Pathophysiologische Mechanismen der intraoperativen Hypotonie bei Patient:innen mit großer abdominal-chirurgischer Operation

Abstract

Hintergrund: Intraoperative Hypotonie ist mit schwerwiegenden postoperativen Komplikationen wie Myokardschädigung, akuter Nierenschädigung und erhöhter Sterblichkeit assoziiert. Im klinischen Alltag sind die spezifischen Ursachen der intraoperativen Hypotonie oft unklar. Ziel dieser Studie war es daher, maschinelles Lernen – insbesondere die hierarchische Clusteranalyse – einzusetzen, um zugrundeliegende hämodynamische Veränderungen der intraoperative Hypotonie bei abdominal-chirurgischen Patient:innen zu identifizieren. Dabei wurde die Hypothese getestet, dass es verschiedene Endotypen der intraoperativen Hypotonie gibt.

Methoden: Die Studie wurde als Sekundäranalyse intraoperativer hämodynamischer Messungen aus einer prospektiven Beobachtungsstudie mit 100 Patienten mit großen abdominal-chirurgischen Eingriffen unter Allgemeinanästhesie durchgeführt. Die intraoperative Hypotonie wurde definiert als ein mittlerer arterieller Druck <65 mmHg oder ein mittlerer arterieller Druck zwischen 66 und 75 mmHg bei einer Noradrenalin-Laufrate von über 0,1 µg kg-1 min-1. Zur Identifizierung der Endotypen der intraoperativen Hypotonie erfolgte eine hierarchische Clusteranalyse (Ward-Methode) unter Verwendung von Schlagvolumenindex, Herzfrequenz, Herzindex, systemisch vaskulären Widerstandsindex und Pulsdruckvariation.

Ergebnisse: Insgesamt traten 615 Episoden intraoperativer Hypotonie bei 82 Patienten auf. Die hierarchische Clusteranalyse ergab 6 verschiedene Endotypen der intraoperativen Hypotonie. Basierend auf ihren klinischen Merkmalen wurden die Endotypen als (1) Myokardiale Depression, (2) Bradykardie, (3) Vasodilatation mit Zunahme des CI, (4) Vasodilatation ohne Zunahme des CI, (5) Hypovolämie und (6) Mischtyp bezeichnet.

Fazit: Mithilfe der hierarchischen Clusteranalyse wurden 6 Endotypen der intraoperativen Hypotonie identifiziert. Die Berücksichtigung dieser Endotypen der intraoperativen Hypotonie könnte eine kausale Behandlung der intraoperativen Hypotonie ermöglichen.

Background: Intraoperative hypotension is associated with myocardial injury, acute kidney injury, and death. In routine practice, specific causes of intraoperative hypotension are often unclear. The aim of this study was to use machine learning –specifically, hierarchical clustering – to identify underlying haemodynamic alterations of intraoperative hypotension in patients having major abdominal surgery. Specifically, we tested the hypothesis that there are distinct endotypes of intraoperative hypotension.

Methods: This study is a secondary analysis of intraoperative haemodynamic measurements from a prospective observational study in 100 patients who had major abdominal surgery under general anaesthesia. Intraoperative hypotension was defined as any mean arterial pressure <65 mmHg or a mean arterial pressure between 66 and 75 mmHg requiring a norepinephrine infusion rate exceeding 0.1 µg kg-1 min-1. To identify endotypes of intraoperative hypotension, we applied a hierarchical clustering method – specifically Ward’s method – on stroke volume index, heart rate, cardiac index, systemic vascular resistance index and pulse pressure variation measurements.

Results: A total of 615 episodes of intraoperative hypotension occurred in 82 patients. Hierarchical clustering revealed 6 distinct endotypes of intraoperative hypotension. Based on their clinical characteristics, the endotypes were labelled as (1) myocardial depression, (2) bradycardia, (3) vasodilation with cardiac index increase, (4) vasodilation without cardiac index increase, (5) hypovolaemia, and (6) mixed type.

Conclusion: Hierarchical clustering identified 6 endotypes of intraoperative hypotension. Considering these endotypes of intraoperative hypotension may enable causal treatment of intraoperative hypotension.