Systemvalidering for tidlig diagnostikk av akutt nyresvikt basert på måling av blodstrøm i nyrearterier med ultralyd og kunstig intelligens
1 Formål
Akutt nyresvikt (AKI) er en fryktet komplikasjon ved kritisk sykdom, store traumer og stor kirurgi fordi den medfører forlenget, ressurskrevende behandling, økt dødelighet og økt forekomst av kronisk nyresvikt hos de som overlever. Overgangen fra normal til sviktende nyrefunksjon skjer gradvis, og tidlig diagnose og intervensjon er avgjørende for å forebygge utvikling av akutt nyresvikt.
Ved hjelp av frekvensanalyse basert på blodtrykk og nyrearterieflow kan nyresvikt detekteres på et langt tidligere tidspunkt enn hva vi har mulighet til i dag. Dette fordrer imidlertid 2-3 minutter lange opptak, som ikke er mulig med eksisterende kommersiell ultralydteknologi, ettersom nyrene beveger seg for mye som følge av pusting. Gjennom et samarbeid mellom Sintef og forskningsgruppen Klinisk sirkulasjonsfysiologi ved NTNU/St Olav, finansiert av Helse midt-Norge innovasjon og Samarbeidsorganet, har vi utviklet et system basert på kunstig intelligens som ser ut til å kunne gjøre slike opptak ved å kompensere for nyrebevegelsen. For å sikre på at signalene vi får ut stemmer, må de imidlertid kontrolleres mot et sikkert flowsignal, og da er flowprobe direkte montert på nyrearterien det klart beste alternativet.
2 Skadevirkninger
Grisen må legges i full narkose for å kunne plassere flowprobe direkte på nyrearterien. Det kan også bli behov for snitt i ytterste hud for å få gode nok signaler til den transkutane ultralydproben som inngår i systemet, ettersom grisehud erfaringsmessig er mindre ekkogen enn human hud. På grunn av disse påførte sårene planlegger vi derfor eutanasi uten vekking når valideringen er fullført, hvoretter grisen sendes til destruksjon.
3 Forventet nytteverdi
Om systemet valideres og fungerer, vil det kunne brukes videre til forskning på tidlig diagnostikk av akutt nyresvikt hos kritiske syke pasienter og kronisk nyresvikt hos risikopasienter for dette (diabetikere, nyretransplanterte m. fl.). Dette vil potensielt føre til både stor helsemessig gevinst for den enkelte pasient, og store samfunnsmessige besparelser.
4 Antall dyr og art
I første omgang en gris (Sus scrofa domesticus), om utstyrssvikt eller behov for forbedring av teknologien kan vi trenge en gris nummer to og tre.
5 Hvordan etterleve 3R
Replacement - Vi har allerede forsøkt datasimulering av flow og testet algoritmene på dette, med lovende resultater. Det finnes imidlertid ikke fullgode erstatninger for in vivo flow, med alle forstyrrelser det kan være på denne som følge av både respirasjon, narkose, bevegelsesartefakter med mer. For å sikre at vårt system faktisk klarer å lage representative opptak på flere minutter av flow i nyrearterie, må det kontrolleres mot en gullstandard, og da er flowprobe i en dyremodell eneste mulighet.
Reduction - Vi stopper etter en gris om resultatene er gode nok for å anses som en vellykket pilot. Erfaring tilsier at det fort kan bli teknisk svikt eller behov for forbedringer etter ett forsøk. Derfor søker vi om inntil tre griser, hvor nummer to og tre kun vil benyttes ved behov.
Refinement - Avdeling for komparativ medisin ved NTNU har lang erfaring med griseforsøk, hvor søker Audun Eskeland Rimehaug har gjort flere. Vi vil følge standard opplegg utviklet der inkl premedikasjon, narkose og eutanasi.
Akutt nyresvikt (AKI) er en fryktet komplikasjon ved kritisk sykdom, store traumer og stor kirurgi fordi den medfører forlenget, ressurskrevende behandling, økt dødelighet og økt forekomst av kronisk nyresvikt hos de som overlever. Overgangen fra normal til sviktende nyrefunksjon skjer gradvis, og tidlig diagnose og intervensjon er avgjørende for å forebygge utvikling av akutt nyresvikt.
Ved hjelp av frekvensanalyse basert på blodtrykk og nyrearterieflow kan nyresvikt detekteres på et langt tidligere tidspunkt enn hva vi har mulighet til i dag. Dette fordrer imidlertid 2-3 minutter lange opptak, som ikke er mulig med eksisterende kommersiell ultralydteknologi, ettersom nyrene beveger seg for mye som følge av pusting. Gjennom et samarbeid mellom Sintef og forskningsgruppen Klinisk sirkulasjonsfysiologi ved NTNU/St Olav, finansiert av Helse midt-Norge innovasjon og Samarbeidsorganet, har vi utviklet et system basert på kunstig intelligens som ser ut til å kunne gjøre slike opptak ved å kompensere for nyrebevegelsen. For å sikre på at signalene vi får ut stemmer, må de imidlertid kontrolleres mot et sikkert flowsignal, og da er flowprobe direkte montert på nyrearterien det klart beste alternativet.
2 Skadevirkninger
Grisen må legges i full narkose for å kunne plassere flowprobe direkte på nyrearterien. Det kan også bli behov for snitt i ytterste hud for å få gode nok signaler til den transkutane ultralydproben som inngår i systemet, ettersom grisehud erfaringsmessig er mindre ekkogen enn human hud. På grunn av disse påførte sårene planlegger vi derfor eutanasi uten vekking når valideringen er fullført, hvoretter grisen sendes til destruksjon.
3 Forventet nytteverdi
Om systemet valideres og fungerer, vil det kunne brukes videre til forskning på tidlig diagnostikk av akutt nyresvikt hos kritiske syke pasienter og kronisk nyresvikt hos risikopasienter for dette (diabetikere, nyretransplanterte m. fl.). Dette vil potensielt føre til både stor helsemessig gevinst for den enkelte pasient, og store samfunnsmessige besparelser.
4 Antall dyr og art
I første omgang en gris (Sus scrofa domesticus), om utstyrssvikt eller behov for forbedring av teknologien kan vi trenge en gris nummer to og tre.
5 Hvordan etterleve 3R
Replacement - Vi har allerede forsøkt datasimulering av flow og testet algoritmene på dette, med lovende resultater. Det finnes imidlertid ikke fullgode erstatninger for in vivo flow, med alle forstyrrelser det kan være på denne som følge av både respirasjon, narkose, bevegelsesartefakter med mer. For å sikre at vårt system faktisk klarer å lage representative opptak på flere minutter av flow i nyrearterie, må det kontrolleres mot en gullstandard, og da er flowprobe i en dyremodell eneste mulighet.
Reduction - Vi stopper etter en gris om resultatene er gode nok for å anses som en vellykket pilot. Erfaring tilsier at det fort kan bli teknisk svikt eller behov for forbedringer etter ett forsøk. Derfor søker vi om inntil tre griser, hvor nummer to og tre kun vil benyttes ved behov.
Refinement - Avdeling for komparativ medisin ved NTNU har lang erfaring med griseforsøk, hvor søker Audun Eskeland Rimehaug har gjort flere. Vi vil følge standard opplegg utviklet der inkl premedikasjon, narkose og eutanasi.