Airway Pressure Release Ventilation bei Patient*innen mit COVID-19-assoziiertem Acute Respiratory Distress Syndrome – Eine multizentrische Analyse mit Propensity Score Matching

Steinke, Jonathan Maria ORCID: 0009-0004-2332-7169 (2024). Airway Pressure Release Ventilation bei Patient*innen mit COVID-19-assoziiertem Acute Respiratory Distress Syndrome – Eine multizentrische Analyse mit Propensity Score Matching. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Jonathan Steinke Dissertation - APRV bei Patienten mit COVID-19 assoziiertem ARDS 2024.pdf - Published Version
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DOI:10.1177/08850666231207303

Link to the document: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37861125/

Abstract

Hintergrund: Die Sterblichkeit invasiv beatmeter Patient*innen mit einem durch die Coronavirus-Krankheit-2019 (COVID-19) assoziierten akuten Lungenversagen (englisch: coronavirus disease 2019 associated acute respiratory distress syndrome: CARDS) ist mit ca. 50% sehr hoch. Insbesondere bei hohen Infektionszahlen binden CARDS-Patient*innen enorme Kapazitäten von Intensivstationen und führen zu erheblichen Belastungen von Gesundheitssystemen. Es ist wissenschaftlich umstritten, ob sich ein CARDS pathophysiologisch von einem acute respiratory distress syndrome (ARDS) anderer Ätiologie unterscheidet und wie die optimale Beatmungstherapie aussehen sollte. Eine randomisierte kontrollierte Studie aus dem Jahr 2017 zeigte, dass die Beatmung von ARDS-Patient*innen mit airway pressure release ventilation (APRV) im Vergleich zum Behandlungsstandard der low tidal volume ventilation (LTV) zu kürzeren intensivstationären Aufenthalten, mehr beatmungsfreien Tage und einer besseren Oxygenierung führt. Es gibt jedoch bisher nur wenige andere Studien, die den Effekt von APRV im Vergleich zur etablierten LTV bei der Therapie eines CARDS untersuchten. Methoden: Die Studie wurde als eine multizentrische retrospektive Kohortenstudie auf vier Intensivstationen durchgeführt. Zu Beginn der COVID-19 Pandemie wurde eine Datenbank intensivmedizinisch behandelter CARDS-Patient*innen erstellt, in der neben Patienten*innencharakteristika, Komorbiditäten, Details zur intensivmedizinischen Therapie, klinischem Outcome und aufgetretenen Komplikationen erfasst wurden. Zusätzlich wurden laborchemische Ergebnisse, Beatmungseinstellungen sowie Blutgasanalysen an den Tagen 1, 3 und 7 des klinischen Verlaufs dokumentiert. Der Zeitraum der berücksichtigen Patient*innendaten erstreckte sich von März 2020 bis Dezember 2021. Die COVID-19-Patient*innen wurden auf zwei Intensivstationen der Uniklinik Köln sowie den Intensivstationen des Krankenhauses Porz am Rhein und des St. Vinzenz Hospitals in Köln-Nippes mit APRV oder LTV beatmet. Die Beatmung mit LTV orientierte sich dabei am ARDS Network Protocol, jener der APRV-Patient*innen am klinikinternen Protokoll. Um möglichst ähnliche CARDS-Fälle zu vergleichen, erfolgte ein Propensity Score Matching von jeweils 40 Patient*innen in beiden Beatmungsgruppen. Hierfür wurden als Variablen das Alter, das Geschlecht, Parameter der Blutgasanalyse, der Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II Score (APACHE II Score) bei Studieneinschluss sowie die Anwendung einer dorsoventralen Wechsellagerung berücksichtigt. Der klinische Outcome wurde mittels der Dauer der invasiven Beatmung, Hospitalisierungsdauer sowie der Mortalität quantifiziert. Zusätzlich erfolgte der Vergleich von aufgetretenen Komplikationen sowie eine Darstellung von Oxygenierungsparametern und Beatmungseinstellungen im klinischen Verlauf. Ergebnisse: Das mediane Patient*innenalter lag bei 68 Jahren und 88% der Patient*innen wiesen Komorbiditäten auf. Die mediane Dauer der invasiven Beatmung der APRV-Patient*innen unterschied sich mit 12 Tagen (Interquartilsabstand (IQR) 9 - 22) gegenüber jener der LTV-Patient*innen mit 14 Tagen (IQR 14 – 22) nicht signifikant (p=0,64) und auch die mediane Hospitalisierungsdauer war zwischen den Kohorten vergleichbar (APRV: 19 Tage, IQR 15 – 29 vs. LTV 23 Tage, IQR 16 - 35 p=0,48). Hinsichtlich der Überlebensrate auf der Intensivstation bestand zwischen den APRV-Patient*innen und LTV-Patient*innen kein signifikanter Unterschied (APRV: 40% vs. LTV: 42%, p=0,82). Die Inzidenzen beatmungsassoziierter Komplikationen (beatmungsassoziierte Pneumonie, COVID-19-assoziierte pulmonale Aspergillose und Barotrauma) und nicht-beatmungsassoziierter Komplikationen (septischer Schock, größere Blutungsereignisse, thromboembolische Ereignisse sowie die Notwendigkeit eines Nierenersatzverfahrens) lagen in beiden Kohorten in einem ähnlichen Bereich. APRV-Patient*innen wurden mit vergleichbaren Tidalvolumina und endinspiratorischen Atemwegsdrücken wie LTV-Patient*innen beatmet. Im Rahmen einer Cox-proportional hazard Regressionsanalyse konnten ein höheres Alter, ein schweres ARDS sowie das Auftreten eines septischen Schocks als unabhängigen Risikofaktoren für das Versterben an COVID-19 auf der Intensivstation identifiziert werden. Interpretation: APRV ermöglicht die Beatmung mit äquivalenten Tidalvolumina und endinspiratorischen Atemwegsdrücken bei gleichem klinischem Outcome und vergleichbaren Komplikationsraten wie die konventionelle LTV und bewegt sich dabei in vergleichbarem Maße innerhalb der Empfehlungen einer lungenprotektiven Beatmung. Bei persistierender Oxygenierungsstörung kann APRV somit eine mögliche Alternative in der Beatmung bei CARDS-Patient*innen darstellen. Diese Ergebnisse schaffen die wissenschaftliche Grundlage um zukünftig prospektive Studien zum Stellenwert von APRV in der Therapie von CARDS-Patient*innen durchzuführen.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

Background: There are limited and partially contradictory data on the effects of airway pressure release ventilation (APRV) in COVID-19-associated acute respiratory distress syndrome (CARDS). Therefore, we analyzed the clinical outcome, complications, and longitudinal course of ventilation parameters and laboratory values in patients with CARDS, who were mechanically ventilated using APRV. Methods: Respective data from 4 intensive care units (ICUs) were collected and compared to a matched cohort of patients receiving conventional low tidal volume ventilation (LTV). Propensity score matching was performed based on age, sex, blood gas analysis, and APACHE II score at admission, as well as the implementation of prone positioning. Findings: Forty patients with CARDS, who were mechanically ventilated using APRV, and 40 patients receiving LTV were matched. No significant differences were detected for tidal volumes per predicted body weight, peak pressure values, and blood gas analyses on admission, 6 h post admission as well as on day 3 and day 7. Regarding ICU survival, no significant difference was identified between APRV patients (40%) and LTV patients (42%). Median duration of mechanical ventilation and duration of ICU treatment were comparable in both groups. Similar complication rates with respect to ventilator-associated pneumonia, septic shock, thromboembolic events, barotrauma, as well as the necessity for hemodialysis were detected for both groups. Clinical characteristics that were associated with increased mortality in a Cox proportional hazards regression analysis included age (hazard ratio [HR] 1.08, 95% confidence interval [CI] 1.04-1.1; P < .001), severe acute respiratory distress syndrome (HR 2.62, 95% CI 1.02-6.7; P = .046) and the occurrence of septic shock (HR 17.18, 95% CI 2.06-143.2; P = .009), but not the ventilation mode. Interpretation: Intensive care unit survival, duration of mechanical ventilation, and ICU treatment as well as ventilation-associated complication rates were equivalent using APRV compared to conventional LTV in patients with CARDS.

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