Sepsis Screening according to International Sepsis Guidelines: Relevance and Challenges for Emergency Medical Services in Germany

Abstract

Background: Sepsis is characterized as a life-threatening organ dysfunction caused by a self-damaging host response to an infection. If Emergency Medical Services (EMS) suspect sepsis, improved survival rates have been observed. The international sepsis guidelines name four sepsis screening tools. In EMS, two of them can usually only be used with a reduced number of parameters (e.g., without information on leukocytes). This dissertation examined which screening tool should be preferred to improve EMS’ quality of sepsis suspicions. As nation-wide analyses on sepsis incidence and case fatality for EMS users were missing, it also aimed to elaborate sepsis’ relevance in German EMS. Method: This German retrospective cohort study draws on EMS cases recorded in a) claims data from ten health insurance companies (n=221,420 cases) and b) documentations by paramedics and prehospital emergency physicians (n=110,419 cases). Incidence and case fatality of sepsis were compared to those of stroke and myocardial infarction. Analyses also included documentation rates for vital signs and sepsis suspicions, and intersection analysis on which case screens positive with which tool. Linking the data sets allowed analysis of n=4,503 adult EMS cases regarding the tools’ ability to predict an inpatient sepsis diagnosis. Results: Among 221,420 cases, incidence of sepsis (1.6%) was similar to stroke (2.7%) and myocardial infarction (2.6%). Case fatality 30 days past EMS use was about three times higher for sepsis compared to stroke or myocardial infarction (31.6% versus 11.8% and 13.4%). In absolute numbers, more cases died of sepsis. Of all cases documented by EMS (n=110,419), 8.2% had all screening-relevant parameters filled that could have been measured by EMS. Paramedics never documented any sepsis suspicion, emergency physicians coded “septic shock” in 0.1% of their cases. Depending on the screening tool retrospectively applied to the linked data (n=4,503), 3.7 to 19.4% of all cases screened positive; 0.8% in all tools simultaneously. NEWS2 had a superior sensitivity (73.1%), AUROC (0.773) and negative predictive value (99.4%). qSOFA achieved the highest specificity (96.6%) and positive predictive value (10.7 %). Yet, qSOFA missed the most – 76.9% – of all septic cases. Conclusion: Paramedics and emergency physicians should document vital signs and conduct screenings more frequently: Even when vital signs were documented, EMS did not sufficiently interpret critical values as potential indicators of sepsis. Those low suspicion rates were in contrast to sepsis incidence and fatality. NEWS2 was best at predicting most cases’ inpatient sepsis diagnosis and with the best trade-off between sensitivity and specificity. Due to its comparably high sensitivity, it may also be an indicator to prioritize other preliminary diagnoses in NEWS2-negative patients. For EMS, future sepsis guidelines may omit recommendations to screen with MEWS or SIRS.

Hintergrund: Sepsis ist eine lebensbedrohliche Organdysfunktion, die durch eine selbst-schädigende Wirtsantwort auf eine Infektion gekennzeichnet ist. Stellten Rettungsdienste (RD) einen Sepsis-Verdacht, führte dies nachweislich zu verbesserten Überlebenschancen. Die internationale Sepsis-Leitlinien nennen vier Sepsis-Screening-Instrumente. Zwei davon können im RD gewöhnlich nur mit einer reduzierten Anzahl an Parametern genutzt werden (z.B. ohne Informationen zu den Leukozyten). Daher wurde analysiert, welches Instrument zu bevorzugen ist, um die Qualität des rettungsdienstlichen Sepsis-Verdachts zu erhöhen. Da bundesweite Analysen zur Sepsis-Inzidenz und -Fallsterblichkeit bei RD-Nutzern fehlten, sollte zusätzlich die Relevanz der Sepsis im deutschen RD herausgearbeitet werden. Methode: Diese deutsche retrospektive Kohortenstudie basiert auf dokumentierten Rettungsdienstfällen in a) Abrechnungsdaten von zehn Krankenkassen (n=221.420 Fälle) und b) RD-Dokumentationen durch nicht-ärztliches und ärztliches Rettungsdienstperso-nal (n=110.419 Fälle). Inzidenz und Fallsterblichkeit der Sepsis wurden mit denen von Schlaganfall und Myokardinfarkt verglichen. Es wurden auch die Dokumentationsquoten für Vitalparameter und für den Sepsis-Verdacht sowie Schnittmengen ausgewertet, welche Fälle mit welchen Instrumenten ein positives Screening-Ergebnis erhalten. Durch die Verknüpfung der Datensätze konnte für n=4.503 Fälle erwachsener RD-Nutzer überprüft werden, wie gut die Instrumente eine stationäre Sepsis-Diagnose vorhersagen. Ergebnis: Unter den 221.420 Abrechnungsfällen war die Inzidenz der Sepsis (1,6%) vergleichbar zu Schlaganfall (2,7%) und Myokardinfarkt (2,6%). Die 30-Tage-Fallsterblichkeit nach RD-Nutzung war rund dreimal höher für Sepsis als für Schlaganfall oder Myokardinfarkt (31,6% versus 11,8% und 13,4%). Auch in absoluten Zahlen starben mehr Fälle mit Sepsis. Von den 110.419 vom RD dokumentierten Einsätzen hatten 8,2% eine vollständige Dokumentation der Vitalparameter, die der RD für die Screening-Instrumente erheben hätte können. Nicht-ärztliches Personal dokumentierte nie einen Sepsis-Verdacht, Notärzte einen “septischen Schock” in 0,1% ihrer Fälle. Abhängig vom Screening-Instrument, das retrospektiv an den verknüpften Datensatz angewandt wurde (n=4.503), waren 3,7 bis 19,4% aller Fälle positiv; 0,8% bei allen Instrumenten gleichzeitig. Der NEWS2 war hinsichtlich der Sensitivität (73,1%), AUROC (0,773) und des negativen prädiktiven Werts (99,4%) überlegen. qSOFA hatte die höchste Spezifität (96,6%) und den höchsten positiven prädiktiven Wert (10,7 %). Zugleich übersieht der qSOFA am häufigsten septische Fälle (76,9% unerkannt). Conclusio: Nicht-ärztliches und ärztliches Personal sollte Vitalparameter häufiger dokumentieren und regelmäßig Screenings durchführen. Sofern Vitalparameter erhoben wurden, führten auffällige Werte zu selten zu einem dokumentiertem Sepsis-Verdacht. Diese niedrigen Sepsis-Verdachtsquoten standen im Kontrast zu Sepsis-Inzidenz und -Fallsterblichkeit. NEWS2 erwies sich als am besten geeignet, um die meisten Fälle mit einer stationären Sepsis-Diagnose vorherzusagen und mit dem besten Kompromiss zwischen Sensitivität und Spezifität. Auf Grund seiner vergleichsweisen hohen Sensitivität kann NEWS2 auch ein guter Indikator sein, um für NEWS2-negative Patienten andere Verdachtsdiagnosen zu priorisieren. Zukünftige Leitlinien könnten für den RD auf Screening-Empfehlungen mit MEWS und SIRS verzichten.