jofinЖурнал инфектологииJournal Infectology2072-6732IPO “АIDSSPbR"10.22625/2072-6732-2023-15-1-86-92jofin-1474Research ArticleОригинальное исследованиеOriginal ResearchПредикторы длительности стационарного лечения острой фазы инфекционного процесса, вызванного COVID-19Predictors of length of hospital stay in patients with acute COVID-19ПанькоЕ. С.Pan’koE. S.

Панько Екатерина Сергеевна – врач 1-го инфекционного отделения

тел.: +375(29)727-66-09

Брест

Brest

panko.yekaterina@gmail.comЖаворонокС. В.ZhavoronokS. V.

Жаворонок Сергей Владимирович – профессор кафедры инфекционных болезней, д.м.н.

тел: +375(29)655-33-87

Минск

Minsk

zhavoronok.s@mail.ruСоловчукА. М.SolovchukA. M.

Соловчук Александр Михайлович – аспирант кафедры интеллектуальных информационных технологий

Брест

Brest

solovchuk_aleksandr@mail.ruПанькоС. С.Pan’koS. S.

Панько Светлана Сергеевна – заведующая 1-м инфекционным отделением

тел.: +375(29)618-08-32

Брест

Brest

inf1@hospital.brest.byПанькоС. В.Pan’koS. V.

Панько Сергей Владимирович – хирург отделения торакальной хирургии Брестской областной клинической больницы; заведующий кафедрой анатомии, физиологии и безопасности человека Брестского государственного университета им. А.С. Пушкина, д.м.н., профессор

тел: +375(162)21-70-40

Брест

Brest

medicine@brsu.brest.byБрестская областная клиническая больницаБеларусьBrest Regional Clinical HospitalBelarusБелорусский государственный медицинский университетБеларусьBelarusian State Medical UniversityBelarusБрестский государственный технический университетБеларусьBrest State Technical UniversityBelarusБрестская областная клиническая больница; Брестский государственный университет им. А.С. ПушкинаБеларусьBrest Regional Clinical Hospital; Brest State University named after A.S. PushkinBelarus2023190420231518692Copyright © Панько Е.С., Жаворонок С.В., Соловчук А.М., Панько С.С., Панько С.В., 20232023Панько Е.С., Жаворонок С.В., Соловчук А.М., Панько С.С., Панько С.В.Pan’ko E.S., Zhavoronok S.V., Solovchuk A.M., Pan’ko S.S., Pan’ko S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.niidi.ru/jofin/article/view/1474Цель

Цель: поиск предикторов длительности стационарного лечения острой фазы инфекционного процесса, вызванного SARS-CoV-2.  

Материалы и методы

Материалы и методы: исследование выполнено с декабря 2020 г. по май 2021 г. на 103 (средний возраст 62±13 лет, индекс массы тела 30,3 ±5,5 кг/м2 , мужчин 59) рандомизированных пациентах со средней тяжести (n=68) и тяжелой (n=35) формой острого инфекционного процесса COVID-19, проходивших госпитальное лечение с применением поддерживающей неинвазивной кислородотерапии. Построение моделей лог-регрессии с биноминальным распределением использовалось для оценки пригодности отдельных функциональных спирометрических переменных и/или суррогатного индекса оксигенации прогнозировать длительность госпитализации пациентов после дня проведения обследования (≤ 7 против> 7 суток).  

Результаты

Результаты: проведенный анализ выявил, что относительный показатель «вентиляционного резерва» (отношение произвольной максимальной минутной вентиляции к минутной вентиляции в покое, VR= MVV/MV) обладает достаточной чувствительностью (Ч= 82%), специфичностью (С= 69%) и размером площади под кривой операционных характеристик (AUC= 0,7), уступая, однако, предикторным возможностям суррогатного индекса оксигенации SpO2 /FiO2 (Ч= 78%, С= 84% и AUC 0,8). Модель, комбинирующая эти относительные индикаторы газообмена и вентиляционного резерва, показала ещё большее увеличение чувствительности (89%), специфичности (84%) и площади под ROC-кривой (0,9).  

Заключение

Заключение: разработанная модель оценки вектора развития гипоксии по выраженности вентиляционно-перфузионной диссоциации продемонстрировала, что интегральные показатели оксигенации и вентиляционного резерва дыхательной мускулатуры могут быть использованы независимо и особенно в комбинации как эффективные предикторы исхода острой фазы инфекционного процесса, вызванного SARS-CoV-2. 

The aim of the study was to identify the predictors of length of hospital stay in patients with acute COVID-19, based on the pathophysiological particularities of SARS.  

Materials and methods

Materials and methods: The study was conducted from December 2020 to May 2021 on 103 randomized patients (59 men, mean age 62±13 years, body mass index 30.3±5.5 kg/m2 ) with moderate to severe acute COVID-19 infection who were hospitalized for emergency non-invasive oxygen therapy. Log-regression models were used to assess the suitability of some functional spirometric variables and/or SpO2/FiO2 surrogate oxygenation index to predict the duration of inpatient treatment from the day of the examination (≤ 7 vs. > 7 days).  

Results

Results: The analysis of the receiver operating characteristic curves showed that the relative indicator of the “ventilatory reserve” (the ratio of maximum voluntary ventilation to minute ventilation at rest, VR= MVV / MV) has sufficient sensitivity (82%), specificity (69%) and the area under the curve (AUC=0.7), although the SpO2/FiO2 ratio has a better predictive capacity (78%, 84% and 0.8 accordingly). The model combining these two integral indicators of gas exchange and the respiratory muscles reserve showed the best sensitivity (89%), specificity (84%) and area under the curve (0.9).  

Conclusion

Conclusion: The proposed model for determining of the hypoxia vector by assessing the severity of ventilation-perfusion dissociation with indicators of oxygenation and ventilation showed that the MVV/MV ratio and SpO2/FiO2 ratio can be used alone and especially in combination, as effective outcome predictors of the acute phase of the infectious process caused by SARS-CoV-2. 

COVID-19тихая гипоксияспирометриясоотношение MVV/MVслабость дыхательных мышцпульсоксиметриясоотношение SaO2 /FiO2SARS-CoV-2прогнозирование исходаCOVID-19Silent hypoxiaspirometryMVV/ MV ratiorespiratory musclepulse oximetrySaO2 /FiO2 ratioSARS-CoV-2outcome predictionReferencesGuan W, Ni Z, Hu Y, Liang W, Ou C, He J, et al. Clinical characteristics of coronavirus disease 2019 in China. N Engl J Med. 2020 30;382(18):1708-1720. doi: 10.1056/NEJMoa2002032. Epub 2020 Feb 28.Guan W, Ni Z, Hu Y, Liang W, Ou C, He J, et al. Clinical characteristics of coronavirus disease 2019 in China. N Engl J Med. 2020 30;382(18):1708-1720. doi: 10.1056/NEJMoa2002032. Epub 2020 Feb 28.Archer SL, Sharp WW, Weir EK. Differentiating COVID-19 Pneumonia From Acute Respiratory Distress Syndrome and High Altitude Pulmonary Edema: Therapeutic Implications.Circulation. 2020;142(2):101-104. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.120.047915/Archer SL, Sharp WW, Weir EK. Differentiating COVID-19 Pneumonia From Acute Respiratory Distress Syndrome and High Altitude Pulmonary Edema: Therapeutic Implications.Circulation. 2020;142(2):101-104. doi:10.1161/CIRCULATIONAHA.120.047915/Цинзерлинг, В.А. Вопросы патоморфогенеза новой коронавирусной инфекции (COVID-19) / В.А. Цинзерлинг [и др.] // Журнал инфектологии. – 2020. – Т. 12, № 2. – С. 5–11. – DOI: 10.22625/2072-6732-2020-12-2-5-11.Zinserling V.А., Vashukova М.А., Vasilyeva М.V., Isakov А.N., Lugovskaya N.А., Narkevich Т.А., Sukhanova Yu.V., Semenova N.Yu., Gusev D.А. Issues of pathology of a new coronavirus infection COVID-19. J Infectologii. 2020;12(2): 5-11. DOI: 10.22625/2072-6732-2020-12-2-5-11. (in Russian).Li YC, Bai WZ, Hashikawa T. The neuroinvasive potential of SARS-CoV2 may be at least partially responsible for the respiratory failure of COVID-19 patients. J Med Virol 92: 552– 555, 2020. doi:10.1002/jmv.25728.Li YC, Bai WZ, Hashikawa T. The neuroinvasive potential of SARS-CoV2 may be at least partially responsible for the respiratory failure of COVID-19 patients. J Med Virol 92: 552– 555, 2020. doi:10.1002/jmv.25728.Алексеева, Т.М. Дебют генерализованной миастении после перенесенной новой коронавирусной инфекции (COVID-19) / Т.М. Алексеева [и др.] // Журнал инфектологии. – 2021. – Т. 13, № 4. – С. 127-132. DOI: 10.22625/2072-6732- 2021-13-4-127-132Alekseeva T.M., Isabekova P.Sh., Topuzova M.P., Skripchenko N.V. New onset of generalized myasthenia gravis developed after a new coronavirus infection (COVID-19). J Infectologii. 2021;13(4): 127-132. DOI: 10.22625/2072-6732-2021-13- 4-127-132 ( in Russian).Rahman A, Tabassum T, Araf Y, Al Nahid A, Ullah MA, Hosen MJ. Silent hypoxia in COVID-19: pathomechanism and possible management strategy. Mol Biol Rep. 2021;48(4):3863- 3869. doi:10.1007/s11033-021-06358-1Rahman A, Tabassum T, Araf Y, Al Nahid A, Ullah MA, Hosen MJ. Silent hypoxia in COVID-19: pathomechanism and possible management strategy. Mol Biol Rep. 2021;48(4):3863- 3869. doi:10.1007/s11033-021-06358-1Ferrandi PJ, Alway SE, Mohamed JS. The interaction between SARS-CoV-2 and ACE2 may have consequences for skeletal muscle viral susceptibility and myopathies. J Appl Physiol (1985). 2020;129(4):864-867.Ferrandi PJ, Alway SE, Mohamed JS. The interaction between SARS-CoV-2 and ACE2 may have consequences for skeletal muscle viral susceptibility and myopathies. J Appl Physiol (1985). 2020;129(4):864-867.Shi Z, de Vries HJ, Vlaar APJ, van der Hoeven J, Boon RA, Heunks LMA, et al. Diaphragm pathology in critically ill patients with COVID-19 and postmortem findings from 3 medical centers. JAMA Intern Med 2021;181:122–124.Shi Z, de Vries HJ, Vlaar APJ, van der Hoeven J, Boon RA, Heunks LMA, et al. Diaphragm pathology in critically ill patients with COVID-19 and postmortem findings from 3 medical centers. JAMA Intern Med 2021;181:122–124.Kelley RC, Ferreira LF. Diaphragm abnormalities in heart failure and aging: mechanisms and integration of cardiovascular and respiratory pathophysiology. Heart Fail Rev. 2017;22(2):191-207. doi:10.1007/s10741-016-9549-4.Kelley RC, Ferreira LF. Diaphragm abnormalities in heart failure and aging: mechanisms and integration of cardiovascular and respiratory pathophysiology. Heart Fail Rev. 2017;22(2):191-207. doi:10.1007/s10741-016-9549-4.Халимов, Ю.Ш. Ожирение и COVID-19: инсайты двух пандемий / Ю.Ш. Халимов, П.В. Агафонов, Е.Б. Киереева // Журнал инфектологии. – 2022. Т. 14, № 2. – С. 27–38. – DOI: 10.22625/2072-6732-2022-14-2-5-13.Khalimov Yu.Sh., Agafonov P.V., Kireeva E.B. Obesity and COVID-19: insights from two pandemics. J Infectologii. 2022;14(2): 27-38. DOI: 10.22625/2072-6732-2022-14-2-5-13 (in Russian).Byun MK, Cho EN, Chang J, Ahn CM, Kim HJ. Sarcopenia correlates with systemic inflammation in COPD. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2017;12:669-675https://doi.org/10.2147/ COPD.S130790.Byun MK, Cho EN, Chang J, Ahn CM, Kim HJ. Sarcopenia correlates with systemic inflammation in COPD. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 2017;12:669-675https://doi.org/10.2147/ COPD.S130790.Frat JP, Thille AW, Mercat A et al. High-flow oxygen through nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure. N Engl J Med 2015; 372:2185–2196. https ://doi.org/10.1056/ nejmo a1503 326Frat JP, Thille AW, Mercat A et al. High-flow oxygen through nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure. N Engl J Med 2015; 372:2185–2196. https ://doi.org/10.1056/ nejmo a1503 326Lu X, Jiang L, Chen T, et al. Continuously available ratio of SpO2 /FiO2 serves as a noninvasive prognostic marker for intensive care patients with COVID-19.Respir Res. 2020;21(1):194. Published 2020 Jul 22. doi:10.1186/s12931-020-01455-4Lu X, Jiang L, Chen T, et al. Continuously available ratio of SpO2 /FiO2 serves as a noninvasive prognostic marker for intensive care patients with COVID-19.Respir Res. 2020;21(1):194. Published 2020 Jul 22. doi:10.1186/s12931-020-01455-4Gibson P.G., Qin L., Puah S.H. COVID-19 acute respiratory distress syndrome (ARDS): Clinical features and differences from typical pre-COVID-19 ARDS. Med. J. Aust. 2020;213:54– 56.e1. doi: 10.5694/mja2.50674.Gibson P.G., Qin L., Puah S.H. COVID-19 acute respiratory distress syndrome (ARDS): Clinical features and differences from typical pre-COVID-19 ARDS. Med. J. Aust. 2020;213:54– 56.e1. doi: 10.5694/mja2.50674.Gattinoni L., Chiumello D., Rossi S. COVID-19 pneumonia: ARDS or not? Crit. Care.2020;24:154. doi: 10.1186/s13054- 020-02880-z.Gattinoni L., Chiumello D., Rossi S. COVID-19 pneumonia: ARDS or not? Crit. Care.2020;24:154. doi: 10.1186/s13054- 020-02880-z.Huang Y, Tan C, Wu J, et al. Impact of coronavirus disease 2019 on pulmonary function in early convalescence phase. Respir Res. 2020;21(1):163. Published 2020 Jun 29. doi:10.1186/s12931-020-01429-6Huang Y, Tan C, Wu J, et al. Impact of coronavirus disease 2019 on pulmonary function in early convalescence phase. Respir Res. 2020;21(1):163. Published 2020 Jun 29. doi:10.1186/s12931-020-01429-6Rahman A, Tabassum T, Araf Y, Al Nahid A, Ullah MA, Hosen MJ. Silent hypoxia in COVID-19: pathomechanism and possible management strategy. Mol Biol Rep. 2021;48(4):3863- 3869. doi:10.1007/s11033-021-06358-1Rahman A, Tabassum T, Araf Y, Al Nahid A, Ullah MA, Hosen MJ. Silent hypoxia in COVID-19: pathomechanism and possible management strategy. Mol Biol Rep. 2021;48(4):3863- 3869. doi:10.1007/s11033-021-06358-1Catoire P, Tellier E, de la Rivi re C, et al. Assessment of the SpO2 /FiO2 ratio as a tool for hypoxemia screening in the emergency department. Am J Emerg Med. 2021;44:116-120. doi:10.1016/j.ajem.2021.01.092Catoire P, Tellier E, de la Rivi re C, et al. Assessment of the SpO2 /FiO2 ratio as a tool for hypoxemia screening in the emergency department. Am J Emerg Med. 2021;44:116-120. doi:10.1016/j.ajem.2021.01.092Roozeman JP, Mazzinari G, Serpa Neto A, et al. Prognostication using SpO2 /FiO2 in invasively ventilated ICU patients with ARDS due to COVID-19 – Insights from the PRoVENTCOVID study. J Crit Care. 2022;68:31-37. doi:10.1016/j. jcrc.2021.11.009Roozeman JP, Mazzinari G, Serpa Neto A, et al. Prognostication using SpO2 /FiO2 in invasively ventilated ICU patients with ARDS due to COVID-19 – Insights from the PRoVENTCOVID study. J Crit Care. 2022;68:31-37. doi:10.1016/j. jcrc.2021.11.009Rice T.W., Wheeler A.P., Bernard G.R., et al. Comparison of the SpO2/FIO2 ratio and the PaO2/FIO2 ratio in patients with acute lung injury or ARDS. Chest. 2007;132(2):410–417. doi: 10.1378/chest.07-0617Rice T.W., Wheeler A.P., Bernard G.R., et al. Comparison of the SpO2/FIO2 ratio and the PaO2/FIO2 ratio in patients with acute lung injury or ARDS. Chest. 2007;132(2):410–417. doi: 10.1378/chest.07-0617Ren S, Zupetic JA, Tabary M, et al. Machine learning based algorithms to impute PaO2 from SpO2 values and development of an online calculator. Sci Rep. 2022;12(1):8235. Published 2022 May 17. doi:10.1038/s41598-022-12419-7Ren S, Zupetic JA, Tabary M, et al. Machine learning based algorithms to impute PaO2 from SpO2 values and development of an online calculator. Sci Rep. 2022;12(1):8235. Published 2022 May 17. doi:10.1038/s41598-022-12419-7Seymour CW, Liu VX, Iwashyna TJ, et al. .Assessment of clinical criteria for sepsis: for the Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 2016;315(8):762-774. doi:10.1001/jama.2016.0288Seymour CW, Liu VX, Iwashyna TJ, et al. .Assessment of clinical criteria for sepsis: for the Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 2016;315(8):762-774. doi:10.1001/jama.2016.0288Chen WL, Lin WT, Kung SC, Lai CC, Chao CM. The value of oxygenation saturation index in predicting the outcomes of patients with acute respiratory distress syndrome. J Clin Med. 2018;7(8):205. doi:10.3390/jcm7080205Chen WL, Lin WT, Kung SC, Lai CC, Chao CM. The value of oxygenation saturation index in predicting the outcomes of patients with acute respiratory distress syndrome. J Clin Med. 2018;7(8):205. doi:10.3390/jcm7080205Frat JP, Marie D, Thille AW. Acute respiratory failure: nonintubation assist methods for the acutely deteriorating patient.Curr Opin Crit Care. 2019;25(6):591-596. doi:10.1097/ MCC.0000000000000670Frat JP, Marie D, Thille AW. Acute respiratory failure: nonintubation assist methods for the acutely deteriorating patient.Curr Opin Crit Care. 2019;25(6):591-596. doi:10.1097/ MCC.0000000000000670Catoire P, Tellier E, de la Rivi re C, et al. Assessment of the SpO2 /FiO2 ratio as a tool for hypoxemia screening in the emergency department. Am J Emerg Med. 2021;44:116-120. doi:10.1016/j.ajem.2021.01.092Catoire P, Tellier E, de la Rivière C, et al. Assessment of the SpO2 /FiO2 ratio as a tool for hypoxemia screening in the emergency department. Am J Emerg Med. 2021;44:116-120. doi:10.1016/j.ajem.2021.01.092Torres-Castro R, Vasconcello-Castillo L, Alsina-Restoy X, et al. Respiratory function in patients post-infection by COVID-19: a systematic review and meta-analysis [published online ahead of print, 2020 Nov 25 Pulmonology. 2020;doi:10.1016/j. pulmoe.2020.10.013Torres-Castro R, Vasconcello-Castillo L, Alsina-Restoy X, et al. Respiratory function in patients post-infection by COVID-19: a systematic review and meta-analysis [published online ahead of print, 2020 Nov 25 Pulmonology. 2020;doi:10.1016/j. pulmoe.2020.10.013Terzi N, Lofaso F, Masson R, et al. Physiological predictors of respiratory and cough assistance needs after extubation. Ann Intensive Care. 2018;8(1):18. Published 2018 Feb 5. doi:10.1186/s13613-018-0360-3.Terzi N, Lofaso F, Masson R, et al. Physiological predictors of respiratory and cough assistance needs after extubation. Ann Intensive Care. 2018;8(1):18. Published 2018 Feb 5. doi:10.1186/s13613-018-0360-3.Scarpino M, Bonizzoli M, Lazzeri C, et al. Electrodiagnostic findings in patients with non-COVID-19- and COVID-19-related acute respiratory distress syndrome. Acta Neurol Scand. 2021;144(2):161-169. doi:10.1111/ane.13433.Scarpino M, Bonizzoli M, Lazzeri C, et al. Electrodiagnostic findings in patients with non-COVID-19- and COVID19-related acute respiratory distress syndrome. Acta Neurol Scand. 2021;144(2):161-169. doi:10.1111/ane.13433.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.