Aus der Abteilung für Unfallchirurgie der Universität Ulm (Ärztlicher Direktor: Prof. Dr. L. Kinzl) Inzidenz und Mortalität des Multiorganversagens bei polytraumatisierten Patienten Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Medizin der Medizinischen Fakultät der Universität Ulm Mike Franz Gold Mutlangen 2005
Amtierender Dekan: Prof. Dr. Klaus-Michael Debatin 1. Berichterstatter: PD Dr. Ulrich Liener 2. Berichterstatter: Prof. Dr. Manfred Weiß Tag der Promotion: 10.02.2006
Diese Arbeit ist meiner Tanja Bühr 21.03.1974 28.10.2002 gewidmet. Seite -3-
Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 4 Abkürzungsverzeichnis 6 1. Einleitung 8 2. Material und Methoden 11 2.1 Einschlusskriterien 11 2.2. Ausschlusskriterien 11 2.3 Erhobene Daten 12 2.3.1 Persönliche Daten 12 2.3.2 Unfallursache 12 2.3.3 Klassifikation von Verletzungsschwere und -muster 12 2.4 Scoring-Systeme 13 2.4.1 Trauma-Scoring 13 2.4.2. Klassifizierung der Erkrankungsschwere 15 2.4.3 Klassifizierung von Infektionsstatus und humoraler Antwort 19 2.4.4. Klassifizierung des Organversagens 21 2.5 Statistik 22 3. Ergebnisse 23 3.1 Alters- und Geschlechtsverteilung 23 3.2 Unfallursachen 24 3.3 Verletzungsschwere 25 3.4 Schwerpunktverletzung 26 3.5 Erkrankungsschwere und Gesamtzustand 27 3.5.1 APACHE II 27 3.5.2 SAPS II 28 3.6 Organversagen 29 3.6.1 Organversagen Lunge 32 3.6.2 Organversagen Blutgerinnung 33 Seite -4-
3.6.3 Organversagen Leber 34 3.6.4 Organversagen Herz-Kreislauf 35 3.6.5 Organversagen Niere 37 3.7 Infektion 39 3.7.1 Infektion und Immunantwort 39 3.7.2 Erreger und Infektionslokalisation 40 3.8 Mortalität 43 4. Diskussion 44 4.1 Pathophysiologisches Modell Multiorganversagen 44 4.2 Inzidenz und Mortalität des Organversagens 47 4.3 Was hat zur Reduktion der Mortalität im Rahmen von Multiorganversagen bei polytraumatisierten Patienten während der letzten 25 Jahre geführt? 52 5. Zusammenfassung 54 6. Literatur 56 Seite -5-
Abkürzungsverzeichnis ACCP American College of Chest Physicans AIS Abbreviated Injury Scale APACHE II Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II ARDS Acute Respiratory Distress Syndrome FiO 2 Inspiratorischer Sauerstoff-Anteil GCS Glasgow Coma Scale ISS Injury Severity Score MOF Multiple Organ Failure MODS The Multiple Organ Dysfunction Score N Anzahl OF Organ Failure PaO 2 Arterieller Sauerstoff-Partialdruck PaCO 2 Arterieller Kohlendioxid-Partialdruck PO 2 Sauerstoff-Partialdruck PCO 2 Kohlendioxid-Partialdruck RR Blutdruck (Riva Rocci) SAPS II Simplified Acute Physiology Score SCCM Society of Critical Care Medicine Seite -6-
SIRS Systemic Inflammatory Response Syndrome SOFA Sepsis Related Organ Failure Assessment ZNS Zentrales Nervensystem Seite -7-
1. Einleitung Heutzutage bilden polytraumatisierte Patienten einen nicht unwesentlichen Anteil auf chirurgischen Intensivstationen. Nach dem Überleben der Akutphase wurde ein Überleben auch Schwerstverletzter möglich, und zwar durch Flächendeckung des Rettungsdienstes, Verbesserung der Rettungsmedizin und bereits präklinisch eingesetzter Intensivmedizin. Somit werden zunehmend Patienten in die Kliniken eingeliefert, welche in früheren Zeiten einen Transport zur Klinik nicht überlebt hätten. Durch ein ebenfalls verbessertes Schockraum-Management resultiert somit eine konstante Zunahme der Verletzungsschwere polytraumatisierter Patienten, die zur Behandlung kommen, in dem Maße, wie sich eine stets weiterentwickelnde Maximaltherapie etabliert. Mit der Zunahme der Verletzungsschwere steigt auch die Möglichkeit des Auftretens etwaiger Komplikationen. Durch neue Therapiemaßnahmen konnte die Gesamtkomplikationsrate und somit auch die Letalität im posttraumatischen Verlauf gesenkt werden, jedoch wurde im Gegenzug eine Zunahme, bzw. Inzidenzsteigerung des Einzel- und Multiorganversagens als Ausdruck systemischer Komplikationen bemerkt (83, 84, 85). Schon anfangs des 20. Jahrhunderts wurde das Versagen einzelner Organsysteme beschrieben. Mit der Entwicklung neuer Therapieverfahren traten jedoch bis dorthin unbekannte Komplikationen auf, wodurch eine sehr hohe Letalität erhalten blieb. Der hämorrhagische Schock war die häufigste Todesursache im ersten Weltkrieg. Im zweiten Weltkrieg wurde durch den Einsatz von Bluttransfusionen die Häufigkeit des hämorrhagischen Schocks zwar gesenkt, jedoch verstarben viele Patienten am Nierenversagen (80). Anfang der 70er Jahre trat das Adult Respiratory Distress Syndrom (ARDS) in den Vordergrund, welches jedoch im weiteren Verlauf durch eine rapide Kenntniszunahme und Verbesserung in der Intensivmedizin, speziell der Beatmungstechnik deutlich gesenkt werden konnte (81). Montgomery et al. zeigten bereits 1985, dass 75% der Patienten mit Seite -8-
ARDS nicht an einer Hypoxie, sondern an gleichzeitig aufgetretenen Organkomplikationen verstarben (82). Das Multiorganversagen (MOF), welches erstmals 1973 von Tilney et. al. beschrieben und definiert wurde, stellt heute die Hauptursache für Mortalität und Morbidität auf Intensivstationen dar (86, 87, 88). Anfänglich erhielt das MOF zahlreiche Namen wie multiple, progressive, or sequential system organ failure, multiple organ failure oder multiple system organ failure (42, 83, 89). Der Begriff Multiorganversagen wurde im Jahr 1992, aus einer Konsensus- Konferenz heraus, neu definiert (8). Multiorganversagen wurde nicht wie bisher als statischer, sondern als dynamischer auch reversibler Prozess definiert. Außerdem wurde der Begriff Multiple organ failure durch Multiple organ dysfunction syndrome (MODS) ersetzt und umfassender definiert. In dieser Definition wird MODS als Dysfunktion von Organen bei schwerstkranken Patienten beschrieben, welche nur durch therapeutische Interventionen beseitigt werden können (8). Als klinisches Messinstrument des MODS stehen mit dem MODS-Score nach Goris und dem SOFA-Score zwei gängige Scores zur Verfügung. In der Diskussion um die Entstehung des Multiorganversagens bei polytraumatisierten Patienten existieren vornehmlich zwei Modelle. Zunächst wurde als Ursache des MOF eine inadäquat behandelte Infektion vermutet. Es bestand die Annahme, dass es auf dem Boden einer generalisierten Sepsis und der daraus resultierenden Überschwemmung des Organismus mit endothelschädigenden bakteriellen Zerfallsprodukten zu einer Schädigung der Organe kommt (8, 27, 47). Multiple Untersuchungen an intensivüberwachten Patienten ergaben Infektionshäufigkeiten bei bis zu 95% der Patienten mit Organversagen (10, 19, 28, 45). Die Arbeitsgruppe um J.A. Goris zeigte 1985, an Hand von Traumapatienten, dass MOF auch ohne Beteiligung von Mikroorganismen und/oder Endotoxin auftreten kann (12, 42, 89). Weitere Studien belegten, dass es aufgrund des Traumas zu Seite -9-
einer Depression der Immunabwehr mit nachfolgender Überlastung des Organismus mit toxischen Metaboliten kommt (36, 37, 40, 46, 47, 48, 49, 50, 53, 55). Dies wurde als Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) bezeichnet. Bei bis zu 80% der schwerstgradig verletzten Traumapatienten konnte ein SIRS nachgewiesen werden (50, 51, 53, 55). Spätere Untersuchungen an Patientengruppen mit Schock, Trauma und Verbrennungen bestätigten dies (90, 91, 92). Heute bildet das Multiorganversagen, neben dem schweren Schädel-Hirn Trauma, die Hauptursache für Morbidität und Mortalität auf Intensivstationen. Das Auftreten von Organversagen wurde in den letzten 2 Dekaden des 20. Jahrhunderts mit Häufigkeiten bis zu 50% und die daraus resultierende Mortalität mit bis zu 80% angegeben (12, 13, 17, 19, 20, 23, 24, 25). Über Korrelationen zwischen Verletzungs- bzw. Erkrankungsschwere und der Anzahl an Dysfunktionen von Organen wurde berichtet (19, 24). Eine Korrelation zwischen Anzahl der gestörten Organsysteme und ansteigender Häufigkeit der daraus resultierenden Mortalität wurde ebenfalls beschrieben (19, 20). Größtenteils bezogen sich diese Untersuchungen auf ein gemischtes Patientengut, welches aus mehreren Fachgebieten stammte. Somit wurden unfallchirurgische Traumapatienten mit internistischen, allgemeinchirurgischen und teilweise onkologischen Patienten vermischt (12, 13, 17, 19, 20, 23, 24, 25). Die Datenlage zum Multiorganversagen bei ausschließlich unfallchirurgischen, speziell polytraumatisierten Patienten ist daher sehr schlecht. Ziel dieser Untersuchung war daher die Ermittlung der aktuellen Häufigkeit von Morbidität und Mortalität polytraumatisierter Patienten im homogenen Kollektiv. Seite -10-
2. Material und Methoden Es wurden n=68 polytraumatisierte Patienten erfasst, welche im Zeitraum von Januar 2000 bis Juni 2002 in das Universitätsklinikum Ulm Safranberg eingeliefert und nach Prüfung von Ein- und Ausschlusskriterien (2.1 und 2.2) in die Studie eingeschlossen worden sind. Die Patienten wurden von der stationären Aufnahme bis zur Entlassung aus der intensivmedizinischen Betreuung bzw. bis zum Todeszeitpunkt erfasst und der Verlauf während dieser Periode dokumentiert. Dabei wurden initial persönliche Daten der Patienten, Informationen zum Unfallhergang, Verletzungsart und schwere, sowie zur Akutversorgung erfasst. Der weitere intensivmedizinische Verlauf wurde anhand von klinischen und labortechnischen Parametern dokumentiert. Hierbei wurden ebenfalls weiterführende invasive Eingriffe und Therapien, sowie Komplikationen festgehalten. 2.1 Einschlusskriterien - Injury Severity Score (ISS) >16 Punkte (1-5) - Aufenthalt auf der Intensivstation von >48 Stunden 2.2. Ausschlusskriterien - Patienten mit einem Alter < 18 Jahre - Traumapatienten, welche in den ersten 48 Stunden nach Klinikeinlieferung verstarben Seite -11-
2.3 Erhobene Daten 2.3.1 Persönliche Daten Geburtsdatum, Geschlecht, Vorerkrankung, stationäre Verweildauer. 2.3.2 Unfallursache Es wurde zwischen folgenden Unfallursachen unterschieden: - Verkehrsunfall PKW - Verkehrsunfall Fahrrad - Verkehrsunfall Fußgänger - Sturz aus großer Höhe - Sonstige (Suizidversuch, Arbeitsunfall, Messerstichverletzung, Schussverletzung) 2.3.3 Klassifikation von Verletzungsschwere und -muster Die Patienten wurden nach der Art der schwersten Verletzung, welche anhand des Abbreviated Injury Scale (AIS) und Injury Severity Score (ISS) ermittelt wurde, unterschieden. Verletzungsmuster, welche eine identische AIS-Punktzahl verschiedener Körperregionen aufwiesen, wurden individuell klassifiziert, wobei die Mehrfachverletzung ebenfalls dokumentiert wurde. Seite -12-
2.4 Scoring-Systeme 2.4.1 Trauma-Scoring 2.4.1.1 Abbreviated Injury Scale (AIS) AIS ist ein Trauma-Score, welcher sechs Verletzungsschweregrade unterscheidet (Tabelle 1). Diese Graduierung bezieht sich auf sieben Körperregionen, wobei jede Region eigene Definitionen für je einen der sechs Verletzungsgrade besitzt (3, 4). - Äußere Verletzung ( Körperoberfläche) - Schädel - Hals - Thorax - Abdomen - Wirbelsäule - Extremitäten und knöchernes Becken Seite -13-
- Tabelle 1: Einteilung der Verletzung nach AIS (1980) Abbreviated Injury Scale Schweregrad I II III IV V VI Verletzung leicht schwer schwer, ohne Lebensbedrohung gefährlich, Überleben wahrscheinlich kritisch, Überleben unsicher Tod 2.4.1.2 Injury Severity Score (ISS) Der ISS beruht auf dem oben genannten AIS. Mehrfachverletzungen werden bei der Berechnung durch eine Verknüpfung von verschiedenen Körperregionen zureichender erfasst (1, 2, 5, 29, 31, 32, 33, 35). Es wird die Summe der Quadrate der höchsten AIS Grade in den drei schwersten verletzten Körperregionen ermittelt, d.h. aus den definierten Regionen: - Kopf/Hals/Halswirbelsäule - Gesicht - Thorax/ Thorakale Wirbelsäule - Abdomen/ Intestinaltrakt - Knöchernes Becken/ Extremitäten/ Lumbale Wirbelsäule Seite -14-
Der ISS wird nach folgender Formel berechnet: ISS = (AISa) 2 +(AISb) 2 +(AISc) 2 a, b, c = die drei am schwersten verletzten Körperregionen. 2.4.2. Klassifizierung der Erkrankungsschwere Um die Erkrankungsschwere, inklusive der Vorerkrankungen im Hinblick auf den Gesamtzustand des Patienten, zu ermitteln, wurden die Scoring Systeme APACHE II und SAPS II verwendet. 2.4.2.1 Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHE II) Der APACHE II-Score ist aus 12 klinischen Routineparametern und, dem Alter und den Vorerkrankungen eines Patienten zusammengesetzt und ist üblicherweise für die ersten 24 h nach Patientenaufnahme vorgesehen (6, 39). In der vorliegenden Arbeit wurde der APACHE II verändert, indem die Glasgow- Coma-Scale (GCS) nicht berücksichtigt wurde, da das Patientenkollektiv überwiegend aus sedierten und narkotisierten Patienten bestand. Somit reduzierte sich der maximal mögliche APACHE II Wert von 71 auf 56 Punkte. Des Weiteren wurde der APACHE II in der vorliegenden Arbeit als Verlaufs-Score benutzt und über die gesamte Intensivzeit eines Patienten erhoben. Bestimmt wurden die Maximal- und Minimalwerte pro 24h und diese unter Betracht des höchsten APACHE II-Wertes in das Score-Schema übertragen (Tabelle 2). Seite -15-
Tabelle 2: APACHE II Klinische Verlaufsparameter A 4 Punkte 3 Punkte 2 Punkte 1 Punkt 0 Punkte Temperatur rektal ( C) > 41 oder < 29,9 39-40,9 oder 30-31,9 32-33,9 38,5-38,9 oder 34-35,9 36-38,4 B Alter (Jahre) Punkte Arterieller Mitteldruck (MAD) (mmhg) > 160 oder < 49 130-159 110-129 oder 50-69 70-109 < 45 0 Herzfrequenz (/Min) > 180 oder < 39 140-179 oder 40-54 110-139 oder 55-69 70-109 45-54 2 Atemfrequenz (/Min) > 50 oder < 5 35-49 6-9 25-34 oder 10-11 12-24 55-64 3 Oxygenierung A-aDO 2 oder PaO 2 (mmhg) 65-74 5 bei FIO 2 > 0,5 => A-aDO 2 > 500 350-499 200-349 < 200 > 74 6 bei FIO2 < 0,5 => PaO 2 < 55 55-60 61-70 >70 PH > 7,7 oder < 7,15 7,6-7,69 oder 7,15-7,24 7,25-7,32 7,5-7,59 7,33-7,49 Serum Na + (mmol/l) > 180 oder < 110 160-179 oder 111-119 155-159 oder 120-129 150-154 130-149 Serum K + (mmol/l) > 7 oder < 2,5 6-6,9 2,5-2,9 5,5-5,9 oder 3-3,4 3,5-5,4 C Wenn der Patient eine schwere Organinsuffizienz hat oder immunsupprimiert ist 5 Punkte Serum Kreatinin (µmol/l) > 300 168-299 133-167 oder 0-52 53-132 Hämatokrit (%) > 60 oder < 20 50-59 oder 20-29,9 46-49,9 30-45,9 Leukozyten (Giga/l) > 40 oder < 1 20-39,9 oder 1-2,9 15-19,9 3-14,9 Berechnung APACHE II:A + B + C Seite -16-
2.4.2.2 Simplified Acute Physiology Score II (SAPS II) Neben dem APACHE II-Score wurde als weiterer Physiologie-Score der SAPS II- Score benutzt. Dieser Score umfasst in der Originalversion 17 Variablen, wobei 12 sich auf die Physiologie des Patienten beziehen (Tabelle 3). Des Weiteren wurde das Alter, die Art der Einweisung und mit 3 Variablen die Vorerkrankung des Patienten berücksichtigt (7, 39). Die Glasgow-Coma-Scale wurde in der vorliegenden Arbeit, äquivalent zum APACHE II-Score, nicht berücksichtigt und der Score über die gesamte Dauer der Intensivüberwachung der Patienten erhoben. Seite -17-
Tabelle 3: SAPS II Alter Punkte Herzfrequenz Punkte RR sys Punkte Körpertemperatur Punkte (Jahre) (min) (mmhg) rektal ( C)r <40 0 <40 11 <70 13 <39,0 0 40-59 7 40-69 2 70-99 5 >38,9 2 60-69 12 70-119 0 100-199 0 70-74 15 120-159 4 >199 2 >80 18 >80 7 Respiration Punkte Urinausscheidung Punkte Serum Punkte Leukozyten Punkte PaO2 /FiO2 (ml/tag) Harnstoff (Giga/l) (mmhg) (mmol/l) <<13,3 11 <500 11 <10 0 <1,0 12 40-5913,3-26,5 79 500-999 4 10-29,9 6 1,0-19,9 0 60-69<26,5 126 >999 0 >29,9 10 >19,9 3 Punkte Punkte Serum- Serum- Serum- Punkte Serum-Bilirubin Punkte Kalium Natrium HCO³ (mg/dl) (mmol/l) (mmol/l) (mmol/l) <3,0 3 <125 5 <15 6 <4,0 0 3,0-4,9 0 125-144 0 15-19 3 4,0-5,9 4 >4,9 3 >144 1 >19 0 >5,9 9 Chronische Punkte Art der Punkte Erkrankungen Einweisung Malignom Metastasiert 9 Geplant 0 Hämatologisches Malignom 10 Ungeplant 8 AIDS 17 Seite -18-
2.4.3 Klassifizierung von Infektionsstatus und humoraler Antwort Um eine Differenzierung zwischen diversen Infektions- und Inflammationsstadien exakt vornehmen zu können, wurden Kriterien herangezogen, welche 1992 in einer Konsensus-Konferenz definiert wurden (8). Der Infektionszustand der Patienten wurde in 6 Schweregrade eingeteilt und durch folgende Definitionen ermittelt (Tabelle 4). Seite -19-
Tabelle 4: Klassifizierung des Infektionszustandes Infektion Inflammatorische Antwort, welche durch den Nachweis von Mikroorganismen in normalerweise sterilem Gewebe ausgelöst wird. Bakteriämie Die Anwesenheit und der Nachweis von vermehrungsfähigen Bakterien im Blut Systemic Inflammatory Response Syndrom (SIRS) Die systemische inflammatorische Antwort auf eine Vielfalt an klinischen Ereignissen. SIRS ist durch das Auftreten von zwei oder mehreren der folgenden Bedingungen charakterisiert: - rektale Körpertemperatur >38 C oder <36 C - Herzfrequenz >90/Min - Atemfrequenz >20/Min oder PCO 2 <32 mmhg - Leukozyten >12,0 Giga/l oder <4,0 Giga/l oder >10% Vorstufen Sepsis Die systemische Antwort auf eine Infektion. Sepsis ist durch das Auftreten von zwei oder mehreren der folgenden Bedingungen charakterisiert: - rektale Körpertemperatur >38 C oder <36 C - Herzfrequenz >90/Min - Atemfrequenz >20/Min oder PCO 2 <32 mmhg - Leukozyten >12,0 Giga/l oder <4,0 Giga/l oder >10% Vorstufen Schwere Sepsis Sepsis, welche mit Organdysfunktion, Hypoperfusion oder Hypotension vergesellschaftet ist. Hypoperfusion und Perfusionsstörungen können Laktatazidose, Oligurie oder Bewusstseinsstörungen einschließen, sind aber nicht auf diese Punkte beschränkt. Septischer Schock Sepsis mit Hypotension trotz adäquater Flüssigkeitssubstitution. Die Anwesenheit von Perfusionsstörungen, welche Laktatazidose, Oligurie oder Bewusstseinsstörungen einschließen können, aber nicht auf diese Punkte beschränkt sind. Bei Patienten, welche während den Perfussionsstörungen positiv inotrop oder vasopressiv behandelt werden, ist keine Hypotension zwingend. Hypotension Systolischer Blutdruck <90 mmhg oder eine Reduktion des systolischen Blutdrucks von >40 mmhg unter den Durchschnittswert, in Abwesenheit anderer Ursachen einer Hypotension. Seite -20-
2.4.4. Klassifizierung des Organversagens Um das Auftreten von Organfunktionsstörungen, Einzelorganversagen oder mehrfaches Organversagen zu klassifizieren, wurde der SOFA-Score herangezogen (9,10). 2.4.4.1 Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) In seiner Originalform beurteilt der SOFA-Score sechs verschiedene Organe bzw. Organsysteme. Diese sind Atmung, Gerinnung, Leber, Herz-Kreislauf, Zentrales Nervensystem (ZNS) und Niere. Die pathologische Organfunktion wird ansteigend in vier Grade eingeteilt (Tabelle 5). Ein Organversagen, bzw. hochgradige Organdysfunktion besteht ab dem 3. Schweregrad. Auf die Erhebung der Glasgow Coma Scale (GCS) wurde im SOFA Score aus oben bereits genannten Gründen ebenfalls verzichtet. Tabelle 5: SOFA SOFA-Score 1 2 3 4 Respiration: PaO2/FiO2 mmhg <400 <300 <200 <100 Gerinnung: Thrombozyten (Giga/l) <150 <100 <50 <20 Leber: Bilirubin (µmol/l) 20-32 33-101 102-204 >204 Herz-Kreislauf - Hypotension: MAD (mmhg) Inotrope Substanzen (µg/kg/min) Niere: <70 mmhg Dopamin < 5 Dopamin >5 Dopamin >15 Dobutamin-Gabe Adrenalin <0,1 Adrenalin >0,1 Noradrenalin <0,1 Noradrenalin >0,1 Kreatinin (µmol/l) 110-170 171-299 300-440 >440 24h-Ausscheidung (ml) <500 <200 Seite -21-
2.5 Statistik In allen Grafiken wurde der Mittelwert plus/minus einer Standardabweichung dargestellt. Bei fehlender Normalverteilung erfolgte die Darstellung durch den Median. Auf Grund der geringen Fallzahl und der darausfolgenden geringen Größe beider untersuchten Gruppen wurde eine weiterführende statistische Analyse nicht durchgeführt. Seite -22-
3. Ergebnisse 3.1 Alters- und Geschlechtsverteilung Während des Studienzeitraumes (01.01.2000 30.06.2002) wurden von allen polytraumatisierten Patienten, welche in die chirurgische Uniklinik Ulm Safranberg eingeliefert wurden, 68 Patienten in die Studie aufgenommen. Davon waren n=14 (20,5%) Patienten weiblich und n=54 (79,5%) männlich. Das Durchschnittsalter betrug 44,0 + 19,4 Jahre. Das Patientengut bestand überwiegend aus jüngeren Patienten, 66,1% der Patienten waren < 50 Jahre alt. Bei n=55 (80,9%) Patienten wurde ein Organversagen nachgewiesen (Definition siehe Tabelle 5). 20 Anzahl Patienten 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 4 14 5 11 1 10 8 18-30 31-40 41-50 51-60 61-70 71-80 >80 Alter (Jahre) 1 4 2 6 OF neg OF pos 2 Abbildung 1: Altersverteilung und Organversagen (OF = Organ Failure) Seite -23-
3.2 Unfallursachen Am häufigsten verunfallten die Patienten im Straßenverkehr. Einen Verkehrsunfall erlitten n=47 (69,1%) Patienten. Differenziert ergab dies n=29 PKW (19,7%), n=14 Motorrad-Unfalle (20,6%). In n=2 (2,9%) verunfallten Fußgänger und Fahrradfahrer. Des weiteren traten n=17 (25%) Unfälle auf Grund von Stürzen aus großer Höhe auf. Sonstige Unfallarten, bedingt durch Schussverletzungen, Messerstiche oder Arbeitsunfälle, waren von untergeordneter Bedeutung. 35 30 OF neg OF pos 3 25 Anzahl Patienten 20 15 26 4 2 10 15 5 0 10 2 2 1 1 2 PKW Motorrad Fußgänger Fahrrad Sturz Sonstige Unfallursache Abbildung 2: Unfallursachen (OF=Organ Failure, Sonstige: Schussverletzungen, Messerstiche, Arbeitsunfälle) Seite -24-
3.3 Verletzungsschwere Durch die Ausschlusskriterien war ein Mindestwert von 17 Punkten für den ISS gefordert. Der Median lag bei 24,0 + 10,0 Punkten. Als kleinster Wert wurden 18 Punkte, als größter Wert 59 Punkte erreicht. Die größte Anzahl von Patienten n=37 (54,4%) befand sich in der Gruppe mit ISS- Werten zwischen 18 und 25 Punkten. Insgesamt wiesen n=47 (69,7%) der Patienten ISS-Werte < 36 Punkten auf. Der Anteil des Organversagens nahm mit steigendem ISS zu. In der Gruppe mit Werten zwischen 18 und 25 Punkten lag der prozentuale Anteil des Organversagens bei 81,1%. Ab einem ISS von 36 stieg der Anteil des Organversagens auf nahezu 100% an. 40 Anzahl Patienten 35 30 25 20 15 10 7 30 2 2 OF neg OF pos 5 0 9 8 1 2 2 2 2 18-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 51-75 ISS Abbildung. 3: ISS-Verteilung und Organversagen (OF = Organ Failure) Seite -25-
3.4 Schwerpunktverletzung Anhand der AIS-Werte wurden Verletzungen inklusive Verletzungsschwere der verschiedenen Körperpartien inklusive Verletzungskombinationen ermittelt. Ein Thoraxtrauma wurde in n=23 (33,8%) Fällen nachgewiesen. Des Weiteren waren Verletzungen des Skelettsystems inklusive knöchernes Becken (n=20, 29,4%) und des Schädels ist in n=17 (25,0%) Fällen anzutreffen. Häufige Kombinationsverletzungen waren Thorax und Skelett/knöchernes Becken in n=10 (14,7%) Fällen. 25 Anzahl Patienten 20 15 10 5 0 2 6 3 14 6 2 18 17 1 4 1 2 OF neg OF pos 4 10 Abdomen Skelett Thorax Abdomen+Skelett Abdomen+Thorax Skelett+Thorax Schwerpunktverletzung Abbildung 4: Schwerpunktverletzungen der polytraumatisierten Patienten (OF=Organ Failure) Seite -26-
3.5 Erkrankungsschwere und Gesamtzustand 3.5.1 APACHE II Bei allen Patienten wurde der APACHE II Score bei Aufnahme und täglich im Verlauf bestimmt. Bei Aufnahme wurde ein durchschnittlicher APACHE II-Wert von 10,5 + 4,7 ermittelt. Im gesamten Verlauf ergab sich ein durchschnittlicher APACHE II-Wert von 9,1 + 2,8, bei den Maximalwerten ergab sich ein Mittelwert von 13,5 + 4,4. Es zeigten sich teilweise große Unterschiede zwischen den Gruppen mit und ohne Organversagen. Bei Aufnahme betrug der APACHE II Score der Gruppe mit Organversagen 10,9 Punkte und lag damit Δ=1,7 Punkte über dem Durchschnittswert der Gruppe ohne Organversagen. Dieser Trend bestätigte sich im Vergleich der Gesamtdurchschnittswerte mit Δ=0,9 und der durchschnittlichen Maximalwerte mit Δ=3,3 Punkten. 20,0 18,0 OF pos 16,0 OF neg Anzahl Punkte 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 10,9 9,2 9,3 8,4 14,1 10,8 2,0 0,0 APACHE II 1.Tag APACHE II Durchschnitt APACHE II MAX Abbildung 5: Durchschnittliche initiale, durchschnittliche maximale und Durchschnittswerte des APACHE II-Scores (OF = Organ Failure) Seite -27-
3.5.2 SAPS II Äquivalent zum APACHE II-Score wurde zu den selben Zeitpunkten der SAPS II- Score bestimmt. Der Durchschnittswert der ermittelten Aufnahme-Scores betrug 27,4 + 10,3 Punkte. Im gesamten Verlauf ergab sich ein durchschnittlicher SAPS II-Wert von 22,7 + 8,6, aus den Maximalwerten ein Mittelwert von 31,6+ 10,7. Ähnlich zum APACHE II-Score ergaben sich teilweise große Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. Bei Aufnahme betrug der SAPS II Score der Gruppe mit Organversagen 27,7 Punkte und lag damit Δ=2,0 Punkte über dem Durchschnittswert der Gruppe ohne Organversagen. Dieser Trend bestätigte sich im Vergleich der Gesamtdurchschnittswerte mit Δ=0,9 und der durchschnittlichen Maximalwerte mit Δ=3,3 Punkten. 50,0 45,0 40,0 OF pos OF neg Anzahl Punkte 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 27,7 25,7 24,1 16,8 33,9 22,1 5,0 0,0 SAPS II 1.Tag SAPS II Durchschnitt SAPS II MAX Abbildung 6: Durchschnittliche initiale, durchschnittliche maximale und Durchschnittswerte des SAPS II-Scores (OF = Organ Failure) Seite -28-
3.6 Organversagen Unter der Berücksichtigung des SOFA-Scores mit einer Mindestpunktzahl von 3 pro Organsystem, wurde bei 55 (80,9%) Patienten ein Organversagen nachgewiesen. In der Gruppe der Patienten, welche ein Organversagen entwickelten, befanden sich n=13 Frauen und n=42 Männer. Im Vergleichskollektiv ohne Organversagen, befanden sich eine Frau und n=12 Männer. Von den 5 vordefinierten Organen und Organsystemen wurde die größte Anzahl von Organversagem im respiratorischen System mit n=46 Fällen (67,6%) nachgewiesen (Abbildung 7). Ebenfalls sehr häufig trat ein Organversagen im kardiovaskulären System mit n=39 Fällen (57,4%) auf. Die Niere war am dritthäufigsten, in n=10 Fällen (14,7%), betroffen. Ein Leberversagen trat in n=7 Fällen (10,3%) und ein Versagen des koagulativen Systems in n=3 Fällen (4,4%) auf. 50 45 40 Anzahl Patienten 35 30 25 20 15 10 46 39 5 0 3 7 10 Lunge Koagulation Leber Niere Organ Abbildung 7: Gesamtorganversagen nach betroffenem Organsystem Seite -29-
Organversagen kann in mehreren Systemen gleichzeitig auftreten, deshalb wurden multiple Organversagen ebenfalls dokumentiert (Abbildung 8). Aufgetreten sind Fälle zwischen abwesendem und vierfachem Organversagen. In n=13 Fällen (19,1%) wurde kein Organversagen nachgewiesen. Ein singuläres Organversagen präsentierte sich bei n=21 (30,9%) Patienten. Die häufigste Variante des Organversagen stellte das 2-Organversagen, mit einer Anzahl von n=24 Fällen (35,3%), dar. Ein 3- bzw. 4-Organversagen trat jeweils in n=5 Fällen (7,3%) auf. 30 25 Anzahl Patienten 20 15 10 21 24 5 0 13 5 5 0-OF 1-OF 2-OF 3-OF 4-OF Anzahl Organe Abbildung 8: Abwesendes, singuläres und multiples Organversagen (OF = Organ Failure) Um das zeitliche Auftreten von Organversagen während dem stationären Aufenthalt zu untersuchen, wurden die oben vorbeschriebenen Gruppen mit und ohne Organversagen mit den durchschnittlichen SOFA-Gesamtpunkten über den kompletten Überwachungszeitraum aufgetragen (Abbildung 9). In der Gruppe mit Organversagen betrug das längste Überwachungsintervall n=49 Tage. In der Gruppe ohne Organversagen lediglich 15 Tage. Die höchste SOFA-Punktzahl betrug in der Gruppe mit Organversagen 15 Punkte, im Vergleich dazu wurden in der Gruppe ohne Organversagen 7 Punkte erreicht. Seite -30-
Entsprechend dem SOFA-Score hatten jene Patienten, die im späteren Verlauf ein Organversagen entwickelten, schon an den ersten Tagen nach dem Trauma, im Durchschnitt um 2 Punkte höhere Werte als das Vergleichskollektiv ohne Organversagen. Während des weiteren Verlaufes weist die Gruppe mit Organversagen um 0,5 Punkte permanent höhere SOFA-Durchschnittswerte als die Vergleichsgruppe auf. In der Gruppe mit Organversagen war das längste Überwachungsintervall eines Patienten 49 Tage, in der Vergleichsgruppe 15 Tage. Nach 37 Überwachungstagen befand sich lediglich noch ein Patient des Kollektivs auf der Intensivstation. Dieser Patient entwickelte während des Aufenthaltes eine Cholezystitis, welche operativ versorgt wurde. 12,0 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 3 3 3 1...1...1...1 10,0 SOFA-Punkte 8,0 6,0 4,0 2,0 Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 3 2 2 0,0 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. Tage 27. 29. 31. 33. 35. 37. 39. 41. 43. 45. 47. 49. OF pos OF neg Abbildung 9: Durchschnittliche Punkteverteilung nach SOFA-Score im Verlauf der Überwachungszeiträume (OF = Organ Failure), einschließlich Patientenanzahl/Tag Seite -31-
3.6.1 Organversagen Lunge Zur Beurteilung des Respirationstraktes wurden nach SOFA der Quotient aus Arteriellem Sauerstoff-Partialdruck zu Inspiratorischem Sauerstoff-Anteil (PaO 2 /FiO 2 ) und der Bedarf an maschineller Beatmung als Kriterien benutzt (Tabelle 5). Ein respiratorisches Organversagen wurde, wie oben vorbeschrieben, bei n=46 Patienten (67,6%) nachgewiesen. Die Beatmungszeiten verhielten sich folgendermaßen: Tabelle 6: Anzahl Beatmungstage (OF = Organ Failure) Beatmungstage OF positiv OF negativ Mittelwert 8,5 2,2 Median 5 1 Standardabw. 8,2 2,6 Min 0 0 Max 31 8 Der Vergleich des PaO 2 /FiO 2 Quotienten der beiden Gruppen erbrachte deutliche Unterschiede (Abbildung 10). Die Gruppe mit Organversagen wies bei Aufnahme und durchschnittlich mit Δ>100 höhere Werte auf als die Vergleichsgruppe. Im weiteren Verlauf kam es um den 6. Tag nach Aufnahme zu einem Angleichen der Werte. Ab dem 8.Tag war erneut ein Unterschied von Δ>50 nachzuweisen. Seite -32-
800,0 750,0 OF pos 700,0 650,0 OF neg 600,0 Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 3 2 550,0 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 100,0 50,0 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 3 3 3 1...1...1...1 0,0 PaO2/FiO2 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. Tage 27. 29. 31. 33. 35. 37. 39. 41. 43. 45. 47. 49. Abbildung 10: Durchschnittlicher PaO 2 /FiO 2 Quotient (OF = Organ Failure), einschließlich Patientenanzahl/Tag 3.6.2 Organversagen Blutgerinnung Zur Klassifizierung eines Organversagens des Gerinnungssystems wird im SOFA- Score die Anzahl der Thrombozyten pro mm³ Blut verwendet (Tabelle 5). Betroffen waren insgesamt n=3 Patienten (4,4%), bei welchen ein Organversagen im Gerinnungssystem nachgewiesen werden konnte. Bedingt durch die geringe Anzahl dieser Patienten mit einer Thrombozytopenie <50000 pro mm³ Blut spiegelt sich dieses Organversagen nicht in Abbildung 11 wieder, in welcher der Verlauf der durchschnittlichen Thrombozytenanzahl der Patienten dargestellt ist. Unterschiede zwischen den Gruppen mit und ohne Organversagen wurden in den ersten 7 Tagen nach Aufnahme nachgewiesen. Während dieser Periode ergab der Thrombozyten- Durchschnittswert der Gruppe mit Organversagen um Δ>20000 niedrigere Werte als in der Vergleichsgruppe. Während des weiteren Verlaufes waren die Werte annähernd identisch. Eine Thrombozytopenie war in allen Fällen mit einer ausgeprägten Hypovolämie vergesellschaftet. Die niedrigste Thrombozytenzahl die erreicht wurde, betrug 37000 pro mm³ Blut. Seite -33-
550 Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 3 2 2 500 OF pos OF neg 450 400 350 300 250 200 150 100 Thrombozyten (x10³/mm³) 50 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 3 1... 0 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. 27. 29. 31. 33. 35. 37. 39. 41. 43. 45. 47. 49. Tage Abbildung 11: Durchschnittliche Thombozytenkonzentration im Blut (OF = Organ Failure), einschließlich Patientenanzahl/Tag 3.6.3 Organversagen Leber Anhand der Serum-Bilirubinkonzentration wird nach SOFA der Grad des Leberversagens klassifiziert (Tabelle 5). Insgesamt erlitten n=7 Patienten (10,3%) ein Organversagen des hepatischen Systems. In den ersten Überwachungstagen entwickelten sich die Werte der Gruppen mit und ohne Organversagen auf ähnlich niedrigem Niveau (Abbildung 12). Am 6.Tag nach dem Trauma stieg die durchschnittliche Serum-Bilirubinkonzentration der Gruppe mit Organversagen an und erreichte am 10.posttraumatischen Tag ein Maximum von 62 µmol/l. Ein weiterer Peak wurde am 25. posttraumatischen Tag mit 58,6 µmol/l ermittelt. Nach dem 37. posttraumatischen Tag befand sich wie oben beschrieben lediglich noch ein Patient des Kollektivs auf der Intensivstation. Dieser Patient hatte im Rahmen einer Cholezystitis erhöhte Serumbilirubinwerte von bis zu 59,0 µmol/l. Seite -34-
200 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 3 3 3 1...1...1...1 180 1 Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 3 2 2 160 OF pos 140 OF neg Serumbilirubin (µmol/l) 120 100 1. 3. 5. 7. 9. 11 13 15 17 19 21 23 25 27 80 60 40 20 0 Tage 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Abbildung 12: Durchschnittliche Serum-Bilirubinkonzentrationen (OF = Organ Failure), einschließlich Patientenanzahl/Tag 3.6.4 Organversagen Herz-Kreislauf Kardiovaskuläres Organversagen wird nach SOFA durch die Parameter Mittlerer Arterieller Blutdruck und Bedarf von Katecholaminen klassifiziert (Tabelle 5). Von einem kardiovaskulären Versagen waren n=39 Patienten (57,4%) betroffen. Der Vergleich der durchschnittlichen MAD-Werte erbrachte weder in der initialen Schockphase noch im weiteren intensivstationären Verlauf keine relevanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen (Abbildung 13). Die Betrachtung der benötigten Katecholamindosis zeigte jedoch sehr große Unterschiede zwischen beiden Gruppen auf (Abbildung 14 und Tabelle 7). In der initialen Schockphase war die verabreichte durchschnittliche Noradrenalindosis der Gruppe mit Organversagen um 0,04 und am folgenden posttraumatischen Tag um 0,07 µg/kg/min höher als in der Vergleichsgruppe. Ein Unterschied von > 0,01 µg/kg/min bestand bis zum 10. posttraumatischen Tag. Einzelne Peaks an Katecholamindosen waren in der Gruppe Seite -35-
mit Organversagen um den 15., 20. und 30. Tag zu beobachten. Dies war auf sekundäre operative Eingriffe zurückzuführen. Mit der Verabreichung von Katecholaminen war größtenteils die Substitution von kristalloiden bzw. kolloidalen Lösungen und Blutersatzprodukten verbunden. Daraus lässt sich ableiten, dass keine relevanten Unterschiede zwischen den MAD-Werten beider Gruppen auftraten. Jedoch mussten in der Gruppe mit Organversagen, besonders in der initialen Schockphase, teilweise große Mengen von Katecholaminen und anderen Infusionsbzw. Transfusionslösungen verwendet werden, um ein Blutdruckniveau ähnlich der Vergleichsgruppe zu erreichen. 110 Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 2 2 100 90 80 70 60 50 40 30 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 1... 20 10 OF pos OF neg 0 MAD (mmhg) 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. Tage 27. 29. 31. 33. 35. 37. 39. 41. 43. 45. 47. 49. Abbildung 13: Durchschnittliche MAD-Werte (OF = Organ Failure) Seite -36-
0,20 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 1... 0,18 Noradrenalindosis (µg(kg/min) 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. 27. 29. 31. 33. 35. 37. 39. 41. 43. 45. 47. 49. OF pos OF neg Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 2 Tage Abbildung 14: Durchschnittliche Noradrenalindosis (OF = Organ Failure) Tabelle 7: MAD und Noradrenalindosierung 1. und 2. Tag MAD (mmhg) Nordrenalindosierung (µg/kg/min) 1. Tag 2.Tag 1.Tag 2.Tag OF pos 67 69 0,04 0,07 OF neg 73 71 0,00 0,00 3.6.5 Organversagen Niere Renales Organversagen wird nach dem SOFA-Score durch 2 Parameter klassifiziert (Tabelle 5). Der Hauptparameter des Nieren-SOFA Scores ist die Serumkreatinin- Konzentration. Zur weiteren Differenzierung des Schweregrades wird die Tagesurinmenge herangezogen. Von einem renalen Versagen waren n=10 Patienten (14,7%) betroffen. Die durchschnittliche Serumkreatininkonzentration der Gruppe mit Organversagen lag sowohl in der unmittelbaren posttraumatischen Phase, als auch während dem weiteren Verlauf auf der Intensivstation fast durchgehend um >10 µmol/l über der Seite -37-
Vergleichsgruppe. Am 45. stationären Tag fiel in der Gruppe mit Organversagen ein Peak von annähernd 140 µmol/l auf. Dies war wie oben beschrieben durch einen Patienten mit Cholezystitis bedingt, welcher postoperativ im Rahmen einer Urosepsis eine passagere Niereninsuffizienz erlitt. 160 Pat. OF pos n= 53 53 53 48 43 37 33 31 29 27 24 22 22 21 19 19 18 17 16 15 15 14 12 11 10 10 9 9 9 9 8 6 5 5 3 1... 140 120 100 80 60 40 OF pos Serum-Kreatinin (µmol/l) 20 Pat. OF neg n= 15 15 15 11 7 5 3 3 3 3 3 2 2 2 0 1. 3. 5. 7. 9. 11. 13. 15. 17. 19. 21. 23. 25. 27. 29. 31. 33. 35. 37. 39. 41. 43. 45. 47. 49. Tage OF neg Abbildung 15: Serumkreatininkonzentration (OF = Organ Failure) Seite -38-
3.7 Infektion Der Infektionsstatus und die folgende Immunantwort wurden anhand verschiedenster Parameter erhoben (Tabelle 4). Ausschlaggebende Messgrößen dafür waren mikrobiologische Ergebnisse, Blutkultur, rektale Temperatur, Herzfrequenz, Atemfrequenz, PaCO 2 und Leukozytenzahl im Blut. 3.7.1 Infektion und Immunantwort Infektionsfrei waren n=36 Patienten (52,9%). Bei n=32 Patienten (47,1%) Patienten wurde während der Zeit auf der Intensivstation eine Infektion nachgewiesen. Aufgeteilt nach Organversagen waren dies n=27 (49,1%) Patienten der Gruppe mit Organversagen und n=5 Patienten (38,5%) der Gruppe ohne Organversagen. Eine lokale Infektion ohne systemische Immunantwort fand in n=5 Fällen (7,4%) statt. Eine isolierte Bakteriämie trat in n=2 ( 2,9%) der Fälle auf. Schwere Infektionen mit humoraler inflammatorische Antwort waren ausschließlich bei Patienten mit Organversagen zu sehen. Eine Sepsis wurde mit n=13 Fällen (19,1%) am häufigsten klassifiziert. Ein Systemic Inflammatory Response Syndrome (SIRS) wurde in n=10 Fällen (14,7%), eine Schwere Sepsis in n=9 Fällen (13,2%) und ein Septischer Schock in n=3 Fällen (4,4%) beobachtet. Seite -39-
30 Anzahl Patienten 25 20 15 10 5 0 8 18 10 1 4 1 3 10 9 OF neg OF pos 3 Keine Infektion SIRS Infektion Sepsis schwere Sepsis Septischer Schock Infektion und Immunantwort Abbildung 16: Infektion und Immunantwort (OF = Organ Failure) 3.7.2 Erreger und Infektionslokalisation Anhand mikrobiologischer Untersuchungen wurden Erreger und Häufigkeiten von Erregertypen erfasst (Abbildung 17 und Tabelle 8). Betrachtet wurden Wundabstriche, Trachealsekrete, zentrale Venenkatheter (ZVK), Urin - und Drainagesysteme. Mehrfachinfektionen einer Lokalisation traten ebenfalls auf. Die Gesamtzahl der Infektionen betrug n=73. Durchschnittlich ergab dies 2,1 Infektionen pro Patient. Positive Blutkulturen wurden in n=15 Fällen (44,1% aller Patienten mit Infektion) nachgewiesen. Die insgesamt n=73 gefundenen Infektionen verteilen sich mit dem Verhältnis 64 vs. 9 auf die Gruppen mit und ohne Organversagen. Am häufigsten wurde Staphylococcus epidemidis (15,1%), gefolgt von Candida albicans (13,7%), Staphylococcus aureus (11%) und Eschericha coli (11%), als Erreger nachgewiesen. Seite -40-
Anzahl Patienten 12 10 8 6 4 2 0 2 OF neg 1 OF pos 1 2 2 1 9 9 7 7 6 6 6 5 4 3 2 KNS CA SA EC PA ENT BAC SER KLE HÄM AND Erreger Abbildung 17: Erregerspektrum (Abkürzungen siehe Tabelle 8) (OF = Organ Failure) Tabelle 8: Erregertyp und Häufigkeit Keim Abkürzung Fälle gesamt % von n=73 Fälle OF pos Fälle OF neg Staphylococcus epidermidis KNS 11 15,1% 9 2 Candida albicans CA 10 13,7% 9 1 Staphylococcus aureus SA 8 11,0% 7 1 Eschericha coli EC 8 11,0% 6 2 Pseudomonas aeroguinosa PA 7 9,6% 7 0 Enterococcus faecalis ENT 7 9,6% 5 2 Bacteroides species BAC 7 9,6% 6 1 Serratia SER 4 5,5% 4 0 Klebsiella pneumoniae KLE 3 4,1% 3 0 Hämophilus influencae HÄM 2 2,7% 2 0 Andere AND 6 8,2% 6 0 Summe 73 100% 64 9 Die Gruppe Andere beinhaltet Aspergillus, Neisseria meningitis, Corynjebacterium, Streptokokken A, Pneumokokken und Proteus mirabilis. Seite -41-
Bakterielle und mykotische Infektionen wurden an 5 unterschiedlichen Lokalisationen nachgewiesen. Am häufigsten wurden Keime in n=31 Fällen (42,5%) im bronchoalveolären Bereich gefunden. In Wundabstrichen gelang in n=16 Fällen (21,9%) ebenfalls häufig ein positiver Keimnachweis. Des weiteren konnten in n=10 Fällen (13,7%) ein positiver Urinbefund und in je n=8 (11,0%) Fällen Keime an Drainagesystemen zentralen Venenkathetern gefunden werden. 35 Anzahl Patienten 30 25 20 15 10 5 0 3 OF neg OF pos 2 28 2 14 2 6 8 8 Wundabstrich Trachealsekret ZVK Urin Drainage Infektionslokalisation Abbildung 17: Infektionslokalisation (OF = Organ Failure) Seite -42-
3.8 Mortalität Insgesamt n=2 Patienten (2,9%) verstarben im Laufe der Zeit auf der Intensivstation. In beiden Fällen lag ein massives Schädelhirntrauma III. Grades vor. Beide Patienten waren männlich, das Alter lag bei 18 und 22 Jahren. Der ISS betrug 30 und 56 Punkte. In beiden Fällen kam es im weiteren Verlauf zu einem Mehrorganversagen. Die Patienten verstarben am 4. bzw. 7. posttraumatischen Tag. Es ergibt sich somit eine Mortalität von 2,9% für die Gruppe mit Organversagen. Seite -43-
4. Diskussion 4.1 Pathophysiologisches Modell Multiorganversagen In der Diskussion um die Entstehung des Multiorganversagens in Folge eines Polytraumas existieren vornehmlich zwei Modelle. Die Theorie einer postinfektiösen Endothelschädigung wird ebenso wie die Aktivierung des humoralen Immunsystems - durch posttraumatisch freigesetzte Mediatoren - von mehreren Autoren herangezogen. Zum einen nimmt man an, dass es auf dem Boden einer generalisierten Sepsis und der daraus resultierenden Überschwemmung des Organismus mit endothelschädigenden bakteriellen Zerfallsprodukten zu einer Schädigung der Organe kommt (8, 27, 47). Multiple Untersuchungen an intensivüberwachten Patienten ergaben Infektionshäufigkeiten bei bis zu 95% der Patienten mit Organversagen (10, 19, 28, 45). Infektionen des Respirationstraktes waren mit bis zu 45% der beatmeten Patienten am häufigsten als Infektionsquelle zu lokalisieren (10). In unserem Patientengut wurde bei 47,1% der Patienten eine Infektion nachgewiesen. In der Gruppe der Patienten mit Organversagen wurde in 49,1% der Fälle eine Infektionsquelle gefunden. Generalisierte Infektionen, auf welche im Verlauf eine ausgeprägte hämodynamisch wirksame Antwort erfolgte, wurden in 18,2% als Sepsis, in 16,4% als schwere Sepsis und in 5,5% der Fälle als septischer Schock beobachtet. Leichtgradige lokale Infektionen wurden in 9% der Fälle nachgewiesen. Diese Zahlen sind niedriger als in Voruntersuchungen beschrieben, in denen Infektionen bei Patienten mit Organversagen zwischen 60 und 95% angegeben werden (10, 19, 45). Andere Autoren vertreten die Auffassung, dass es aufgrund des Traumas zu einer Dysfunktion der Immunabwehr mit nachfolgender Überlastung des Organismus mit toxischen Metaboliten kommt (36, 37, 40, 46, 47, 48, 49, 50, 53, 55, 94). Auf Grund dieser generalisierten Metaboliten-Überschwemmung des Organismus kommt es zur humoralen inflammatorischen Antwort (SIRS) mit nachfolgenden Funktionsstörungen diverser Organe. Frühere Untersuchungen zeigten Häufigkeiten eines SIRS bei bis Seite -44-
zu 80% der Traumapatienten (50, 51, 53, 55). In unserem Patientengut belief sich der Anteil eines SIRS auf ca. 15%, wobei eine schwere hämodynamisch wirksame Immunantwort häufig in Anwesenheit einer Infektion zu beobachten war. Für den Ablauf eines pathophysiologischen Geschehens, wie es das Multiorganversagen darstellt, lässt sich innerhalb eines biologischen Systems keine unifaktorielle Ursache finden. Vielmehr bewirkt die Kombination einen Verlauf, der insbesondere unter Berücksichtigung verschiedener Verletzungsmuster und biologischen Voraussetzungen vor dem Trauma überaus unterschiedlich sein kann. Dennoch lässt sich im Einklang mit der aktuellen Literatur eine pathophysiologische Kette aufzeigen, die zum Organversagen führt (23, 28, 34, 56, 57, 58, 59, 60). In der Frühphase nach dem Trauma wird das spezifische und unspezifische humorale System aktiviert. Hierbei sind sowohl der durch Verletzungen erlittene mehr oder weniger starke Blutverlust und die daraus resultierende Hypoxie, als auch freigesetzte Debris ursächlich beteiligt. Zusätzlich werden durch die Verunreinigung von Wunden, aber auch durch Verletzung innerer Organe, insbesondere des Gastrointestinaltraktes, infektiöse Bestandteile eingeschleppt. Diese stimulieren ihrerseits als Endotoxine das Komplementsystem und stellen eine direkte Belastung dar (38). Initial werden durch den in Folge des Traumas auftretenden Blutverlust die Kaskadensysteme aktiviert, wobei sowohl dem Gerinnungs- als auch dem Komplementsystem wohl die größte Bedeutung zufließen. Durch den Verbrauch von Gerinnungsfaktoren und deren vermehrten Abbau durch das fibrinolytische System resultiert im Extremfall eine disseminierte intravasale Gerinnung. Des weiteren ist ein vermehrtes Auftreten von Fibrinspaltprodukten zu sehen (52, 46). Parallel werden durch freigesetzte Mediatoren Teile des humoralen Immunsystems, insbesondere neutrophile Granulozyten und Makrophagen, aktiviert. Durch die Anregung der Kaskadensysteme kommt es zur Migration von Leuko- und Lymphozyten zum Ort der Gewebsschädigung. Hier erfolgt die Freisetzung von lysosomalen Enzymen und proteolytischen Faktoren. Es resultiert ein lokaler Anstieg freier Sauerstoffradikale, mit direkter Endothel-, bzw. Kapillarschädigung (52, 46, 94). Seite -45-
Durch das Einschwemmen von Gewebsdebris und infektiösen Bestandteilen sowohl aus verletzten Körperarealen als auch aus der Darmregion in den Blutkreislauf, wird das humorale Immunsystem im Sinne einer generalisierten Abwehrreaktion aktiviert. Hierbei handelt es sich primär um einen physiologischen Ablauf, der sich beispielsweise in abgeschwächter Form im Rahmen von Elektivosteosynthesen abspielt. (46, 54). Durch die Aktivierung von Granulozyten, deren vordringlichste Aufgabe in der Beseitigung des Gewebsdebris und auch der toxischen Bestandteile liegt, kommt es zu einer Art Autoaggresion mit bereits frühzeitig nachweisbarer Granulozytenadhäsion im Lungenkreislauf (54). Eine entscheidende Rolle für den weiteren Verlauf und die Entwicklung eines Organversagens spielen die Endothelien der Kapillaren. Im Kreislauf treten neben den bereits erwähnten Faktoren Proteasen auf, die resultierend aus einem Inhibitorenmangel oder verbrauch ebenfalls eine endothelschädigende Wirkung entfalten. Die Einwirkung gewebsschädigender Faktoren bewirkt eine Störung oder Schädigung der Gefäßbarriere. Hieraus resultiert ein Übertritt von Flüssigkeit ins Gewebe. Zunächst zeigen sich dabei humorale Schädigungen der betroffenen Organe, woraus sich im weiteren Verlauf klinisch nachweisbare Funktionsstörungen entwickeln (52, 46). Die Lunge zeigt bereits frühzeitig klinisch nachweisbare Veränderungen, wie auch in unserer Untersuchung nachgewiesen wurde. Dies äußerte sich in einem Abfall des Oxigenierungsquotienten, bestehend aus inspiratorischem O 2 -Beatmungsanteil und arteriellem O 2 -Partialdruck. Ebenfalls im Verlauf frühzeitig betroffen waren andere lebenswichtige Organsysteme wie renales, kardiovaskuläres und koagulatives System. Im Vergleich zu diesen frühen Reaktionen kam es beim hepatischen System zu eine verzögerten Reaktion nach ca. 7 Tagen (19). Begünstigt durch die weiterhin fortbestehende parenterale Ernährung, reagiert der Gastrointestinaltrakt mit Motilitätsstörungen bis hin zur Ausbildung eines Ileus. Die Kombination aus zusätzlicher Minderperfusion und Endothelschädigung begünstigt eine Permeabilitätsstörung der Darmwandbarriere mit Übertritt von Bakterien und Endotoxinen in die Blutbahn. Diese greifen ebenfalls als potenzierender Faktor in die Ausbildung eines Multiorganversagens ein. Seite -46-
4.2 Inzidenz und Mortalität des Organversagens Die hier vorgestellte prospektive Studie während des Beobachtungszeitraumes 2000-2002 - sollte die Häufigkeit von Organ- bzw. Multiorganversagen und die daraus resultierende Mortalität von polytraumatisierten Patienten untersuchen. Während des Beobachtungszeitraumes von über 2,5 Jahren wurden 68 polytraumatisierte Patienten mit einem Durchschnittsalter von 44 + 19,4 Jahren in die Studie eingeschlossen. Als Einschlusskriterium war ein Injury Severity Score (ISS) >17 Punkten gefordert, um ausschließlich höhergradig traumatisierte Patienten zu untersuchen (1, 2). Der mittlere ISS belief sich auf 24,0 + 10,0 Punkte; annähernd 70% der Patienten wiesen einen ISS von kleiner als 37 Punkten auf. Es handelte sich überwiegend um jüngere Patienten, welche im Straßenverkehr verunglückten. Das Verletzungsmuster der Patienten beinhaltete sehr häufig ein Thorax- (33,8%) und Skeletttrauma (29,8%), sowie eine Kombination aus beiden Verletzungen (14,7%). Frühere Untersuchungen sind in Durchschnittsalter und -verletzungsstatus der Patienten durchaus mit unserem Patientengut vergleichbar (11, 23, 27, 28, 30, 44). Zur Klassifizierung der Erkrankungschwere wurden bei allen Patienten der SAPS II und APACHE II Score in modifizierter Form bestimmt. Auf eine Berechnung der Glasgow Coma Scale wurde hierbei verzichtet, da der Großteil des Patientengutes beim Klinikeintritt und während dem Verlauf sediert und muskelrelaxiert war und somit eine genaue Berechnung nicht möglich war. Patienten, welche im Verlauf ein Organversagen entwickelten, wiesen bei Aufnahme im Schockraum bereits höhere APACHE II- und SAPS II-Werte auf. Dieser initiale Trend bestätigte sich auch im weiteren Verlauf. Dies spiegelte sich in höheren Durchschnitts-APACHE II und Maximal-APACHE II Werten wieder. Äquivalent dazu waren die gleichzeitig erhobenen SAPS II-Werte erhöht. Dies stimmt mit vorausgegangenen Untersuchungen überein, welche über APACHE II- und SAPS II-Score Erhöhungen bei Patienten mit Organversagen berichten (6, 11, 16, 18, 23, 27, 41). 1980 untersuchte die amerikanische Arbeitsgruppe um Fry die Inzidenz des Organversagens in einer Studie mit 553 Patienten und verwendete damals erstmals Seite -47-
ähnliche Kriterien wie es heute dem Standard entspricht (9,10). In dieser Untersuchung wird ein Einzel- und Mehrorganversagen in 15% der Fälle beschrieben (42). Einzelorganversagen trat in 8,3% und Mehrorganversagen in 6,9% der Fälle auf. Die Mortalität wurde mit 30% für Einzelorganversagen, 60% für Zwei- Organversagen, 85% für Drei-Organversagen und 100% für Vier-Organversagen angegeben. 1985 untersuchten Knaus et al. in einer Multicenter-Studie 5815 Patienten, welche sowohl auf internistischen als auch auf chirurgischen Intensivstationen behandelt wurden (13, 43). Hierbei trat in annähernd 50% der Fälle ein Organversagen auf. Die Mortalität für Einzel-Organversagen betrug 40%, 60% für Zwei-Organversagen und 100% für Drei-Organversagen. 1996 führte die Arbeitsgruppe um Moore eine Studie bezüglich Organversagen bei Traumapatienten durch. Hierzu wurden 457 Patienten mit einem ISS >15 in die Studie eingeschlossen, an welchen pulmonale, renale, hepatische und kardiovaskuläre Funktionsstörungen untersucht wurden (19). Diese Untersuchung zeigte ein Organversagen bei 15% der Patienten auf. Die Mortalität wurde mit 11% bei Einzelorganversagen, 24% bei Zwei-Organversagen, 60% bei 3-Organversagen und 62% bei 4-Organversagen angegeben. Sauaia et al. beschrieben in einer prospektiven Studie anhand von 411 Traumapatienten eine Inzidenz des Organversagens von 19% und der damit verbundenen Mortalität von 37% (23, 28, 57). Regel et al. beobachteten 1995 anhand einer Untersuchung mit 3406 Traumapatienten über einen Zeitraum von 20 Jahren eine Inzidenz des Organversagens von 8% bis 28% und eine damit verbundene Mortalität von 26% bis 35%. Im Verlaufe der Untersuchung stieg die Inzidenz des Organversagens von 7,9% auf 12,4% an, die damit verbundene Mortalität verringerte sich jedoch von 34,8 auf 25,6% (63). Die deutsche Arbeitsgruppe um Nast-Kolb untersuchte im Zeitraum von 1975 bis 1999 ebenfalls die Inzidenz von Organversagen anhand von Patienten mit stumpfen Traumen. Hierbei wurden Patienten mit einem ISS-Wert >15 eingeschlossen (44). Seite -48-