In dieser Studie haben wir Risikofaktoren für eine verlängerte mechanische Beatmung bei Patienten ermittelt, die eine Sepsis und einen septischen Schock überlebt haben. Dazu gehörten ein Schlaganfall in der Vorgeschichte und Daten, die am 7. Tag erhoben wurden (Thrombozytopenie, Azidose und ein höherer Anteil an inspiriertem Sauerstoff). Der Risikoscore für Beatmungsabhängigkeit kann dazu beitragen, eine längere mechanische Beatmung leicht vorherzusagen. Wir haben biochemische und physiologische Variablen von Tag 7 in unseren Score einfließen lassen, im Gegensatz zu Tag 1 oder Tag 21, die jeweils Vor- und Nachteile haben. So ist es zum Beispiel zu spät, um die Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine anhand der Daten von Tag 21 vorherzusagen. Andererseits ist es bei mehreren Faktoren und unterschiedlichem Ansprechen auf die Behandlung schwierig, die Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine anhand der Daten von Tag 1 vorherzusagen. Bei aggressiver Behandlung in der ersten Woche können die Daten von Tag 7 dabei helfen, festzustellen, bei welchen Patienten ein erhebliches Risiko besteht, langfristig von einem Beatmungsgerät abhängig zu werden.
Patienten, die in der Vergangenheit einen Schlaganfall erlitten haben, weisen häufig eine Atemstörung aufgrund einer Beeinträchtigung des Atemantriebs auf. Einer früheren Studie zufolge hängt die Atemfunktion von zahlreichen neurologischen Strukturen ab, die sich von der Großhirnrinde bis zum Rückenmark erstrecken; Komplikationen nach einer Verletzung des Atemzentrums könnten zu einer verlängerten mechanischen Beatmung führen20,21. Daher ist ein früherer Schlaganfall ein unabhängiger Risikofaktor für die Vorhersage einer verlängerten Beatmung.
Sepsis ist eine lebensbedrohliche Organdysfunktion, die durch eine unverhältnismäßige Reaktion des Wirts auf eine Infektion verursacht wird und komplexe Mechanismen beinhaltet22. Während einer Sepsis sinkt die Zahl der Blutplättchen aufgrund einer verstärkten Zerstörung der Blutplättchen. Eine Sepsis kann aufgrund von Fibrinablagerungen und Thrombozytenaktivierung zu einer Hyperkoagulation führen. Dies führt zur Bildung von Mikrothromben als Abwehrmechanismus des Wirts gegen Krankheitserreger, bei dem die Blutplättchen eine entscheidende Rolle spielen. In extremen Situationen kann dies zu einer disseminierten intravasalen Gerinnung (DIC) mit schwerer Thrombozytopenie und Beeinträchtigung des Gerinnungssystems führen23,24,25. Eine Funktionsstörung der Blutplättchen während einer Sepsis geht mit einer schlechteren Prognose einher. Daher können Morphologie, Anzahl und Funktion der Blutplättchen als Biomarker für die Risikostratifizierung von Patienten mit Sepsis verwendet werden25. Obwohl wir sehr kranke Patienten mit verminderter Thrombozytenzahl ausschlossen, die innerhalb von 21 Tagen verstarben (in unserer Serie durchschnittlich 152*103/μL), konnte die Thrombozytenzahl am Tag 7 die beatmungsabhängigen und die unabhängigen Gruppen am Tag 21 unterscheiden. Eine relativ niedrige Thrombozytenzahl am Aufnahmetag 7 deutet darauf hin, dass sich ein septischer Patient noch nicht vollständig erholt hat und möglicherweise ein größeres Risiko für eine Beatmungsgeräteabhängigkeit besteht. Obwohl der Hämoglobinwert in der beatmungsabhängigen Gruppe signifikant niedriger war, lässt sich kaum vermuten, dass die durch die Thrombozytopenie verursachten Blutungen die Ursache für das Scheitern der Entwöhnung sind. Der Hämoglobinwert lag in beiden Gruppen über 10 g/dl.
Azidose ist eine erhöhte Azidität (Wasserstoffionenkonzentration) im Blut und anderen Körpergeweben. Sie tritt auf, wenn der arterielle pH-Wert unter 7,35 fällt. Eine Sepsis kann zu einer Hypoperfusion des Gewebes und zur Akkumulation von Laktat führen, was eine metabolische Azidose verursacht26. Die Auflösung der Azidose bei den Überlebenden war auf eine Verringerung der starken Ionenlücke und des Laktatspiegels zurückzuführen26. Darüber hinaus kann eine respiratorische Azidose auf die Ansammlung von Kohlendioxid in der Lunge zurückzuführen sein, was auf eine schlechte Lungenfunktion hinweist27. Unsere Daten zeigten, dass die arterielle Blutgasazidose an Tag 7 einer der unabhängigen Risikofaktoren für die Vorhersage einer Beatmungsgeräteabhängigkeit war. Wir fanden keine statistischen Unterschiede zwischen den Gruppen hinsichtlich höherer Laktatwerte oder der Tendenz zum Einsatz von Vasopressoren bei beatmungspflichtigen Patienten. Bei der Azidose könnte es sich um eine metabolische Non-Gap-Azidose aufgrund von Hyperchlorämie und Flüssigkeitsüberladung handeln. Darüber hinaus könnten entweder das Fortschreiten der Sepsis oder eine schlechte Lungenfunktion die resultierende Azidose verursacht haben. Die Fraktion des inspirierten Sauerstoffs (FiO2) ist die Fraktion oder der Prozentsatz des Sauerstoffs im gemessenen Volumen. Er wird verwendet, um den Prozentsatz des am Gasaustausch beteiligten Sauerstoffs darzustellen. Einer Studie von Diniz et al. zufolge führen FiO2-Werte, die ausreichen, um einen SpO2-Wert von ≥92 % zu gewährleisten, nicht zu einer Veränderung des Atemmusters oder zu klinischen Veränderungen bei entwöhnten Patienten28. Der FiO2-Wert war ausreichend, um den Sauerstoffstatus des beatmeten Patienten darzustellen. Unsere Daten zeigten, dass ein höherer Anteil des inspirierten Sauerstoffbedarfs bei Patienten mit Sepsis oder septischem Schock mit einem höheren Risiko der Beatmungsgeräteabhängigkeit verbunden war.
Die Anwendung des Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit zur Vorhersage einer längeren Beatmungsgeräteabhängigkeit kann uns helfen, mit der Familie zu kommunizieren, eine schnelle Anpassung der Behandlungsstrategie zu ermöglichen und eine effizientere Zuteilung der medizinischen Ressourcen zu gewährleisten. Darüber hinaus ist er klinisch anwendbar. Der Score umfasst zwei Komponenten. Die eine Komponente ist nicht korrigierbar, wie z. B. die Vorgeschichte des Schlaganfalls; die andere Komponente ist korrigierbar, wenn die Behandlung erfolgreich ist, wie z. B. Thrombozytopenie, Azidose und die Fraktion des inspirierten Sauerstoffs. Wir raten davon ab, Thrombozytopenie und Azidose durch Bluttransfusionen und Bikarbonat zu korrigieren, da Thrombozytentransfusionen und Bikarbonatinfusionen mit Risiken behaftet sind. Der klinische Arzt sollte sich jedoch nach besten Kräften bemühen, die zugrunde liegende fortschreitende Sepsis zu korrigieren, um einen längeren Einsatz des Beatmungsgeräts zu vermeiden. In Taiwan verwenden wir nicht routinemäßig subkutanes Heparin zur Prophylaxe von tiefen Venenthrombosen oder Lungenembolien. Daher haben wir nur selten Patienten mit heparininduzierter Thrombozytopenie. In unserer Studiengruppe hatten wir keine Patienten mit Sepsis und Lungenembolie gleichzeitig. Dennoch sollten wir diese Möglichkeit im Auge behalten.
Da einige Komponenten unseres Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit den SOFA-Werten ähneln, haben wir den SOFA-Score zur Vorhersage der Beatmungsgeräteabhängigkeit getestet. Wir stellten fest, dass die Fläche unter der Kurve (AUC) des Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit (0,725) am Aufnahmetag 1 und am Tag 7 besser war als der SOFA-Score. Allerdings waren 2 Komponenten des SOFA-Scores (pulmonaler Sub-Score: PaO2/FiO2 und GCS-Sub-Score) am Aufnahmetag 7 in der univariaten Analyse signifikant für die Vorhersage der Beatmungsgeräteabhängigkeit (p < 0,001). Trotz dieser Ergebnisse waren die PaO2/FiO2 und GCS AUC nicht besser als die AUC des Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit (Abb. 3). In der Tat haben wir zuvor ein Scoring-System für Immundysfunktion zur Vorhersage der 28-Tage-Mortalität bei septischen Patienten beschrieben, das eine bessere Diskriminierung als der SOFA-Score aufweist; dieses System war gültig und reproduzierbar. Die oben genannten Fälle gehörten zu der aktuellen Sepsiskohorte, die einer Bewertung der Immunfunktion zustimmte29. In der vorliegenden Studie konzentrieren wir uns jedoch auf die Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine bei Patienten, die die Sepsis länger als 21 Tage überleben. Durch die Kombination dieser beiden Instrumente können wir die langfristige Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine vorhersagen und das Überleben prognostizieren.
Die Fläche unter der Kurve (AUC) des Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit betrug 0,725 in unserer Studiengruppe und die AUC des Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit betrug 0,658 in der Validierungsgruppe. Nach einer weiteren Analyse der Validierungsgruppe stellten wir fest, dass die AUC des Risikoscores für Beatmungsgeräteabhängigkeit in der Gruppe mit Sepsis und Krebs 0,745 und in der Gruppe mit Sepsis und chronischen Nierenerkrankungen 0,723 betrug. Wir untersuchen derzeit aktiv die Auswirkungen von Komorbiditäten auf die Ergebnisse von Patienten mit Sepsis, obwohl dies den Rahmen dieser Studie sprengen würde. Unsere frühere Studie ergab, dass bei Patienten, die mit einer Sepsis auf die Intensivstation eingeliefert wurden, diejenigen mit einer aktiven Krebserkrankung höhere Ausgangswerte von IL-10 im Plasma, einen höheren Trend von G-CSF und eine höhere Sterblichkeitsrate aufwiesen als Patienten ohne aktive Krebserkrankung30. Unser Risikoscore für Beatmungsgeräteabhängigkeit könnte helfen, vorherzusagen, wer eine längere mechanische Beatmung benötigt. Wir haben Patienten mit Tuberkulose oder schwerer Immunsuppression (Humanes Immundefizienz-Virus (HIV), Onkologie, Transplantation von festen Organen oder Knochenmark) nicht ausgeschlossen. Unser Score kann auch für diese Patienten verwendet werden.
Septische Patienten, die ins Krankenhaus oder auf die Intensivstation eingeliefert werden, werden in der Regel auf eine Kontamination mit multiresistenten Bakterien untersucht und einer Entnahme von Blutkulturen und Atemwegssekreten unterzogen. Wie in unserer früheren Studie31 beeinflussen multiresistente Bakterien oder spezifische Erreger das Überleben von Patienten mit beatmungsassoziierter Pneumonie. Für die Beatmungsgeräteabhängigkeit wurde dieses Phänomen nicht nachgewiesen14. Die meisten unserer Patienten kamen aus der Notaufnahme (69,3 %), und die meisten unserer Blutkulturen zeigten kein Wachstum. Wir vermuten, dass multiresistente Bakterien die Vorhersage einer verlängerten mechanischen Beatmung nicht beeinflussen. Weitere Studien könnten jedoch erforderlich sein, um die Auswirkungen zu bestimmen.
Die Nierenersatztherapie könnte ein Risikofaktor sein. In der univariaten Analyse ergab sich jedoch keine statistische Signifikanz. Darüber hinaus unterschieden sich die SOFA-Nieren-Subscores nicht zwischen beatmungsabhängigen und -unabhängigen Patienten. Daher wurde die Nierenersatztherapie nicht in das Scoring-System einbezogen.
Im Jahr 2011 beschrieben Sellares J et al.32 , dass COPD, erhöhte Herzfrequenz und PaCO2 während des Spontanatemversuchs unabhängig voneinander eine verlängerte Entwöhnung vorhersagten. In unserer untersuchten Gruppe war der Anteil der COPD jedoch gering (9,7 % in der beatmungsabhängigen Gruppe und 12,8 % in der beatmungsunabhängigen Gruppe) (Tabelle 2). Darüber hinaus haben wir die Herzfrequenz und den PaCO2-Wert während der Spontanatmung nicht routinemäßig aufgezeichnet. Daher wurden PaCO2 und Herzfrequenz während des Spontanatmungsversuchs nicht in unser Scoring-Modell einbezogen. Ein Extubationsversagen vor dem 7. Tag könnte ein zusätzlicher prognostischer Parameter für die Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine sein. In unserer Studienpopulation wurde jedoch kein Extubationsversagen vor dem 7. Tag festgestellt.
Zu den Einschränkungen der Studie gehören das retrospektive Studiendesign und mögliche Selektionsverzerrungen. Allerdings haben wir erstens prospektiv erhobene Daten verwendet und konsekutive Patienten untersucht. Zweitens schlossen wir Patienten aus, die innerhalb von 21 Tagen verstarben, wodurch einige Prädiktoren, die sowohl mit der Sterblichkeit als auch mit der Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine zusammenhängen, maskiert worden sein könnten. Die Vorhersage der Sterblichkeit lag jedoch außerhalb des Rahmens dieser Studie. Die Anwendung des Scores konzentrierte sich auf Patienten, die eine Sepsis/einen septischen Schock mit akutem Atemversagen am Aufnahmetag 7 überlebt hatten. Diese Patientengruppe war noch nicht vollständig genesen und bedurfte weiterer Behandlung und strategischer Entscheidungen. Unseren Ergebnissen zufolge reichen die Daten von Tag 7 aus, um den Score zu berechnen, so dass er für die Vorhersage der Beatmungsabhängigkeit verwendet werden kann. Patienten müssen entweder aufgrund von Lungenfunktionsstörungen oder neurologischen Funktionsstörungen mechanisch beatmet werden. Bei Patienten mit Sepsis können beide Komponenten nebeneinander bestehen. Es ist schwierig abzugrenzen, welcher Anteil der Patienten, die eine verlängerte mechanische Beatmung benötigen, auf pulmonale oder neurologische Probleme zurückzuführen ist. Wir haben keine Daten zur Mechanik des pulmonalen Systems oder zur Atemmuskelkraft der Patienten (Compliance oder Widerstand des respiratorischen Systems, maximales ausgeatmetes Tidalvolumen, negative Inspirationskraft, Index der schnellen flachen Atmung) einbezogen, die üblicherweise während der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung untersucht werden33. Dies liegt zum Teil an den fehlenden Daten, die aufgrund des retrospektiven Charakters der Studie schwer zu analysieren sind. Vor allem aber erfordert die Ermittlung von Parametern wie der statischen Compliance ein zusätzliches Verfahren wie Paralyse und Muskelrelaxans, was bei Patienten mit instabiler schwerer Sepsis ein zusätzliches Risiko darstellen kann. Um eine einfache Anwendung bei Patienten mit Sepsis und septischem Schock zu ermöglichen, haben wir uns für die Einbeziehung von Daten entschieden, die in der klinischen Praxis leicht zu überprüfen sind.
Es ist inzwischen allgemein bekannt, dass Sepsis und Multiorganversagen neurologische Funktionsstörungen in Form von Critical-Illness-Neuropathie und Myopathie (d. h. auf der Intensivstation erworbene Schwäche) verursachen können, die aufgrund von Zwerchfellschwäche zu Schwierigkeiten bei der Entwöhnung von der mechanischen Beatmung führen können. Sepsis und multiple Organdysfunktion sind die häufigsten und anerkanntesten Risikofaktoren für eine auf der Intensivstation erworbene Schwäche. Einige andere Risikofaktoren wie ARDS, neuromuskuläre Blockade, Glukosekontrolle und Steroideinnahme wurden aufgrund des retrospektiven Studiendesigns nicht in die Analyse einbezogen. Diese besonderen Faktoren verdienen Aufmerksamkeit. Die Diagnose einer auf der Intensivstation erworbenen Schwäche erfolgt häufig klinisch mit EMG-Unterstützung, was in der klinischen Routine nicht oft durchgeführt wird.
In Bezug auf die neurologische Funktion stellen wir einen signifikanten Unterschied in den Gruppen mit einer Vorgeschichte von Schlaganfällen fest. Wir verfügten nicht über vollständige Daten zur Unterscheidung zwischen hämorrhagischen und ischämischen Schlaganfällen. Darüber hinaus fehlten auch Daten zum funktionellen Status oder zum Delirium. Wir haben versucht, den GCS-Wert zu verwenden (die erforderlichen Daten sind bereits in den APACHE- und SOFA-Scores enthalten), aber die Ergebnisse zeigten eine schlechte Unterscheidung. Diese Fragen müssen in Zukunft weiter erforscht werden.
Ein wertvolles Instrument zur Vorhersage, welche septischen Patienten eine verlängerte mechanische Beatmung benötigen, kann nicht nur therapeutische Auswirkungen haben, sondern auch erhebliche finanzielle und soziale Folgen. Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, haben Patienten, die langfristig mechanisch beatmet werden müssen, eine deutlich längere Verweildauer auf der Intensivstation und eine höhere Sterblichkeit im Krankenhaus. Dies ist in erster Linie auf die medizinische Akuität zurückzuführen. Zum Teil ist dies jedoch auch auf die unzureichenden Möglichkeiten zur Entwöhnung von der Beatmung zurückzuführen. Patienten, die langfristig mechanisch beatmet werden müssen, sind oft schwer unterzubringen, was zu einer längeren Verweildauer im Krankenhaus führt, als für ihre Krankheit zu erwarten wäre.
In dieser Studie wurde die Diagnose ARDS nicht diskutiert. Die PaO2/FiO2-Werte waren zwischen den beiden Gruppen vergleichbar. Im gleichen Zeitraum nahmen unsere Kollegen an einer Studie mit mehreren Zentren teil, in der die Auswirkungen von ARDS und Flüssigkeitshaushalt auf die Behandlungsergebnisse untersucht wurden. Eine übermäßige Reanimation führt zu einer Flüssigkeitsüberladung und einem Lungenödem sowie zu einer Hypoxie, die die Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine beeinflussen kann. Wir fanden heraus, dass eine negative kumulative Flüssigkeitsbilanz für die Tage 1 bis 4 mit einer niedrigeren Sterblichkeitsrate bei kritisch kranken Patienten mit Influenza verbunden war34. Wir untersuchen nun, ob die kumulative Flüssigkeitsbilanz die Abhängigkeit von der Beatmungsmaschine vorhersagt. In Zukunft müssen wir den Zusammenhang zwischen übermäßiger Reanimation und Beatmungsabhängigkeit weiter untersuchen.
Der Risikoscore für Beatmungsabhängigkeit, der eine Schlaganfallanamnese und Daten von Tag 7 (Thrombozytopenie, Azidose und eine höhere Fraktion des eingeatmeten Sauerstoffs) umfasst, kann zur Vorhersage einer verlängerten mechanischen Beatmung bei Patienten, die Sepsis und septischen Schock überleben, verwendet werden.