ROX-Index für die Intubation nach HFNC

Klinischer Hintergrund

Die High-Flow-Sauerstofftherapie über Nasenkanüle (HFNC) ist bei hypoxämischer respiratorischer Insuffizienz inzwischen etabliert, doch eine zentrale Sorge ist die verzögerte Intubation: Wer mit HFNC nicht auskommt, verschlechtert sich während des Zuwartens, und eine späte Intubation ist mit erhöhter Mortalität verbunden. Zugleich ist früh klinisch nicht offensichtlich, wer damit zurechtkommen und wer eine invasive Beatmung benötigen wird. Die Oxygenierung allein ist ein unzuverlässiger Marker, da HFNC die SpO₂ auch dann akzeptabel halten kann, wenn Atemarbeit und Erschöpfung zunehmen. Der ROX-Index verknüpft Oxygenierung und Atemfrequenz zu einem einfachen Maß, das ohne arterielle Blutgasanalyse am Krankenbett erhoben werden kann, und soll früh diejenigen abgrenzen, die die HFNC voraussichtlich tolerieren, von denen, die eine Eskalation benötigen.

Berechnung des ROX

ROX ist der Quotient aus Oxygenierungsindex und Atemfrequenz:

$$\text{ROX} = \frac{\text{SpO}_2 / \text{FiO}_2}{\text{Atemfrequenz}}$$

wobei die SpO₂ in Prozent, die FiO₂ als Fraktion (zum Beispiel 0,40 für 40 %) und die Atemfrequenz in Atemzügen pro Minute angegeben werden. Ein höherer Wert zeigt eine bessere Oxygenierung im Verhältnis zur Atemarbeit an und spricht für einen Erfolg der HFNC.

Der Index wurde von Roca et al. in einer prospektiven Multizenterkohorte von 191 Patientinnen und Patienten mit pneumoniebedingter akuter hypoxämischer respiratorischer Insuffizienz unter HFNC abgeleitet [1]. Die Kohorte wurde über zwei Jahre an mehreren Zentren in Spanien und Frankreich rekrutiert. Endpunkt war die Intubationsnotwendigkeit, die bei 68 Personen (35,6 %) eintrat. Die Autoren identifizierten mit Cox-Modellen proportionaler Hazards den Zusammenhang des ROX mit dem Endpunkt und fanden, dass die prädiktive Aussagekraft mit der Zeit nach HFNC-Beginn zunahm: Die AUC betrug 0,679 nach 2 Stunden, 0,703 nach 6 Stunden und 0,759 nach 12 Stunden [1]. Ein ROX ≥ 4,88 war zu allen drei Zeitpunkten konsistent mit einem geringeren Intubationsrisiko verbunden, mit Hazard Ratios zwischen 0,29 und 0,43. Zur Identifikation von Personen mit hohem Versagensrisiko wurden niedrigere Schwellen vorgeschlagen: < 2,85 nach 2 Stunden, < 3,47 nach 6 Stunden und < 3,85 nach 12 Stunden [1].

Interpretation in der Praxis

ROX sollte nach HFNC-Beginn wiederholt und nicht als Einzelbeurteilung erhoben werden. Der Rechner verwendet die validierte Erfolgsschwelle ≥ 4,88; in der klinischen Anwendung sind jedoch drei Risikozonen mit den zeitangepassten Untergrenzen für ein Versagen nach der Ableitungsstudie zu beachten [1]:

Ein im Verlauf steigender ROX ist beruhigend. Ein fallender oder anhaltend niedriger Wert, insbesondere unterhalb der zeitangepassten Untergrenze, spricht dafür, dass die HFNC nicht ausreicht und eine Eskalation aktiv erwogen werden sollte. Nach 2 Stunden ist der Index noch schwach prädiktiv (AUC 0,679 in der Ableitungskohorte) und mit Vorsicht zu interpretieren; nach 6 und besonders nach 12 Stunden wird er zuverlässiger [1].

Validierung und Testgüte

Eine systematische Übersicht und Metaanalyse von Zhou et al. schloss 13 Beobachtungsstudien mit insgesamt 1751 Pneumoniepatientinnen und -patienten mit akuter hypoxämischer respiratorischer Insuffizienz ein [2]. Die hierarchische zusammengefasste AUC (AUHSROC) betrug 0,81 (95 % KI 0,77 bis 0,84), bei einer gepoolten Sensitivität von 0,71 (95 % KI 0,64 bis 0,78) und einer Spezifität von 0,78 (95 % KI 0,70 bis 0,84). Die Cut-off-Werte variierten zwischen den Studien jedoch erheblich, mit einem Mittelwert von 4,8 und einem Median von 5,3; die meisten Werte lagen zwischen 4,5 und 6,0 [2]. Subgruppenanalysen zeigten eine vergleichbare prädiktive Aussagekraft, unabhängig davon, ob innerhalb von 6 Stunden oder zwischen 6 und 12 Stunden gemessen wurde, und der Index schnitt auch in der COVID-19-Subgruppe zuverlässig ab.

Eine externe Validierung in einer japanischen Multizenterkohorte von 300 COVID-19-Patientinnen und -Patienten (Okano et al.) zeigte allerdings eine schlechtere frühe Diskrimination [3]. Die AUROC des ROX betrug nach 2 Stunden nur 0,57 und nach 6 Stunden 0,62. Erst nach 12 Stunden wurden 0,68 und nach 48 Stunden 0,75 erreicht. Mit der ursprünglichen Untergrenze < 2,85 nach 2 Stunden betrug die Sensitivität bei einer Spezifität von 100 % lediglich 3 %, sodass fast alle später scheiternden Fälle früh übersehen wurden. Die Kalibrierungsanalyse zeigte, dass ROX in dieser Population nicht gut kalibriert war [3].

Vega et al. untersuchten 120 COVID-19-Patientinnen und -Patienten, die an drei Zentren außerhalb der Intensivstation behandelt wurden [4]. Hier betrug die AUC nach 12 Stunden 0,79, doch die optimale Schwelle lag bei 5,99 (Spezifität 96 %, Sensitivität 62 %) und damit deutlich höher als 4,88. Die Roca-Schwelle von 4,88 konnte in dieser Kohorte nicht signifikant zwischen Erfolg und Versagen unterscheiden (p = 0,4 im Log-Rank-Test) [4]. Die Autoren erörtern, dass der abweichende Hypoxiemechanismus der COVID-19-Pneumonie mit Mikrothrombosen und hohem Totraumanteil erklären kann, warum für die Vorhersage eines Erfolgs ein höherer ROX erforderlich ist.

Zusammenfassend schneidet ROX bei einer Pneumonie nicht-COVID-Genese, an der er abgeleitet wurde, und bei Messung nach 12 Stunden am besten ab. In COVID-19-Kohorten ist die Diskrimination früh schlechter, und die Schwellen müssen möglicherweise nach oben angepasst werden.

Limitationen

ROX ist für die pneumoniebedingte hypoxämische respiratorische Insuffizienz validiert. Eine Übertragung auf andere Ätiologien, etwa Herzinsuffizienz, ARDS anderer Genese oder postoperative respiratorische Insuffizienz, ist empirisch nicht gut belegt und sollte mit Vorsicht erfolgen.

Der Index erfasst nur drei Variablen und ignoriert wichtige klinische Parameter wie Bewusstseinslage, Hämodynamik, pH-Wert und Ausmaß der Atemanstrengung. Wer einen steigenden pCO₂, Erschöpfung oder eine hämodynamische Instabilität aufweist, kann einen scheinbar akzeptablen ROX haben und dennoch eine sofortige Intubation benötigen. ROX darf niemals als alleinige Grundlage dafür dienen, eine Intubation aufzuschieben, wenn klinische Erschöpfungszeichen vorliegen.

Die Intubationsentscheidung ist selbst subjektiv und wird von der Verfügbarkeit von Intensivbetten, der lokalen Praxis und den Erwartungen der Behandelnden beeinflusst. Das ist eine Bias-Quelle in allen Validierungsstudien und erklärt einen Teil der Streuung der berichteten Schwellen und Ergebnisse zwischen den Kohorten.

Die SpO₂ ist bei sehr hoher FiO₂ eine unzuverlässige Variable, da die Pulsoxymetrie nahe 100 % Sättigung eine begrenzte Auflösung hat, was eine Verschlechterung maskieren kann. Bei ausgeprägter Anämie oder peripherer Minderperfusion kann die SpO₂ zudem irreführend sein.

Quellen

1. Roca O, Caralt B, Messika J, et al. An Index Combining Respiratory Rate and Oxygenation to Predict Outcome of Nasal High-Flow Therapy. Am J Respir Crit Care Med. 2019;199(11):1368-1376. PMID: 30576221
2. Zhou X, Liu J, Pan J, et al. The ROX index as a predictor of high-flow nasal cannula outcome in pneumonia patients with acute hypoxemic respiratory failure: a systematic review and meta-analysis. BMC Pulm Med. 2022;22(1):121. PMID: 35365110
3. Okano H, Yamamoto R, Iwasaki Y, et al. External validation of the HACOR score and ROX index for predicting treatment failure in patients with coronavirus disease 2019 pneumonia managed on high-flow nasal cannula therapy: a multicenter retrospective observational study in Japan. J Intensive Care. 2024;12(1):7. PMID: 38360681
4. Vega ML, Dongilli R, Olaizola G, et al. COVID-19 Pneumonia and ROX index: Time to set a new threshold for patients admitted outside the ICU. Pulmonology. 2022;28(1):13-17. PMID: 34049831