Показатели силы дыхательных мышц и оксигенации для прогнозирования длительности госпитализации пациентов с COVID-19

Цель: исследовать возможности применения показателей вентиляции и газообмена для прогнозирования длительности лечения острой фазы COVID-19.
Материалы и методы: анализ проведен с использованием базы данных 384 случайно отобранных с декабря 2021 г. по май 2022 г. пациентов в возрасте 61±16 лет с подтвержденным диагнозом острой фазы COVID-19. Кроме стандартных клинико-лабораторных обследований и исследования суррогатного индекса оксигенации (SpO2/FiO2), индекса ROX ((SpO2/FiO2)/частота дыханий), в 1-е сутки (2,2±0,2) выполнялась спирометрия максимального давления вдоха (MIP) и выдоха (MEP) с использованием портативного прибора MicroRPM (CareFusion, UK). После оценки значимости (p<0,05) корреляции между каждым показателем и длительностью госпитализации пациентов мы использовали построение моделей логистической регрессии (STATISTICA 10) с описанием рабочих характеристик (ROC) и определением площади под ними (AUC) для анализа прогностических возможностей показателей силы дыхательных мышц и/или гипоксии.
Результаты: наименьшей чувствительностью и специфичностью обладали модели, построенные с использованием показателей силы дыхательных мышц MIP (Ч= 54% и C=70%) и MEP (Ч= 73% и C=47%), а также их комбинации MIP&MEP (Ч= 65%, C=58%). Во всех 3 моделях AUC составили 0,6. Модели, построенные на маркерах гипоксии, обладали большими (p<0,05) классификационными возможностями (AUC 0,7) по сравнению с тремя предыдущими, причем модель с использованием интегрального показателя ROX обладала большей (p<0,05) чувствительностью (Ч=58% и C=78%), а модель с суррогатным индексом оксигенации специфичностью (Ч=48% и C=88%). Комплексная модель, основанная на сочетании 2 интегральных индексах гипоксии, а также маркере силы диафрагмы (SpO2/FiO2 + MIP*ROX+MIP), имела наилучшие показатели чувствительности (67%) и специфичности (84%), а площадь под ROC составила 0,8.
Заключение: показатели функции внешнего дыхания с определенными пороговыми значениями силы дыхательных мышц и оксигенации являются подходящими маркерами для построения комплексных моделей и алгоритмов прогнозирования длительности лечения и стратификации госпитализированных пациентов в острую фазу COVID-19.

1. Yamada G, Hayakawa K, Matsunaga N et al. Predicting respiratory failure for COVID-19 patients in Japan: a simple clinical score for evaluating the need for hospitalisation. Epidemiology and Infection. 2021; 149, e175, 1–9. https://doi.org/10.1017/S0950268821001837.

2. Garcia-Gordillo JA, Camiro-Zúñiga A, Aguilar-Soto M, et al. COVID-IRS: A novel predictive score for risk of invasive mechanical ventilation in patients with COVID-19. PLoS One. 2021;16(4):e0248357. Published 2021 Apr 5. doi: 10.1371/journal.pone.0248357.

3. Каронова, Т.Л. Использование искусственного интеллекта у больных с новой коронавирусной инфекцией для прогнозирования течения заболевания в условиях инфекционного стационара / Т.Л. Каронова [и др.] // Журнал инфектологии. – 2023. – Т. 15, № 3. – С. 60–66. – https://doi.org/10.22625/2072-6732-2023-15-3-60-66.

4. Касьяненко, К.В. Прогноз степени тяжести течения SARS-CoV-2-инфекции у лиц молодого возраста с применением методов искусственного интеллекта / К.В. Касьяненко [и др.] // Журнал инфектологии. – 2022. – Т. 14, № 5. – С.14–25. – https://doi.org/10.22625/2072-6732-2022-14-5-14-25.

5. Zaboli A, Ausserhofer D, Pfeifer N, et al. The ROX index can be a useful tool for the triage evaluation of COVID-19 patients with dyspnoea. J Adv Nurs. 2021;77(8):3361-3369. doi:10.1111/jan

6. 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/s11033-021-06358-1.14848.

7. Levitan R. Pulse oximetry as a biomarker for early identification and hospitalization of COVID-19 pneumonia. AcadEmerg Med. 2020;27(8):785–786.

8. Camporota L, Vasques F, Sanderson B, Barrett NA, Gattinoni L. Identification of pathophysiological patterns for triage and respiratory support in COVID-19.Lancet Respir Med. 2020;8(8):752-754. doi:10.1016/S2213-2600(20)30279-4.

9. Frija-Masson J, Debray MP, Gilbert M, et al. Functional characteristics of patients with SARS-CoV-2 pneumonia at 30 days post-infection. Eur Respir J. 2020;56(2):2001754. Published 2020 Aug 6. doi:10.1183/13993003.01754-2020б

10. Mo X, Jian W, Su Z, et al. Abnormal pulmonary function in COVID-19 patients at time of hospital discharge. Eur Respir J. 2020;55(6):2001217. Published 2020 Jun 18. doi: 10.1183/13993003.01217-2020.

11. 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 326

12. 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.

13. Scala R, Heunks L. Highlights in acute respiratory failure. Eur Respir Rev.2018;27(147):180008. doi: 10.1183/16000617.0008-2018.].1

14. Власенко, А.И. Взаимосвязь между вирусом SARSCOV-2 и аутоиммунными неврологическими заболеваниями / А.И. Власенко [и др.] // Журнал инфектологии. – 2022. – Т.14, № 2. – С. 65–72. – https://doi.org/10.22625/2072-6732-2022-14-2-65-72

15. Shi Z, de Vries HJ, Vlaar APJ, van der Hoeven J, Boon RA, Heunks LMA, et al. Diaphragm pathology in critically ill patients with COVIDü19 and postmortem findings from 3 medical centers. JAMA Intern Med 2021;181:122–124.

16. Панько, Е.С. Предикторы длительности стационарного лечения острой фазы инфекционного процесса, вызванного COVID-19 / Е.С. Панько [и др.] // Журнал инфектологии. – 2023. – Т.15, № 1. – С. 86–92. – https://doi.org/10.22625/2072-6732-2023-15-1-86-92

17. Lu 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/s12931-020-01455-4.

18. Babu S, Abhilash KP, Kandasamy S, Gowri M. Association between SpO2/FiO2 Ratio and PaO2/FiO2 Ratio in Different Modes of Oxygen Supplementation. Indian J Crit Care Med. 2021;25(9):1001-1005. doi:10.5005/jp-journals-10071-23977

19. Mukhtar A, Rady A, Hasanin A, et al. Admission SpO2 and ROX index predict outcome in patients with COVID-19. Am J Emerg Med. 2021;50:106-110. doi:10.1016/j.ajem.2021.07.049

20. Zucman N, Mullaert J, Roux D, Roca O, Ricard JD, Contributors Prediction of outcome of nasal high flow use during COVID-19-related acute hypoxemic respiratory failure. Intens Care Med.2020 Oct;46(10):1924–1926.

21. Zaccagnini G, Berni A, Pieralli F. Correlation of noninvasive oxygenation parameters with paO2/FiO2 ratio in patients with COVID-19 associated ARDS. Eur J Intern Med. 2022;96:117-119. doi: 10.1016/j.ejim.2021.12.015

22. Xu J, Yang X, Huang C, et al. A Novel Risk-Stratification Models of the High-Flow Nasal Cannula Therapy in COVID-19 Patients With Hypoxemic Respiratory Failure. Front Med (Lausanne). 2020;7:607821. Published 2020 Dec 8. doi: 10.3389/fmed.2020.607821

23. Zaboli A, Ausserhofer D, Pfeifer N, et al. The ROX index can be a useful tool for the triage evaluation of COVID-19 patients with dyspnoea. J Adv Nurs. 2021;77(8):3361-3369. doi: 10.1111/jan.14848

24. Koyauchi T, Yasui H, Enomoto N, et al. Pulse oximetric saturation to fraction of inspired oxygen (SpO2/FIO2) ratio 24 hours after high-flow nasal cannula (HFNC) initiation is a good predictor of HFNC therapy in patients with acute exacerbation of interstitial lung disease. Ther Adv Respir Dis. 2020;14:1753466620906327. doi: 10.1177/1753466620906327

25. 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/s11033-021-06358-1

26. 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