Mortalitätsmodell bei diabetischer Ketoazidose (DKA MPM)

Klinischer Hintergrund

Die diabetische Ketoazidose (DKA) weist in modernen Fallserien eine Mortalität auf, die in gut aufgestellten Gesundheitssystemen meist mit unter 1 Prozent angegeben wird, bei schwerer Begleiterkrankung, tiefer Azidose oder verzögerter Behandlung jedoch deutlich ansteigt. Die Entscheidung, die das Instrument unterstützt, betrifft nicht die Frage, ob der Patient stationär aufgenommen werden soll (er ist bereits aufgenommen), sondern wie engmaschig er überwacht wird, ob eine Intensivtherapie gerechtfertigt ist und wie früh bei einer Verschlechterung Alarm geschlagen werden soll. Die Schwierigkeit liegt darin, dass die Mortalität niedrig genug ist, um die klinische Intuition allein wenig geeignet erscheinen zu lassen, jene Patienten, die überleben werden, von jenen zu unterscheiden, die es nicht tun, während zugleich die Folgen des Übersehens eines Hochrisikopatienten gravierend sind.

Das DKA MPM wurde gerade dazu entwickelt, eine strukturierte, variablenbasierte Risikostratifizierung bereitzustellen, die die klinische Beurteilung während der ersten 24 Stunden ergänzt. Im Gegensatz zu allgemeinen Intensivscores wie APACHE III, die eine große Zahl von Variablen erfordern und arbeitsintensiv sind, beruht das DKA MPM auf sechs einfachen klinischen und laborchemischen Variablen, die bei der DKA-Versorgung routinemäßig erhoben werden.

Berechnung des Mortalitätsmodells bei diabetischer Ketoazidose

Das DKA MPM wird als Summe von sechs binären Variablen berechnet:

$$\text{Punkte} = 6 \times S_{\text{SCD}} + 4 \times S_{\text{pH}} + 4 \times S_{\text{insulin}} + 4 \times S_{\text{glukos}} + 4 \times S_{\text{medv}} + 3 \times S_{\text{feber}}$$

wobei jedes $S$ den Wert 1 annimmt, wenn das Kriterium erfüllt ist, und 0, wenn es nicht erfüllt ist. Der Punktebereich reicht von 0 bis 25.

Die sechs Variablen und ihre Zeitpunkte:

Das Modell wurde in einer retrospektiven Kohorte am Sotiria General Hospital in Athen abgeleitet. Sämtliche DKA-Aufnahmen über einen Zeitraum von 10 Jahren wurden ausgewertet, was 154 Patienten ergab (52 Männer, Durchschnittsalter 58 ± 12 Jahre). Von diesen verstarben 20 (13 Prozent) während des Krankenhausaufenthalts [1]. Von 18 Variablen bei Vorstellung und 20 Variablen zu jedem der Zeitpunkte 4, 12 und 24 Stunden wurden in der multivariaten Analyse sechs als unabhängige Prädiktoren der Mortalität identifiziert. Die Punktevergabe wurde anhand der relativen Odds Ratios gewichtet, wobei die schwere Begleiterkrankung die höchste Punktzahl (6) und das Fieber die niedrigste (3) erhielt. Das Modell wurde mit APACHE III verglichen, und der Median des APACHE III unterschied sich signifikant zwischen den gemäß DKA MPM stratifizierten Patientengruppen [1].

Interpretation in der Praxis

Eine zentrale Eigenschaft des DKA MPM ist, dass die Endpunktzahl bei Vorstellung nicht verfügbar ist. Zwei der Variablen erfordern eine Beobachtung über 12 Stunden und zwei eine Beobachtung über 24 Stunden. Das Instrument ist somit kein Triage-Werkzeug bei Aufnahme, sondern ein Werkzeug zur sukzessiven Neubewertung des Risikos während der ersten 24 Stunden.

In der Ableitungskohorte wurden die Punkte mit folgender beobachteter Mortalität in Risikobänder eingeteilt [1]:

Die extrem niedrige Mortalität in der Niedrigpunktgruppe deutet darauf hin, dass ein Patient, der nach 24 Stunden keinen der sechs Risikomarker aufweist, den Krankenhausaufenthalt mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit überleben wird. Umgekehrt bedeutet eine Punktzahl von 19 oder höher, dass nahezu alle Patienten der Ableitungskohorte verstarben, was eine rasche Eskalation der Versorgungsstufe und die Identifikation der auslösenden Ursache der DKA rechtfertigt.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Punktzahl kumulativ und dynamisch ist. Ein Patient, der bei Vorstellung eine schwere Begleiterkrankung und einen pH unter 7,0 aufweist (Punktzahl 10), befindet sich noch im Niedrigrisikoband, doch wenn die Glukose bei 12 Stunden nicht unter 16,7 mmol/L fällt, steigt die Punktzahl auf 14, und ist das Bewusstsein bei 24 Stunden eingeschränkt, erreicht der Patient 18 Punkte. Jede neu hinzukommende Variable sollte daher Anlass zu einer erneuten Beurteilung von Versorgungsstufe und Prognose geben.

Validierung und Leistungsfähigkeit

Dem DKA MPM fehlt eine externe Validierung. In der einzigen Studie, die den Validierungsstatus des Modells ausdrücklich erörtert, wird festgestellt, dass es vor zwei Jahrzehnten erstellt wurde, ohne danach in einer unabhängigen Kohorte validiert zu werden [2]. Diese Studie, von einem thailändischen Universitätskrankenhaus (93 Patienten, 10,7 Prozent Mortalität), entschied sich stattdessen, ein eigenes Modell mit völlig anderen Prädiktoren zu entwickeln: Alter über 55 Jahre, weibliches Geschlecht, Anionenlücke über 30 mEq/L, Hämoglobin unter 10 g/dL und kardiovaskuläre Erkrankung. Ihr Modell erreichte in der internen Validierung eine AUC von 0,82 (95 Prozent KI 0,67–0,97) [2].

Dass eine unabhängige Gruppe andere Variablen als Efstathiou wählte, ist für sich genommen kein Beleg dafür, dass das DKA MPM schlecht abschneidet, veranschaulicht aber, dass die Prädiktoren der DKA-Mortalität zwischen Populationen variieren. In der Ableitungskohorte betrug das Durchschnittsalter 58 Jahre und die Mehrheit hatte einen Typ-2-Diabetes, was sich von Populationen unterscheidet, in denen der Typ-1-Diabetes dominiert und das Durchschnittsalter niedriger ist. In einer indonesischen Kohorte mit 301 Patienten und 28,6 Prozent 72-Stunden-Mortalität wurden Komorbidität, Bewusstseinsgrad, frühere DKA und Laktatwert als Prädiktoren identifiziert, weder Insulinbedarf noch Glukose bei 12 Stunden oder Fieber [3]. Eine spanische Studie mit 231 DKA-Episoden konzentrierte sich auf die Vorhersage des Intensivtherapiebedarfs anstelle der Mortalität und fand, dass pH, Bikarbonat, Bilirubin und Glasgow Coma Scale die stärksten Prädiktoren waren, mit einer AUC von 0,84 in der Validierungskohorte [4].

In Ermangelung einer externen Validierung lässt sich die Diskriminationsfähigkeit des DKA MPM nicht mit einer c-Statistik aus einer unabhängigen Kohorte angeben. Innerhalb der Ableitungskohorte stellten die Autoren fest, dass sich der Median des APACHE III signifikant zwischen den Punktgruppen unterschied (p < 0,001), was darauf hindeutet, dass das Modell einen echten Risikogradienten erfasst, aber nichts darüber aussagt, wie gut es generalisiert [1]. Eine auf der MIMIC-IV-Datenbank beruhende Studie des maschinellen Lernens, die völlig andere Variablen verwendete (APS III, Osmolalität, Vasopressorbedarf, Laktat), erreichte eine AUC von 0,92 für das Nomogramm und 0,95 für das XGBoost-Modell, doch diese Studie validierte das DKA MPM nicht und schloss ausschließlich Intensivpatienten mit schwerer DKA ein [5].

Einschränkungen

Es gibt keine externe Validierung. Dies ist die einzeln wichtigste Einschränkung. Alle Zahlen zur Mortalität je Punktband stammen aus einer einzigen Kohorte an einem einzigen Krankenhaus in Athen während der 1990er-Jahre. Die Mortalität in der modernen DKA-Versorgung ist generell niedriger als 13 Prozent, was bedeutet, dass die absoluten Risikoprozente das heutige Risiko wahrscheinlich überschätzen, insbesondere in den niedrigen und intermediären Punktbändern.

Das Modell ist bei Vorstellung nicht verfügbar. Vier von sechs Variablen werden erst bei 12 beziehungsweise 24 Stunden erfasst. Dadurch kann das Instrument nicht für die initiale Triage oder für die Entscheidung über eine Intensivtherapie bei Aufnahme verwendet werden. Der klinisch wichtigste Zeitraum für den DKA-Patienten sind die ersten Stunden, und hier trägt das DKA MPM erst im Nachhinein bei.

Die Ableitungskohorte war klein. Mit 154 Patienten und 20 Todesfällen ist die statistische Power begrenzt, insbesondere um unabhängige Prädiktoren mit Sicherheit zu identifizieren. Die Konfidenzintervalle für die Beiträge der einzelnen Variablen werden im Abstract nicht berichtet, doch die Kohortengröße bedeutet ein erhebliches Risiko einer Überanpassung.

Die Variablen spiegeln das Ansprechen auf die Behandlung wider, nicht allein den Schweregrad der Erkrankung. Ein Bedarf von mehr als 50 Einheiten Insulin und eine anhaltende Hyperglykämie bei 12 Stunden können ebenso gut eine Insulinresistenz, eine fehlerhafte Flüssigkeitstherapie oder eine verzögerte Ketonsuppression widerspiegeln wie ein tatsächliches Mortalitätsrisiko. Dies macht das Modell empfindlich gegenüber lokalen Behandlungsprotokollen: Verwendet eine Station routinemäßig hohe Insulindosen oder verfolgt eine andere Strategie zur Glukosesenkung, verschiebt sich die Punktzahl, ohne dass sich das zugrunde liegende Risiko notwendigerweise verändert.

Kinder und Jugendliche sind ausgeschlossen. Das Modell gilt für Erwachsene. Die DKA bei Kindern, insbesondere beim Typ-1-Diabetes, hat eine andere Prädiktorkonstellation und eine niedrigere Mortalität.

Nicht anwendbar bei gemischten hyperglykämischen Krisen. Eine DKA mit überlappendem hyperosmolarem Zustand (HHS) hat eine höhere Mortalität und kann andere Prädiktoren erfordern. Der Anteil reiner DKA-Fälle in der Ableitungskohorte geht aus dem Abstract nicht hervor.

Quellen

1. Efstathiou SP m.fl. A mortality prediction model in diabetic ketoacidosis. Clin Endocrinol (Oxf) 2002. PMID: 12390332
2. Munsakul N, Manosroi W, Buranapin S. Predictors and Predictive Score of In-Hospital Mortality in Diabetic Ketoacidosis: A Retrospective Cohort Study. Medicina (Kaunas) 2024. PMID: 39597018
3. Siregar NN m.fl. Seventy-Two Hour Mortality Prediction Model in Patients with Diabetic Ketoacidosis: A Retrospective Cohort Study. J ASEAN Fed Endocr Soc 2018. PMID: 33442117
4. Sebastian-Valles F m.fl. Factors associated with intensive care unit admission due to diabetic ketoacidosis in adults: a validated predictive model. Acta Diabetol 2025. PMID: 39680130
5. Xie W m.fl. Machine learning prediction models and nomogram to predict the risk of in-hospital death for severe DKA. Int J Med Inform 2023. PMID: 37001474