinskog tkiva. Korištenje SDF snimanja kao kvantitativne mjere protoka krvi omogućuje nam usporedbu RBF i LSCI sa SDF. Međutim, mora se napomenuti da RBF mjeri i kortikalni i medularni protok krvi, dok LSCI i SDF mjere samo RCM s razlikom u punom polju (LSCI) u odnosu na mali FOV (SDF). SDF mikroskop (MicroScan Video Microscope System, MicroScan BV, Amsterdam, Nizozemska) držan je na mjestu pomoću stativa spojenog na laboratorijski stol kako bi se smanjili artefakti kretanja. Stativ ima vijke za precizno podešavanje osi X i Y za postavljanje mikroskopa okomito na bubrežni korteks bez izazivanja artefakata pritiska. Vrh SDF mikroskopa prekriven je plastičnom kapicom. Slike su snimljene u 10 sličica s rezolucijom od 720 × 576 piksela. Video signal je digitaliziran korištenjem S-VHS to USB frame grabbera i pohranjen na računalu za daljnju offline obradu. SDF mikroskop koristi pulsirajuće zelene svjetleće diode koje su smještene oko nabojno spregnutog uređaja na vrhu mikroskopa. Podaci su analizirani pomoću prilagođenog softvera (Matlab, Mathworks, Natick, Massachusetts) koji je izračunao srednji intenzitet piksela (MPI) unutar cijelog okvira uzimajući prosječni intenzitet piksela. MPI je mjera broja eritrocita. Kako se broj crvenih krvnih zrnaca unutar okvira povećava, slike tamne, stoga je MPI relativna mjera za broj crvenih krvnih zrnaca (Video 3). Područje od interesa za laserske speckle perfuzijske jedinice (LSPU) postavljeno je 1 cm od SDF kamere.

Bubrežna kapsula je morala biti lokalno uklonjena na vrhu SDF mikroskopa kako bi se mogla prikazati RCM tijekom ovog dijela pokusa. SDF snimanje, RBF mjerenja i LSCI provedeni su istovremeno na samo jednom bubregu zbog složene prirode snimanja RCM-a korištenjem SDF snimanja. Izvedeno je pet uzastopnih ponavljanja kratkih eksperimenata lokalne ishemije nakon kojih su slijedile tri injekcije plina s kisikom, jedna sa sobnim zrakom i jedna s dušikom.

2.6 Analiza podataka

Podaci su prikazani kao srednja SD osim ako nije drugačije navedeno. Korelacije između LSCI u LSPU (AU) i RBF (ml/min) i SDF u MPI (AU) izračunate su pomoću koeficijenta determinacije, R2. Korišteni su primjenjivi parametarski upareni testovi. P-vrijednost od<0.05 was="" considered="" statistically="" significant.="" the="" experiments="" described="" in="" sec.="" 2.4="" were="" repeated="" five="" times="" to="" rule="" out="" unique="">

ekstrakt cistanche tubulosa blagotvorno djeluje na bubrege

3 Rezultati

Prosječna težina šest klaoničkih bubrega bila je 338.1 24.0 g.

3.1 Reperfuzijski eksperiment

Pokus reperfuzije proveden je pet puta u pet bubrega. Tijekom sat vremena svi su se bubrezi zagrijali do 37 stupnjeva, što je dovelo do porasta RCM (slika 3.). Ovaj eksperiment pokazao je sličnost s reperfuzijom tijekom transplantacije bubrega. Korelacija između normaliziranog LSPU (AU) i RBF (ml/min) bila je R2=0.94 0.02 (p < 0,0001).="" dobra="" korelacija="" mogla="" bi="" se="" objasniti="" tendencijom="" bubrega="" da="" prvo="" dodijeli="" krv="" korteksu,="" što="" je="" protok="" koji="" mjerimo="" pomoću="">

3.2 Eksperiment toka

Eksperiment protoka izveden je 10 puta u pet bubrega. R2 normaliziranog LSPU (AU) i RBF (ml/min) bio je 0.59 0.31 (p > 0,05). Promjena ukupnog RBF-a nije bila praćena sličnom promjenom u korteksu (tj. RCM) što je rezultiralo umjerenom korelacijom. Kao što se vidi na slici 4, čini se da postoji hemodinamski odgovor, preusmjeravajući protok u korteks. Postojao je očit hemodinamski odgovor kada je RBF smanjen u stanju niskog protoka (~ 100 ml/min). Kada je RBF povećan, primijećeno je klasično kratkoročno prekoračenje reperfuzije.

3.3 Lokalna ishemija

Eksperiment lokalne ishemije proveden je na pet bubrega. Eksperiment nije uspio za dva bubrega; jedan zbog neispravnosti balon katetera, a drugi zbog pojave ishemijskog područja na stražnjoj strani bubrega. Tipične slike prikazane su na sl. 5(a) i 5(b). Podaci su prikazani u stupčastim dijagramima na slici 5(c), a tipičan trag ishemijske regije od interesa prikazan je na slici 5(d). Rezultati kratkog (5 min) i dugog (15 min) ishemijskog razdoblja nalaze se u tablici 1. Kratko i dugo ishemijsko razdoblje nisu pokazale značajne razlike. Osnovna vrijednost je prosjek vremenskog razdoblja prije indukcije lokalne ishemije. Ishemija je prosjek ishemijskog razdoblja. Reperfuzija je najveća vrijednost neposredno nakon oslobađanja lokalne ishemije, a post-okluzija je prosjek vremena nakon reperfuzije. LSPU vrijednosti su normalizirane u usporedbi s osnovnom linijom.

3.4 Infuzija s mjehurićima plina

Infuzija plinskih mjehurića provedena je jednom na pet bubrega i karakterizirana je sporim, lokalnim vraćanjem RCM-a, kao što je prikazano na slici 6. Podaci se mogu pronaći u tablici 2 gdje je relativni pad LSPU-a izračunat u odnosu na početnu razinu . Vrijeme porasta definirano je kao vrijeme koje je potrebno da se LSPU vrati na osnovnu razinu. To je bilo duže od 600 s za dušik i stoga se nije moglo izmjeriti točno vrijeme porasta. R2 je izračunat s LSPU (AU) i RBF (ml/min). Podaci su vizualizirani u stupčastim grafikonima na sl. 7(a) i 7(b) za prosječni pad ( postoci ) odnosno vrijeme porasta (s). Slika 7(c) prikazuje tipične LSCI tragove za ovaj eksperiment u jednom bubregu.

3.5 Usporedba slike u tamnom polju bočne struje

Rezultati lokalne ishemije, kisika, sobnog zraka i ubrizgavanja dušika prikazani su u tablici 3. Svi pokusi izvedeni su na istom bubregu. Reprezentativni primjer LSCI slika u pseudo boji i odgovarajućih SDF slika prikazani su na slici 8 i Video 3. SDF-LSPU pokazao je najbolju ukupnu korelaciju u usporedbi s LSPU-RBF i SDF-RBF R2-vrijednostima .

ekstrakt cistanke za liječenje kroničnih bolesti bubrega

4 Rasprava

Izvještavamo o vizualizaciji RCM koristeći ex vivo perfuzirane svinjske klaoničke bubrege ljudske veličine u različitim modelima ishemije/reperfuzije. Eksperimenti lokalne reperfuzije pokazali su visoku korelaciju između LSCI i SDF, bolju od korelacija LSCI i RBF. Dobra korelacija između LSCI i SDF naglašava visoku vremensku i prostornu rezoluciju LSCI u njegovoj sposobnosti vizualizacije RCM. LSCI ne samo da pokazuje jasnu razliku između prokrvljenih i neprokrvljenih tkiva, već također prati prolaznu ishemiju, induciranu ubrizgavanjem plinova s ​​različitim karakteristikama apsorpcije, u stvarnom vremenu. Ipak, učinak praćenja kortikalne mikroperfuzije blizu površine na donošenje kliničkih odluka trebalo bi dodatno istražiti u kliničkom ispitivanju.

Eksperiment reperfuzije pokazao je visoku korelaciju između RBF i LSCI što ukazuje da se reperfuzija nakon ishemije tijekom transplantacije bubrega može pratiti pomoću LSCI. Ovo ima prednost u odnosu na konvencionalne intrarenalne sonde u tome što može detektirati lokalne nedostatke perfuzije u ranoj fazi. Mala razlika između RBF i LSCI mogla bi se potencijalno objasniti bubrežnim mehanizmom redistribucije20 budući da je perfuzija medule i korteksa dinamičan proces i pod utjecajem je hemodinamskih čimbenika. Naši podaci pokazuju da je stabilna RBF jednaka stabilnoj kortikalnoj perfuziji, budući da se perfuzija korteksa i medule može mijenjati tijekom vremena i neovisne su jedna o drugoj (npr. kada se RBF ne mijenja, LSCI još uvijek može otkriti lokalnu perfuzijski deficiti).

Tijekom eksperimenta protoka s postupnom promjenom ukupnog RBF-a, LSCI je pokazao samo umjerenu korelaciju s ukupnim RBF-om. Pretpostavljamo da je funkcionalno tkivo u korteksu očuvano na račun smanjenja protoka u medulu kao odgovor na smanjenje RBF-a. To bi rezultiralo preusmjeravanjem protoka u korteks (tj. RCM).20 Prema našim podacima, kada je RBF smanjen, RCM se postupno povećavao nakon svakog pada ukupnog RBF-a kao rezultat autoregulacije u korist RCM-a. Međutim, kada je RBF povećan u situacijama niskog protoka, pokazalo se suprotno.

Lokalna ishemija bila je odmah vidljiva na prijenosu uživo u stvarnom vremenu. Eksperiment ima dobru korelaciju i za kratko i za dugo ishemijsko razdoblje, što je usporedivo s korelacijom utvrđenom tijekom usporedbe LSCI-SDF. To se može objasniti činjenicom da nema krvi za redistribuciju, stoga je smanjenje protoka proporcionalno RBF-u. Trenutno prikazuje razliku između dobro prokrvljenih i neprokrvljenih tkiva, dok je za vidljivu promjenu boje tkiva potrebno dulje vrijeme. Ova brza i točna procjena RCM-a od strane LSCI ima potencijalni klinički učinak. Na primjer, Hoffman et al.9 izvijestili su o nedostatku perfuzije neprimjetnom ljudskom oku koji se može obnoviti premještanjem organa u ilijačnu jamu. Sposobnost LSCI-ja da prolazno prati infuziju različitih plinova s ​​različitim apsorpcijskim karakteristikama pokazuje visoku prostornu i vremensku rezoluciju. To pokazuje dobra korelacija između LSCI-SDF i loša korelacija između LSCI-RBF. Tijekom relativno dugog razdoblja prije nego što se dušik otopi u krvi, RBF se polako obnavlja dok korteksu treba više vremena da se vrati na puni protok krvi. To rezultira relativno slabom korelacijom, naglašavajući važnost korištenja LSCI.

Kao što je prije spomenuto, SDF snimanje izravno vizualizira pojedinačne eritrocite. Usporedba LSCI sa SDF i RBF daje nam vrijedne informacije o perfuziji mjerenoj pomoću LSCI. Međutim, SDF snimanje bubrega je zamorno i zahtijeva uklanjanje bubrežne kapsule što ga čini neprikladnim za kliničku praksu. Dobre korelacije između LSCI i SDF stoga pokazuju da LSCI može dati vrijedne informacije s prednošću da je beskontaktna metoda snimanja cijelog polja.

Važna klinička potreba u kojoj se LSCI može lako provesti je transplantacija organa. Budući da je produljeno vrijeme anastomoze štetno za kvalitetu organa,21 brza i laka vizualizacija bliskopovršinskog RCM-a mogla bi pomoći u poboljšanju ishoda transplantacije, osobito budući da postoji odnos između ranog intraoperativnog stanja mikroperfuzije i postoperativnih ishoda.1-4 Pretpostavljamo da vizualizacija ishemijskih područja i vaskularnih opstrukcija bez odgode neposredno nakon reperfuzije organa mogla bi pomoći kirurgu u donošenju kliničke odluke. Ipak, ovo se mora dodatno istražiti u kliničkim ispitivanjima. Ovo intraoperativno snimanje ima potencijal smanjiti stope ponovnih operacija u usporedbi s trenutnim kliničkim standardom s postoperativnim snimanjem kao što je dupleks sonografija. Izravnim pokazivanjem kirurgu postoji li i gdje perfuzijski deficit, mogu se poduzeti kontraaktivne mjere. Ovo se ne odnosi samo na operaciju transplantacije, već na bilo koju vrstu operacije gdje je od interesa perfuzija cijelog organa.

Primjena LSCI već je opisana u bubrezima štakora,22-28 ali literatura o njegovoj uporabi na bubrezima veličine čovjeka još uvijek nedostaje. Klinička bi primjena bila izvediva budući da je LSCI već korišten u kliničkom okruženju.15

Jedan od glavnih izazova koji se moraju prevladati prije nego što se LSCI može implementirati u kliničku praksu su artefakti kretanja.29 Za ove pokuse fiksirali smo bubreg pomoću vrhova pipete kako bismo eliminirali mogući učinak kretanja. Međutim, in vivo, bubreg će biti podložan kretanju kao rezultat respiratornog kretanja i pulsiranja srca tijekom transplantacije. Drugi su to pokušali prevladati korištenjem fiducijalnih markera.30,31 Ovo rješenje nije poželjno za transplantaciju bubrega zbog invazivnog aspekta pričvršćivanja fiducijalnog markera. Još jedno potencijalno ograničenje je mala dubina prodiranja za LSCI od otprilike 0,4 do 1 mm, ovisno o valnoj duljini.32,33 Ipak, to ne ograničava upotrebu LSCI, jer naši podaci pokazuju da se ishemija može izravno otkriti u RCM.

5. Zaključak

U okruženju s ex vivo strojno perfundiranim svinjskim bubrezima ljudske veličine, LSCI je bio sposoban detektirati lokalne promjene u RCM-u s visokom prostornom i vremenskom rezolucijom. U različitim postavkama lokalne ishemije, LSCI je dobro korelirao sa slikom SDF. Međutim, LSCI nije uvijek u potpunosti u korelaciji s ukupnim RBF-om zbog heterogenosti protoka krvi između medularne i kortikalne mikrocirkulacije, naglašavajući dodanu vrijednost u odnosu na konvencionalne senzore arterijskog protoka. Provedba LSCI tijekom operacije transplantacije mogla bi pomoći u ranoj uspostavi odgovarajućeg plana liječenja neposredno nakon reperfuzije organa.

Kako biste spriječili zatajenje bubrega s cistancheom, kliknite ovdje da biste dobili uzorak

Wido Heeman,a,b,c,*,† Hanno Maassen,b,d,† Joost Calon,e

Harry van Goor,d Henri Leuvenink,b Gooitzen M. van Dam,b i

E. Christiaan Boerma Sveučilište u Groningenu, Fakultetski kampus Fryslân, Leeuwarden, Nizozemska

b Sveučilišni medicinski centar Groningen, Odjel kirurgije, Groningen,

Nizozemska cLIMIS Development BV, Leeuwarden, Nizozemska dSveučilišni medicinski centar Groningen, Odjel za patologiju i medicinsku biologiju,

Groningen, Nizozemska eZiuZ Visual Intelligence, Gorredijk, Nizozemska fMedical Center Leeuwarden, Odjel intenzivne njege, Leeuwarden, Nizozemska

Priznanja

Ovaj rad je podržan od strane fonda za znanje i inovacije Samenwerkingsverband Noord Nederland (SNN) pod brojem potpore KEI18PR004.

Reference

1. TWL Scheeren i sur., "Prognostička vrijednost intraoperativnog mjerenja oksigenacije bubrežnog tkiva na ranu funkciju bubrežnog presatka", Transpl. Int. 24(7), 687–696 (2011).

2. V. Schmitz i sur., "In vivo vizualizacija ranih mikrocirkulacijskih promjena nakon ishemije/reperfuzijske ozljede kod transplantacije ljudskog bubrega," Eur. Surg. Res. 40(1), 19–25 (2008).

3. R. Hattori i sur., "Izravna vizualizacija kortikalne peritubularne kapilare transplantiranog ljudskog bubrega s reperfuzijskom ozljedom korištenjem endoskopije s povećalom", Transplantation 79(9), 1190–1194 (2005).

4. M. Angelescu i sur., "Procjena funkcije bubrežnog presatka perioperativnim praćenjem kortikalne mikrocirkulacije u transplantaciji bubrega," Transplantation 75(8), 1190–1196 (2003).

5. U. Rother i sur., "Doziranje indocijanin zelenog za intraoperativnu lasersku fluorescentnu angiografiju kod transplantacije bubrega," Mikrocirkulacija 24(8) (2017.).

6. CJ Lumsden i sur., "Vaskularna izmjena u bubregu: regionalna karakterizacija višestrukom indikatorskom tomografijom," Circ. Res. 72(6), 1172-1180 (1993).

7. NJ Crane i sur., "Dokaz heterogene oksigenacije tkiva: bubrežna ishemija/reperfuzijska ozljeda kod velikih životinja," J. Biomed. Opt. 18(3), 035001 (2003).

8. R. Król i sur., "Indeks intraoperativne rezistencije mjeren transoničkim mjeračem protoka na arteriji presatka bubrega može predvidjeti ranu i dugoročnu funkciju presatka", Transplant. Proc. 43(8), 2926-2929 (2011).

9. C. Hoffmann i sur., "Intraoperativna procjena perfuzije alografta bubrega laserom potpomognutom indocijaninsko zelenom fluorescentnom videografijom", Transplantacija. Proc. 42(5), 1526-1530 (2010).

10. U. Rother i sur., "Kvantitativna procjena mikroperfuzije indocijaninsko zelenom angiografijom u transplantaciji bubrega nalikuje kroničnim morfološkim promjenama u uzorcima bubrega", Microcirculation 26(3), e12529 (2019).

11. EL Towle i sur., "Usporedba indocijanin zelene angiografije i laserske speckle kontrastne slike za procjenu vaskulaturne perfuzije," Neurosurgery 71(5), 1023-1031 (2012).

12. AF Fercher i JD Briers, "Vizualizacija toka pomoću speckle fotografije s jednom ekspozicijom," Opt. Komun. 37(5), 326-330 (1981).

13. H. Maassen i sur., "Hipometabolizam izazvan sumporovodikom u svinjskim bubrezima veličine čovjeka", PLoS One 14(11), e0225152 (2019).

14. MBF Pool et al., "Normothermic strojna perfuzija kemijski oštećenih svinjskih bubrega s autolognim, alogenim svinjskim i ljudskim crvenim krvnim stanicama," PLoS One 15(3), e0229566 (2020).

15. W. Heeman i sur., "Primjena laserskog speckle kontrastnog snimanja u laparoskopskoj kirurgiji," Biomed. Opt. Express 10(4), 2010 (2019).

16. SJ Kirkpatrick, DD Duncan i EM Wells-Gray, "Štetni učinci usklađivanja veličine točkica-piksela u laserskom slikanju točkastim kontrastom", Opt. Lett. 33(24), 2886 (2008).

17. AFJ de Bruin i sur., "Može li snimanje tamnog polja (SDF) identificirati suptilne mikrovaskularne promjene crijeva tijekom kolorektalne operacije?" tehn. koloproktol. 22(10), 793–800 (2018).

18. AFJ de Bruin et al., "Sidestream dark-field imaging of serosal mikrocirkulacija tijekom gastrointestinalne operacije," Color. Dis. 18(3), O103-O110 (2016).

19. ALM Tavy i sur., "Intestinalna mukozna i serozna mikrocirkulacija kod planirane anastomoze tijekom abdominalne kirurgije," Eur. Surg. Res. 60(5–6), 248–256 (2020).

20. RG Evans i sur., "Hemodinamski utjecaji na oksigenaciju bubrega: kliničke implikacije integrativne fiziologije", Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 40(2), 106-122 (2013).