Der Einfluss zirkadian effektiver Bestrahlungsstärken auf die Cortisolspiegel von Intensivpatienten: Ein Vergleich zwischen Patienten mit und ohne Delir

Abstract

Hintergrund: Die zirkadian regulierte Cortisolsekretion spielt eine zentrale Rolle in der Aufrechterhaltung physiologischer Prozesse. Bei kritisch kranken Patienten, insbesondere solchen mit Delir, kann es zu pathologisch veränderten Spiegeln kommen. Zielsetzung: Ziel dieser Studie war es, den Einfluss unterschiedlicher Behandlungsumgebungen (Standardzimmer vs. modifiziertes Zimmer) und Lichtbedingungen in Abhängigkeit des Vorliegens eines Delirs auf die zirkadianen Serumcortisolwerte zu untersuchen. Methodik: In einer klinisch-prospektiven Observationsstudie wurden 73 Patienten, die auf der Intensivstation der Charité (Campus Virchow) behandelt wurden, untersucht. Die Patienten wurden entweder in Standardzimmern oder in modifizierten Zimmern mit spezieller Lichtdecke behandelt. Die Serumcortisolwerte wurden in drei Messperioden (SCMP-A, -B und -C) alle 4 Stunden über 24 Stunden hinweg gemessen (7 wiederholte Messungen). Es wurden sowohl zweifaktorielle als auch dreifaktorielle Varianz- und Kovarianzanalysen durchgeführt, um die Interaktionen zwischen den Behandlungsbedingungen (Standardzimmer vs. modifiziertes Zimmer), den Lichtbedingungen, dem Delirzustand und dem zeitlichen Verlauf der Serumcortisolwerte zu evaluieren. Die statistische Signifikanz wurde im Voraus auf p < 0,05 festgelegt. Ergebnisse: Von den 73 untersuchten Patienten entwickelten 76 % der Patienten (n = 28) in den Standardzimmern ein Delir, verglichen mit 47 % (n = 17) in den modifizierten Zimmern (p = 0,017). Die Mediane der Serumcortisolwerte waren bei Patienten in den modifizierten Zimmern in der ersten Messperiode tendenziell niedriger, insbesondere während maximaler Ec. Die zweifaktorielle Kovarianzanalyse zeigte, dass die zirkadian effektive Bestrahlungsstärke (Ec) in sowohl SCMP A (p = 0,0055) als auch in SCMP-B (p = 0,0009) signifikante Unterschiede in den Serumcortisolwerten zwischen den Behandlungsgruppen erzeugte. Die Serumcortisolwerte zeigten dabei signifikante zeitliche Veränderungen (p < 0,0001) und charakteristische Interaktionen zwischen Gruppe und Zeit (p < 0,0001). In SCMP-C wurden diese Unterschiede jedoch nicht beobachtet (p = 0,4626). In der dreifaktoriellen Kovarianzanalyse wurden signifikante Unterschiede in den Serumcortisolwerten zwischen den Behandlungsgruppen (p = 0,0028) sowie zwischen Patienten mit und ohne Delir (p = 0,0346) festgestellt. Es bestanden signifikante Interaktionen zwischen Behandlungsgruppe und Delir-Zustand (p = 0,0067) sowie zwischen den Behandlungsgruppen und der Zeit (p < 0,0001). Die zirkadian effektive Bestrahlungsstärke (Ec) hatte prinzipiell einen signifikanten Einfluss auf die Serumcortisolwerte (p < 0,0001) und damit einen größeren Einfluss auf die zirkadianen Cortisolwerte als das Delir (p = 0.0346). Schlussfolgerung: Die Modifikation des intensivstationären Raumkonzeptes durch ein dynamisches Lichtsystem (DLS) kann zirkadiane Serumcortisolwerte sowohl von deliranten als auch nicht deliranten Patienten beeinflussen. Die Veränderungen der Cortisolwerte über die Zeit in Abhängigkeit des Vorliegens eines Delirs weisen auf die Relevanz von Störungen der physiologischen zirkadianen Cortisolsekretion im Kontext der Pathophysiologie des Delirs hin. In den ersten beiden Messperioden (SCMP-A und SCMP-B) zeigten die Cortisolwerte von deliranten Patienten zum Zeitpunkt der Applikation maximaler Ec eine stärker fallende Tendenz im Vergleich zu den Cortisolwerten von deliranten Patienten in Standardzimmern, was im Kontext nicht-pharmakologischer Delirtherapie und pathologischen Cortisolwerten kritisch Kranker von Bedeutung sein könnte. Es bestand eine signifikante Interaktion zwischen der Behandlungsgruppe und dem Delir-Zustand (p = 0,0067), was darauf hinweist, dass der Einfluss der Behandlungsumgebung auf die Cortisolwerte durch das Vorhandensein eines Delirs beeinflusst wird. Die abnehmenden Effekte in der dritten Messperiode (SCMP-C) könnten mit einer Habituation der Patienten hinsichtlich hoher Bestrahlungsstärken erklärbar sein, was bei der Standardisierung von Lichtinterventionen berücksichtigt werden muss. Methodische Limitationen wie das Fehlen spezifischer Schwellenwerte und die Komplexität der Interventionen unterstreichen jedoch die Notwendigkeit weiterer, methodisch robuster Studien.

Background: The circadian-regulated secretion of cortisol, which plays a central role in maintaining physiological processes, can reach pathologically altered levels in critically ill patients, especially those with delirium. Objective: The aim of this study was to assess the impact of different treatment environments (standard room vs. modified room) and light conditions on circadian serum cortisol levels, particularly in relation to the presence of delirium. Methodology: In a clinical prospective observational study, 73 patients treated in the intensive care unit of Charité (Campus Virchow) were examined. The patients were either placed in standard rooms or modified rooms equipped with a special light ceiling. Serum cortisol levels were measured every 4 hours over a 24-hour period across three measurement periods (SCMP-A, -B, and -C). Two-way and three-way variance and covariance analyses were conducted to evaluate the interactions between treatment conditions (standard room vs. modified room), lighting conditions, delirium status, and the temporal course of serum cortisol levels. Statistical significance was predetermined at p < 0.05. Results: Of the 73 patients, 76% (n = 28) in the standard rooms developed delirium, compared to 47% (n = 17) in the modified rooms (p = 0.017). Serum cortisol medians in the modified rooms tended to be lower during the first measurement period, particularly during times of maximal circadian effective irradiance (Ec). The two-way ANCOVA revealed that Ec during SCMP-A (p = 0.0055) and SCMP-B (p = 0.0009) led to significant differences in serum cortisol levels between the groups. Cortisol levels showed significant temporal changes (p < 0.0001) with notable group-time interactions (p < 0.0001). These differences were not observed during SCMP-C (p = 0.4626). Three-way ANCOVA showed significant differences between treatment groups (p = 0.0028) and between patients with and without delirium (p = 0.0346). Significant interactions were noted between treatment group and delirium status (p = 0.0067), as well as between treatment group and time (p < 0.0001). Ec had a significant overall effect on serum cortisol levels (p < 0.0001) and exerted a larger influence on circadian cortisol levels than the presence of delirium (p = 0.0346). Conclusion: Modifying ICU environments with a dynamic lighting system (DLS) can affect circadian serum cortisol levels in both delirious and non-delirious patients. The time-dependent changes in cortisol levels, in relation to delirium, emphasize the importance of physiological circadian cortisol regulation in delirium pathophysiology. In the first two measurement periods (SCMP-A and SCMP-B), delirious patients experienced a more pronounced decline in cortisol levels during peak Ec compared to those in standard rooms. This may have implications for non-pharmacological delirium management and for addressing pathological cortisol levels in critically ill patients. The significant interaction between treatment group and delirium status (p = 0.0067) suggests that the treatment environment's effect on cortisol levels is modulated by delirium. The diminishing effects in SCMP-C could be due to patient habituation to high irradiance levels, which should be considered when designing light-based interventions. Methodological limitations, such as the lack of specific thresholds and the complexity of the interventions, highlight the need for further robust studies.