Untersuchung personalisierter SpO2-Zielwerte (EXPRESS)

Jährlich erhalten 2-3 Millionen schwer kranke Erwachsene in den Vereinigten Staaten invasive mechanische Beatmung. Die Krankenhaussterblichkeit bei schwer kranken Erwachsenen, die mechanisch beatmet werden, bleibt bei etwa 25-35 %. Dringend benötigt werden Versorgungsansätze, die die Sterblichkeit bei schwer kranken Erwachsenen unter invasiver mechanischer Beatmung verringern.

Die mechanische Beatmung beinhaltet allgemein die Titration des inspiratorischen Sauerstoffanteils (FiO2), um die arterielle Sauerstoffsättigung – gemessen durch Pulsoximetrie (SpO2) oder Blutgasanalyse (SaO2) – oder den arteriellen Sauerstoffpartialdruck (z. B. PaO2) aufrechtzuerhalten. Die Verwendung höherer SpO2-Zielwerte (96-100 %) bietet einen Sicherheitsspielraum gegen Hypoxämie, erhöht jedoch die Exposition gegenüber überschüssigem FiO2, Hyperoxämie und Gewebehypoxie, was möglicherweise oxidativen Schaden und Entzündungen verursacht. Die Verwendung niedrigerer SpO2-Zielwerte (88-92 %) minimiert diese Risiken, kann jedoch die Exposition gegenüber Hypoxämie und hypoxiebedingten Organschäden erhöhen. Historisch waren die Auswirkungen höherer gegenüber niedrigerer SpO2-Zielwerte auf die Patientenergebnisse unbekannt.

Unsere kürzlich durchgeführte randomisierte Studie, die höhere gegenüber niedrigeren SpO2-Zielwerten bei 2.541 schwer kranken Erwachsenen unter mechanischer Beatmung auf der medizinischen Intensivstation (ICU) verglich, ergab, dass die Verwendung eines höheren gegenüber einem niedrigeren SpO2-Zielwert keine allgemeinen Unterschiede in kurzfristigen Ergebnissen (z. B. 28-Tage-Sterblichkeit) oder langfristigen Ergebnissen (z. B. Kognition nach 12 Monaten) zur Folge hatte (Semler, NEJM, 2022; Mart, AJRCCM, 2024). Die Ergebnisse waren in mehreren anderen großen, randomisierten Studien in verschiedenen Umgebungen ähnlich.

Randomisierte Studien berichten traditionell über die durchschnittliche Wirkung der Behandlung auf die Ergebnisse für die Gesamtpopulation. Die Wirkung der Behandlung auf die Ergebnisse kann jedoch bei Patienten mit unterschiedlichen Merkmalen variieren. Eine solche nicht zufällige Variation in der Größe oder Richtung des Behandlungseffekts wird als Heterogenität des Behandlungseffekts bezeichnet. Um zu verstehen, welche Behandlung für einen bestimmten Patienten die besten Ergebnisse erzielt, benötigen Kliniker und Patienten randomisierte Studien, die über die Berichterstattung des durchschnittlichen Behandlungseffekts hinausgehen und stattdessen die Wirkung der Behandlung auf die Ergebnisse für einen individuellen Patienten basierend auf den einzigartigen Merkmalen des Patienten berichten, was als individualisierter Behandlungseffekt bezeichnet wird.

Kürzlich haben wir den Datensatz aus unserer Studie zu höheren gegenüber niedrigeren SpO2-Zielwerten verwendet, um ein statistisches Modell zu entwickeln, das die Wirkung der Verwendung eines höheren gegenüber einem niedrigeren SpO2-Zielwert auf die 28-Tage-Sterblichkeit für einen individuellen Patienten unter gleichzeitiger Berücksichtigung aller Basismerkmale des Patienten vorhersagt (Buell, JAMA, 2024). Dieses statistische Modell verwendet 24 Patientenmerkmale, die zum Zeitpunkt des Beginns der invasiven mechanischen Beatmung verfügbar sind, um vorherzusagen, welcher SpO2-Zielwert für diesen Patienten das beste Ergebnis erzielt. Die Modelleingaben sind die Werte jedes Patienten für jedes der 24 Basismerkmale. Die Modellausgabe ist der vorhergesagte absolute Effekt der Verwendung eines höheren oder niedrigeren SpO2-Zielwerts auf die 28-Tage-Krankenhaussterblichkeit für den Patienten, abhängig von allen Werten des Patienten für die Basismerkmale. Um die Genauigkeit dieses statistischen Modells zu validieren, haben wir es auf den Datensatz einer zweiten, geografisch und zeitlich unabhängigen randomisierten Studie zu höheren gegenüber niedrigeren SpO2-Zielwerten angewendet (Mackle, NEJM, 2019). Wir fanden heraus, dass trotz keines signifikanten durchschnittlichen Behandlungseffekts in beiden Studien die Wirkung der Verwendung eines höheren gegenüber einem niedrigeren SpO2-Zielwert auf die Sterblichkeit bei einzelnen Patienten stark variierte, wobei viele Patienten entweder von einem niedrigeren oder einem höheren SpO2-Zielwert zu profitieren schienen.

Bevor das statistische Modell in der klinischen Versorgung weit verbreitet angewendet wird, ist eine randomisierte Studie erforderlich, um festzustellen, ob die Verwendung von Informationen aus dem Modell zur Steuerung der Sauerstofftherapie die Patientenergebnisse im Vergleich zur Standardversorgung verbessert. Die EXPRESS-Studie wird eine randomisierte Studie sein, die eine personalisierte SpO2-Zielgruppe (bei der Kliniker Informationen über den SpO2-Zielwert erhalten, der für jeden Patienten das beste Ergebnis vorhersagt) mit einer Standardversorgungsgruppe (bei der Kliniker keine Informationen über den SpO2-Zielwert erhalten, der für jeden Patienten das beste Ergebnis vorhersagt) bei Erwachsenen unter mechanischer Beatmung auf der ICU in Vanderbilt vergleicht.