Rani biokemijski biljezi i napredni hemodinamski nadzor u procjeni uzroka akutne ozljede bubrega u djece nakon kardiokirurškoga liječenja [Early biomarkers and advanced hemodynamic monitoring in assessment of acute kidney injury causes in children after cardiac surgery]

Galić, Slobodan (2019) Rani biokemijski biljezi i napredni hemodinamski nadzor u procjeni uzroka akutne ozljede bubrega u djece nakon kardiokirurškoga liječenja [Early biomarkers and advanced hemodynamic monitoring in assessment of acute kidney injury causes in children after cardiac surgery]. PhD thesis, Sveučilište u Zagrebu.

PDF Download (6MB)

Abstract

Cardicac surgery associated acute kidney injury (CSA-AKI) is a common and serious complication in children. It is defined by appropriate criteria based on acute serum creatinine (SCr) rise and/or diuresis reduction. One of the most frequently used criteria in children is the pRIFLE criterion. It is known that SCr is a late and unreliable marker for CSA-AKI. The discovery of new biomarkers, such as NGAL, KIM-1 and CysC, allow an earlier diagnosis of acute kidney injury than SCr. However, previous clinical studies on the evaluation of these early biomarkers in the diagnosis of CSA-AKI in children have shown contradictory results. The pathogenesis CSA-AKI is very complex and undefined. In the literature it is often stated that the reduced cardiac index (CI) is one of the most important risk factors for CSA-AKI development. However, in children, the criteria for reduced CI after cardiac surgery are still undefined, and so are the limit values at which reduced CI represents a risk factor for the development CSA-AKI. The advanced hemodynamic monitoring system PiCCO allows measurement of CI as well as its most important hemodynamic variables: preload, contractility and afterload. Owing to continuous venous oximetry, it is possible to measure the oxygen delivery and oxygen consumption index (DO2I and VO2I). According to available literature no relevant research has yet been published on the use of the PiCCO system for predicting the development and estimating the cause of CSA-AKI development in children. Likewise, the role of CI, DO2I and the individual hemodynamic and oxygenation parameters measured by the PiCCO system in the CSA-AKI development estimation are currently unknown. The aim of this prospective study is to estimate the joint contribution of early biomarkers, hemodynamic and oxygenation parameters measured by the PiCCO system in the early emergence of of CSA-AKI in children. In order to verify the hypothesis and achieve the aim of the study, we have included 100 patients with heart failure that had undergone cardiac surgery. The primary outcome was the development of CSA-AKI according to pRIFLE criteria. Patients were divided into two groups: the AKI and the non-AKI groups. In all patients hemodynamic and oxygenation parameters and early biomarkers prior to the onset of CPB and 2, 6, 12 and 24 hours after CPB were measured. The values before the CPB were used as baseline values. Patients in the AKI group had significantly lower CI values at all time points of measurement. The cardiac index with defined cut-off values is an excellent predictor of CSA-AKI development, and the best sensitivity and specificity ratio was recorded in the first 12 hours. Also patients in the AKI group had significantly decreased globale ejection fraction (GEF), cardiac power index (CPI), global enddiastolic volume index (GEDVI) and systemic vascular resistance index (SVRI). Each of these constituent variables of CI, with defined cut-off values, can predict the development of CSA-AKI. Significantly lower values of DO2I and saturation of central venous blood oxygen (ScvO2) were observed in the AKI group along with significantly higher oxygen extraction rate (OER) and equal VO2I compared with the non-AKI group. All these oxygenation parameters, except for VO2I, may, with defined cut-off values, predict the development of CSA-AKI. The best predictor within the first 12 hours after CPB is DO2I. The observance of significant correlations between CI and DO2I suggests that CI is one of the most important components of DO2I in cardiac surgery patients. The observation of significant correlation between DO2I, VO2I and OER suggests that oxygen consumption in cardiac surgery patients depends primarily on its delivery. In this study we have confirmed that SCr is a late and unreliable marker, especially for the diagnosis of severe forms of CSA-AKI, and that diuresis is a completely unreliable criterion. On the other hand, measurement of early biomarkers (plasma CysC, urine and plasma NGAL, and urine KIM-1), individually and in combination, can predict the development of CSA-AKI already in the first hours after CPB. The best individual predictors of CSA-AKI are plasma CysC and urine NGAL, and the best combination of bimarkers is (+CysCpl and/or +NGALu), which improves the individual predictive characteristics of plasma CysC and urine NGAL. The results of this study have shown a significant negative correlation between the values of CI and DO2I with eraly bimarkers values. The lowest CI and DO2I dynamics overlap with the dynamics of the highest values of early biomarkers in AKI patients. The CI and DO2I values were best correlated with plasma CysC and urine NGAL values. Thus, we have confirmed that the reduced CI and DO2I in combination represent one of the most important causes of CSA-AKI, which can be diagnosed in time with the help of early biomarkers. Finally, in this study we have shown that the combination (+CI and +DO2I and +CysCpl) is the best predictor of CSA-AKI development, because it improves the diagnostic characteristics of individual markers within that combination. This confirms our assumption that simultaneous measurement of CI and DO2I by an advanced hemodynamic monitoring system PiCCO and early biomarkers (in this case CysC in plasma) can improve the detection of early development of CSA-AKI in children.

Abstract in Croatian

Akutna ozljeda bubrega nakon kardiokirurškoga liječenja (KK-AOB) je česta i vrlo ozbiljna komplikacija u djece. Definicija akutne ozljede bubrega podrazumijeva odgovarajuće kriterije, koji se temelje na akutnom porastu serumskog kreatinina (SKr) i/ili smanjenju diureze. Jedan od najčešće korištenih kriterija u djece je pRIFLE kriterij. Poznato je da je SKr kasni i nepouzdani biljeg za KK-AOB. Otkrića novih biokemijskih biljega, kao što su NGAL, KIM-1 i CysC, omogućavaju raniju dijagnozu akutne ozljede bubrega nego pomoću SKr. Međutim, dosadašnja klinička istraživanja o vrjednovanju navedenih ranih biokemijskih biljega (RBB) u dijagnozi KK-AOB u djece su pokazala oprečne rezultate. Patogeneza KK-AOB je vrlo kompleksna i nepotpuno razumljiva. U literaturi se često navodi da je sniženi srčani indeks (CI) jedan od vrlo važnih čimbenika rizika u razvoju KK-AOB. Međutim, u djece još uvijek ne postoje jasno definirani kriteriji za sniženi CI nakon kardiokirurškoga liječenja, kao ni granične vrijednosti pri kojima sniženi CI predstavlja čimbenik rizika za razvoj KK-AOB. Sustav za napredni hemodinamski nadzor PiCCO omogućava mjerenje CI te njegovih najvažnijih hemodinamskih varijabli: predopterećenja, kontraktilnosti i zaopterećenja. Zahvaljujući kontinuiranoj venskoj oksimetriji moguće je mjerenje indeksa dostave i potrošnje kisika (DO2I i VO2I). Prema dostupnoj literaturi za sada nema objavljenih relevantnih istraživanja o uporabi PiCCO sustava u predviđanju razvoja te procjeni uzroka nastanka KK-AOB u djece. Isto tako, nije poznato kakva je uloga CI i DO2I te pojedinih hemodinamskih i oksigenacijskih parametara, mjerenih pomoću PiCCO sustava, u procjeni razvoja KK-AOB. U ovoj prospektivnoj znanstvenoj studiji namjeravali smo procijeniti zajednički doprinos ranih biokemijskih biljega te hemodinamskih i oksigenacijskih parametara, mjerenih pomoću PiCCO sustava, u ranom nastanku KK-AOB u djece. Kako bi provjerili hipoteze i ispunili zadane ciljeve, u ovo istraživanje smo uključili 100 bolesnika s prirođenim srčanim grješkama koji su bili podvrgnuti operativnom liječenju. Primarni ishod je bio razvoj KK-AOB prema pRIFLE kriterijima. Bolesnici su bili podijeljeni u dvije skupine: u skupinu s AOB i skupinu bez AOB. Kod svih bolesnika mjereni su hemodinamski i oksigenacijski parametri te rani biokemijski biljezi prije početka izvantjelesnog krvotoka (CPB) te 2, 6, 12 i 24 sata nakon CPB. Vrijednosti prije CPB su poslužile kao početne, tj. bazalne vrijednosti. Ispitanici u AOB skupini su imali značajno niže vrijednosti CI u svim vremenskim točkama mjerenja. Srčani indeks je uz odgovarajuće granične vrijednosti izvrstan prediktor razvoja KK-AOB, a najbolji omjer osjetljivosti i specifičnosti zabilježen je u prvih 12 sati. Bolesnici u AOB skupini su imali značajno snižene vrijednosti globalne izbačajne frakcije (GEF), indeksa srčane snage (CPI), globalnog volumena krvi na kraju dijastole (GEDVI) i sistemskog vaskularnog otpora (SVRI). Svaka od ovih sastavnih varijabli CI, uz odgovarajuće granične vrijednosti, može predvidjeti razvoj KK-AOB, U skupini s AOB zabilježene su značajno niže vrijednosti DO2I i zasićenosti centralne venske krvi kisikom (ScvO2), značajno viši stupanj ekstrakcije kisika (OER) te podjednak VO2I u odnosu na skupinu bez AOB. Svi ovi oksigenacijski parametri, osim VO2I, mogu, uz definirane granične vrijednosti predvidjeti razvoj KK-AOB. Najbolji prediktor u prvih 12 sati nakon CPB je DO2I. Postojanje značajne korelacije između CI i DO2I upućuje da je CI jedna od najvažnijih sastavnica DO2I kod kardiokirurških bolesnika. Postojanje značajne korelacije između DO2I, VO2I i OER, upućuje na to da potrošnja kisika kod kardiokirurških bolesnika ovisi prvenstveno o njegovoj dostavi. U ovoj studiji smo potvrdili da je SKr kasni i nepouzdani biljeg, pogotovu za dijagnozu težih oblika KK-AOB, i da je diureza u potpunosti nepouzdan kriterij. S druge strane, mjerenje ranih biokemijskih biljega (CysC u plazmi, NGAL u urinu i plazmi, te KIM-1 u urinu), pojedinačno i u kombinaciji, može predvidjeti razvoj KK-AOB već u prvim satima nakon CPB. Najbolji pojedinačni prediktori KK-AOB su CysC u plazmi te NGAL u urinu, a najbolja kombinacija RBB je (+CysCpl i/ili +NGALu), koja popravlja pojedinačna predviđačka obilježja CysC u plazmi i NGAL u urinu. Rezultati ove studije su pokazali postojanje značajne negativne korelacije između vrijednosti CI i DO2I s vrijednostima RBB. Dinamika najnižih vrijednosti CI i DO2I se preklapa s dinamikom najviših vrijednosti ranih biokemijskih biljega u bolesnika s AOB. Vrijednosti CI i DO2I najbolje su korelirale s vrijednostima CysC u plazmi i NGAL u urinu. Na taj način smo potvrdili da sniženi CI i DO2I predstavljaju jedan od vrlo važnih uzročnika nastanka KK-AOB, koju je moguće pravovremeno dijagnosticirati uz pomoć ranih biokemijskih biljega. I konačno, u ovoj studiji smo pokazali da je kombinacija (+CI i +DO2I i +CysCpl) najbolji prediktor razvoja KK-AOB, jer poboljšava dijagnostičke odlike pojedinih biljega iz te kombinacije. To potvrđuje našu pretpostavku da istovremeno mjerenje CI i DO2I pomoću naprednog hemodinamskog sustava PiCCO te ranih biokemijskih biljega (u ovom slučaju CysC u plazmi) može unaprijediti otkrivanje ranog razvoja KK-AOB u djece.

Actions (login required)

View Item

Downloads