Out-of-Hospital Cardiac Arrest and the Critically Ill Pre-Hospital Patient : Factors Affecting Cardiopulmonary Resuscitation and Patient Outcomes

Abstract

Äkillinen sydänpysähdys on maailmanlaajuisesti yksi suurimmista kansanterveydellisistä ongelmista. Sairaalan ulkopuolella tapahtuvan sydänpysähdyksen ennuste on vaatimaton, sillä Euroopassa vain 9-11% kaikista sydänpysähdyspotilaista kotiutuu sairaalahoidosta. Viime vuosikymmenten aikana ennustetta on pyritty parantamaan kehittämällä monia menetelmiä ja uusia hoitomuotoja, kuten elvytyksen jälkeinen välitön sydämen sepelvaltimoiden angiografia ja pallolaajennus sekä teho-osastolla toteutettava potilaan elimistön ydinlämpötilan hallinta. Pyrkimyksistä huolimatta sairaalan ulkopuolisen sydänpysähdyksen ennuste ei ole viime vuoksikymmenten aikana muuttunut paremmaksi.

Kansainväliset elvytysohjeistot pyrkivät parantamaan potilaan koko hoitoketjun laatua ja siten potilaan selviytymistä äkillisestä sydänpysähdyksestä. Lisäksi monet kansalliset ja kansainväliset elvytysrekisterit keräävät tietoa sydänpysähdystapahtumista Utsteinin mallin mukaisesti. Tämä Utstein-ohjeistus pyrkii yhdenmukaistamaan elvytystapahtumien raportointimallia, jotta lukuisiin elvytysrekistereihin kerättyä tietoa voitaisiin verrata keskenään.

Elvytyksen laatu ja siten potilaan ennuste ovat riippuvaisia mahdollisimman varhain aloitetusta elvytyksestä, oikeasta rintakehän painelutekniikasta, mahdollisimman varhaisesta sydäniskurin käytöstä silloin kun kyseessä on defibrilloitava rytmi, sekä painelutaukojen minimoinnista. Elvytyksen aikana voidaan käyttää painelulaatua mittaavaa anturia, joka neuvoo elvyttäjää suorittamaan laadukasta paineluelvytystä. Lisäksi elvytyksen aikaisella potilaan uloshengitysilman hiilidioksidin mittauksella voidaan arvioida elvytyksen laadukkuutta. Elvytyksen aikainen potilaan rintakehän painelu voi aiheuttaa potilaalle vammoja. Tyypillisimmät vammat esiintyvät luisen rintakehän alueella, mutta elvytys voi aiheuttaa vammoja myös sisäelinten alueelle. Suurin osa elvytykseen liittyvistä vammoista on lieviä eivätkä ne ole vältettävissä laadukkaankaan paineluelvytyksen aikana.

Ensihoidon kohtaamien potilaiden kokonaisvaltainen tilanarviointi ja hoidon tarpeen kiireellisyyden arviointi on haastavaa, sillä potilaan äkillisen sairastumisen yhteydessä voi olla vaikea saada tietoja potilaan aiemmista sairauksista sekä nykytilan kehittymisestä.

Sairaaloissa on käytössä potilaan elintoimintojen mittauksiin perustuvia arviointityökaluja, joilla voidaan ennustaa potilaan tilan kehittymistä ja hoitaa nopeasti uhkaava elintoimintojen romahtaminen. Vastaavanlainen arviointityökalu olisi hyödyllinen myös ensihoidossa, mutta toistaiseksi käytössä olevien menetelmien herkkyys ja tarkkuus eivät ole kovin korkeita ensihoidon valikoitumattomassa potilasmateriaalissa.

Tämän väitöskirjatyön tarkoituksena oli tutkia sairaalan ulkopuolisten sydänpysähdysten epidemiologiaa Pirkanmaan alueella ja määrittää elvytyksen tehokkuuteen tai tuloksettomuuteen liittyviä tekijöitä selvittämällä osittaisten elvytysyritysten luonnetta sekä vertaamalla kahden elvytysmenetelmän laatua toisiinsa. Lisäksi väitöskirjatyössä tutkittiin sairaalan ulkopuolella elvytettyjen oikeuslääketieteellisessä ruumiinavauksessa todettuja elvytysvammoja ja ensihoidon aikana laskettavan yksinkertaisen riskipisteytyksen hyötyä kriittisesti sairaan potilaan sairaalahoitojakson ennusteen arvioinnissa.

Epidemiologisessa työssä todettiin sairaalan ulkopuolisten ensihoidon hoitamien sydänpysähdysten ilmaantuvuudeksi 52 tapausta 100 000 henkeä kohden vuodessa, joka on vastaavaa tasoa eurooppalaisiin tutkimuksiin verrattuna. Pirkanmaan ensihoito osallistui vuodessa 314 sairaalan ulkopuoliseen elvytykseen. Näistä tapauksista 34 potilaan (11%) kohdalla elvytysyrityksen todettiin olevan hyödytön eikä elvytystä aloitettu, 280 potilaan kohdalla elvytys aloitettiin. Näiden elvytysyritysten joukosta 24% oli osittaisia elvytysyrityksiä, joissa aloitetusta elvytyksestä luovuttiin lyhyen elvytysyrityksen jälkeen huonon kokonaisennusteen vuoksi. Kokonaisselviytyminen oli aineistossa 14%, mutta osuus nousi 19%:iin, kun aineistosta vähennettiin osittaisten elvytysyritysten osuus. Maallikkoelvytys (OR 3.48, 95% CI 1.29-9.39, P = 0.014) sekä defibrilloitava alkurytmi (OR 3.91, 95% CI 1.61-9.51, P = 0.003) olivat itsenäisiä ennustekijöitä sairaalan ulkopuolisesta sydänpysähdyksestä selviytymiseen. Niistä potilaista, jotka menivät elottomaksi ensihoidon ollessa paikalla, 16% selvisi sairaalasta kotiin.

Sairaalan ulkopuolisen elvytyksen jälkeen 149 vainajalle suoritettiin oikeuslääketieteellinen ruumiinavaus. Elvytyksestä aiheutuvia vammoja oli aineistossa 47%:lla vainajista, mikä on vähemmän verrattuna viimeisimpiin tutkimuksiin Euroopassa. Tyypillisimmät elvytyksestä aiheutuneet vammat olivat kylkiluunmurtuma (43%) sekä rintalastan murtuma (15%). Lisäksi todettiin, että elvytys julkisella paikalla (OR 4.98, 95% CI 2.02–12.31, P < 0.001), miessukupuoli (OR 4.11, 95% CI 1.79–9.43, P = 0.001) sekä ikä (OR 1.04, 95% CI 1.01–1.07, P = 0.013) lisäävät elvytysvammojen riskiä.

Kahden elvytysmenetelmän vertailu ei tuottanut eroa menetelmien välillä tutkittaessa elvytyksen aikaisen potilaan uloshengitysilman hiilidioksidipitoisuutta sekä laadukkaan painantaelvytyksen mitattavia muuttujia. Elvytystapahtuman keston keskiarvo oli 37 (±8) minuuttia, ja kuudessa tapauksessa kymmenestä uloshengitysilman hiilidioksidipitoisuus oli korkeampi käsin suoritetulla elvytystekniikalla kuin elvytyslaitteella mikä kertoo menetelmien yhdenvertaisuudesta. Ensihoidon aikana laskettava yksinkertainen riskipisteytys ennusti potilaan kuolleisuutta sairaalahoitojakson aikana (OR 2.42, 95% CI 1.84-3.18, P < 0.001) riippumatta potilaan iästä tai sairauksista.

Väitöskirjatyön päätelminä voidaan todeta että osittaisten elvytysyritysten huomioiminen raportoitaessa potilaiden selviytymislukuja parantaisi tulosten yhdenmukaisuutta ja vertailtavuutta. Painantaelvytyksen laatudata tulisi liittää elvytyksen aikaisten menetelmien vertailuun. Potilaan elvytysvammat ovat yleisiä ja vammoihin liittyvät riskitekijät tulisi huomioida potilaan hoitoketjussa. Yksinkertainen ensihoidon riskipisteytys voi soveltua riskinarvioinnin työkaluksi kenttäolosuhteissa kriittisesti sairaan potilaan jatkoennusteen arviointiin.

Background: The outcome of out-of-hospital cardiac arrest (OHCA) varies between countries, and the prognosis remains modest despite improvements in quality of care. International OHCA registries and Utstein guidelines aim to gather comprehensive epidemiological data that could be better compared between communities. Cardiopulmonary resuscitation (CPR) may cause injuries. Although a majority of CPR-related injuries are considered to be non-life-threatening, their predictors are poorly known.

End-tidal carbon dioxide (ETCO2) is a marker for CPR quality and CPR effectiveness during the resuscitation attempt. The role of active compression-decompression (ACD) devices in improving resuscitation quality by enhancing the ETCO2 output has had controversial results, while previous studies lack quality measurements of CPR attempts.

Emergency medical service (EMS) staff meet their patients in situations where the underlying severity of the patient’s condition may not be easily resolved. Therefore, a reliable assessment tool for early recognition of a deteriorating patient would be valuable in the pre-hospital setting.

The aims of this study were to 1) describe the epidemiology of OHCA in the Pirkanmaa area of Finland, 2) evaluate the impact of futile resuscitation attempts on the outcomes in OHCA according to the Utstein reporting template, 3) determine the incidence of and predictors for CPR-related injuries in non-survivors of OHCA, 4) assess whether ACD-CPR provides better overall resuscitation quality than manual CPR in terms of ETCO2 output when both methods are used under the guidance of an audio-visual feedback system defibrillator in the pre-hospital setting, and 5) determine whether a simplified pre-hospital medical emergency team (MET) score could provide a risk assessment tool in the pre-hospital setting and predict in-hospital outcomes.

Materials and methods: Study data were collected prospectively from 314 OHCA cases, including forensic autopsy records, during a 12-month study period and retrospectively from 610 adult patients’ pre-hospital MET scores during a 6-month study period. The emergency medical service (EMS) adhered to the European Resuscitation Council Resuscitation Guidelines (2010) during the study. CPR-quality data from ten witnessed OHCAs resuscitated with alternating two CPR methods, ACD-CPR and manual CPR, were collected together with continuous ETCO2 measurements. Differences between the CPR methods were analysed within each OHCA case to minimise the confounding factors between the cases. Pre-hospital vital signs were scored to receive a simplified pre-hospital MET score.

Results: In the prospective study, the incidence of EMS-treated OHCA was 52 per 100,000 population per year. EMS attended a total of 314 OHCA cases in which resuscitation was not attempted due to futility in 34 (11%) cases, and efforts were soon discontinued due to dismal prognostic factors in 74 (24%) cases. The discontinued cases were classified as partial resuscitations. Removing these partial resuscitation attempts from the outcome calculations increased the percentage of survival to hospital discharge from 14% to 19%. The overall survival from EMS-witnessed CA was low (16%) but resulted in good neurological recovery (cerebral performance category 1-2) at hospital discharge among all survivors. In this study, the shockable initial rhythm (OR 3.91, 95% CI 1.61-9.51, P = 0.003) and bystander CPR (OR 3.48, 95% CI 1.29-9.39, P = 0.014) were strong independent predictors of survival after OHCA. A total of 149 cases underwent a forensic autopsy after OHCA. The incidence of CPRrelated injuries was 47%, and the most common injuries were multiple rib fractures (43%) and sternum fracture (15%). The independent predictors for CPR-related injuries were OHCA in a public location (OR 4.98, 95% CI 2.02–12.31, P < 0.001), male gender (OR 4.11, 95% CI 1.79–9.43, P = 0.001), and older age (OR 1.04, 95% CI 1.01–1.07, P = 0.013). The duration of CPR attempts did not affect the incidence of injuries.

In the study comparing the two CPR methods, the interaction between the method and the patient was significant (P < 0.001) for ETCO2 output. The mean length of the CPR episodes was 37(±8) minutes, and in six out of ten cases, the ETCO2 output was higher with manual CPR, indicating similar effectiveness of CPR-methods. Higher simplified pre-hospital MET scores were associated with hospital morbidity and mortality. A simplified pre-hospital MET score was an independent predictor for hospital mortality (OR 2.42, 95% CI 1.84-3.18, P < 0.001), regardless of the patient’s age or previous physical health.

Conclusions: The incidence and survival rates of EMS-treated OHCA in the Pirkanmaa area of Finland are similar when compared to the European registries. However, partial resuscitations formed a considerable amount of OHCA cases, and this interfered with the outcome calculations. The incidence of CPR-related injuries was lower compared to previous studies, and this study presents a novel finding that OHCA in public locations is an independent risk factor for these injuries. A novel method of comparing the effectiveness of two CPR methods on their ETCO2 output by monitoring the quality of CPR during the resuscitation attempt found that qualitycontrolled ACD-CPR was not superior to quality-controlled manual CPR. A simplified pre-hospital MET score predicts patient outcome regardless of age or physical health and could serve as a pre-hospital risk assessment tool.