Horowitz-indeks (PaO2/FiO2-ratio)

Klinisk bakgrunn

Horowitz-indeksen, også kalt PaO₂/FiO₂-forholdet, er det mest utbredte målet for å kvantifisere hypoksemi hos respiratorbehandlede pasienter. Den kliniske tyngden ligger ikke i at den er et prediksjonsinstrument i seg selv, men i at den utgjør ryggraden i Berlin-definisjonen av ARDS, der den alene avgjør inndelingen i alvorlighetsgrader og dermed hvilke terapeutiske konsekvenser som skal trekkes [2]. Uten en standardisert oksygeneringsmarkør mangler intensivmedisinen et felles språk for å sammenligne pasienter mellom avdelinger, studier og land, og det var hovedgrunnen til at forholdstallet ble tatt inn i ARDS-definisjonen allerede i 1994 og beholdt i Berlin-revisjonen i 2012 [2].

Beregning av Horowitz-indeksen

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

PaO₂ er arterielt oksygentrykk målt i mmHg i en arteriell blodgass. FiO₂ er inspirert oksygenkonsentrasjon uttrykt som fraksjon (0,21 for romluft opp til 1,0 for 100 % oksygen). Forholdstallet har ingen egen enhet og angis i mmHg, ettersom FiO₂ er dimensjonsløst.

Horowitz-indeksen ble introdusert i 1974 av Horovitz, Carrico og Shires som et enkelt mål på oksygeneringsevnen ved traume og sjokk, med den fordelen at den normaliserer PaO₂ mot den faktisk tilførte oksygenkonsentrasjonen [1]. Den fikk likevel først fotfeste da den ble tatt inn i ARDS-definisjonen fra den amerikansk-europeiske konsensuskonferansen i 1994, og deretter i Berlin-definisjonen i 2012 [2].

Berlin-definisjonen ble utviklet av et ekspertpanel i regi av det europeiske intensivmedisinske selskapet med støtte fra American Thoracic Society og Society of Critical Care Medicine. Den empiriske evalueringen omfattet en metaanalyse på pasientnivå av 4 188 ARDS-pasienter fra fire multisenterstudier samt 269 pasienter fra tre enkeltsenterstudier med fysiologiske data [2]. Tre gjensidig utelukkende alvorlighetsgrader ble definert, alle med krav om PEEP eller CPAP ≥ 5 cmH₂O:

Tolkning i praksis

Horowitz-indeksen tolkes alltid i lys av de aktuelle respiratorinnstillingene, særlig PEEP. Et P/F-forhold på 150 ved PEEP 5 cmH₂O innebærer en annen lungeskade enn 150 ved PEEP 15 cmH₂O: den siste pasienten har mer rekrutterbart lungevev, men får støtte av høyere PEEP, den første har dårligere rekrutterbarhet, men mindre støtte. Forholdstallet i seg selv kan ikke skille disse.

Inndelingen i alvorlighetsgrader omsettes i kliniske tiltak etter gjeldende retningslinjer:

• Mild ARDS (200–300): Tidlig ikke-invasiv ventilasjon eller høyflow nesekateter kan vurderes. Standard PEEP-strategi etter protokoll med lav PEEP. Prognosen er relativt god, men overvåking er berettiget, ettersom en del progredierer.
• Moderat ARDS (100–200): Invasiv ventilasjon med lungebeskyttende strategi (tidalvolum 6 ml/kg beregnet kroppsvekt) og PEEP individualisert etter PEEP/FiO₂-tabell. Bukleie vurderes ved manglende bedring.
• Alvorlig ARDS (< 100): Bukleie anbefales rutinemessig. Vurdering for ekstrakorporal lungestøtte (ECMO) bør gjøres ved refraktær hypoksemi, særlig dersom alvorlighetsgraden vedvarer til tross for adekvat PEEP-optimalisering [2,4].

Validering og ytelse

Berlin-definisjonens diskriminerende evne for dødelighet var moderat i utledningskohorten, med en AUC på 0,577 (95 % KI 0,561–0,593), som var signifikant bedre enn forgjengeren AECC-definisjonen (AUC 0,536), men langt fra en sterk prediktor [2].

I en ekstern validering basert på 3 442 pasienter fra sju ARDS Network-studier var P/F-forholdets AUC for sykehusdødelighet 0,659 (95 % KI 0,637–0,681) ved PEEP > 5 cmH₂O [3]. Da PEEP ble inkorporert i forholdstallet (P/FP-forholdet, det vil si PaO₂ × 10 / [FiO₂ × PEEP]), steg AUC til 0,710 (95 % KI 0,691–0,730), og ved PEEP ≥ 18 cmH₂O var forskjellen enda større: 0,963 mot 0,828 for P/F-forholdet [3]. Dette understreker at den prediktive verdien av P/F-forholdet er sterkt avhengig av hvilken PEEP pasienten står på ved måletidspunktet.

I en prospektiv kohort på 100 fortløpende ARDS-pasienter var Berlin-definisjonens gjennomsnittlige AUC for 28-dagersdødelighet over fire døgn 0,604 i undergruppen med transpulmonal termodilusjon, og lavere i totalgruppen [4]. På dag 1 etter intubasjon var AUC 0,697 i undergruppen, men sank deretter. Oksygeneringsindeksen (OI = middelluftveistrykk × FiO₂ / PaO₂) overgikk de P/F-baserte poengsystemene konsekvent (AUC 0,689 dag 1, firedagersgjennomsnitt 0,625) [4].

Den globale definisjonen som ble publisert i 2024, bygger videre på Berlin og beholder P/F-tersklene uendret, men tillater også SpO₂/FiO₂ som alternativ ved SpO₂ ≤ 97 %, særlig i ressurssvake miljøer [5]. Den tillater dessuten høyflow nesekateter ≥ 30 L/min og ultralyd som bildemodalitet, noe som utvider anvendeligheten, men ikke endrer P/F-forholdets rolle ved invasiv ventilasjon.

Begrensninger

P/F-forholdet har flere velkjente svakheter som klinikere må være klar over:

FiO₂-avhengighet. Forholdstallet synker ved stigende FiO₂ selv om PaO₂ er uendret, ettersom forholdet mellom PaO₂ og FiO₂ ikke er lineært, særlig ved høye FiO₂-verdier. En pasient som står på FiO₂ 1,0, får et lavere forholdstall enn den samme pasienten på FiO₂ 0,5, alt annet likt. Det gjør at forholdstallet ikke er et rent mål på lungeskade, men også en funksjon av den valgte oksygeninnstillingen.

PEEP-avhengighet. To pasienter med identisk P/F-forhold, men ulik PEEP, har ikke nødvendigvis lungeskade av samme alvorlighetsgrad. Høyere PEEP kan rekruttere kollapsede alveoler og heve PaO₂, slik at forholdstallet underestimerer alvorlighetsgraden [3]. Palanidurai m.fl. viste at 54 % av pasientene ble omklassifisert da PEEP ble inkorporert i forholdstallet, der 12,5 % av pasientene med moderat ARDS ble flyttet til alvorlig og 15 % med mild ARDS til moderat [3].

Begrenset prediktiv verdi. Med en AUC omkring 0,58–0,66 i eksterne kohorter er P/F-forholdet alene en svak prediktor for dødelighet [2,3,4]. Det skal ikke brukes alene til prognosevurdering, men kombineres med andre variabler som PEEP, respiratorisk ettergivelighet og organsvikt.

Krav om arteriell blodgass. Forholdstallet krever arteriell blodgassanalyse, som er en invasiv prosedyre og kan være utilgjengelig i ressurssvake miljøer. Den globale definisjonen fra 2024 tillater derfor SpO₂/FiO₂ som surrogat ved SpO₂ ≤ 97 %, men med begrensninger når det gjelder pålitelighet ved mørkere hudtoner og ved sirkulatorisk sjokk [5].

Gjelder ikke ved ikke-invasiv oksygenering uten PEEP/CPAP ≥ 5. I Berlin-definisjonen kreves PEEP eller CPAP ≥ 5 cmH₂O for at forholdstallet skal klassifisere ARDS. Pasienten på høyflow nesekateter kan nå inkluderes etter den globale definisjonen, men P/F-forholdet måles da ikke på samme måte, og tersklene er validert på annen måte [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