APACHE IV ist dem MELD-Scoring-System bei der Vorhersage der Prognose von Patienten nach orthotoper Lebertransplantation überlegen

Abstract

In dieser Studie soll die Effizienz von APACHE IV mit der des MELD-Scoring-Systems zur Vorhersage des Mortalitätsrisikos nach orthotoper Lebertransplantation (OLT) verglichen werden. Es wurde eine retrospektive Kohortenstudie an insgesamt 195 Patienten durchgeführt, die zwischen Februar 2006 und Juli 2009 in Guangzhou, China, nach einer orthotopen Lebertransplantation (OLT) auf der Intensivstation aufgenommen wurden. Zur Vorhersage der postoperativen Mortalität nach OLT wurden die APACHE IV- und MELD-Scoring-Systeme verwendet. Die Fläche unter der Receiver Operating Characteristic Curve (AUC) und die Hosmer-Lemeshow-C-Statistik wurden verwendet, um die Diskriminierung und Kalibrierung von APACHE IV bzw. MELD zu bewerten. Siebenundzwanzig Patienten starben während des Krankenhausaufenthalts mit einer Sterblichkeitsrate von 13,8 %. Die mittleren Werte von APACHE IV und MELD betrugen 42,32 ± 21,95 bzw. 18,09 ± 10,55, und APACHE IV zeigte eine bessere Diskrimination als MELD; die Flächen unter der Receiver Operating Characteristic Curve für APACHE IV und MELD betrugen 0,937 bzw. 0,694 (für beide Modelle), was darauf hindeutet, dass der prognostische Wert von APACHE IV relativ hoch war. Beide Modelle waren gut kalibriert (die Hosmer-Lemeshow-C-Statistiken betrugen 1,568 bzw. 6,818 für APACHE IV bzw. MELD). Die jeweiligen Youden-Indizes von APACHE IV, MELD und der Kombination von APACHE IV mit MELD lagen bei 0,763, 0,430 und 0,545. Der prognostische Wert von APACHE IV ist hoch, unterschätzt aber immer noch die Gesamtkrankenhausmortalität, während der prognostische Wert von MELD gering ist. Die Funktion der APACHE IV ist also besser als die der MELD.

1. Hintergrund

Die Lebertransplantation ist zu einer exklusiven und praktikablen Behandlung für verschiedene Lebererkrankungen im Endstadium geworden, darunter Leberzirrhose, akutes Leberversagen und Tumor. Obwohl Lebertransplantationen in großem Umfang durchgeführt werden, ist die Sterblichkeit mit 5 % bis 8 % nach wie vor sehr hoch.

Da es bisher kein objektives und genaues Bewertungsinstrument zur Vorhersage des Ergebnisses einer Lebertransplantation gab. APACHE (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation) ist eines der am weitesten verbreiteten und maßgeblichen Bewertungssysteme für die Beurteilung des Schweregrads und der Prognose kritisch kranker Krankheiten, einschließlich Lebertransplantation, und APACHE IV zeigte einen besseren Vorhersagewert als APACHE II und APACHE III.

Das Modell für Lebererkrankungen im Endstadium (Model for End-Stage Liver Disease, MELD) ist ein weiteres wichtiges Scoring-System für die Vorhersage der Sterblichkeit kritisch kranker Patienten und ein Überlebensmodell. Dieses Modell wurde 2002 in den Vereinigten Staaten für Systeme zur Zuteilung von Spenderlebern übernommen. Darüber hinaus wurde berichtet, dass MELD für die Vorhersage des Ergebnisses einer Lebertransplantation verwendet wird.

Daher sollen die Auswirkungen von APACHE IV, MELD und der Kombination von APACHE IV und MELD zur Vorhersage des Mortalitätsrisikos nach orthotoper Lebertransplantation untersucht und verglichen werden.

2. Methoden und Patienten

2.1. Patienten

Eine retrospektive Kohortenstudie wurde durchgeführt. In einem Lebertransplantationszentrum in Guangzhou wurden insgesamt 195 Patienten, die zwischen Februar 2006 und Juli 2009 nach einer orthotopen Lebertransplantation (OLT) auf der Intensivstation aufgenommen wurden, eingeschlossen, wenn sie die Einschlusskriterien erfüllten. Zu den Einschlusskriterien gehörten Alter > 18 Jahre, Patienten mit erstmaliger OLT, Patienten mit Leichenspende (Herztod) und Patienten mit hirntoter Lebertransplantation sowie Patienten, die nach der OLT-Operation mehr als vier Stunden auf der Intensivstation lagen. Lebendspender-Lebertransplantation, Mehrfachorgan-Transplantation und frühere Organtransplantation wurden ausgeschlossen.

2.2. Datenerhebung

Die Daten wurden von den Forschern unabhängig voneinander erhoben, und es wurde eine Doppelkontrolle durchgeführt. Wenn die Daten zur Berechnung der APACHE-IV-Scores fehlten, wurden die Daten des Vortages erfasst, und wenn die Daten des Vortages fehlten, wurden die Daten der ersten beiden Tage erfasst.

Das APACHE-IV-Scoresystem berücksichtigt das Alter, chronische Gesundheitszustände und den Akutphysiologie-Score (APS). Der APS basiert auf der schlechtesten Messung während der ersten 24 Stunden auf der Intensivstation. Der Glasgow Coma Scale (GCS)-Score, die Angabe, ob die Sedierung oder Lähmung dazu führte, dass der GCS nicht beurteilt werden konnte, und Pao2/Fio2 wurden als Teil der Datenerfassung für den APS erfasst. Darüber hinaus wurden folgende Daten erfasst: Diagnosen bei der Aufnahme auf der Intensivstation, Aufnahmeursache, Aufenthaltsdauer vor der Aufnahme auf der Intensivstation, ob ein Patient am ersten Tag mechanisch beatmet wurde, notfallmäßig operiert wurde oder ob es sich um eine Wiederaufnahme auf der Intensivstation handelte, und ob ein Patient mit akutem Myokardinfarkt in den 24 Stunden vor oder nach der Aufnahme auf der Intensivstation eine thrombolytische Therapie erhalten hatte. Diese Daten wurden in den ersten 24 Stunden nach der Aufnahme auf der Intensivstation erfasst und in einen computergestützten APACHE-IV-Rechner eingegeben. Der Rechner liefert Werte, die den APACHE-Score, die voraussichtliche Sterblichkeitsrate und die voraussichtliche Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation umfassen.

Der MELD-Score wurde vor der OLT anhand der folgenden Gleichung bestimmt: INR ist das internationale normalisierte Verhältnis und Kreatinin und Bilirubin werden in mg/dL ausgedrückt. Die Werte liegen zwischen 6 und 40, je nach Schwere des klinischen Zustands.

2.3. Statistische Analyse

Die Ergebnisse aller Patienten wurden durch Häufigkeiten, Prozentsätze, Mittelwerte und Standardabweichungen dargestellt. Die Korrelation zwischen der vorhergesagten und der tatsächlichen LOS auf der Intensivstation wurde mit dem Spearman-Test und die Unterschiede wurden mit dem Wilcoxon-Test geprüft. Die Trennschärfe und Genauigkeit von APACHE IV und MELD zur Vorhersage der Frühsterblichkeit von OLT-Patienten wurde mit Hilfe von Receiver-Operating-Characteristic-Kurven (ROC) und dem Hosmer-Lemeshow-Test beschrieben. Die Diskriminierung eines prognostischen Modells ist definiert als die Fähigkeit, zwischen Überlebenden und Nicht-Überlebenden zu unterscheiden. Die Diskriminierung von APACHE IV und MELD zur Vorhersage der Krankenhaussterblichkeit wurde durch Berechnung der Fläche unter den Empfängerbetriebskurven (AUC) analysiert. Eine AUC von >0,9 wurde als hervorragend angesehen; 0,7 bis 0,9 als akzeptabel; 0,5 bis 0,7 als schlecht. Die Kalibrierung des Modells ist der Grad der Übereinstimmung zwischen der vorhergesagten Sterblichkeit und der tatsächlichen Sterblichkeit. Zur Bestimmung der Kalibrierung des Modells wurde die Hosmer-Lemeshow-C-Statistik verwendet. Ein Modell mit guter Kalibrierung sollte eine Hosmer-Lemeshow-Statistik mit Freiheitsgraden aufweisen, die ungefähr der Anzahl der Kategorien minus 2 entsprechen, sowie eine . Standardisierte Mortalitätsraten (SMRs) wurden berechnet, indem die tatsächlichen Raten durch die von APACHE IV vorhergesagten Raten geteilt wurden. Das Signifikanzniveau wurde auf . Alle statistischen Analysen wurden mit SPSS 13.0 durchgeführt.

3. Ergebnisse

Diese retrospektive Studie umfasste 195 erwachsene Patienten, darunter 171 Männer und 24 Frauen mit einem Gesamtdurchschnittsalter von Jahren, die während der unmittelbaren postoperativen OLT-Periode auf der Intensivstation aufgenommen wurden. Siebenundzwanzig Patienten verstarben während des Krankenhausaufenthalts mit einer Sterblichkeitsrate von 13,8 %; die mittleren APACHE-IV- und MELD-Scores betrugen insgesamt , und . Die mittleren APACHE-IV- und MELD-Scores der Nicht-Überlebenden und der Überlebenden lagen bei versus und versus . Die mittlere prognostizierte Krankenhaussterblichkeit von Nicht-Überlebenden und Überlebenden betrug ()% bzw. ()% (). Die Daten wurden in den Tabellen 1, 2 und 3 dargestellt.

Die AUC der APACHE-IV- und MELD-Vorhersage der Sterblichkeit während des Krankenhausaufenthalts betrug 0,937 (95%CI, 0,892 bis 0,981) bzw. 0,694 (95%CI, 0,51 bis 0,817) für beide Modelle. Die beiden Modelle waren gut kalibriert (mit Hosmer-Lemeshow C-Statistiken von 1,568 und 6,818 für APACHE IV bzw. MELD; für beide Modelle). Die Daten wurden in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1

Receiver-Operating-Characteristic-Curves für die Sterberisiken der APACHE IV (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation IV) und des MELD-Modells (Model for End-stage Liver Disease) bei präorthotoper Lebertransplantation (OLT). AUC, Fläche unter der Receiver Operating Characteristic Curve.

Der höchste Youden-Index lag bei 0,763, wenn der APACHE IV-Score am Cutoff-Wert 55,5 betrug, was eine Spezifität von 0,911, eine Sensitivität von 0,852, einen positiven prädiktiven Wert (PPV) von 0,605 und einen negativen prädiktiven Wert (NPV) von 0,975 ergab. Der höchste Youden-Index lag bei 0,430, wenn der MELD-Score am Cutoff-Wert 20,7 betrug, was eine Spezifität von 0,726, eine Sensitivität von 0,704, einen positiven prädiktiven Wert (PPV) von 0,292 und einen negativen prädiktiven Wert (NPV) von 0,938 ergab. Im Kombinationstest wurde die vorhergesagte Sterblichkeitsrate als positives Ergebnis eingestuft, wenn der APACHE IV-Score ≥ 55,5 und der MELD-Score ≥ 20,07 war. Die Daten wurden in Tabelle 4 dargestellt.

Die mediane vorhergesagte Verweildauer der Überlebenden auf der Intensivstation betrug 3,21 (2,39, 4,82) Tage, und die mediane tatsächliche Verweildauer auf der Intensivstation betrug 3,71 (2,38, 5,47). Es bestand ein Zusammenhang zwischen der vorhergesagten und der tatsächlichen LOS auf der Intensivstation (, ). Beim Vergleich der vorhergesagten LOS auf der Intensivstation mit der tatsächlichen LOS auf der Intensivstation der Überlebenden stellten wir fest, dass erstere kürzer war als letztere (, ).

4. Diskussion

In der Studie wurden APACHE IV und MELD eingesetzt, um ihre Gültigkeit für die Zeit nach der Lebertransplantation zu bewerten. Wir fanden heraus, dass die AUC von APACHE IV höher war als die von MELD. Wir konnten auch nachweisen, dass der mittlere APACHE IV-Score bei Nicht-Überlebenden höher war als bei Überlebenden. Somit können unsere Ergebnisse eine gewisse Orientierungshilfe bei der Beurteilung der Ergebnisse von Patienten nach Lebertransplantation bieten.

Hier wurde die Krankenhaussterblichkeit durch die Verwendung des APACHE IV-Scoresystems unterschätzt (SMR war 3,68, 95%CI: 2,38 bis 4,96). Im Gegensatz zur ursprünglichen Studie von Zimmerman et al. zeigte die SMR von 0,997 nur einen geringen Unterschied zwischen der vorhergesagten und der tatsächlichen Krankenhaussterblichkeit. Dieser Unterschied könnte auf mehrere Gründe zurückzuführen sein. Erstens sind unsere Daten möglicherweise nicht landesweit repräsentativ, da die Erhebung auf Patienten beschränkt war, die nach einer OLT auf der Intensivstation aufgenommen wurden. Darüber hinaus wurde der Genesungsprozess von OLT-Patienten durch die Merkmale der Spender und die Erfahrung der Chirurgen beeinflusst. Schließlich könnten die unterschiedlichen Stufen der Intensivstationen für diese Diskrepanz verantwortlich sein.

Das ROC-Kurven-Scoring-System wird zur Vorhersage der Sensitivität und Spezifität des Todes verwendet. Die Fläche unter der Receiver-Operating-Characteristic-Curve von APACHE IV war mit 0,937 jedoch höher als der in der Originalstudie von Zimmerman et al. gemeldete Wert von 0,88, was darauf hindeutet, dass das APACHE-IV-Scoresystem eine gute Fähigkeit hat, mögliche Nicht-Überlebende von Überlebenden zu unterscheiden. Dieser Unterschied könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Originaldaten von Zimmerman für den APACHE IV-Score hauptsächlich von integrierten Intensivstationen stammen, die für komplexe Erkrankungen ausgewählt wurden, während die Probanden dieser Studie spezifisch für Intensivpatienten mit OLT waren. Der APACHE-IV-Score war gut kalibriert (Hosmer-Lemeshow-Koeffizient 1,568; ). Im Gegensatz dazu berichteten andere Studien über schlecht kalibrierte APACHE-IV-Scores, die die Krankenhaussterblichkeit in integrierten Intensivstationen überschätzten. Unserer Studie zufolge war der APACHE IV-Score besser kalibriert, wenn er auf spezialisierten Intensivstationen, z. B. bei OLT-Patienten, angewendet wurde; dieses Scoring-System ist empfindlich, um mögliche Nicht-Überlebende von Überlebenden zu unterscheiden. Im Vergleich zu Daten aus integrierten Intensivstationen zeigte der APACHE-IV-Score eine bessere Vorhersagekraft auf einer spezialisierten Intensivstation, was von Knaus nachgewiesen wurde. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das APACHE-IV-Scoring-System für die Vorhersage der Prognose von Patienten auf spezialisierten Intensivstationen besser geeignet ist als auf den integrierten Intensivstationen.

Der MELD-Score basiert auf drei biochemischen Variablen, die objektiv und leicht zu ermitteln sind, nämlich dem internationalen normalisierten Prothrombinverhältnis, dem Serumkreatinin und dem Serumbilirubin. Die Nierenfunktion gilt häufig als wichtiger Faktor für das Überleben der Patienten und wird im MELD-Scoring-System stark gewichtet. In unserer Studie waren die MELD-Score-Werte bei Nicht-Überlebenden () höher als bei Überlebenden (), . Dieses Ergebnis zeigt, dass der MELD-Score frühe Ergebnisse der Transplantation und, wie bereits berichtet, die Krankenhaussterblichkeit vorhersagen kann. Die MELD-Scores vor der Transplantation lagen zwischen 15 und 25, und die Sterblichkeitsrate betrug 6,12 % auf der niedrigsten Stufe; bei <15 lag die Sterblichkeitsrate bei 8,08 %, und bei >25 betrug die Sterblichkeitsrate 34,04 %, was die höchste unter den Gruppen war. Die Auswahl der richtigen Patienten und des richtigen Zeitpunkts für eine OLT ist komplex und hängt von mehreren Faktoren ab, wie z. B. Überleben, Morbidität, Ressourcenverbrauch und Lebensqualität. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass Patienten mit einem geringeren Sterberisiko nicht für eine Lebertransplantation geeignet sind; in solchen Fällen kann die Überlebenszeit kurz sein. Daher waren die mittleren MELD-Scores (15~25) am besten für die Operation geeignet; dies bestätigt die Ergebnisse von Merion et al. dass der niedrige oder hohe MELD-Score nicht der vielversprechendste Indikator ist.

Das ROC-Kurven-Scoring-System wurde verwendet, um die Sensitivität und Spezifität des Todes vorherzusagen. Die Fläche unter der Receiver-Operating-Characteristic-Curve für MELD betrug 0,694, was einen relativ niedrigen prognostischen Wert darstellt. Das MELD-Scoring-System war gut kalibriert (Hosmer-Lemeshow war 6,818; ). Basile-Filho et al. berichteten, dass die Fläche unter der Receiver-Operating-Characteristic-Curve von MELD nur 0,5 beträgt. Der prognostische Wert zur Vorhersage der Krankenhaussterblichkeit nach der Operation war gering, was auch in anderen Studien nachgewiesen wurde.

Da es bisher kein objektives und genaues Bewertungsinstrument zur Vorhersage des Ergebnisses einer Lebertransplantation gab, war der höchste Youden-Index 0.430, wenn der MELD-Score bei einem Grenzwert von 20,07 lag, was eine Spezifität von 0,726, eine Sensitivität von 0,704, einen positiven prädiktiven Wert (PPV) von 0,292 und einen negativen prädiktiven Wert (NPV) von 0,938 ergab. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass APACHE IV hinsichtlich Sensitivität und Spezifität höher ist als MELD, was hauptsächlich darauf zurückzuführen ist, dass APACHE IV die Diagnose bei der Aufnahme und objektive Daten berücksichtigt. Barie et al. berichteten, dass es besser wäre, APACHE IV mit einem anderen kritischen Scoring-System zu kombinieren, um eine genauere Vorhersage zu ermöglichen. In dieser Studie wies die Kombination von APACHE IV und MELD zwar die höchste Spezifität und den höchsten PPV auf, ihr Youden-Index betrug jedoch nur 0,545. Vincent vertrat die Auffassung, dass sich verschiedene kritische Scoring-Systeme bei ihrer Bewertung gegenseitig unterstützen können, anstatt miteinander zu konkurrieren. Die Kombination von APACHE IV und MELD verbesserte die Vorhersagegenauigkeit für die postoperative Mortalität gegenüber MELD, verschlechterte aber die Genauigkeit im Vergleich zu APACHE IV. So war der Youden-Index am höchsten, wenn nur die APACHE-IV-Scores verwendet wurden. Daher ist die Funktion des APACHE IV besser als die anderer Werte.

Die Vorhersage der Verweildauer auf der Intensivstation durch den APACHE IV wird verwendet, um die insgesamt effiziente Nutzung der Intensivstation in einem medizinischen Zentrum zu bewerten und zu vergleichen. Auf die Behandlung auf der Intensivstation entfallen etwa 13 % der Krankenhauskosten und 4,2 % der nationalen Gesundheitsausgaben. Wir haben festgestellt, dass der Unterschied zwischen der vorhergesagten und der tatsächlichen Verweildauer auf der Intensivstation signifikant ist, die Korrelation zwischen beiden jedoch gering ist. Das APACHE-IV-Modell bietet klinisch nützliche Prognosen für die LOS auf der Intensivstation für kritisch kranke Patientengruppen, aber seine Genauigkeit und sein Nutzen sind immer noch begrenzt, wie die Studie von Vasilevskis et al. zeigt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der prognostische Wert von APACHE IV höher ist als der des MELD-Scoring-Systems; daher muss es in mehreren Intensivstationen validiert werden.

Beitrag der Autoren

Yueyun Hu und Xianling Zhang haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen.