修正尿液氧张力监测中的扩散伪影

《Scientific Reports》：Correcting diffusion artifacts in urinary oxygen tension monitoring

　　

摘要

尿氧张力（PuO₂）是一种有前景的连续性生物标志物，可用于监测肾髓质的氧合情况。然而，远端导管的测量结果会受到传输延迟和壁面扩散的影响，尤其是在少尿期间。我们开发并验证了一种基于物理原理的算法，该算法能够根据远端导管的测量数据重建膀胱内的尿氧张力。我们建立了稳态和瞬态扩散-传输模型，将这些模型与膀胱腔内的质量平衡相结合，并通过求解逆问题来估算膀胱内的尿氧张力。在实验室使用的导管系统中（该系统能够控制流体流动），以及对8头处于出血性休克状态并接受复苏治疗的猪进行实验（共收集了68,788对数据样本），对该算法进行了性能评估。实验结果表明：该算法将膀胱尿氧张力的平均偏差从?10.9 mmHg降低到了?0.64 mmHg，95%的一致性区间从39.1 mmHg缩小到了15.8 mmHg，同时与真实值的相关性也得到了提高（R²从0.53提升到了0.94）。在体内实验中，偏差从+20.9 ± 11.5 mmHg降低到了?4.1 ± 13.5 mmHg，平均绝对误差从21.1 mmHg降低到了9.5 mmHg，尤其是在尿流量较低的情况下效果更为显著。通过模拟传输延迟和壁面扩散现象，该算法能够根据远端导管的测量数据准确重建膀胱内的尿氧张力，从而实现可靠的实时尿氧不足监测，并为其他基于导管的分析方法提供技术支持。