PRESET-Score für das Überleben unter ECMO

Klinischer Hintergrund

Die Entscheidung, bei schwerem ARDS eine venovenöse ECMO zu beginnen, ist ressourcenintensiv und mit einem erheblichen Komplikationsrisiko verbunden. Die Patientenauswahl ist für das Ergebnis entscheidend, doch ein Konsens fehlt. Mehrere Prädiktionsscores wurden publiziert, darunter RESP, PRESERVE, ECMOnet und Roch, doch sie unterscheiden sich in den einbezogenen Variablen und sind oft unzureichend extern validiert. Der PRESET-Score wurde entwickelt, um ein einfaches, kategoriales Instrument auf Basis extrapulmonaler Prädiktoren zu bieten, die unmittelbar vor der Kanülierung verfügbar sind, und um lungenbezogene Scores wie RESP zu ergänzen [1].

Berechnung des PRESET

Der PRESET-Score ist die Summe von fünf Variablen, die unmittelbar vor ECMO-Beginn erhoben werden:

$$\text{PRESET} = P_{\text{MAP}} + P_{\text{Laktat}} + P_{\text{pH}} + P_{\text{Thrombozyten}} + P_{\text{Krankenhaustage}}$$

wobei jede Komponente Punkte in folgendem Höchstbereich beiträgt:

Die Gesamtpunktzahl reicht von 0 bis 15. Die Variablen werden mit Schwellenwerten kategorisiert, die aus der Wald-Statistik der multivariablen logistischen Regression stammen, in der der relative Beitrag jeder Variablen ihr Punktgewicht bestimmt [1].

Die Ableitungskohorte bestand aus 108 konsekutiven ARDS-Patientinnen und -Patienten unter venovenöser ECMO am Universitätsklinikum Essen zwischen Dezember 2009 und Februar 2015. Der mediane SOFA betrug 14 (Interquartilsabstand 12–16), der mediane SAPS II 62,5 (57–72,8), der mediane Intensivaufenthalt 17 Tage (1–124), und die Intensivsterblichkeit lag bei 62 %. Führende ARDS-Ursachen waren die bakterielle Pneumonie (45 %) und die H1N1-Influenza (19 %). 86 % wurden am zuweisenden Krankenhaus kanüliert und unter laufender ECMO transportiert [1].

Die fünf Variablen wurden identifiziert, indem 11 Variablen mit univariatem p ≤ 0,1 in eine schrittweise logistische Rückwärtsregression eingingen. Laktat, Krankenhaustage vor ECMO, mittlerer arterieller Druck, Thrombozyten und arterieller pH-Wert waren unabhängig mit der Intensivsterblichkeit assoziiert und bilden die Grundlage des Scores [1].

Interpretation in der Praxis

PRESET teilt die Patientinnen und Patienten in drei Risikoklassen mit deutlich unterschiedlicher Sterblichkeit ein. In der Ableitungskohorte sah die Verteilung so aus:

Klasse I kennzeichnet eine niedrige Sterblichkeit, bei der eine ECMO begründet und das erwartete Ergebnis günstig ist. Klasse III markiert eine sehr hohe Sterblichkeit (93 % in der Ableitung) und sollte zu einer kritischen Diskussion darüber führen, ob eine ECMO sinnvoll ist, besonders wenn weitere limitierende Faktoren vorliegen, etwa eine terminale Lungenerkrankung ohne Transplantationsoption. Klasse II ist die breite Mittelgruppe, in der der Score die Entscheidung nicht allein tragen kann und die klinische Gesamtbeurteilung einfließen muss [1].

Die mediane Überlebenszeit unterschied sich in der Ableitungskohorte deutlich zwischen den Klassen: Klasse I 58 Tage (31–nicht definiert), Klasse II 23 Tage (13–40), Klasse III 12 Tage (1–16) [1].

Validierung und Testgüte

In der Ableitungskohorte erreichte PRESET eine AUC von 0,823 (95 % KI 0,74–0,90, p < 0,001) und übertraf im paarweisen ROC-Vergleich alle verglichenen Scores (ECMOnet AUC 0,69, RESP AUC 0,64, PRESERVE und Roch niedriger) [1].

Die interne Validierung erfolgte prospektiv an 82 konsekutiven Patientinnen und Patienten desselben Zentrums (Februar 2015 bis Januar 2017, Sterblichkeit 55 %). Die Diskrimination war mit einer AUC von 0,845 (95 % KI 0,76–0,93, p < 0,001) exzellent. Die Sterblichkeit je Klasse betrug 14 %, 67 % bzw. 91 % und bestätigte damit das Muster der Ableitungskohorte [1].

Die externe Validierung erfolgte an 59 Patientinnen und Patienten am Marienhospital Osnabrück, einem anderen deutschen Zentrum (Februar 2013 bis Dezember 2015, Sterblichkeit 47 %). Die AUC fiel auf 0,70 (95 % KI 0,56–0,84, p = 0,008). Die Kalibrierung blieb gut (Hosmer-Lemeshow χ² = 4,2, p = 0,655). Die Sterblichkeit je Klasse betrug 27 %, 50 % bzw. 70 %, womit Klasse III weiterhin ein hohes Risiko kennzeichnet, allerdings bei niedrigerer absoluter Sterblichkeit als in der Ableitung [1].

Spätere externe Validierungen haben gemischte Ergebnisse gezeigt. In einer COVID-19-Kohorte (n = 105, University of Maryland) war der mittlere PRESET bei Überlebenden signifikant niedriger (6,03 gegenüber 8,11, p < 0,001), und Patientinnen und Patienten mit einem PRESET ≤6 hatten ein Überleben von 97,7 % gegenüber 32,5 % bei einem PRESET ≥8. Die multivariable logistische Regression ergab ein OR von 2,84 (95 % KI 1,75–4,63) für das Überleben je niedrigerer Punktstufe [2]. In einer anderen großen deutschen Kohorte (n = 283, 2012–2022) war die Diskrimination für alle geprüften Scores schwach, und die Autoren raten davon ab, sie allein zur Patientenauswahl zu verwenden [3]. Eine tschechische Multizenterstudie zum Influenza-A-ARDS fand für PRESET eine AUC von 0,57, deutlich schlechter als APACHE II in derselben Kohorte [4]. In einer großen internationalen COVID-19-Kohorte (n = 1147) lag die AUROC von PRESET zwischen 0,58 und 0,62, auf dem Niveau der übrigen ECMO-Scores und mit mangelhafter Kalibrierung [5].

Zusammenfassend schneidet PRESET in der Population am besten ab, aus der er abgeleitet wurde: bakterielle und virale Pneumonie mit ausgeprägtem Organversagen an deutschen ECMO-Zentren. In COVID-19-Kohorten und bei anderen Ätiologien fällt die Diskrimination deutlich ab.

Limitationen

PRESET wurde ausschließlich für die venovenöse ECMO abgeleitet und gilt weder für die venoarterielle ECMO noch für den kardiogenen Schock. Kontraindikationen wie eine terminale Lungenerkrankung ohne Transplantationsoption waren bereits in der Ableitung ausgeschlossen und gehen nicht in den Score ein [1].

Alle fünf Variablen sind extrapulmonal. Der Score erfasst Organversagen und Kreislaufbeeinträchtigung, enthält aber keinerlei lungenspezifische Parameter wie den Oxygenierungsindex, den PaCO₂ oder Beatmungseinstellungen. Das ist bewusst so angelegt und macht PRESET zu einer Ergänzung und nicht zu einem Ersatz für lungenbezogene Scores wie RESP. Wer eine extreme Hypoxämie, aber normale Werte für Laktat, MAP und pH hat, kann trotz lebensbedrohlicher respiratorischer Insuffizienz einen niedrigen PRESET erreichen [1].

Die Ableitungskohorte ist klein (n = 108) und monozentrisch, mit einem hohen Anteil interhospitaler ECMO-Transporte (86 %), was die Übertragbarkeit einschränkt. Die externe Validierung war mit n = 59 ebenfalls klein und auf deutsche Zentren beschränkt. Spätere Validierungen bei COVID-19 und Influenza A zeigten eine schlechtere Testgüte, insbesondere hinsichtlich der Diskrimination [3, 4, 5].

Der Score ist statisch und wird zu einem Zeitpunkt erhoben. Die Variablen können sich auf der Intensivstation rasch ändern, und wer zunächst in Klasse II liegt, kann innerhalb von Stunden durch steigendes Laktat oder fallenden pH-Wert in Klasse III wechseln. Der Score ist daher als Momentaufnahme zum Entscheidungszeitpunkt zu verstehen und nicht als prognostischer Marker während laufender ECMO-Therapie.

Quellen

1. Hilder M, Herbstreit F, Adamzik M et al. Comparison of mortality prediction models in acute respiratory distress syndrome undergoing extracorporeal membrane oxygenation and development of a novel prediction score: the PRESET-Score. Critical Care 2017. PMID: 29233160
2. Powell EK, Lankford AS, Ghneim M et al. Decreased PRESET-Score corresponds with improved survival in COVID-19 veno-venous extracorporeal membrane oxygenation. Perfusion 2023. PMID: 36114156
3. Mazuru V, Mang S, Ajouri J et al. External Validation of the PREdiction of Survival on Extracorporeal Membrane Oxygenation Therapy (PRESET) Score: A Single-Center Cohort Experience. ASAIO Journal 2024. PMID: 38728743
4. Maca J, Matousek V, Bursa F et al. Extracorporeal membrane oxygenation survival: External validation of current predictive scoring systems focusing on influenza A etiology. Artificial Organs 2021. PMID: 33534922
5. Shah N, Xue B, Xu Z et al. Validation of extracorporeal membrane oxygenation mortality prediction and severity of illness scores in an international COVID-19 cohort. Artificial Organs 2023. PMID: 37032544