Einfluss der intraoperativen Glukosevariabilität auf die Entwicklung einer perioperativen Muskelschwäche

Abstract

Einleitung: Die Intensive Care Unit Acquired Weakness (ICUAW) ist eine relevante Komorbidität bei kritisch kranken Patienten, welche sich bereits zu Beginn des intensivstationären (ITS) Aufenthalts manifestiert und mit erhöhter Morbidität und Letalität, Verlängerung des Krankenhausaufenthalts und Einschränkung der Lebensqualität verbunden ist. Ob eine Muskelschwäche bereits perioperativ auftritt, wurde bislang nicht ausreichend untersucht. Hyperglykämien treten häufig im perioperativen Setting auf und sind ein bekannter Risikofaktor für die Entwicklung einer ICUAW. Weiters ist eine erhöhte Glukosevariabilität mit einer höheren Krankenhaus- und ITS-Sterblichkeit assoziiert. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung, ob sich bereits perioperativ eine klinisch messbare Muskelschwäche entwickelt, welchen Einfluss die intraoperative Glukosevariabilität darauf hat und inwiefern das funktionelle Outcome der Patienten dadurch kompromittiert ist.

Methodik: Im Rahmen einer Substudie der multizentrischen, prospektiven Observationsstudie BioCog (EA2/092/14) wurden 89 Patienten ≥ 65 Jahre, welche sich einer elektiven Operation (OP) von ≥ 60 Minuten unterzogen haben, in unsere Studie eingeschlossen. Die Muskelkraft wurde mittels Handkraftdynamometer präoperativ, am ersten postoperativen Tag (POD1), bei ITS-Entlassung, bei Krankenhausentlassung sowie 3 Monate nach erfolgter OP erhoben. Mittels intraoperativer arterieller Blutgasanalysen (BGA) wurde in 20-minütigen Abständen der Glukosewert bestimmt. Nach Ausschluss von Patienten mit einem ITS-Aufenthalt über 72 Stunden und diagnostizierter ICUAW wurden 59 Patienten analysiert. Davon erhielten 14 Patienten zusätzlich prä- und postoperativ eine bettseitige Spirometrie. Items zum funktionellen Outcome wie Barthel-Index (BI), Aktivitäten des täglichen Lebens (IADL), Timed up and go-Test (TUG) und der Functional Indepence Measure-Fragebogen (FIM) wurden prä- und postoperativ evaluiert. Zu- oder Abnahme der Handkraft, der Vitalkapazität (VC) und der Einsekundenkapazität (FEV1) wurde als relative Änderung der prä- und postoperativen Messungen definiert. Für die explorative statistische Auswertung kamen nicht parametrische Tests zur Anwendung.

Ergebnisse: An POD1 zeigte sich ein signifikanter Handkraftverlust von 16,4 % (p < 0,001). Die Handkraft blieb bei Krankenhausentlassung (p = 0,016) bis hin zum dreimonatigen Follow-up signifikant verringert (p = 0,012). Auch die postoperativen Lungenfunktionsparameter waren signifikant erniedrigt mit 13,1 % für VC (p = 0,022) und 12,6 % für FEV1 (p = 0,001). Die Glukoseparameter zeigten keinen signifikanten Einfluss auf eine Muskelschwäche. Bei Krankenhausentlassung waren die IADL (p < 0,001) und FIM (p < 0,001) signifikant verringert, IADL blieben bis zum dreimonatigen Follow-up signifikant vermindert (p = 0,026).

Zusammenfassung: An POD1 konnte eine Schwäche der Atem- und Extremitätenmuskulatur festgestellt werden, wobei die intraoperative Glukosevariabilität keinen signifikanten Einfluss zeigte. Die perioperativ erworbene Muskelschwäche (POAW) trat unabhängig von einer ICUAW auf, bestand bis zum dreimonatigen Follow-up und ist mit zumindest kurzzeitiger funktioneller Einschränkung assoziiert. Folgestudien sollten sich auf die zugrunde liegenden pathophysiologischen Mechanismen fokussieren und darauf basierend, präventive Strategien und Therapieprinzipien erarbeiten.

Background: Intensive Care Unit (ICU) Acquired Weakness (ICUAW) is a frequent complication in critically ill patients, which develops early during ICU stay and is associated with increased morbidity and mortality. It often leads to prolonged weaning, ICU and hospital stay and reduced quality of life. However, muscle weakness during the perioperative period has not yet been thoroughly investigated. Hyperglycemia is a confirmed risk factor for ICUAW and frequently occurs perioperatively. Increased glucose variability has also been associated with a higher risk of hospital mortality in critically ill patients. Our aim was to investigate whether clinically measurable muscle weakness and functional decline occurs perioperatively and if so, how glucose variability has an impact on it.

Methods: 89 patients ≥ 65 years enrolled in a prospective, observational substudy of the BioCog study undergoing elective surgery of ≥ 60 minutes were assessed for hand grip strength (HGS) preoperatively until a 3-month follow-up. Indicators of physical function and daily activities i. e. Barthel index (BI), Functional Independence Measure (FIM), Instrumental Activities of Daily Living (IADL), and Timed Up and Go (TUG) test were assessed preoperatively until a 3-month follow-up. Blood glucose was measured every 20 minutes throughout the procedure via arterial blood gas analyses. Glucose variability by standard deviation was calculated. We excluded patients with ICU stay of ≥ 72 h and ICUAW and analyzed 59 patients. Of these, 14 patients received a bedside spirometry for testing of pulmonary function. Decrease or increase of HGS, vital capacity (VC) and Forced Expiratory Volume in one second (FEV1) was defined as relative change between pre- and postoperative measurements. We used nonparametric tests for exploratory statistical comparisons.

Results: HGS was significantly reduced on the first postoperative day (POD1) by 16.4% (p < 0.001). Postoperative pulmonary function also significantly decreased by 13.1% for VC (p = 0.022) and 12.6% for FEV1 (p = 0.001). HGS remained significantly reduced at hospital discharge (p = 0.016) and at the 3-month follow-up (p = 0.012). Glucose variability showed no statistically significant impact on muscle weakness. IADL (p < 0.001) and FIM (p < 0.001) were decreased at hospital discharge, while IADL remained decreased at the 3-month follow-up (p = 0.026). Conclusion: HGS, functional status and pulmonary function were deteriorated on POD1 whereas glucose variability showed no significant impact. Perioperatively Acquired Weakness (POAW) occurred independently from ICUAW, was still present at the 3-month follow-up and is associated with primarily short-term functional impairment. Further studies should focus on pathophysiological mechanisms and identify risk factors in order to establish preventive strategies and therapeutic approaches.