påverkan av hyperoxemi på dödlighet hos kritiskt sjuka patienter med ventilatorassocierad lunginflammation
introduktion
syre används ofta hos kritiskt sjuka patienter (1). Flera studier visade tydligt att syre ofta användes utöver patienternas behov och att hyperoxemi var vanligt i intensivvårdsavdelningarna (ICU) (2-4). Säkerheten för hyperoxemi har emellertid nyligen utmanats (5). En strategi baserad på liberal syrebehandling är avsedd att undvika hypoxi och öka syreförsörjningen till de olika lidande organen. Denna överdrivna tillförsel är dock inte säker och kan generera skada via produktion av reaktiva syrearter (ROS). Höga koncentrationer av stressmedierad ROS kan leda till cellulär nekros och apoptos (6). Vidare inducerar hyperoxemi vasokonstriktion och minskar hjärtutgången vilket minskar blodflödet och slutligen syretransport (5,7). Processen med oxidativ stress kan leda till multiorganfel (8). Sambandet mellan dödlighet och hyperoxemi rapporterades också av retrospektiva studier utförda i olika patientpopulationer (9-11). Hos mekaniskt ventilerade patienter är resultaten av tillgängliga studier om förhållandet mellan dödlighet och hyperoxemi kontroversiella. En ny prospektiv studie (12) utvärderade effekten av konservativ kontra konventionell syrebehandling på mortalitet hos ICU-patienter. Författarna drog slutsatsen att uppnå ett konservativt syresättningsmål resulterade i minskad ICU-dödlighet, men frekvensen av patienter med ventilatorassocierade luftvägsinfektioner var liknande i de två grupperna.
patofysiologin för lungskador till följd av hyperoxemi har tydligt beskrivits i djurstudier (13,14). Hyperoxisk akut lungskada (HALI) rapporterades i tidigare studier. Vissa mekanismer som är ansvariga för HALI liknar dem vid akut andningsbesvärssyndrom (ARDS) (15,16). Komplikationer av hyperoxemi, såsom akut lungskada, atelektas och minskad clearance av bakterier kan associeras med utvecklingen av ventilatorassocierad lunginflammation (VAP) (17). Entezari et al. (18) visade att exponering för hyperoxemi under lång tid minskade makrofagernas förmåga att fagocytosera Pseudomonas aeruginosa. En annan studie rapporterade hög dödlighet hos möss infekterade med P. aeruginosa och utsatta för hyperoxemi (19). Nyligen utförde vi en retrospektiv analys av prospektivt insamlade data i en kohort av 503 patienter som fick mekanisk ventilation (MV) för >48 h (20). Den multivariata analysen identifierade hyperoxemi som en oberoende riskfaktor för VAP {odds ratio (OR) =1,1 per dag, P=0,004}.
Så vitt vi vet har ingen klinisk studie bedömt effekten av hyperoxemi på mortaliteten hos patienter med VAP. Patienter med VAP har dock lokaliserad eller diffus alveolär skada och kan ha högre risk för dödlighet i närvaro av hyperoxemi. Vår hypotes var att hos patienter med VAP kunde hyperoxemi associeras med högre ICU-dödlighet. Därför genomförde vi denna retrospektiva studie med ett centrum för att undersöka påverkan av hyperoxemi på ICU-dödlighet och sjuklighet hos patienter med VAP.
metoder
studieegenskaper
denna studie utfördes i en 50-bädd blandad ICU vid Universitetssjukhuset i Lille, Frankrike, från januari 2016 till januari 2017. IRB från Lille University Hospital godkände studien och avstod från informerat samtycke. I enlighet med den franska lagen och på grund av den retrospektiva observationsdesignen krävdes inte skriftligt informerat samtycke.
Alla data samlades in retroaktivt. Alla patienter med VAP inkluderades i denna studie. Endast första VAP-episoder undersöktes.
definitioner
VAP definierades som närvaron, >48 timmar efter start av invasiv MV, av ny eller progressiv lunginfiltrat, och minst två av följande kriterier: (i) feber (38 26 C) eller hypotermi (36 36 C); (II) leukocytos (11 109/109/l) eller leukopeni (<3,5 109/109/l), och (III) purulent andnings sekret (21). Mikrobiologisk bekräftelse krävdes hos alla patienter . VAP betraktades som tidig debut när den diagnostiserades före den femte dagen och sen debut när den diagnostiserades den femte dagen eller senare, efter start av MV (21).
följande mikroorganismer definierades som multidrugsresistenta bakterier( MDRB): ceftazidim eller imipenemresistent P. gram-negativa baciller, imipenemresistenta Acinetobacter baumannii och meticillinresistenta Staphylococcus aureus.
Hyperoxemi definierades som perifera syrgasmättnad (SpO2)värden 98%. Hos alla patienter samlades en mätning per timme framåt och automatiskt under hela perioden av invasiv MV. Den dagliga andelen tid som spenderades med hyperoxemi beräknades som antalet timmar med hyperoxemi dividerat med 24. Till exempel hade en patient som tillbringade 6 timmar med hyperoxemi per dag en procentandel av 25% (6/24).
tidigare antibiotikaanvändning definierades som antimikrobiell behandling under de tre månaderna före ICU-antagning. Antibiotikabehandling ansågs lämplig när minst ett antibiotikum aktivt in vitro på alla organismer som orsakade VAP administrerades för att behandla VAP. Antibiotikabehandling för patienter med misstänkt VAP baserades på ATS / IDSA-riktlinjer (21).
det primära målet var att bestämma effekten av hyperoxemi på ICU-mortalitet. Sekundärt mål var att bestämma effekten av hyperoxemi på varaktigheten av MV, mekanisk ventilationsfria dagar, sepsisrelaterad organsviktsbedömning (SOFA) poäng vid VAP-förekomst och längd av ICU-vistelse.
studiepatienter
en VAP-förebyggande strategi användes rutinmässigt under studieperioden. Inga skriftliga riktlinjer för syrebehandling användes på ICU under studieperioden.
datainsamling
Alla data registrerades retroaktivt från 1 januari 2016 till 1 januari 2017. Följande egenskaper registrerades vid ICU-antagning: ålder, manligt kön, svårighetsgrad av sjukdom baserat på förenklad akut fysiologipoäng (SAPS) II och SOFA-poäng; comorbiditeter, plats före ICU-inträde, antagningskategori( medicinsk eller kirurgisk), orsak till ICU-inträde, PaO2, FiO2 och procentandel av tiden med hyperoxemi under de första 24 timmarna. under ICU-vistelsen samlades följande data in: daglig procentandel av tiden som spenderas med hyperoxemi (SpO2 kcal 98%), antal dagar från start av invasiv MV till VAP-förekomst, klinisk lunginfektionspoäng (CPI) och SOFA-poäng på dagen för VAP-diagnos, MV-varaktighet, mikrobiologiska resultat, lämplighet för antimikrobiell och dess varaktighet och ICU-dödlighet. Alla data samlades in från ICU-inträde fram till död eller ICU-urladdning.
statistisk analys
SPSS-programvara (SPSS, Chicago, IL, USA) användes för dataanalys. Kategoriska variabler beskrivs som frekvenser (%). Fördelningen av kontinuerliga variabler testades för normalitet. Normalt och skeva kontinuerliga variabler beskrevs som medelvärde för SD i genomsnitt, eller median-och interkvartilintervall (IQR). Alla p-värden var två-tailed. Skillnader ansågs signifikanta om p-värden var <0,05.
för att bestämma faktorer associerade med dödlighet jämfördes överlevande med icke-överlevande med hjälp av bivariata och multivariata analyser. För att vid behov jämföra kvalitativa variabler användes testet för att göra en jämförelse mellan de olika typerna av test som gjordes med hjälp av testet för att jämföra de olika variablerna. Studentens t-test eller Mann-Whitney U-test användes för att jämföra kontinuerliga variabler, efter behov. Alla variabler från univariat analys med p-värden <0.1 införlivades i den multivariata logistiska regressionsanalysen. Denna avstängning sattes till att inkludera ett begränsat antal variabler i den logistiska regressionsmodellen, eftersom antalet utfall (död i ICU) var relativt litet (n=30). OR och 95% ki beräknades för alla signifikanta kvalitativa variabler i univariat analys och alla signifikanta variabler i multivariat analys. Potentiella interaktioner testades, och Hosmer-Lemeshow godhet-of-fit beräknades. Den multivariabla modellen ansågs vara exakt om p-värdet för Hosmer-Lemeshow-testet inte var signifikant.
för att bestämma effekten av hyperoxemi på sjuklighet jämfördes MV-fria dagar, längd på ICU-vistelse, SOFA-poäng vid VAP-diagnos mellan patienter som tillbringade >43% av tiden med hyperoxemi till dem som tillbringade 43% av tiden med hyperoxemi. Tröskeln på 43% valdes eftersom det var mediantiden med hyperoxemi under de 3 dagarna före VAP-diagnosen hos alla studiepatienter.
resultat
patientegenskaper
femhundra fyrtiosju patienter fick invasiv MV i mer än 48 timmar under studieperioden. Nittiotre patienter (17%) utvecklade minst en VAP-episod och inkluderades alla i studien. Incidensen för VAP var 11,7 VAP per 1 000 ventilatordagar. Trettio patienter med VAP (32%) dog på ICU. Patientegenskaper presenteras i tabeller 1,2.
fullständig tabell
fullständig tabell
riskfaktorer för ICU-mortalitet
univariat analys
även om ålder och sofa-poäng vid vap-diagnosdagen var signifikant lägre var andelen patienter med lämplig antibiotikabehandling signifikant högre hos överlevande jämfört med icke-överlevande (tabeller 1,2).
ingen signifikant skillnad hittades i tid med hyperoxemi vid ICU-antagning, vid VAP-diagnos, under 7 dagar före VAP-diagnos och 7 dagar efter VAP-diagnos mellan överlevande och icke-överlevande (Figur 1).
multivariat analys
ålder och SOFA-poäng vid VAP-diagnos var oberoende associerade med högre risk för ICU-dödlighet (tabell 3).
Full tabell
påverkan av hyperoxemi på andra resultat
ingen signifikant skillnad hittades i SOFA-poäng vid dagen för VAP-diagnos, total varaktighet av MV, MV-fria dagar eller ICU vistelsetid mellan patienter som tillbringade >43% av tiden med hyperoxemi, och de som tillbringade 43% av tiden med hyperoxemi under de 3 dagarna före Vap-förekomsten (Tabell 4).
full tabell
mikrobiologiska resultat
VAP var polymikrobiellt hos 15 (16%) patienter och relaterat till MDRB hos 25 (27%) patienter. Gramnegativa bakterier representerade 78% av alla bakterier och identifierades hos 75% av VAP-patienterna. P. aeruginosa (24%), Klebsiella sp. (16%) och S. aureus (18%) var de vanligaste bakterierna hos VAP-patienter (Tabell 5).
Full tabell
diskussion
i vår studie var hyperoxemi vid ICU-inträde eller under ICU-vistelse inte signifikant associerad med ICU-mortalitet hos VAP-patienter. På samma sätt påverkade hyperoxemi inte sjukligheten (varaktighet av MV, MV-fria dagar, SOFA-poäng vid VAP-förekomst och längd på ICU-vistelse) hos dessa patienter. Endast ålders-och SOFFPOÄNG vid dagen för VAP-förekomst var oberoende associerade med högre risk för ICU-dödlighet.
Så vitt vi vet är vår studie den första som utvärderar förhållandet mellan hyperoxemi och dödlighet hos VAP-patienter. Man kan hävda att hyperoxemi skulle ha resulterat i allvarligare lungskador hos patienter med VAP och högre dödlighet. Tidigare studier har tydligt visat de negativa effekterna av hyperoxemi på lungan, och beskrivs HALI (11,13,15,16,22,23). Emellertid hittades inget signifikant samband mellan hyperoxemi och dödlighet i denna kohort av VAP-patienter.
definitionen som användes för hyperoxemi baserades på en godtycklig tröskel och kan vara en fråga för debatt, eftersom det inte finns någon enighet om definitionen av detta tillstånd. Definitionen som användes i vår studie var dock ganska strikt och den genomsnittliga dagliga tiden med hyperoxemi (45%) var i linje med den som rapporterades av en ny multicenterstudie (59%) (2). Nya interventionsstudier använde också tröskeln för SpO2-98% för att definiera hyperoxemi (12,24-26). Endast ett SpO2-värde per timme samlades in och vi betraktade detta värde som en surrogat för hela timmen. Detta kan ha påverkat tillförlitligheten i vår analys. Denna approximation kan emellertid troligen återspegla den dagliga exponeringen för hyperoxemi. Dessutom hittades ingen signifikant skillnad i procent av patienter med hyperoxemi, definierad som PaO2 >120 mmHg, vid ICU-inträde mellan överlevande och icke-överlevande. Den godtyckliga tröskeln på 43% av tiden som spenderades med hyperoxemi användes för att bestämma effekten av hyperoxemi på sekundära resultat. Olika resultat skulle ha erhållits om PaO2-värden har använts. Alla analyser upprepades emellertid med hjälp av en strängare tröskel för procentuell tid med hyperoxemi (>75: e kvartilen) vid ICU-antagning, vid VAP-diagnos, under de 7 dagarna före eller efter VAP. Liknande resultat hittades angående förhållandet mellan hyperoxemi, dödlighet eller sekundära resultat (data visas inte). I en stor multicenterkohortstudie hittades ett DOS-responsförhållande mellan suprafysiologiska arteriella syrenivåer och sjukhusdödlighet, ICU-dödlighet och MV-fria dagar (11). Effektstorleken påverkades av definitionen av arteriell hyperoxi, och svår hyperoxi var associerad med dåliga resultat.
ett stort antal patienter som ingår i vår studie hade lungskador vid ICU-antagning. Därför kunde effekten av hyperoxemi på dödligheten ha blivit förvirrad av denna faktor. Subgruppsanalyser av patienter med eller utan akut lungskada vid ICU-antagning visade dock liknande resultat (data visas inte). Mediantiden från antagning till VAP-förekomst var relativt lång (9 dagar). Därför kunde effekten av hyperoxemi vid ICU-inträde på dödligheten ha minskat. Flera tidigare studier visade att den negativa effekten av hyperoxemi på resultatet var högre under de första 24 timmarna efter ICU-inträde, när akut sjukdom är svårare jämfört med efterföljande period av MV och kritisk sjukdom. Antalet inkluderade patienter (n=93) var relativt litet. Därför krävs större studier för att utvärdera förhållandet mellan hyperoxemi och dödlighet hos VAP-patienter.
flera djurstudier lyfte fram förhållandet mellan hyperoxemi och VAP och föreslog att det kunde relateras till en förändring av fagocytos och medfödd immunitet via molekylära mekanismer och ökat inflammatoriskt svar (19,27,28). Faktum är att hos djur som utsätts för hyperoxemi förmedlar ROS både direkt och indirekt modulering av signalmolekyler såsom proteinkinaser, transkriptionsfaktorer, receptorer och pro – och anti-apoptotiska faktorer (29). Flera aspekter är dock oklara. Är det en koncentration eller ett tidsberoende fenomen? När hyperoxisk skada är den mest skadliga? Hur skiljer man lungskada relaterad till MV från den som är associerad med hyperoxemi? En bättre förståelse av signalvägarna som leder till HALI skulle vara till hjälp för att förbättra förebyggande och behandling av VAP.
djurstudier visade att makrofagförsämring kan återställas av antioxidanter och att molekylär mekanism för cellskydd kan vara involverad i det fysiologiska svaret på supra-fysiologisk exponering hos ventilerade patienter (30,31). I en djurstudie, där djur fick hyperoxemi, var askorbinsyratillskott associerat med signifikant förbättring av P. Aeruginosa clearance och minskade nivåer av HMGB1 och reaktiva syrearter i lungvävnad (32).
förutom de ovan diskuterade begränsningarna var vår studie retrospektiv och utfördes i ett enda centrum. Därför kunde våra resultat inte generaliseras till andra ICU: ER. Mediantiden med hyperoxemi var dock i linje med tidigare studier. Dessutom identifierades alla VAP-avsnitt prospektivt. Inga data om ventilatorinställningar, Murray-poäng vid VAP-diagnos eller om korrelationen mellan PaO2 och SpO2 fanns tillgängliga. Perifera vasomotoriska störningar, lågt flöde, faktorer som påverkar syredissociationskurvan (temperatur, pH, PaCO2), rörelsesrelaterade artefakter, kan förändra mätningen av SpO2 (33). Vidare finns heterogenitet i utförandet av olika pulsoximetrianordningar i ICU, och pulsoximetri kan överskatta arteriell syremättnad. Bias tenderar att öka med stigande laktat och hypoxi (34). Det finns emellertid ingen samförståndsdefinition för hyperoxemi i litteraturen. Vidare användes SpO2 28% i flera nyligen genomförda studier på hyperoxemi (2,12,24-26).
slutsatser
Hyperoxemi vid ICU-inträde eller under ICU-vistelse hade ingen signifikant inverkan på ICU-mortaliteten hos kritiskt sjuka patienter med VAP. Ytterligare större multicenterstudier krävs för att bättre bedöma effekten av hyperoxemi på mortaliteten hos patienter med VAP.
bekräftelser
ingen.
fotnot
intressekonflikter: s Nseir: MSD (föreläsning) och Ciel Medical (advisory board). Denna studie presenterades delvis som en abstrakt vid kongressen för det franska samhället för intensivvård, Paris 2017.
etiskt uttalande: IRB för Lille University Hospital godkände studien och avstod från informerat samtycke
- O ’ Driscoll BR, Howard LS, Bucknall C, et al. Brittiska Thoracic Society akut syre revisioner. Thorax 2011; 66: 734-5.
- Suzuki S, Eastwood GM, Peck L, et al. Nuvarande syrehantering hos mekaniskt ventilerade patienter: en prospektiv observationskohortstudie. J Crit Vård 2013; 28: 647-54.
- Suzuki S, Eastwood GM, Glassford NJ, et al. Konservativ syrebehandling hos mekaniskt ventilerade patienter: en pilot före och efter försök. Crit Vård Med 2014; 42: 1414-22.
- Helmerhorst HJ, Schultz MJ, van Der Voort PH, et al. Effektivitet och kliniska resultat av en tvåstegs implementering av konservativa Syresättningsmål hos kritiskt sjuka patienter: en före och efter studie. Crit Vård Med 2016; 44: 554-63. det finns många olika typer av produkter. Den potentiella skadan av syrebehandling i medicinska nödsituationer. Crit Vård 2013; 17: 313.
- Martin DS, Grocott MPW. Syrebehandling vid kritisk sjukdom: exakt kontroll av arteriell syresättning och permissiv hypoxemi. Crit Vård Med 2013; 41: 423-32.
- Farquhar H, Weatherall M, Wijesinghe M, et al. Systematisk granskning av studier av effekten av hyperoxi på koronarblodflödet. Är Hjärta J 2009; 158: 371-7.
- Motoyama T, Okamoto K, Kukita I, et al. Möjlig roll av ökad oxidantspänning vid multipel organsvikt efter systemiskt inflammatoriskt responssyndrom. Crit Vård Med 2003; 31: 1048-52.
- Helmerhorst HJ, Roos-Blom MJ, van Westerloo DJ, et al. Samband mellan arteriell hyperoxi och resultat i delmängder av kritisk sjukdom: en systematisk granskning, metaanalys och Meta-Regression av kohortstudier. Crit Vård Med 2015; 43: 1508-19. det finns många olika typer av produkter. Samband mellan administrerat syre, arteriellt partiellt syretryck och dödlighet hos mekaniskt ventilerade intensivvårdspatienter. Crit Vård 2008; 12: R156.
- Helmerhorst HJF, konst DL, Schultz MJ, et al. Metrics av arteriell hyperoxi och tillhörande resultat i kritisk vård. Crit Vård Med 2017; 45: 187-95.
- Girardis M, Busani S, Damiani E, et al. Effekt av konservativ vs konventionell syrebehandling på dödlighet bland patienter i en intensivvårdsavdelning: Oxygen-ICU randomiserad klinisk studie. JAMA 2016; 316: 1583-9.
- Baleeiro VD, Wilcoxen SE, Morris SB, et al. Subletal hyperoxi försämrar lung medfödd immunitet. J Immunol 2003; 171: 955-63.
- Carvalho CR, de Paula Pinto Schettino G, Maranh Exceptiono B, et al. Hyperoxi och lungsjukdom. Curr Opin Pulm Med 1998; 4: 300-4.
- Kallet RH, Matthay MA. Hyperoxisk akut lungskada. Respir Vård 2013; 58: 123-41.
- Sinclair SE, Altemeier WA, Matute-Bello G, et al. Ökad lungskada på grund av interaktion mellan hyperoxi och mekanisk ventilation. Crit Vård Med 2004; 32: 2496-501.
- Jaffal K, Sex S, Zerimech F, et al. Är hyperoxemi en riskfaktor för ICU-förvärvad lunginflammation? Lancet Respir med 2017; 5: e16. entezari m, Weiss DJ, Sitapara R, et al. Hämning av gruppbox 1-protein med hög rörlighet (HMGB1) förbättrar bakteriell clearance och skyddar mot Pseudomonas Aeruginosa lunginflammation vid cystisk fibros. Mol Med 2012; 18: 477-85.
- Patel VS, Sitapara RA, Gore A, et al. High Mobility Group Box – 1 förmedlar hyperoxiinducerad försämring av Pseudomonas aeruginosa clearance och inflammatorisk lungskada hos möss. Am J Respir Cell Mol Biol 2013; 48: 280-7.
- Sex S, Jaffal K, Ledoux G, et al. Hyperoxemi som en riskfaktor för ventilatorassocierad lunginflammation. Crit Vård 2016; 20: 195.
- American Thoracic Society. Infectious Diseases Society of America. Riktlinjer för hantering av vuxna med sjukhusförvärvad, ventilatorassocierad och vårdassocierad lunginflammation. Am J Respir Crit Vård Med 2005;171: 388-416.
- Tateda K, Deng JC, Moore TA, et al. Hyperoxi förmedlar akut lungskada och ökad dödlighet i Murin Legionella lunginflammation: apoptosens Roll. J Immunol 2003; 170: 4209-16.
- Makena PS, Luellen CL, Balazs L, et al. Preexponering för hyperoxi orsakar ökad lungskada och epitelial apoptos hos möss ventilerade med höga tidvattenvolymer. Am J Physiol Lungcell Mol Physiol 2010; 299: L711-9.
- Panwar R, Hardie M, Bellomo R, et al. Konservativa kontra liberala Syresättningsmål för mekaniskt ventilerade patienter. En Pilot Multicenter Randomiserad Kontrollerad Studie. Am J Respir Crit Vård Med 2016;193: 43-51.
- Asfar P, Schortgen F, Boisram Asia-Helms J, et al. Hyperoxi och hyperton saltlösning hos patienter med septisk chock (HYPERS2S): en två-för-två faktoriell, multicenter, randomiserad, klinisk studie. Lancet Respir Med 2017; 5: 180-90.
- Nehme Z, Stub D, Bernard S, et al. Effekt av extra syreexponering vid myokardskada vid hjärtinfarkt i St-höjd. Hjärta 2016; 102: 444-51.
- Raffin TA, Simon LM, Braun D, et al. Försämring av fagocytos genom måttlig hyperoxi (40 till 60 procent syre) i lungmakrofager. Lab Invest 1980;42:622-6.
- Entezari M, Javdan M, Antoine DJ, et al. Inhibition of extracellular HMGB1 attenuates hyperoxia-induced inflammatory acute lung injury. Redox Biol 2014;2:314-22.
- Gore A, Muralidhar M, Espey MG, et al. Hyperoxia sensing: from molecular mechanisms to significance in disease. J Immunotoxicol 2010;7:239-54.
- Morrow DM, Entezari-Zaher T, Romashko J 3rd, et al. Antioxidants preserve macrophage phagocytosis of Pseudomonas aeruginosa during hyperoxia. Free Radic Biol Med 2007;42:1338-49.
- Arita Y, Kazzaz JA, Joseph A, et al. Antioxidanter förbättrar antibakteriell funktion i hyperoxi-exponerade makrofager. Fri Radic Biol Med 2007; 42: 1517-23.
- Patel VS, Sampat V, Espey MG, et al. Askorbinsyra dämpar hyperoxi-komprometterad värdförsvar mot Lungbakteriell infektion. Am J Respir Cell Mol Biol 2016;55: 511-20.
- Jubran A. pulsoximetri. Crit Vård 2015; 19: 272.
- Singh AK, Sahi MS, Mahawar B, et al. Jämförande utvärdering av noggrannheten hos pulsoximetrar och faktorer som påverkar deras prestanda i en tertiär intensivvårdsavdelning. J Clin Diagn Res 2017; 11: OC05-OC08.