Research Article

Prognostyczne implikacje podwyższonej frakcji wyrzutowej lewej komory u pacjentów z sepsą

DOI:

10.3791/69647

⸱

January 16th, 2026

1Department of Critical Care Medicine, West China Hospital of Sichuan University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badanie to ocenia pacjentów z sepsą w Beth Israel Deaconess Medical Center, aby ustalić, czy podwyższona frakcja wyrzutowa lewej komory przewiduje śmiertelność po 28 dniach.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rola funkcji skurczowej lewej komory jako markera prognostycznego dla pacjentów z sepsą pozostaje przedmiotem badań i debat. Niniejsze badanie wykazało kompleksową ocenę zależności między różnymi poziomami frakcji wyrzutowej lewej komory (LVEF) a wynikami śmiertelności u pacjentów z diagnozą sepsy. Przeprowadzono retrospektywne, jednoośrodkowe badanie podłużne kohhorty, obejmujące pacjentów z oddziału intensywnej terapii (OIOM) przyjętych dorosłych w Beth Israel Deaconess Medical Center, którzy przeszli echokardiografię przeztorrakową (TTE) podczas hospitalizacji. Osoby z rozpoznaniem sepsy oraz poddane echokardiografii Dopplera zostały uwzględnione w analizie, jeśli echokardiografia przeztorakalna została wykonana w ciągu siedmiu dni od przyjęcia na OIOM. Wszyscy pacjenci poniżej 18 lub powyżej 90 lat, z wcześniejszą historią chorób serca lub operacji serca, a także ci, u których echokardiografia wykonano ponad siedem dni po przyjęciu na OIT, byli wykluczani. Pacjenci zostali podzieleni na trzy wyraźne grupy w zależności od poziomu LVEF: hiperdynamiczni (LVEF ≥70%), prawidłowi (LVEF 55%-70%) oraz depresyjni (LVEF ≤55%). Oceniono związek między różnymi kategoriami pacjentów dotkniętych sepsą, wynikiem śmiertelności oraz frakcją wyrzutową lewej komory (LVEF). Spośród 3 363 analizowanych pacjentów, w tym 1 175 z obniżonym LVEF, 2 119 z prawidłowym LVEF oraz 68 z hiperdynamicznym LVEF, regresja Coxa wielowymiarowa wskazała funkcję hiperdynamiczną jako najsilniejszy czynnik predyktora śmiertelności po 28 dniach. Konkretnie, hiperdynamiczny LVEF został niezależnie powiązany z 3,643-krotnie wyższym ryzykiem śmierci w porównaniu do normalnej grupy LVEF. Zidentyfikowano istotny związek między hiperdynamiczną funkcją lewej komory a podwyższonymi wskaźnikami śmiertelności w ciągu 28 dni u pacjentów przyjętych na OIT z sepą. Ten stan fizjologiczny podkreśla potrzebę zwiększenia świadomości klinicznej ze względu na jego znaczenie prognostyczne.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sepsa definiowana jest jako zagrażająca życiu dysfunkcja narządów spowodowana zaburzeniami reakcji gospodarza na infekcję1. Spośród dotkniętych narządów szczególnie podatne jest serce. Odwracalna dysfunkcja mięśnia sercowego pojawiająca się podczas sepsy, przy braku ukrytej choroby niedokrwiennej serca lub istniejących wcześniej schorzeń serca, jest klinicznie określana jako kardiomiopatia sepcza (SCM). Zgłaszana częstość występowania kardiomiopatii sepycznej różni się znacznie i waha się od 10% do 70%2,3.

Ważne pytanie kliniczne wciąż trwa: w jakim stopniu kardiomiopatia septyczna wpływa na rokowanie osób zdiagnozowanych z sepsą? Kilka badań próbowało rozwiązać ten problem; jednak podstawowe mechanizmy patofizjologiczne SCM pozostają niedo do końca poznane, a powszechnie akceptowana definicja wciąż nie jest dostępna 4,5,6,7. Brak standaryzacji przyczynia się do niespójności w powiązanych wynikach badań8. Najnowsze analizy molekularne podkreślają również udział regulowanych szlaków śmierci komórkowej oraz infiltracji immunologicznej w zaburzeniach serca, sugerując, że sygnalizacja zapalna może odgrywać szerszą rolę w uszkodzeniu mięśnia sercowego w krytycznych stanach chorobowych9.

W rutynowych warunkach klinicznych echokardiografia jest główną metodą oceny kardiomiopatii sepycznej, ponieważ jest szeroko dostępna, nieinwazyjna i umożliwia powtarzalne oceny. Funkcja serca jest zazwyczaj oceniana za pomocą różnych parametrów, w tym objętości uderzeniowej, mienia tętnowego, a szczególnie frakcji wyrzutowej lewej komory (LVEF), która jest powszechnie uznawana za standardową miarę wydajności skurczowej lewej komory10. Chociaż zaawansowane metody obrazowania, takie jak echokardiografia naprężeń z śledzeniem plamek czy obrazowanie tkanek Dopplera, dostarczają dodatkowego wglądu w mechanikę mięśnia sercowego, LVEF pozostaje najczęściej stosowanym i klinicznie dostępnym wskaźnikiem funkcji skurczowej w środowisku OIOM-u. Biomarkery takie jak BNP czy troponina mogą wspierać ocenę, ale nie mają natychmiastowego znaczenia hemodynamicznego, jakie oferuje echokardiografia 9,11.

Znaczna liczba pacjentów z sepsą wykazuje nieprawidłowości w LVEF podczas kolorowej echokardiografii Dopplera, obejmujące zarówno obniżone, jak i nadmiernie podwyższone wartości. Niektóre wcześniejsze badania sugerowały związek między nieprawidłowym LVEF, zwłaszcza hiperdynamicznym LVEF (powyżej 70%) a zwiększoną śmiertelnością u pacjentów z sepsą12. Najnowsze osiągnięcia w kardiologii molekularnej podkreśliły potrzebę ulepszenia markerów diagnostycznych i mechanistycznych wglądów, aby lepiej stratyfikować ryzyko sercowo-naczyniowe w różnych stanach patologicznych13. Jednak te ustalenia pozostają niejednoznaczne, a inne badania wykazały sprzeczne wyniki 6,13,14,15,16,17,18. Biorąc pod uwagę te nierozwiązane pytania, przeprowadzono retrospektywne badanie mające na celu zbadanie korelacji między frakcją wyrzutową lewej komory a wynikami klinicznymi pacjentów z sepą.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badanie przeprowadzono na podstawie anonimowych danych pacjentów z bazy danych MIMIC-IV (wersja 2.2). Zgoda na korzystanie z tego zbioru danych została udzielona przez Instytucjonalną Radę Przeglądową Beth Israel Deaconess Medical Center, z wyłączeniem zgody na wyrażenie wiedzy ze względu na zanonimizowany charakter danych. Dostęp do bazy danych był autoryzowany na podstawie numeru certyfikacji 60177335. Używany sprzęt jest wymieniony w Tabeli Materiałów.

1. Źródło danych

Baza danych MIMIC-IV (wersja 2.2) była dostępna za pośrednictwem platformy PhysioNet po ukończeniu wymaganego szkolenia. Dane kliniczne, laboratoryjne, OIOM-owe oraz echokardiograficzne zostały pobrane dla pacjentów przyjętych do Beth Israel Deaconess Medical Center w latach 2008-2019. Wszystkie pobrane zbiory danych były przechowywane w bezpiecznym środowisku badawczym zgodnie z polityką PhysioNet i instytucji.

2. Wybór pacjentów

Zidentyfikowano wszystkich dorosłych pacjentów przyjętych na OIOM w wieku 18-90 lat w zbiorze danych. Sepsa została zdefiniowana według kryteriów sepsy-3, wymagając podejrzenia zakażenia i gwałtownego wzrostu wyniku SOFA ≥2. Do programu włączono pacjentów, którzy przeszli echokardiografię przeztorakalną (TTE) w ciągu 7 dni od przyjęcia na OIOM. Kryteria wykluczenia stosowano dla pacjentów poniżej 18 roku życia lub starszych niż 90 lat, tych z udokumentowaną historią chorób sercowo-naczyniowych lub wcześniejszych operacji serca oraz tych, których TTE wykonano ponad 7 dni po przyjęciu na OIOM. Dane zostały wyodrębnione cechy demograficzne i kliniczne, takie jak wiek, płeć, wzrost, waga, parametry życiowe, choroby współwystępujące, wyniki laboratoryjne oraz stosowanie leków wazoaktywnych. Uzyskano również wyniki ciężkości, w tym SOFA i APACHE, wraz z długością pobytu na OIOM-ie oraz całkowitym pobytem w szpitalu. Do analizy uwzględniono tylko pierwsze przyjęcie na OIOM każdego pacjenta.

3. Pomiar i klasyfikacja LVEF

Wartości frakcji wyrzutowej lewej komory (LVEF) uzyskano na podstawie raportów TTE. Metoda dwupłatowa dysków (zmodyfikowana metoda Simpsona) została użyta do określenia objętości końcowo-rozkurczowej (EDV) i objętości końcowo-skurczowej (ESV). LVEF obliczono według wzoru: LVEF = [(EDV − ESV) / EDV] × 100%. Na podstawie wytycznych ACC LVEF sklasyfikowano jako obniżony (<55%), prawidłowy (55%-70%) lub hiperdynamiczny (>70%). Każdy pacjent był następnie przydzielany do jednej z trzech grup LVEF do analizy porównawczej.

4. Metody statystyczne

Wszystkie analizy przeprowadzono przy użyciu oprogramowania R (wersja 4.4.3). Zmienne kategoryczne przedstawiano jako częstotliwości i procenty, a porównania grupowe przeprowadzono za pomocą testu chi-kwadrat. Zmienne ciągłe oceniano pod kątem normalności za pomocą wykresów rozkładów. Nienormalne zmienne ciągłe zgłaszano jako mediany z zakresami interkwartylowymi (IQR), a różnice między grupami oceniano za pomocą testu Kruskal-Wallis. Przeprowadzono jednowymiarową regresję ryzyk proporcjonalnych Coxa w celu identyfikacji zmiennych związanych ze śmiertelnością, a statystycznie istotne predyktory z analizy univariate zostały uwzględnione w wielowariantowych modelach regresji Coxa w celu określenia niezależnych powiązań. Głównym wynikiem była śmiertelność w ciągu 28 dni, a jako wynik wtórny śmiertelność w ciągu roku. Analizę przeżycia przeprowadzono przy użyciu krzywych Kaplana-Meiera powielonych według grup LVEF, a rozkłady przeżycia porównano za pomocą testu log-rank. Dwustronna wartość p <0,05 została uznana za statystycznie istotną.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Charakterystyka bazowa
Jak pokazano na Rysunku 1, ostateczna analiza objęła 3 362 pacjentów. Spośród nich 1 175 osób zostało zakwalifikowanych do grupy z obniżoną liczbą LVEF (≤55%), 2 119 miało prawidłowy LVEF (55%-70%), a 68 pacjentów wykazywało hiperdynamiczny LVEF (>70%). Tabela 1 przedstawia bazowe cechy demograficzne i kliniczne populacji badanej. Mediana wieku kohorty wynosiła 69 lat (IQR 60-77), a mężczyźni stanowili 66% (n = 2 218) próby. Poró...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Badanie to wykazuje istotny związek między hiperdynamiczną frakcją wyrzutową lewej komory (LVEF) a zwiększoną śmiertelnością po 28 dniach u pacjentów z sepą przyjętych na oddział intensywnej terapii. To powiązanie pozostało spójne nawet po uwzględnieniu zmiennych zakłócających, co podkreśla wiarygodność wyników. Wyniki te są zgodne z wcześniej opublikowanymi badaniami, które wykazały podobne wzorce fizjologiczne u pacjentów z naddynamiczną funkcją komor, w tym podwyższoną minutę krążenia, zwiększoną częstotliwość serca, ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Jednostka echokardiografii kolorowej DoppleraSiemens Seria Siemens Acuson X300 / X700Wykorzystywane do oceny przepływu krwi, hemodynamiki serca oraz wsparcia pomiaru LVEF
System echokardiografii przezklatkowej (TTE)Siemens Siemens Acuson SC2000 PRIMEWykorzystywane do obrazowania USG serca; LVEF

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Singer, M., Deutschman, C. S., Seymour, C. W. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 315 (8), 801-810 (2016).
  2. Hollenberg, S. M., Singer, M. Pathophysiology of sepsis-induced cardiomyopathy. Nat Rev Cardiol. 18 (6), 424-434 (2021).
  3. Beesley, S. J., et al. Septic Cardiomyopathy. Crit Care Med. 46 (4), 625-634 (2018).
  4. Sevilla Berrios, R. A., O'Horo, J. C., Velagapudi, V., Pulido, J. N. Correlation of left ventricular systolic dysfunction determined by low ejection fraction and 30-day mortality in patients with severe sepsis and septic shock: A systematic review and meta-analysis. J Crit Care. 29 (4), 495-499 (2014).
  5. Longino, A. A., et al. Decreased left ventricular ejection fraction is associated with increased mortality in sepsis: A retrospective cohort study. Eur J Heart Fail. 27 (1), 174-177 (2024).
  6. Landesberg, G., et al. Diastolic dysfunction and mortality in severe sepsis and septic shock. Eur Heart J. 33 (7), 895-903 (2011).
  7. Parker, M. M. Profound but reversible myocardial depression in patients with septic shock. Ann Intern Med. 100 (4), 483(1984).
  8. Morelli, A., et al. Effect of heart rate control with esmolol on hemodynamic and clinical outcomes in patients with septic shock: A randomized clinical trial. JAMA. 310 (16), 1683-1691 (2013).
  9. Zhu, Y., et al. Identification of necroptosis and immune infiltration in heart failure through bioinformatics analysis. J Inflamm Res. 18, 2465-2481 (2025).
  10. Monge García, M. I., Cecconi, M., Pinsky, M. R. Assessing left ventricular systolic function with ejection fraction: using a double-edged knife as a hammer. Ann Intensive Care. 9 (1), 111(2019).
  11. Boissier, F., et al. Left ventricular systolic dysfunction during septic shock: The role of loading conditions. Intensive Care Med. 43 (5), 633-642 (2017).
  12. Paonessa, J. R., et al. Hyperdynamic left ventricular ejection fraction in the intensive care unit. Crit Care. 19 (1), 288(2015).
  13. Huang, S. J., Nalos, M., McLean, A. S. Is early ventricular dysfunction or dilatation associated with lower mortality rate in adult severe sepsis and septic shock? A meta-analysis. Crit Care. 17 (3), R96(2013).
  14. McLean, A. S., et al. Prognostic values of B-type natriuretic peptide in severe sepsis and septic shock. Crit Care Med. 35 (4), 1019-1026 (2007).
  15. Vieillard-Baron, A., et al. Actual incidence of global left ventricular hypokinesia in adult septic shock. Crit Care Med. 36 (6), 1701-1706 (2008).
  16. Johnson, A. E. W., et al. a freely accessible electronic health record dataset. Sci Data. 10, 1(2023).
  17. Heidenreich, P. What Is a Normal Left Ventricular Ejection Fraction. Circulation. 148 (9), 750-752 (2023).
  18. Chotalia, M., et al. Hyperdynamic left ventricular ejection fraction in ICU patients with sepsis. Crit Care Med. 50 (5), 770-779 (2021).
  19. Luo, G., et al. M2 macrophage-derived exosomes induce angiogenesis and increase skin flap survival through HIF1AN/HIF-1α/VEGFA control. Arch Biochem Biophys. 751, 109822(2023).
  20. Dugar, S., et al. Is left ventricular systolic dysfunction associated with increased mortality among patients with sepsis and septic shock. Chest. 163 (6), 1437-1447 (2023).
  21. Chawla, S., et al. Correlation between tissue Doppler-derived left ventricular systolic velocity (S') and left ventricular ejection fraction in sepsis and septic shock: A retrospective cohort study. J Intensive Care. 11 (1), (2023).
  22. Miller, A. L., et al. Left ventricular ejection fraction assessment among patients with acute myocardial infarction and its association with hospital quality of care and evidence-based therapy use. Circ Cardiovasc Qual Outcomes. 5 (5), 662-671 (2012).
  23. Zhang, Y., et al. Formononetin alleviates no reflow after myocardial ischemia-reperfusion via modulation of gut microbiota to inhibit inflammation. Life Sci. 358, 123110(2024).
  24. Sato, R., et al. Prevalence and prognosis of hyperdynamic left ventricular systolic function in septic patients: a systematic review and meta-analysis. Ann Intensive Care. 14 (1), 22(2024).
  25. Sanfilippo, F., et al. Left ventricular systolic function evaluated by strain echocardiography and relationship with mortality in patients with severe sepsis or septic shock: A systematic review and meta-analysis. Crit Care. 22 (1), 183(2018).
  26. Petitjeans, F., et al. Is the sympathetic system detrimental in the setting of septic shock, with antihypertensive agents as a counterintuitive approach? A clinical proposition. J Clin Med. 10 (19), 4569(2021).
  27. Wang, J., et al. Evaluating the effects of Esmolol on cardiac function in patients with Septic cardiomyopathy by speck-tracking echocardiography-a randomized controlled trial. BMC Anesthesiol. 23 (1), (2023).
  28. Morelli, A., et al. Microvascular effects of heart rate control with esmolol in patients with septic shock. Crit Care Med. 41 (9), 2162-2168 (2013).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Left Ventricular EjectionSepsis PrognosisHyperdynamic LVEFTransthoracic EchocardiographyICU MortalitySystolic FunctionDoppler EchocardiographyCox RegressionCardiac FunctionMortality Outcome

Related Articles