Factores predictivos de fracaso de la ventilación mecánica no invasiva en la insuficiencia respiratoria aguda en paciente con neumonía por COVID19 ingresado en Unidad de Cuidados Intensivos

• Autores: Alejandro Álvarez Macías
• Directores de la Tesis: Juan Gómez Salgado (dir. tes.), A. Ubeda-Iglesias (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Huelva ( España ) en 2024
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Carlos Ruiz Frutos (presid.), Manuel Vaquero Abellán (secret.), Juana María Vázquez Lara (voc.)
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Salud publica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Arias Montano
• Resumen
  • español

    Introducción La enfermedad por COVID-19 ha supuesto un reto multidisciplinar y en especial para los profesionales de las unidades de cuidados intensivos. A la hora de realizar el abordaje de estos enfermos en situación crítica la elección del tipo de soporte ventilatorio juega un papel fundamental. El uso de la terapia con ventilación mecánica no invasiva aporta ventajas respecto a la invasiva a la hora de manejar a estos pacientes, principalmente secundarias a no ser necesaria la inducción anestésica y la sedación continua de la modalidad invasiva. Por tanto, aunque las Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) se han enfrentado a importantes desafíos, también se han logrado avances significativos gracias a la rápida generación de evidencias científicas y su consecuente divulgación. Esta colaboración ha facilitado la identificación de tratamientos y terapias efectivas, el desarrollo de mejores prácticas para el manejo de pacientes crítico. Mas aún, a medida que la pandemia ha evolucionado, ha ido mejorando el control sobre ella y las UCI han seguido y siguen adaptándose a los distintos cambios causados por esta crisis mundial. En este desafío de la medicina intensiva por tratar eficientemente a los pacientes con síndrome respiratorio agudo severo por COVID-19 que necesitan soporte ventilatorio, uno de los aspectos primordiales es conocer el pronóstico asociado al cuadro clínico para así poder identificar qué factores influyen en el éxito o fracaso de dicha terapia. La hipótesis principal es que la presencia de determinados factores de riesgo, así como la respuesta inicial en parámetros respiratorios y clínicos generan un impacto en los pacientes y en su pronóstico. En concreto, los pacientes se han caracterizado por tener factores de riesgo como hipertensión, enfermedades cardiovasculares, diabetes, enfermedades respiratorias crónicas o cáncer. Con respecto a la obesidad, se ha identificado como factor de gravedad que provoca un curso clínico más severo y mayores complicaciones, en concreto, se asocia con una disfunción ventilatoria). La obesidad a su vez altera el sistema equilibrado de adipocitos y células inmunitarias, con la consiguiente alteración del sistema inmunitario, asociándose también a mayor complicaciones y mayor mortalidad. En consecuencia, el determinar qué factores se asocian a un peor pronóstico reviste suma importación en el desempeño clínico de los profesionales de la Medicina Intensiva ya que puede contribuir en la toma de decisiones y la redistribución de recursos más eficientes, de igual manera el determinar qué factores se asocian a un fracaso de la ventilación mecánica nos puede permitir anticiparnos en la elección de soporte ventilatorio más idóneo para cada paciente.Objetivos Por ello, en esta cohorte retrospectiva el objetivo principal ha sido identificar qué factores predictivos están asociados al fracaso de la terapia con ventilación mecánica no invasiva. De manera específica ha interesado analizar qué factores, comorbilidades y sobreinfecciones se asociaron a una mayor mortalidad, también se ha investigado, el impacto de la obesidad, medida como IMC³30, en el pronóstico y mortalidad de estos pacientes, así como la utilidad de la escala HACOR para predecir la mortalidad y el fracaso de la ventilación mecánica no invasiva (VMNI) durante la estancia en UCI y con ello, poder establecer un modelo predictivo de éxito o fracaso de la VMNI. Material y Método Para ello se ha realizado un estudio observacional de cohorte retrospectivo multicéntrico, incluyendo a 482 pacientes >18 años ingresados por fracaso respiratorio agudo secundario a neumonía grave por SARS-CoV-2 en las Unidades de Cuidados Intensivos (UCI) de tres hospitales nacionales. Resultados/Discusión Se ha identificado que en la situación inicial al ingreso en UCI de los pacientes en los que fracasó la VMNI, existía una mayor PaCO2 (46.3 vs. 35.9 mmHg, p<.001), FiO2 (100% vs. 65%, p<.001), frecuencia cardiaca (95 vs. 76 latidos/minuto, p<.001) y frecuencia respiratoria (32 vs. 28 respiraciones/minuto, p=.065), así como un menor pH (7.39 vs. 7.45, p<.001), presión arterial diastólica (64.5 vs. 71.1 mmHg, p=.018) y presión arterial media (87 vs. 93.9 mmHg, p=.048). Igualmente, la puntuación en la escala SOFA fue mayor en los pacientes en los que fracasó la VMNI (7 vs. 4, p<.001), así como algunos reactantes de fase aguda como los leucocitos (10.69 vs. 8.19 x 103/µL, p=.001) y los neutrófilos (8.77 vs. 6.59 103/µL, p<.001). La puntuación en la escala HACOR fue mayor en los pacientes en los que fracasó la VMNI (8 vs. 6, p<.001). Otras variables analíticas, como la creatinina (0.70 vs. 0.84 mg/dL, p=.034), el lactato (1.5 vs. 1.9 mmol/L, p=.057) y la albúmina (3.17 vs. 3.57 g/dL, p=.026) fueron menores en los pacientes con fracaso de la VMNI. Posteriormente se relacionaron directamente con el fracaso de la VMNI con un valor de p<0.1; la PaCO2 (OR 1.10), el bicarbonato (OR 1.14), la FiO2 (OR 1.05), la frecuencia cardiaca (OR 1.04), la frecuencia respiratoria (OR 1.04), los leucocitos (OR 1.14), los neutrófilos (OR 1.16), la LDH (OR 1.002) y la puntuación en la escala SOFA (OR 2.09). No obstante, el antecedente de enfermedad renal crónica (OR 0.14), la PAM (OR 0.98), la PAD (0.97), la creatinina (OR 0.40) y la albúmina (OR 0.05) se relacionaron inversamente (de manera negativa) con el fracaso de la VMNI. Con respecto al modelo de regresión multivariante se identificó una relación directa con la PaCO2 (OR 1.17), FiO2 (OR 1.04), FC (ORa 1.04), los leucocitos (OR 1.20) y la puntuación en escala SOFA (OR 2.00), mientras que la PAM (OR 0.95) presentó una relación inversa con el fracaso de la VMNI. Dentro de las escalas usadas para predecir el fracaso de la VMNI la escala HACOR es la de uso más generalizado. Por tanto, ha sido objeto de esta tesis el evaluar su utilidad en pacientes con enfermedad por COVID19 que ingresaron en UCI. Se utilizó como punto de corte el valor de HACOR >5 para predecir el fracaso de la VMNI. obteniendo una sensibilidad de 84,2% (IC 95% 60-96,6%), una especificidad de 62,1% (IC 95% 49,3-73,8%), así como, un valor predictivo positivo de 67,8% (IC 95% 59,4-75,2%) y un valor predictivo negativo de 80,6% (IC 95% 59,1-92.3%). se aplicó la función coordinada que permite encontrar el valor de la variable que al ser usado como punto de corte para discriminar entre fracaso y no fracaso de la VMNI, maximiza la sensibilidad y especificidad obteniendo un punto de corte en HACOR > 6,5. Al modificar el punto de corte para la escala HACOR, mejoraron la especificidad y el VPP, éste último hasta el 72.9%. Otro objetivo secundario de este estudio fue evaluar las características clínico-epidemiológicas de los pacientes con neumonía grave por COVID19 ingresados en UCI. Se incluyeron 480 pacientes; 335 hombres (69.5%) y 145 mujeres con una edad media de 61.94 ± 12.75 años. Las comorbilidades más frecuentes fueron la HTA (51,04%), obesidad (23,44%), diabetes mellitus (23,44%), enfermedad metabólica no diabetes (21,16%), insuficiencia cardíaca crónica (18,05%), EPOC (11,62%) y enfermedad renal crónica (10,16%). En lo referido a la mortalidad según las características clínico-epidemiológicas, en este estudio, los pacientes con neumonía por COVID-19 ingresados en UCI que sobreviven, son en mayor porcentaje hombres con edad promedio de 61.94 ± 12.75 años, lo cual es considerado alto. Además, se reporta que las comorbilidades más frecuentes con mayor asociación a la mortalidad son la hipertensión arterial, la obesidad, la diabetes mellitus, la insuficiencia cardíaca crónica, la EPOC y la enfermedad renal crónica. El análisis multivariante ha mostrado que los factores independientes asociados a una mayor mortalidad fueron el uso de VMNI al ingreso en UCI, la presencia de diabetes mellitus como enfermedad previa, así como el tiempo transcurrido desde que el paciente ingresa en el hospital y se inicia la VMNI. Las sobreinfecciones y otras complicaciones infecciosas en pacientes con neumonía por SARS-CoV-2 con VMNI juegan un papel fundamental a la hora del pronóstico de estos pacientes por lo que se ha considerado oportunos analizarlos identificando los focos infecciosos más frecuentes el pulmonar (16.60%), torrente sanguíneo (7.68%) y genitourinario (7.05%). La terapia con oxigenoterapia nasal de alto flujo al ser otras de las terapias respiratorias más usadas en estos pacientes sobre todo en el momento inicial, se ha evaluado de igual manera su utilidad. De los 327 pacientes con ONAF al ingreso en UCI, 113 requirieron intubación orotraqueal (IOT) y conexión a VMI. Esto supone una tasa de fracaso de ONAF del 34.5%. se realizó la comparación entre los pacientes con ONAF que fracasan con los que no fracasan, durante el total de su estancia en UCI, es decir, hasta su alta o fallecimiento. En este sentido, destaca una mayor necesidad de FiO2 (70% vs. 60%, p<.001) en los pacientes en los que fracasó la terapia con ONAF, así como una menor PaO2 (63.1 vs. 73.3 mmHg, p<.001), SatO2 (91% vs. 94%, p<.001) y PAFI (99.3 vs. 128.7, p=.001); todos ellos compatibles con peor situación respiratoria. Paralelamente, estos pacientes en los cuales fracasó la ONAF presentaron mayor mortalidad hospitalaria (39.8% vs. 8.9%, p<.001) y mayor mortalidad a 90 días (40.7% vs. 9.8%, p<.001). Por último, se ha tratado de relacionar la influencia de la obesidad, definida por un IMC >30, pero en nuestra selección de pacientes no presentaron mayor mortalidad hospitalaria ni en el año posterior al alta. Igualmente, la obesidad no se asoció a una mayor tasa de fracaso de la VMNI ni a una mayor estancia. Conclusiones El incremento de la presión arterial de CO2 y la frecuencia cardiaca, la necesidad de FiO2 altas, el aumento de leucocitos en sangre y la puntuación de la escala SOFA se relacionan directamente con un incremento en la tasa de fracaso de la VMNI, mientras que el incremento de la presión arterial media se comporta como factor protector de dicho fracaso. El fracaso de la VMNI empeora el pronóstico y la mortalidad. Los factores predictores de mortalidad fueron la presencia previa de diabetes mellitus, el tiempo desde el ingreso en el hospital y el inicio de la VMI, los niveles de PCR al ingreso en UCI, la creatinina el día 3 en UCI y el valor de la PAFI el día 3 en UCI. Prospectiva Esta tesis doctoral aborda cuestiones esenciales que pueden influir en la selección de la terapia ventilatoria en los pacientes con COVID-19. Proporcionando e identificando factores que se relacionan al fracaso de las terapias ventilatorias no invasivas pudiendo influir en las decisiones clínicas y mejorando el pronóstico de estos pacientes. La elaboración de dicho modelo predictivo permitiría la detección precoz de pacientes con alta probabilidad de fracaso, de manera que se puedan redirigir los recursos de forma más eficiente, equitativa y sostenible, así como, prevenir las complicaciones y disminuir la mortalidad. En este sentido, podría ser oportuno desarrollar estudios empíricos depurados que empleen una metodología de muestreo aleatorizado y controlado.

  • English

    Background The COVID-19 disease has posed a multidisciplinary challenge, especially for professionals in intensive care units. When approaching these critically ill patients, the choice of the type of ventilatory support plays a fundamental role. The use of non-invasive mechanical ventilation therapy offers advantages over invasive methods in managing these patients, mainly because it does not require anesthetic induction and continuous sedation as invasive methods do. Therefore, although Intensive Care Units (ICUs) have faced significant challenges, they have also achieved substantial progress thanks to the rapid generation of scientific evidence and its subsequent dissemination. This collaboration has facilitated the identification of effective treatments and therapies, the development of better practices for managing critically ill patients. Moreover, as the pandemic has evolved, control over it has improved, and ICUs have continued to adapt to the various changes caused by this global crisis. In this intensive medicine challenge to efficiently treat patients with severe acute respiratory syndrome due to COVID-19 who need ventilatory support, one of the primary aspects is to know the prognosis associated with the clinical picture to identify which factors influence the success or failure of such therapy. The main hypothesis is that the presence of certain risk factors, as well as the initial response in respiratory and clinical parameters, have an impact on patients and their prognosis. Specifically, patients have been characterized by having risk factors such as hypertension, cardiovascular diseases, diabetes, chronic respiratory diseases, or cancer. Regarding obesity, it has been identified as a severity factor that causes a more severe clinical course and greater complications. Specifically, it is associated with ventilatory dysfunction. Obesity, in turn, alters the balanced system of adipocytes and immune cells, consequently disrupting the immune system, which is also associated with greater complications and higher mortality. Therefore, determining which factors are associated with a worse prognosis is extremely important in the clinical performance of Intensive Care Medicine professionals as it can contribute to decision-making and more efficient resource redistribution. Similarly, determining which factors are associated with mechanical ventilation failure can allow us to anticipate the choice of the most suitable ventilatory support for each patient Objectives Therefore, in this retrospective cohort, the main objective has been to identify which predictive factors are associated with the failure of non-invasive mechanical ventilation therapy. Specifically, it has been of interest to analyze which factors, comorbidities, and superinfections were associated with higher mortality. Additionally, the impact of obesity, measured as BMI≥30, on the prognosis and mortality of these patients has been investigated, as well as the usefulness of the HACOR scale in predicting mortality and the failure of non-invasive mechanical ventilation (NIMV) during ICU stay. This aims to establish a predictive model of the success or failure of NIMV. Methodology: A retrospective multicenter cohort observational study was conducted, including 482 patients admitted for acute respiratory failure secondary to severe SARS-CoV-2 pneumonia in the ICUs of three national hospitals. Results/Discussion It has been identified that, at the initial ICU admission of patients in whom NIMV failed, there was a higher PaCO2 (46.3 vs. 35.9 mmHg, p<.001), FiO2 (100% vs. 65%, p<.001), heart rate (95 vs. 76 beats/minute, p<.001), and respiratory rate (32 vs. 28 breaths/minute, p=.065), as well as a lower pH (7.39 vs. 7.45, p<.001), diastolic blood pressure (64.5 vs. 71.1 mmHg, p=.018), and mean arterial pressure (87 vs. 93.9 mmHg, p=.048). Likewise, the SOFA score was higher in patients in whom NIMV failed (7 vs. 4, p<.001), as were some acute-phase reactants such as leukocytes (10.69 vs. 8.19 x 10³/μL, p=.001) and neutrophils (8.77 vs. 6.59 x 10³/μL, p<.001). The HACOR score was higher in patients in whom NIMV failed (8 vs. 6, p<.001). Other analytical variables, such as creatinine (0.70 vs. 0.84 mg/dL, p=.034), lactate (1.5 vs. 1.9 mmol/L, p=.057), and albumin (3.17 vs. 3.57 g/dL, p=.026), were lower in patients with NIMV failure. Subsequently, the variables directly related to NIMV failure with a p-value <0.1 were PaCO2 (OR 1.10), bicarbonate (OR 1.14), FiO2 (OR 1.05), heart rate (OR 1.04), respiratory rate (OR 1.04), leukocytes (OR 1.14), neutrophils (OR 1.16), LDH (OR 1.002), and SOFA score (OR 2.09). However, a history of chronic kidney disease (OR 0.14), MAP (OR 0.98), DAP (0.97), creatinine (OR 0.40), and albumin (OR 0.05) were inversely related (negatively) to NIMV failure. In the multivariate regression model, a direct relationship was identified with PaCO2 (OR 1.17), FiO2 (OR 1.04), heart rate (adjusted OR 1.04), leukocytes (OR 1.20), and SOFA score (OR 2.00), while MAP (OR 0.95) presented an inverse relationship with NIMV failure. Among the scales used to predict NIMV failure, the HACOR scale is the most widely used. Therefore, this thesis aimed to evaluate its usefulness in patients with COVID-19 disease admitted to ICU. A HACOR value >5 was used as a cutoff point to predict NIMV failure, obtaining a sensitivity of 84.2% (95% CI 60-96.6%), a specificity of 62.1% (95% CI 49.3-73.8%), a positive predictive value of 67.8% (95% CI 59.4-75.2%), and a negative predictive value of 80.6% (95% CI 59.1-92.3%). The coordinated function was applied to find the value of the variable that, when used as a cutoff point to discriminate between NIMV failure and success, maximizes sensitivity and specificity, obtaining a cutoff point of HACOR > 6.5. By modifying the cutoff point for the HACOR scale, specificity and positive predictive value improved, the latter to 72.9%. Another secondary objective of this study was to evaluate the clinical-epidemiological characteristics of patients with severe COVID-19 pneumonia admitted to ICU. A total of 480 patients were included; 335 men (69.5%) and 145 women, with a mean age of 61.94 ± 12.75 years. The most frequent comorbidities were hypertension (51.04%), obesity (23.44%), diabetes mellitus (23.44%), non-diabetic metabolic disease (21.16%), chronic heart failure (18.05%), COPD (11.62%), and chronic kidney disease (10.16%). Regarding mortality based on clinical-epidemiological characteristics, in this study, ICU-admitted COVID-19 pneumonia patients who survive are mostly men with an average age of 61.94 ± 12.75 years, which is considered high. Additionally, the most frequently reported comorbidities with the highest association with mortality are hypertension, obesity, diabetes mellitus, chronic heart failure, COPD, and chronic kidney disease. Multivariate analysis has shown that independent factors associated with higher mortality were the use of NIMV at ICU admission, the presence of diabetes mellitus as a pre-existing condition, and the time elapsed from hospital admission to NIMV initiation. Superinfections and other infectious complications in patients with SARS-CoV-2 pneumonia on NIMV play a crucial role in their prognosis, making it pertinent to analyze them by identifying the most frequent infectious foci, such as pulmonary (16.60%), bloodstream (7.68%), and genitourinary (7.05%). High-flow nasal oxygen therapy, being another widely used respiratory therapy in these patients, especially initially, has also been evaluated for its usefulness. Of the 327 patients with HFNO at ICU admission, 113 required orotracheal intubation (OTI) and connection to IMV. This represents an HFNO failure rate of 34.5%. A comparison was made between patients with HFNO who failed and those who did not fail during their total ICU stay, up to their discharge or death. In this regard, a higher need for FiO2 (70% vs. 60%, p<.001) was noted in patients in whom HFNO therapy failed, as well as lower PaO2 (63.1 vs. 73.3 mmHg, p<.001), SatO2 (91% vs. 94%, p<.001), and PaFi (99.3 vs. 128.7, p=.001), all compatible with a worse respiratory situation. Concurrently, these patients in whom HFNO failed had higher hospital mortality (39.8% vs. 8.9%, p<.001) and higher 90-day mortality (40.7% vs. 9.8%, p<.001). Finally, the influence of obesity, defined by a BMI >30, was examined, but in our patient selection, it was not associated with higher hospital mortality nor with higher mortality in the year following discharge. Similarly, obesity was not associated with a higher rate of NIMV failure or longer stay. Conclusions The increase in arterial CO2 pressure and heart rate, the need for high FiO2, the increase in blood leukocytes, and the SOFA scale score are directly related to an increase in the rate of NIMV failure, while the increase in mean arterial pressure acts as a protective factor against such failure. NIMV failure worsens prognosis and mortality. The predictors of mortality were the prior presence of diabetes mellitus, the time from hospital admission to IMV initiation, CRP levels at ICU admission, creatinine levels on day 3 in ICU, and PaFi values on day 3 in ICU. Prospective This doctoral thesis addresses essential issues that may influence the selection of ventilatory therapy in patients with COVID-19. By providing and identifying factors related to the failure of non-invasive ventilatory therapies, it may influence clinical decisions and improve the prognosis of these patients. The development of this predictive model would allow for the early detection of patients with a high probability of failure, enabling the redirection of resources more efficiently, equitably, and sustainably, as well as preventing complications and reducing mortality. In this regard, it may be appropriate to develop refined empirical studies that employ a randomized and controlled sampling methodology.