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急性呼吸窘迫综合征中的病因相关的异质性:回顾性队列研究

抽象的

背景

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)中的异质性导致了许多统计阴性临床试验。病因被认为是ARDS中发病机制异质性的重要来源,但之前的研究通常采用二均相分类,例如肺与肺肺部ARDS,以评估它。在ARDS中的病因相关的异质性仍然仍然清楚。

方法

在这种回顾性队列研究中,我们描述了气体交换异常的病因相关的异质性(Pao2/ fio.2[p / f]和透气比率),血流动力学不稳定,非肺器官功能障碍,如顺序器官衰竭评估(沙发)得分,炎症和凝血的生物标志物,以及30天的死亡率。线性回归用于模拟P / F比随时间的轨迹。Wilcoxon Ranku-Sum测试,Kruskal-Wallis等级测试和Chi方向测试用于比较 - 病因差异。

结果

从ICU的1725名机械通风患者,我们鉴定了258(15%)的ARDS。肺炎(48.4%)和非肺脓毒症(11.6%)是ARDS的两个主要原因。与肺炎相关的ARD相比,肺脓毒症相关的ARDS具有更大的P / F比回收率(差异= 13 mmHg /天,p = 0.01), more shock (48% versus 73%,p= 0.01),非肺部SOFA得分较高(6分对9分,p < 0.001), higher d-dimer levels (4.2 versus 9.7 mg/L,p = 0.02) and higher mortality (43% versus 67%,p = 0.02). In pneumonia associated ARDS, there was significant difference in proportion of shock (p = 0.005) between bacterial and non-bacterial pneumonia.

结论

该研究表明,ARDS中存在显着的病因相关的异质性。当细菌肺炎与其他非细菌肺炎进行比较时,肺炎相关ARDS也观察到异质性。关于ARD的未来研究应考虑报告的病因特异性数据,并探索与病因相关的可能效果修改。

同行评审报告

背景

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是一种炎症性肺损伤的临床综合征,其特征是非心源性肺水肿,严重低氧血症和肺部机械受损的临床综合症12].临床医生和研究人员使用有效的操作定义来确定ARDS病理生理特征的患者,并实施临床实践指南[2].各种病因,称为文献中的危险因素,可以导致ARDS [23.].肺炎是ARDS最常见的病因,占所有ARDS病例的大约一半[45].其他常见的病因包括肺外脓毒症、吸入性、非心源性休克、输血和创伤[45].不同的ARD的不同病因可能导致肺部的不同组织学和生物学变化[67].

累积数据表明ARDS是一种异质综合征,具有不同的放射线肺部形态,呼吸力学和生物标志物谱[89].ARDS的异质性可以解释在许多临床试验中观察到的阴性结果[10.11.12.].为了打击这种异质性,研究人员和临床医生一直在努力帮助识别ARDS的均匀子集[13.14.].理解异质性的来源是表型的重要步骤。ARDS的病因被认为是异质性的重要来源[15.16.];然而,先前的研究通常采用二均相分类来评估病因相关的异质性,例如肺与肺结泡或败血症与非脓毒症ARDS [17.18.].用于临床重要变量的个体病因之间的直接比较的数据,例如气体交换指标,血流动力学稳定性和生物标志物仍然有限。是否存在这些变量之间的病因差异可能对ARDS管理有影响,因为这些因素是高阳性末期呼气压力(PEEP),招聘机动,易于定位和药理学干预的潜在作用改性剂,例如类固醇[819.20.21.].

我们假设病因是ARDS中异质性的重要来源,部分占ARDS患者临床过程的多样性,器官损伤和结果。本研究旨在通过检查在气体交换,血流动力学,非肺器官功能障碍,生物标志物和死亡率方面的ARDS主要病因之间的差异来探讨ARDS中的病因相关的异质性。我们还评估了细菌和非细菌肺炎相关ARD之间的差异,因为肺炎占所有ARDS病例的一半[4].

方法

研究设计和数据源

这项回顾性队列研究是在台湾国立台湾大学医院进行的,旨在通过比较和评估气体交换异常,血流动力学不稳定,非肺器官功能障碍,炎症和凝血生物标志物以及死亡率来探讨与ARDS病因相关的潜在异质性。.遵循加强流行病学(频闪)指南的观察研究报告。我们使用质量改进计划的患者清单早期确定机械通风患者的PAO患者2/ fio.2(P / F)比率在ICU中≤300mm。审查了这些患者的病历和胸部射线照片,以获得本研究所需的数据。

2014年9月,在研究医院启动了质量改进计划,以便在八个ICU中提前识别急性肺损伤。呼吸治疗师积极筛选通风患者,看看它们的p / f比是否≤12小时≤300mm。一旦患者履行了这些标准,负责人通过电子邮件通知。然后,医生被邀请自愿回答基于网络的问卷,了解案件是否满足了ARDS的柏林定义的四个领域[2].在电子邮件通知后结束的程序和进一步管理是由初级保健医生自行决定的。

建立ARDS COSHORT

使用上述P / F比率≤300mm的HG数据,我们确定了2014年10月和2015年11月期间启动侵入机械通风的病例进行分析。根据Berlin定义,两名肺精神独立地审查了这些患者的医疗记录和胸部射线照片,以评估它们是否满足了ARDS的时序,胸部成像和氧气标准的氧气标准[2].通过审稿人之间的讨论确定了缺氧血症和ARD诊断的病因。从第一天跟进患者,其P / F比率≤300mmHg直至死亡或医院放电首先发生。

数据采集

为了确定和描述ARDS中的异质性,我们收集了(1)气体交换,(2)休克和非肺器官功能障碍,(3)炎症和凝血生物标志物,(4)30天死亡率。根据可用数据选择这些变量及其与ARDS中的患者管理的相关性。具体而言,我们收集了动脉血气和呼吸机设置的数据(呼吸机模式,FIO2,平均气道压力,窥视和微小通风)在前七天的早晨计算p / f比率和透气比率。在第1,3,5和7天基准C-反应蛋白(CRP),乳酸脱氢酶(LDH),白蛋白,D-中收集呼吸器官衰竭评估(沙发)的单个器官系统分数还收集了ICU和医院排放的二聚体和乳酸水平,可嗜好处和生命状况。通风率被定义为[分钟通风(ml / min)×paco2(MMHG)] /(预测体重×100×37.5)[22.].我们还收集了微生物学测试数据。详细的微生物数据提供在附加文件中1S1:表。

缺少数据和估算

固有于回顾性研究设计的性质,收集变量有多种缺失数据。丢失数据的比例总结在附加文件中1:表S1和表S2。由于缺失数据可能会影响我们的结果的代表性,因此对缺少的P / F比率和沙发分数进行估算。我们使用了最后一次观察到前进的方法,以在第2天发生时发生丢失的数据时用替换值替换丢失的数据。如果六个器官系统SOFA分数中任一项的第1天发生缺失数据,则将零点分配给器官系统分数。这种撤销策略背后的理由是,在临床上正常时,强调者往往不会订购试验来评估器官系统。

统计分析

数据以比例表示,标准差(SD)或四分位数范围(IQR)的中位数表示。为了描述ARDS的异质性,我们比较了主要病因之间的气体交换异常(P/F比和呼吸机比)、休克和非肺器官功能障碍、炎症和凝血生物标志物以及30天死亡率的差异。采用卡方检验、Wilcoxon秩和检验和Kruskal-Wallis秩和检验比较ARDS病因之间的差异。我们使用线性回归来模拟P/F比值随时间的轨迹。我们在回归模型中添加了一个交互项(病因x次),以检验不同病因之间的P/F比率轨迹是否不同。

我们使用Stata软件版本15 (StataCorp, College Station, TX, USA)进行统计分析。采用双侧统计检验和ap-05被认为<0.05表示统计学上显着差异。为了估算样品大小,我们假设肺炎和肺脓毒症患者是ARDS的两个主要原因,分别占ARDS的60%和20%案例[4].因此,255例ARDS患者的样品将有80%的权力,以检测肺炎和肺脓毒症的30天死亡率的25%差异,在5%的双面I型误差下的肺脓毒症相关ARDS之间。

结果

患者选择和特点

在研究期间,有1725例患者在ICU接受有创机械通气> 12h(图。1)。其中,552(32%)具有严重的低氧血症,P / F比率≤300mmHg。在这552例严重低氧血症患者中,258例(47%)的ARDS和294(53%)具有非ARDS低氧血症。桌子1显示ARDS和非ARDS COHORTS的基线特征。在它们的合并症型材,气体交换异常和生物标志物之间,ARDS和非ARADS组之间存在显着差异。对于ARDS队列,中位年龄为67岁(IQR,55-76),68%是男性,第1天的P / F比率为143毫米(IQR,99-200)。缺氧血症的分布严重程度为25%,温和,50%中等,25%重度(图。1)。

图。1
图1

本研究中的选择过程和每个阶段的案例编号

表1 552例PAO患者的基线特征2/ fio.2比率≤300mm hg

ARDS和非ARDS低氧血症的病因

桌子2总结ARDS和非ARDS低氧血症的原因。肺炎是ARDS的主要原因(48.4%),其次是肺脓毒症(11.6%)。病因在62例(24%)的ARDS患者中不确定。这些62名患者的微生物处理是在附加档案中提供的1:表S3。肺炎和肺脓毒症占总病因的60%,占识别病因的79%。对于非ARDS缺氧血症的患者,静血压肺水肿是缺氧血症最常见的原因(41.2%),其次是肺炎(27.2%)和癌症(10.9%)。

表2 PaO患者低氧性呼吸衰竭的病因2/ fio.2比率≤300mm hg

在肺炎相关的ARDS中,细菌,病毒和真菌肺炎分别占87(70%),16%)和22例(17%)病例。细菌病原体列于附加文件中1:表S4。革兰氏阴性细菌占细菌感染的82.9%和Klebsiella.菌种是最常见的病原菌。病毒性感染相关急性呼吸窘迫综合征16例,其中流感病毒肺炎9例,巨细胞病毒肺炎7例。22例真菌性肺炎相关ARDS病例中15例Pneumocystis jiroveci和7曲霉病肺炎。

癌症是这个ARDS队列中最常见的合并症。癌症的患者具有更高的SAPS II分数(52 vs.44,p < 0.001), higher levels of CRP (16 vs. 12 mg/dL,p = 0.006) and D-dimer (6.5 vs. 3.6 mg/L,p = 0.04), and lower platelet count (114 vs. 153 K/μL) as compared with patients without cancer (Additional file1:表S6)。桌子3.显示患有癌症患者的病因分布,探讨高比例癌症对病因分布的潜在影响。在主要病因的比例中,患有和不含癌症的患者没有显着差异,包括肺炎和肺脓毒症。然而,在没有癌症的患者中更常见的胰腺炎,燃烧和创伤相关的ARDS。附加文件1:表S7显示了在没有癌症的非ARDS患者中严重低氧血症的原因。

表3患者患者患者的病因

病因相关的异质性

桌子4显示了ARDS的主要病因在气体交换异常、呼吸力学、器官功能障碍、炎症和凝血生物标志物以及结局方面的比较。总体而言,与非肺器官功能障碍和转归的差异相比,ARDS主要病因之间的呼吸参数差异不大。在ARDS的两种主要病因中,肺外脓毒症引起的休克更多(48%对73%,p= 0.01),非肺部SOFA得分较高(6分对9分,p < 0.001), higher d-dimer levels (4.2 versus 9.7 mg/L,p = 0.02) and higher mortality (43% versus 67%,p = 0.02) than pneumonia associated ARDS. When bacterial pneumonia was compared with other non-bacterial pneumonia, there was significant difference in proportion of shock (p = 0.005) between bacterial and non-bacterial pneumonia.

表4煤气交换,器官功能障碍,生物标志物的比较,凝血和炎症之间的炎症和炎症之间的死亡率

数字2显示急性呼吸窘迫综合征的两种主要病因的前7天P/F比值和非肺器官功能障碍的轨迹。尽管在第1天的单天观察P/F比率没有差异(表4),P / F比的轨迹不同于肺炎和肺脓毒症之间的轨迹(图。2)。与肺炎相关的ARDS相比,肺脓毒症相关ARDS的P / F比率显着提高了p / f比率的显着更大的回收率(差异= 13 mmHg /天,p = 0.01). In addition, extra-pulmonary sepsis associated ARDS had significantly higher non-pulmonary SOFA scores compared with pneumonia associated ARDS, especially in the first three days.

图2
图2.

PaO2/ fio.2急性呼吸窘迫综合征(ARDS)两种主要病因在前7天的比例和非肺器官功能障碍

讨论

本研究探讨了ARDS病因相关的异质性,发现P/F比、血流动力学不稳定、肺外器官功能障碍和死亡率在不同病因中存在差异。这一发现表明,ARDS的病因可用于识别更同质的ARDS亚群进行预后和预测富集,这是美国食品和药物管理局推荐的提高各领域临床试验效率的策略[23.].关于预后富集,符合前一项研究[18.]我们的研究观察了由于各种病因因病原而导致的ARDS患者的不同死亡率(表4)。这意味着对ARDS的未来研究应该不仅向整个队列报告结果,而且还应为每个主要病因学分组促进预后富集。此外,研究结果的结果与案例混合在病因中的效果[24.].预测性富集指的是选择对特定疗法更有可能产生反应的患者。本研究中主要ARDS病因在休克和器官功能障碍方面的差异表明,在ARDS治疗中,病因可能会改变疗效。既往数据也显示,血流动力学不稳定对开放肺治疗急性呼吸窘迫综合征的疗效和安全性有显著影响[19.25.].在这方面,由于血液动力学不稳定性更可能受到血液动力学不稳定性的患者可能不会受益于高偷看策略。有关进一步的研究以确定ARDS的病因是一种重要的ARDS通风和药理管理的重要作用改性剂。

肺炎是ARDS最常见的病因,在之前的队列研究和临床试验中,肺炎占ARDS病例的一半以上[419.].我们的数据表明,肺炎相关的ARDS中群体内具有相当大的内致性。虽然细菌是引起肺炎的主要病原体,但非细菌病原体也在合并症患者中发挥着重要作用[26.27.].随着人口老龄化和免疫抑制剂使用的增加,非细菌性肺炎在ICU已经成为一个新兴的问题[26.].以前的ARDS的研究和治疗指南通常将肺炎视为ARDS的单一病程,而无需区分非细菌肺炎和细菌肺炎。我们的数据突出了分化细菌和非细菌肺炎相关ARDS之间的重要性。预期大规模研究是必需的,以比较由细菌肺炎和主要的非细菌病原体,如流感,细胞病毒和Pneumocystis jiroveci

表型被认为是改善ARDS治疗结果的重要策略[16.28.].鉴定ARDS中异质性的来源是ARDS表型的重要步骤。已经提出了用于ARDS表型的几种方法[823.];基于血浆生物标志物的双表型模型确定了ARDS的两种不同的副题,这对预后和预测富集具有临床意义[13.].与低血压炎症骨髓型相比,高炎性骨髓型对PEEP和流体管理具有较高的死亡率和不同的治疗反应[13.21.].其他方法包括基于生理因素和基于射线照相肺形态的子项[814.].ARDS的病因是常用于ARDS子项的临床因素之一[15.29.].然而,大多数研究采用二分组的二分分类,例如肺与肺肺ards或创伤与非创伤ARDS [17.30.].我们的数据表明,二分法分类可能没有完全披露ARDS主要病因之间的差异。通过肺和肺型ARDS的二分分类可能只是反映肺炎和肺外脓毒症的特征,因为这两种病因分别主导肺和外肺ARD。基于病因的管理可能有助于在病因内观察到的异质性,改善ARDS的治疗结果。此外,与其他表型方法相比,病因的子组不需要额外的血液测试或成像检查。

与以前的数据相比,我们的研究队列具有更高比例的癌症[414.].高比例的癌症可归因于研究环境,因为这项研究是在第三节护理转诊中心进行的,这是负责容纳许多癌症患者的。事实上,在医疗中心的ARDS队列中也观察了类似的合并症曲线[31.].癌症对ARDS的风险和结果发挥了各种直接和间接影响[31.32.].例如,与没有癌症的ARDS患者相比,癌症患者的死亡率较高[31.].由于某些病因,例如细菌,真菌和机会感染,癌症患者也更可能遭受ARDS的影响[33.].对病因分布和结果的点估计的解释应考虑癌症高比例的影响。

我们的研究确实有几个局限性。首先,这是一项单中心研究,其病因分布和结果数据可能无法推广到其他机构。第二,由于样本量小,本研究在检测小的组间差异方面能力不足。最后,我们没有使用多聚酶链反应测试板来诊断肺炎,在研究期间对急性呼吸窘迫综合征(ARDS)检查也没有统一的方案。此外,肺炎病原体,如真菌或PJP并没有被普遍采用。这些缺点可能导致了对病毒性和其他非典型肺炎流行率的低估,并增加了病因不明的病例。因此,在解释我们的数据时,应该牢记这一点。

结论

我们的研究结果表明,ARDS中存在显着的病因相关的异质性。当细菌肺炎与其他非细菌肺炎进行比较时,肺炎相关ARDS也观察到异质性。为ARDS制定量身定制的预后信息和治疗,ARDS的未来研究应考虑报告病因特异性数据,并通过病因探索可能的效果修改。

可用性数据和材料

在当前研究期间使用和/或分析的数据集可从合理的请求上从相应的作者获得。

缩写

ARDS:

急性呼吸窘迫综合征

IQR:

间距间距

窥视:

积极的终端呼气压力

p / f:

PaO2/ fio.2

SD:

标准偏差

沙发:

顺序器官失败评估

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下载参考

致谢

不适用。

资金

阮博士得到了台湾科技部的补助金(大多数103-2314-B-002-153-MY3和109-2314-B-002-179)。

作者信息

隶属关系

作者

贡献

SYR,CTH和HDW概念化和设计了这项研究。SYR,CTH,YCC,CKH,JYC,LCK,PHK,SCK和HDW基本上贡献了数据分析和解释和手稿的写作。所有作者阅读并认可的终稿。

通讯作者

对应于盛元阮

伦理宣言

伦理批准并同意参与

该研究按照当前的道德准则(赫尔辛基宣言)进行。该研究议定书由台湾国立台湾大学医院研究伦理委员会(202009066RINC)批准,并由国立台湾大学医院研究伦理委员会免除书面知情同意,因为这是回顾性的研究和程序采用保护和匿名个人患者信息。

同意出版

不适用。

相互竞争的利益

提交人声明他们没有竞争利益。

附加信息

出版商的注意事项

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补充信息

附加文件1:表S1

.研究中记录的微生物测试和生物标志物,以及接受这些测试的ARDS患者的比例。表S2.PAO2 / FIO2比率和沙发(顺序器官失败评估)在不同时间点分配的分布。表S3.62例急性呼吸窘迫综合征患者未知病因的微生物检测。表S4.87例细菌性肺炎相关急性呼吸窘迫综合征的细菌种类分布。表S5.肺癌和其他癌症类型患者的菌株的病因。表S6.258例ARDS患者患有癌症患者的特征。表S7.在294例非ARDS患者中癌症分层的缺氧血症的原因≤300mmHg。

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阮,SY。,Huang, CT., Chien, YC.等等。急性呼吸窘迫综合征中的病因相关的异质性:回顾性队列研究。BMC PULM MED.21,183(2021)。https://doi.org/10.1186/s12890-021-01557-9.

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关键词

  • 急性呼吸窘迫综合征
  • 异质性
  • 表型
  • 肺炎
  • 呼吸衰竭
  • 败血症