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In etwa 40% der Fälle erleiden Patienten bei einem Polytrauma eine Verletzung des Thorax. Diese Patienten haben im Verlau ein erhöhtes Pneumonierisiko, eine längere Beatmungs-, Intensiv- und Krankenhausverweildauer sowie ein erhöhtes Letalitätsrisiko. Um eine optimierte Versorgung dieser Patienten zu erreichen wurde seit 2003 im Universitätsklinikum Frankfurt ein standardisiertes Behandlungsverfahren durchgeführt und über die Jahre weiterentwickelt. Grundlage dieses Konzepts ist die Behandlung des Patienten mittels kinetischer Therapie im Rotorest®Bett sowie den drei Kern-Maßnahmen: Beatmung mit einem PEEP von 15mbar, frühzeitige assistierte Spontanatmung und frühzeitige enterale Ernährung. Ziel der Arbeit war die Weiterentwicklung des Behandlungsstandards wissenschaftlich unter besonderem Fokus auf die Entwicklung einer Pneumonie aufzuarbeiten. Das Konzept sah 2003 eine Beatmung, mit einem an die Oxygenierung adaptierten PEEP vor. Die Dauer der Therapie im Rotorest®Bett wurde nach Klinik entschieden. 2006 wurde standardmäßig die Therapie im Rotorest®Bett für mindestens 72h mit einem PEEP von 15mbar durchgeführt. Eine assistierte Beatmungsform sollte zeitnah etabliert werden. Im Jahr 2009, wurde das Behandlungsschema verkürzt, die Therapiedauer mit einem PEEP von 15mbar wurde auf 40 bis 48 Stunden reduziert sowie der PEEP danach initial um 4mbar reduziert. Im Anschluss erfolgte alle 8 Stunden eine weitere Reduktion des PEEP um 2mbar. Weiterhin wurde in diesem Zeitraum auf eine Antiinfektivaprophylaxe verzichtet. 108 Patienten (61,7%; ISS 37±13 Punkte) konnten in diese retrospektive Studie eingeschlossen werden. 38,3% der Patienten mussten ausgeschlossen werden, einerseits auf Grund fehlender Krankenakten oder anderseits auf Grund des Beginns der Therapie im RotoRest®Bett erst nach >48h. Durch die Anpassung des Therapiestandards über die Jahre reduzierte sich die Beatmungszeit von 17±15 Tage auf 8±8 Tage (p<0,001), die Verweildauer auf ITS von 17±9 auf 10±9 Tage (p<0,001), während die Krankenhausverweildauer unverändert blieb. Dies war begleitet von einer Reduktion der Therapiedauer im Rotorest®Bett von im Median 5 auf 3 Tage (p=0,017) sowie einer Reduktion des Anteils an Patienten mit mandatorischer Beatmung in den ersten drei Behandlungstagen von 87% (95% CI 78-96%) im Jahr 2003 auf 38,6% (95% CI 29-49%) im Jahr 2009. Die Rate an Pneumonien konnte von 25% in 2003 über 37% in 2006 auf 17% in 2009 gesenkt werden, der Unterschied war jedoch nicht signifikant. Das Risiko zu versterben war bei Entwicklung einer Pneumonie signifikant erhöht (24% vs. 4,5%, p=0,006). In der univariaten Analyse waren relevante Faktoren für die Entwicklung einer Pneumonie ein höheres Alter der Patienten (48 Jahre vs. 36 Jahre; p = 0,018), die zunehmende Höhe des Beatmungsspitzendruckes (p<0,01) sowie der Hämoglobinwert bei Aufnahme (Rs -0,28; p=0,004). Umgekehrt war eine Transfusion von Blutprodukten am ersten Behandlungstag mit einem erhöhten Pneumonierisiko verbunden (p<0,05), dies galt auch für die Verabreichung der einzelnen Komponenten, EKs (p=0,027), FFP (p=0,037) sowie von TKs (p=0,046). Keine signifikante Korrelation zur Entwicklung einer Pneumonie hatte die Verletzungsschwere (ISS) sowie die Höhe des PEEP oder der Grad der Oxygenierungsstörung (paO2/FiO2) in den ersten fünf Behandlungstagen. In der multivariaten Analyse, mit der Entwicklung einer Pneumonie als abhängigen Faktor, adjustiert auf ISS und Alter der Patienten zeigte sich als unabhängige Risikofaktoren die Gabe von EKs (OR 3,646 95%CI 1,074-12,383), die Ernährung mit >5000kcal in den ersten fünf Behandlungstagen (OR 3,219 95%CI 1,033-10,034) sowie die Höhe des Beatmungsspitzendruckes (OR 1,135 95%CI 1,010-1,275).
In Zusammenschau war ein primärer Erfolg des Konzeptes, dass kein Patient im Verlauf ein moderates oder schweres ARDS entwickelt hat. Es konnte durch die Anpassung des Behandlungsstandards sowohl die Beatmungszeit als auch die Verweildauer auf der ITS signifikant reduziert werden. Auch die Pneumonierate konnte nach einem Anstieg im Jahr 2006 bis 2009 deutlich reduziert werden. Als Risikofaktoren für die Entwicklung einer Pneumonie zeigten sich aus der Literatur bekannte Parameter wie das Alter der Patienten und die Invasivität der Beatmung sowie die Transfusion von Blutprodukten. In der multivariaten Analyse bestätigte sich dies für die Gabe von EKs, die Invasivität der Beatmung sowie der Ernährung mit kumulativ > 5000 kcal in den ersten fünf Tagen.
Patienten, die mit dem in dieser Arbeit beschrieben Protokoll behandelt wurden, zeigten aber kein signifikant erhöhtes Pneumonierisiko in Abhängigkeit zur Verletzungsschwere als Polytrauma (ISS) oder zum Grad der Oxygenierungsstörung in den ersten Tagen.
Previous studies reported on the safety and applicability of mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) to ameliorate pulmonary inflammation in acute respiratory distress syndrome (ARDS). Thus, multiple clinical trials assessing the potential of MSCs for COVID-19 treatment are underway. Yet, as SARS-inducing coronaviruses infect stem/progenitor cells, it is unclear whether MSCs could be infected by SARS-CoV-2 upon transplantation to COVID-19 patients. We found that MSCs from bone marrow, amniotic fluid, and adipose tissue carry angiotensin-converting enzyme 2 and transmembrane protease serine subtype 2 at low levels on the cell surface under steady-state and inflammatory conditions. We did not observe SARS-CoV-2 infection or replication in MSCs at steady state under inflammatory conditions, or in direct contact with SARS-CoV-2-infected Caco-2 cells. Further, indoleamine 2,3-dioxygenase 1 production in MSCs was not impaired in the presence of SARS-CoV-2. We show that MSCs are resistant to SARS-CoV-2 infection and retain their immunomodulation potential, supporting their potential applicability for COVID-19 treatment.
Background: Extracorporeal life support (ECLS) has become an integral part of modern intensive therapy. The choice of support mode depends largely on the indication. Patients with respiratory failure are predominantly treated with a venovenous (VV) approach. We hypothesized that mortality in Germany in ECLS therapy did not differ from previously reported literature
Methods: Inpatient data from Germany from 2007 to 2018 provided by the Federal Statistical Office of Germany were analysed. The international statistical classification of diseases and related health problems codes (ICD) and process keys (OPS) for extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) types, acute respiratory distress syndrome (ARDS) and hospital mortality were used.
Results: In total, 45,647 hospitalized patients treated with ECLS were analysed. In Germany, 231 hospitals provided ECLS therapy, with a median of 4 VV-ECMO and 9 VA-ECMO in 2018. Overall hospital mortality remained higher than predicted in comparison to the values reported in the literature. The number of VV-ECMO cases increased by 236% from 825 in 2007 to 2768 in 2018. ARDS was the main indication for VV-ECMO in only 33% of the patients in the past, but that proportion increased to 60% in 2018. VA-ECMO support is of minor importance in the treatment of ARDS in Germany. The age distribution of patients undergoing ECLS has shifted towards an older population. In 2018, the hospital mortality decreased in VV-ECMO patients and VV-ECMO patients with ARDS to 53.9% (n = 1493) and 54.4% (n = 926), respectively.
Conclusions: ARDS is a severe disease with a high mortality rate despite ECLS therapy. Although endpoints and timing of the evaluations differed from those of the CESAR and EOLIA studies and the Extracorporeal Life Support Organization (ELSO) Registry, the reported mortality in these studies was lower than in the present analysis. Further prospective analyses are necessary to evaluate outcomes in ECMO therapy at the centre volume level.
Background: Intensive Care Resources are heavily utilized during the COVID-19 pandemic. However, risk stratification and prediction of SARS-CoV-2 patient clinical outcomes upon ICU admission remain inadequate. This study aimed to develop a machine learning model, based on retrospective & prospective clinical data, to stratify patient risk and predict ICU survival and outcomes. Methods: A Germany-wide electronic registry was established to pseudonymously collect admission, therapeutic and discharge information of SARS-CoV-2 ICU patients retrospectively and prospectively. Machine learning approaches were evaluated for the accuracy and interpretability of predictions. The Explainable Boosting Machine approach was selected as the most suitable method. Individual, non-linear shape functions for predictive parameters and parameter interactions are reported. Results: 1039 patients were included in the Explainable Boosting Machine model, 596 patients retrospectively collected, and 443 patients prospectively collected. The model for prediction of general ICU outcome was shown to be more reliable to predict “survival”. Age, inflammatory and thrombotic activity, and severity of ARDS at ICU admission were shown to be predictive of ICU survival. Patients’ age, pulmonary dysfunction and transfer from an external institution were predictors for ECMO therapy. The interaction of patient age with D-dimer levels on admission and creatinine levels with SOFA score without GCS were predictors for renal replacement therapy. Conclusions: Using Explainable Boosting Machine analysis, we confirmed and weighed previously reported and identified novel predictors for outcome in critically ill COVID-19 patients. Using this strategy, predictive modeling of COVID-19 ICU patient outcomes can be performed overcoming the limitations of linear regression models. Trial registration “ClinicalTrials” (clinicaltrials.gov) under NCT04455451.
Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is a major cause of patient mortality in intensive care units (ICUs) worldwide. Considering that no causative treatment but only symptomatic care is available, it is obvious that there is a high unmet medical need for a new therapeutic concept. One reason for a missing etiologic therapy strategy is the multifactorial origin of ARDS, which leads to a large heterogeneity of patients. This review summarizes the various kinds of ARDS onset with a special focus on the role of reactive oxygen species (ROS), which are generally linked to ARDS development and progression. Taking a closer look at the data which already have been established in mouse models, this review finally proposes the translation of these results on successful antioxidant use in a personalized approach to the ICU patient as a potential adjuvant to standard ARDS treatment.