Horowitz-indeks (PaO2/FiO2-ratio)

Klinisk baggrund

Horowitz-indekset, også kaldet PaO₂/FiO₂-forholdet, er det mest udbredte mål for at kvantificere hypoksæmi hos respiratorbehandlede patienter. Dets kliniske vægt ligger ikke i, at det i sig selv er et prædiktionsinstrument, men i at det udgør rygraden i Berlin-definitionen af ARDS, hvor det alene afgør inddelingen i sværhedsgrader og dermed hvilke terapeutiske konsekvenser der skal drages [2]. Uden en standardiseret oxygeneringsmarkør mangler intensivmedicinen et fælles sprog til at sammenligne patienter på tværs af afdelinger, studier og lande, hvilket var hovedårsagen til, at forholdet blev integreret i ARDS-definitionen allerede i 1994 og bevaret i Berlin-revisionen i 2012 [2].

Beregning af Horowitz-indekset

$$\text{P/F-forhold} = \frac{\text{PaO}_2 \text{ (mmHg)}}{\text{FiO}_2 \text{ (som fraktion)}}$$

PaO₂ er det arterielle ilttryk målt i mmHg ved en arteriepunktur. FiO₂ er den inspiratoriske iltkoncentration udtrykt som fraktion (0,21 for atmosfærisk luft op til 1,0 for 100 % ilt). Forholdet har ingen egen enhed og angives i mmHg, eftersom FiO₂ er dimensionsløs.

Horowitz-indekset blev introduceret i 1974 af Horovitz, Carrico og Shires som et enkelt mål for oxygeneringsevnen ved traume og shock, med den fordel at det normaliserer PaO₂ i forhold til den faktisk tilførte iltkoncentration [1]. Det slog dog først igennem, da det blev integreret i den amerikansk-europæiske konsensuskonferences ARDS-definition i 1994 og derefter i Berlin-definitionen i 2012 [2].

Berlin-definitionen blev udviklet af et ekspertpanel under det europæiske intensivmedicinske selskab med støtte fra American Thoracic Society og Society of Critical Care Medicine. Den empiriske evaluering omfattede en metaanalyse på patientniveau af 4.188 ARDS-patienter fra fire multicenterstudier samt 269 patienter fra tre enkeltcenterstudier med fysiologiske oplysninger [2]. Der blev defineret tre gensidigt udelukkende sværhedsgrader, som alle kræver PEEP eller CPAP ≥ 5 cmH₂O:

Fortolkning i praksis

Horowitz-indekset fortolkes altid i lyset af de aktuelle respiratorindstillinger, i særdeleshed PEEP. Et P/F-forhold på 150 ved PEEP 5 cmH₂O betyder en anden lungeskade end 150 ved PEEP 15 cmH₂O: den sidstnævnte patient har mere rekrutterbart lungevæv, men får støtte af et højere PEEP, mens den førstnævnte har dårligere rekrutterbarhed, men mindre støtte. Forholdet kan ikke i sig selv adskille disse to.

Inddelingen i sværhedsgrader omsættes til kliniske tiltag efter de gældende retningslinjer:

• Let ARDS (200–300): Tidlig non-invasiv ventilation eller high flow-ilt på næsekateter kan overvejes. Standard PEEP-strategi efter lav-PEEP-protokol. Prognosen er forholdsvis god, men overvågning er berettiget, da en del progredierer.
• Moderat ARDS (100–200): Invasiv ventilation med lungebeskyttende strategi (tidalvolumen 6 ml/kg beregnet legemsvægt) og PEEP individualiseret efter PEEP/FiO₂-tabel. Bugleje overvejes ved manglende bedring.
• Svær ARDS (< 100): Bugleje anbefales rutinemæssigt. Der bør foretages en vurdering med henblik på ekstrakorporal lungeassistance (ECMO) ved refraktær hypoksæmi, i særdeleshed hvis sværhedsgraden fastholdes trods adækvat PEEP-optimering [2,4].

Validering og performance

Berlin-definitionens diskriminerende evne for mortalitet var moderat i udledningskohorten med en AUC på 0,577 (95 % KI 0,561–0,593), hvilket var signifikant bedre end forgængeren, AECC-definitionen (AUC 0,536), men langtfra en stærk prædiktor [2].

I en ekstern validering baseret på 3.442 patienter fra syv ARDS Network-studier var P/F-forholdets AUC for hospitalsmortalitet 0,659 (95 % KI 0,637–0,681) ved PEEP > 5 cmH₂O [3]. Da PEEP blev inkorporeret i forholdet (P/FP-forholdet, det vil sige PaO₂ × 10 / [FiO₂ × PEEP]), steg AUC til 0,710 (95 % KI 0,691–0,730), og ved PEEP ≥ 18 cmH₂O var forskellen endnu større: 0,963 mod 0,828 for P/F-forholdet [3]. Det understreger, at P/F-forholdets prædiktive værdi i høj grad afhænger af det PEEP, patienten er på ved måletidspunktet.

I en prospektiv kohorte på 100 konsekutive ARDS-patienter var Berlin-definitionens gennemsnitlige AUC for 28-dagesmortalitet over fire døgn 0,604 i undergruppen med transpulmonal termodilution og lavere i den samlede gruppe [4]. På dag 1 efter intubationen var AUC 0,697 i undergruppen, men faldt derefter. Oxygeneringsindekset (OI = middelluftvejstryk × FiO₂ / PaO₂) overgik konsekvent de P/F-baserede scoresystemer (AUC 0,689 på dag 1, firedagesgennemsnit 0,625) [4].

Den globale definition, publiceret i 2024, bygger videre på Berlin og bevarer P/F-tærsklerne uændrede, men tillader også SpO₂/FiO₂ som alternativ ved SpO₂ ≤ 97 %, særligt i ressourcesvage miljøer [5]. Den tillader desuden high flow-ilt på næsekateter ≥ 30 L/min og ultralyd som billedmodalitet, hvilket udvider anvendeligheden, men ændrer ikke P/F-forholdets rolle ved invasiv ventilation.

Begrænsninger

P/F-forholdet har flere velkendte svagheder, som klinikeren må have for øje:

FiO₂-afhængighed. Forholdet falder ved stigende FiO₂, også når PaO₂ er uændret, fordi sammenhængen mellem PaO₂ og FiO₂ ikke er lineær, særligt ved høje FiO₂-værdier. En patient på FiO₂ 1,0 får et lavere forhold end den samme patient på FiO₂ 0,5, alt andet lige. Det gør, at forholdet ikke er et rent mål for lungeskaden, men også en funktion af den valgte iltindstilling.

PEEP-afhængighed. To patienter med identisk P/F-forhold, men forskelligt PEEP har ikke nødvendigvis den samme sværhedsgrad af lungeskade. Et højere PEEP kan rekruttere kollapsede alveoler og hæve PaO₂, hvilket gør, at forholdet undervurderer sværhedsgraden [3]. Palanidurai m.fl. viste, at 54 % af patienterne blev omklassificeret, da PEEP blev inkorporeret i forholdet, heraf blev 12,5 % af patienterne med moderat ARDS flyttet til svær og 15 % med let ARDS til moderat [3].

Begrænset prædiktiv værdi. Med en AUC omkring 0,58–0,66 i eksterne kohorter er P/F-forholdet alene en svag mortalitetsprædiktor [2,3,4]. Det bør ikke anvendes alene til prognosevurdering, men kombineres med andre variable som PEEP, respiratorisk compliance, oxygeneringsindekset og organsvigt.

Krav om arteriepunktur. Forholdet kræver en arteriel blodgasanalyse, hvilket indebærer en invasiv procedure og kan være utilgængeligt i ressourcesvage miljøer. Den globale definition fra 2024 tillader derfor SpO₂/FiO₂ som surrogat ved SpO₂ ≤ 97 %, men med forbehold for pålideligheden ved mørkere hudtoner og ved kredsløbschok [5].

Gælder ikke ved non-invasiv oxygenering uden PEEP/CPAP ≥ 5. Berlin-definitionen kræver PEEP eller CPAP ≥ 5 cmH₂O, for at forholdet kan klassificere ARDS. Patienter på high flow-ilt på næsekateter kan nu inkluderes efter den globale definition, men P/F-forholdet måles da ikke på samme måde, og tærsklerne er valideret anderledes [5].

Kilder

1. Horovitz JH, Carrico CJ, Shires GT. Arch Surg 1974;108(3):349–55. PMID: 4813081
2. ARDS Definition Task Force; Ranieri VM, Rubenfeld GD, Thompson BT m.fl. Acute respiratory distress syndrome: the Berlin Definition. JAMA 2012;307(23):2526–33. PMID: 22797452
3. Palanidurai S, Phua J, Chan YH m.fl. P/FP ratio: incorporation of PEEP into the PaO₂/FiO₂ ratio for prognostication and classification of acute respiratory distress syndrome. Ann Intensive Care 2021;11(1):90. PMID: 34370116
4. Huber W, Findeisen M, Lahmer T m.fl. Prediction of outcome in patients with ARDS: A prospective cohort study comparing ARDS-definitions and other ARDS-associated parameters, ratios and scores at intubation and over time. PLoS One 2020;15(5):e0232720. PMID: 32374755
5. Matthay MA, Arabi Y, Arroliga AC m.fl. A New Global Definition of Acute Respiratory Distress Syndrome. Am J Respir Crit Care Med 2024;209(1):37–47. PMID: 37487152