心脏手术相关的急性肾损伤可显著增加围术期发病率和死亡率。肾组织缺氧是导致急性肾损伤的一个主要原因。传统上血清肌酐水平升高往往在急性肾损伤发作后的1~3天才会检测到，因此通过血清肌酐检测来评估急性肾损伤通常会有所延迟。临床上有必要开展实时评估肾组织缺氧的方法，利于早期进行干预措施，防止急性肾损伤发生。发表在2021年Anesthesiology的一项前瞻性单中心观察研究使用一种放置在导尿管和收集袋之间的新型装置，测量了91例接受心脏手术患者的尿氧分压和尿流量，其中86例患者成功测量了尿氧分压。研究发现发生急性肾损伤的患者在体外循环后的平均尿氧分压明显低于未发生急性肾损伤的患者。这项研究为急性肾损伤提供了新的诊治方法，结果尚需进

　　急性肾损伤(acute kidney injury, AKI)是心脏手术的常见并发症。术中需要对肾脏灌注进行监测，以确定患者AKI发生的风险。本研究所在的团队发明了一种无创尿氧饱和度仪，可连续测定尿液中的氧分压和瞬时尿流量。因此假设，使用该装置进行术中尿氧分压测定是可行的，并且心脏手术期间的低尿氧分压与AKI的后续发展相关。

　　这是一项前瞻性观察性试点研究。在91例接受心脏手术的患者中，使用放置在导尿管和收集袋之间的新型装置，连续测量尿液氧分压和瞬时尿流量。在整个手术过程中和术后24小时收集相关数据。临床医生对术中尿液氧分压和瞬时流量数据不知情。术后对患者进行随访，并将AKI的发生率与尿液氧分压测量值进行比较。

　　术中尿液氧分压测定在86/91（95%）患者中是可行的。当采用有效尿流量（大于0.5 ml/kg/h）为标准分析尿氧分压时，在体外循环（CPB）期间和CPB后，分别有70/86（81%）和77/86（90%）的患者被纳入分析。发生AKI的患者在CPB后平均尿液氧分压显著低于未发生AKI的患者（平均差异6 mmHg；95%可信区间0～11；P=0.038）。在多变量分析中，CPB后的平均尿氧液分压仍然是AKI的独立风险因素（平均尿液氧分压每增加10mmHg，相对风险，0.82；95%CI，0.71至0.95；P = 0.009）。

　　急性肾损伤（AKI）是心脏手术的常见并发症，发生率为19%~42%，1%~3%的患者需要肾脏替代治疗。心脏手术后AKI与死亡率、重症监护病房（ICU）留置时间和住院费用的显著增加相关。改善全球肾脏病预后组织制定的临床实践指南将AKI定义为血清肌酐高于基线mg/dl或持续少尿（大于6小时）。然而，这两种标准都需要数小时至数天才能诊断。正是这种诊断的延迟限制了对心脏手术相关AKI的有效缓解策略的制定。近期，肾损伤的血清和尿液生物标志物已被开发出来用于早期检测AKI。虽然有证据表明，其中一些生物标志物可以预测体外循环（CPB）后的AKI，但生物测定只能间断进行，需要处理时间且昂贵。因此，术中实时监测肾损伤风险更有必要。

　　心脏手术后AKI的病理生理学可能是多因素的，但氧供减少和肾缺氧是重要因素。肾脏最容易受到缺氧损伤的区域是肾髓质，因该区域远曲小管升支粗段代谢率高，并且与肾皮质相比血供相对较少。肾直小血管是肾髓质内肾小球后管周毛细血管网，毗邻集尿管。因此，当尿液首次排出时，尿氧分压与肾髓质相似。因此，连续测量尿氧分压可用于实时监测肾脏缺氧和损伤风险。研究表明，脓毒症患者肾血流量减少、心输出量减少、膀胱中尿氧分压降低。在膀胱中测量的尿氧分压或在导尿管中放置极谱电极测量的尿氧分压已被证明是心脏手术患者术后AKI的预测指标。我们制作了一个探索性尿血氧计模型，可放置在导尿管和收集袋之间，用于连续监测尿氧分压（图1）。.当尿液通过该设备时，会测量到尿氧分压、温度和瞬时流量。我们方法的新颖之处在于，它是无创的（不用放置于膀胱内），提供连续的流量测量可确保尿氧分压测量的准确性，能够提供精确打到秒的数据，无需不断校准。这是一项观察性试点研究，旨在评估使用这种新型装置测量术中尿氧分压的可行性。我们假设：术中尿氧分压测量是可行的；根据肾脏疾病，低尿氧分压与AKI相关：可改善整体预后标准。我们第二个假设是，低尿氧分压与呼吸机时间增加、ICU停留时间和住院时间增加有关。

　　该研究是一项前瞻性观察性研究，已获得犹他大学机构审查委员会（犹他盐湖城）批准，并在ClinicalTrials.gov注册（NCT03335865）。纳入2018年2月至2019年11月的患者，纳入标准：行CPB的心脏手术患者，并在术中留置导尿管。根据研究人员和设备的可用性，提前1周对符合标准的患者进行筛查。在这些筛查中，根据克利夫兰风险评分评估出AKI风险最高的患者并获得患者知情同意。排除标准为：术前需要透析的终末期肾病、急诊手术、术前体外膜肺氧合或患者拒绝。当单个患者发生多次手术时，分析仅限于第一次手术。

　　获取书面知情同意后的患者入手术室后，连接监护仪，由主麻医师自行决定诱导。诱导使用、芬太尼、异丙酚，，维持吸入，芬太尼单次推注。由主麻医师自行决定患者是否行甘露醇治疗，以进行容量管理或改善CPB时的红细胞压积。术中不使用其他利尿剂。诱导后，将尿血氧计连接到导尿管和收集袋之间，然后以标准的无菌方式放置导尿管。在手术室里，尿血氧计固定在手术床上，以防止扭折。记录患者在整个手术期间以及CPB结束进入ICU后24小时的持续尿氧分压和瞬时流速。

　　通过桡动脉或股动脉导管连续监测平均动脉压。使用肺动脉导管连续监测心输出量，并计算心脏指数。术中采用近红外光谱法测量脑血氧饱和度。在动脉和静脉插管后开始进行CPB，手术完成后，患者停止CPB。肾上腺素和米力农输注用于增强心肌收缩力。血管加压素和去甲肾上腺素用于维持血压。术中由医生和灌注师采集动脉血气。关胸后，患者根据需要转到ICU，输注异丙酚或右美托咪定进行镇静。在ICU中，连续测量尿氧分压和瞬时流量，直到拆除装置（CPB终止后24小时以内）。所有临床医生，包括医师、外科医师、灌注医师、重症监护医师和监护患者的护理人员，对连续尿氧分压和瞬时流量测量均不知情。入ICU时测定血清肌酐，然后每天一次进行其他血液检查。这些数据一直收集到出ICU或术后第7天。护理人员每小时测量一次尿量，并记录在医疗记录中，直到拔除导尿管。

　　该设备使用动态荧光猝灭的光学氧传感器测量尿氧分压（德国PreSens高级精密传感有限公司）。在该传感器中，通过光纤监测固定在小聚合物盘上的指示染料。该指示染料的发光对氧具有高度的特异性，其强度和发光衰减时间受到氧分压的影响。由于发光强度和衰减时间是温度依赖性的，因此必须校正温度测量值。与极谱氧传感器不同，极谱氧传感器依靠电化学原理测量氧气，光学发光传感器不消耗氧气，可以在不校准氧浓度的情况下运行。此外，尿血氧计还包含一个基于温度的流量传感器（森斯里昂公司，瑞士）和一个标准温度探头。氧传感器的分辨率（±0.2~0.3mmHg）在本研究获得的氧分压测量范围内。

　　每个传感器（氧气分压、流量和温度）每秒提供一次数据（1Hz）。流量和温度数据被直接采样到平板电脑中。发光测量是通过光纤进行的，同样每秒一次存储在专用设备（德国高级精密传感有限公司）中，后续下载用于处理和分析。

　　使用这种新型尿血氧计，每个传感器都需要单独校准。传感器在使用前进行消毒，灭菌过程对传感器校准的影响尚不清楚。因此，传感器从患者身上取下后，使用模拟尿液溶液对传感器进行校准。在室温和高温下，记录0%和13%氧浓度下的光信号和温度。根据这些数据和多变量线性回归分析计算每个传感器的校准常数。通过该设备测量的温度和平均校准常数，根据发光测量值计算尿氧分压。

　　除了测定流量外，流量传感器还检测并标记两种测量不准确条件：（1)管路中是否有空气，(2）发生高流量事件（定义为流量超过1000ml/h时：流量传感器最佳范围上限）。空气和/或高流量事件非常短暂，经常在放置导尿管或患者体位改变即刻发生。显示负流量（回流）的数据点被标记为无效，并触发一个跟踪负流量体积的算法。然后，当流量再次向正向移动时，该算法继续标记数据点为无效，直到向后流动的尿液经过传感器。在大多数患者中，这些错误占数据的比例不到4%。

　　前期动物研究表明，在肾盂远端测量尿氧分压的准确性取决于尿流量。因为这种新型的尿血氧计尚未在上进行测试，我们还未知当尿流量低于多少数值时，尿氧测量会变得不准确。我们选择只测量尿流量大于0.5ml/kg/h时的尿氧分压，因为这是一个广泛接受的少尿阈值，低于这个阈值的尿流量时患者可能存在AKI的风险。在对数据进行流量筛选后，如果30%或以上的数据点对特定的患者和时间段（CPB或CPB后）有效，然后计算该患者该时间段的平均尿氧分压。在分析前确定的筛选标准为0.5ml/kg/h，没有分析其他阈值。

　　本研究的主要结果指标是肾脏疾病预后组织定义的AKI的发病率：改善全球肾脏病预后组织的指南将AKI定义为48小时内血清肌酐增加大于基线天内血清肌酐增加大于基线ml/kg/h，持续超过6小时。所有这些时间段都是从进入ICU时开始进行测量。肾脏疾病组织定义重度AKI为：血清肌酐增加大于基线阶段），或血清肌酐增加大于基线mg/dl，或开始肾脏替代治疗（第3阶段），同时还计算了出院时死亡事件或血清肌酐持续升高（比基线mg/dl）的综合结果。其他次要结果指标是呼吸机支持时间、ICU入住时间和住院时间。

　　由于使用该新装置测量尿氧分压与AKI之间的关系尚未发表过，我们采用了一种探索性的方法进行分析。在数据收集后编写数据分析和统计计划，然后根据同行评审员的要求进行额外的分析。这是对这些数据的主要分析。

　　对于分类变量，酌情使用卡方检验或Fisher精确检验来比较AKI组和非AKI组之间的患者特征。对于连续变量，使用独立样本t检验或Wilcoxon秩和检验。直方图用于识别偏态数据。当使用独立样本t检验时，数据以SD或95%CI表示，或者当使用Wilcoxon秩和检验时，数据以四分位数间距和中位数表示。皮尔逊相关性用于检查尿氧分压与其他变量之间的共线性。为了比较AKI组和非AKI组在围手术期9个时间点的血清肌酐，我们使用了独立样本t检验和Hommel的多重比较校正。采用双尾试验用于所有比较。采用STATA15.1版(StataCorpLLC)进行数据分析。

　　术中时间段分为CPB和CPB后两个时间段。如果有多个CPB周期，则CPB周期是从第一次CPB运行的开始到最后一次CPB运行的结束。CPB后是指从CPB结束到手术结束之间的时间段。

　　由于目前还没有在导尿管中测量平均尿氧分压的明确阈值，我们使用探索性方法来确定AKI有意义的阈值点。采用受试患者特征性曲线分析确定尿氧分压的临界值范围，可最佳预测肾病AKI改进全球预后标准（肌酐或少尿），AKI的肌酐标准，AKI的少尿标准，重度AKI的肌酐标准，以及出院时死亡或血清肌酐持续升高的综合结果（较基线mg/dl）。然后将临界值改变1mmHg，直到确定一个最佳预测所有结果的临界值。采用单变量二元泊松回归模型估计二元AKI结果的风险比。多变量二元泊松回归模型创建标准误差是为了控制混淆潜在误差。

　　从单变量分析中所有P0.20的围手术期变量开始，然后以交互式向后消除的方式消除变量，直到所有剩余变量P0.05。为了评估模型的稳定性，计算每个预测变量的bootstrap分数，bootstrap分数大于50%的预测因子被确定为可靠的，而不是由于过度拟合，这表明变量在超过50%的重采样中在最终模型中仍然显著。

　　样本量计算使用类似研究中测量膀胱尿氧分压的平均值和SDs。假设AKI发生率为40%，使用双侧显著性水平为0.05、效力为80%，要检测出平均尿氧分压的差异总共需要89例患者。由于这是第一次在手术室使用这个尿血氧。

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