Einfluss des akuten Nierenversagens auf das Exhalom beatmeter Intensivpatienten und die Veränderung während kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse

Abstract

Zusammenfassung Fragestellung: In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss eines akuten Nierenversagens auf das Exhalom kritisch kranker und beatmeter Intensivpatienten mittels multikapillarsäulengekoppelter Ionenmobilitätsspektrometrie (MCC-IMS) untersucht. Ziel war die Identifikation und Quantifizierung von volatilen organischen Verbindungen (VOCs) bei akutem Nierenversagen sowie deren Veränderung während kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse (CVVHD). Methodik: Es wurde die Ausatemluft von 20 intubierten und beatmeten Patienten über einen Zeitraum von mindestens sieben Stunden während erstmaliger kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse mittels multikapillarsäulengekoppelter Ionenmobilitätsspektrometrie untersucht. Der Messbeginn lag mindestens 30 Minuten vor Anschluss des Nierenersatzverfahrens, das Messintervall betrug 20 Minuten. Als Kontrolle dienten Daten beatmeter Patienten ohne Nierenversagen. Weiterhin wurden einzelne Komponenten des Dialysesystems (Kalzium-, Citratlösung, Dialysat und Kochsalz-Spüllösung vor und nach Zirkulation im Dialysesystem) auf emittierte volatile organische Verbindungen untersucht. Ergebnis: 95 Signale konnten im Exhalom detektiert und davon 57 identifiziert werden. 71 der nachgewiesenen Verbindungen waren bei akutem Nierenversagen gegenüber der nierengesunden Kontrollgruppe signifikant erhöht. Von diesen nahm die Intensität bei 40 Signalen unter kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse signifikant ab. Keine der nachgewiesenen Substanzen nahm unter kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse zu. Bei der Untersuchung der Dialysekomponenten wurden 31 Signale gefunden, von denen 20 als volatile Verbindungen identifiziert werden konnten. Zehn dieser Substanzen wurden auch im Exhalom niereninsuffizienter Intensivpatienten gefunden, keine stieg unter Dialyse signifikant an. Schlussfolgerung: Das Exhalom beatmeter Intensivpatienten mit akutem Nierenversagen unterscheidet sich von dem nierengesunder Intensivpatienten. Einige der bei akutem Nierenversagen erhöhten Signale volatiler Substanzen nehmen unter kontinuierlicher venovenöser Hämodialyse wieder ab. Die multikapillarsäulengekoppelte Ionenmobilitätsspektrometrie bietet daher möglicherweise großes Potential als nichtinvasives Monitoringverfahren zur Bestimmung des Grades einer Nierenfunktionseinschränkung und zur Überwachung der Dialyseeffektivität. Es ergaben sich keine Anzeichen für einen Einfluss der von den Dialysekomponenten abgegebenen volatilen organischen Verbindungen auf das Exhalom dialysierter Patienten.

Effect of Acute Kidney Injury on the Exhalome of Ventilated Intensiv Care Patients and Changes During Dialysis Abstract Introduction: The analysis of the exhalome has potentials to diagnose chronic kidney disease and end-stage renal failure. Volatile organic compounds (VOCs) can noninvasively be detected using ion-mobility spectrometry (IMS). The aim of the study was the identification and quantification of VOCs characterizing uremic breath and their alteration during continuous renal replacement therapy in ventilated critically ill patients suffering from acute renal failure. Methods: 20 sedated, intubated, and mechanically ventilated patients were evaluated from at least 30 minutes before to at least seven hours after beginning of continuous venovenous hemodialysis. Samples of expired air were aspirated from the breathing circuit at 20-minute intervals and analyzed using ion-mobility spectrometry. Furthermore, single components of the dialysis machine (dialysate, citrate, calcium-solution, saline prior and after circulation in the dialysis machine) were evaluated, identifying potential contributing factors that might change exhalation pattern. Additionally, VOC intensities in Patients suffering from acute renal failure were compared to those in a control group with normal renal function. Results: A total of 95 different signals were detected by IMS; 57 were identified. Compared to control group with normal renal function, 71 compounds showed significant higher intensities in acute renal failure before hemodialysis. 40 of these showed significantly decreasing intensities in expired air during hemodialysis. None of the volatiles increased significantly during renal replacement therapy. In single components of the dialysis machine we observed 31 different signals, 20 being identified. Ten were also identified in patients exhalome but none showed significant increase during renal replacement therapy. These findings indicate no relevant influence of dialysis components associated with volatiles in patients exhalome. Summary: The exhalation pattern showed significant differences in patients with acute renal failure compared to patients with normal renal function. Continuous venovenous hemodialysis was associated with a constant decline in selected volatiles potentially suitable for monitoring renal replacement therapy. Analysis gave no significant evidence that components of the dialysis machine might be responsible for the origin of volatile organic compounds in patient exhalome.