Breathogram and e-nose for the rapid diagnosis of ventilator associated pneumoniae in intensive care patients and acute exacerbations in patients with chronic obstructive lung disease.
Projectomschrijving
Het aantal COPD patiënten dat kon worden onderzocht was te laag om een betrouwbare uitspraak te kunnen doen. Definitieve conclusies volgen later in 2011.
Verslagen
Eindverslag
Het doel van het project is om op een niet invasieve manier i)een longontsteking bij beademde patiënten op de Intensive Care (=VAP) vast te stellen en ii)om bij COPD patiënten een verergering van de klachten (acute exacerbatie=AE) te kunnen onderscheiden van de stabiele fase. Hiertoe werd de uitgeademde lucht van de patiënten onderzocht op de aanwezigheid van vluchtige organische stoffen, de zgn VOCs. Tevens werd met een electronische neus (e- neus) een totaal patroon van de uitgeademde lucht gemeten. Deze beide niet-invasieve methodes werden vergeleken met de (invasieve) gouden standaard methode, te weten bronchoscopie en microbiologische analyse van het afgenomen materiaal. Bij de nieuwe methodes zijn de resultaten aanzienlijk eerder berschikbaar dan met de standaard methode: ~1-2 versus 48 uur.
Bij de 126 IC patiënten bleek de VOC analyse met een sensitiviteit van 70%, een specificiteit van 94%, een positief voorspellende waarde van 90% en een negatief voorspellende waarde van 81%, de diagnose VAP te kunnen bevestigen of te verwerpen. Deze resultaten werden verkregen door de aanwezigheid van een combinatie van 5 stoffen met een hoog onderscheidend vermogen.
Met de e-neus kon geen onderscheid gemaakt worden in VAP positieve en VAP negatieve patiënten. Dit is mogelijk te wijten aan de grote heterogeniteit van de patiënten. Immers op de IC liggen zowel “gezonde” trauma patiënten, maar ook patiënten met onderliggende ziektes zoals diabetes, auto-immuun ziektes e.d. Waarschijnlijk zal onderzoek bij een meer homogene groep patiënten, bv trauma patiënten, wel tot goede resultaten leiden.
Van de 276 COPD patiënten kregen 37 een AE tijdens hun verblijf in CIRO, een herstelcentrum voor COPD patiënten. Van de 49 afgenomen uitgeademde monsters waren er helaas maar 1 afgenomen tijdens een AE en twee monsters 1 week later. Dit aantal was onvoldoende om een betrouwbare meting met VOC en e-neus uit te voeren.
De kosten analyse toonde aan dat de hoogste kostenpost te wijten is aan het verblijf op de IC. Dus indien het aantal ligdagen op de IC verminderd kan worden, zal dat tot een aanzienlijke kostenbesparing leiden. Optimaliseren van beide niet-invasieve methodes zodat niet alleen bij een positief resultaat de diagnose meteen in hoge mate van zekerheid bevestigd kan worden, maar ook bij een negatief resultaat de diagnose VAP zeer waarschijnlijk verworpen kan worden, is zeker de moeite waard, zowel uit oogpunt van de patiënt als uit oogpunt van kosten. Immers wanneer de diagnose met de niet-invasieve methode wordt bevestigd, kan de therapie direct gericht worden op de optimale behandeling van de VAP. In geval van een negatief resultaat kan veel sneller dan met de conventionele methode naar een andere oorzaak van de luchtweg klachten worden gezocht. Hoe eerder de juiste diagnose (VAP/ geen VAP) gesteld kan worden hoe beter de prognose voor de patiënt( waarschijnlijk kortere ligduur en dus lagere kosten).
Samenvatting: De uitademinglucht van COPD patiënten bij wie een verergering van de klachten is vastgesteld (Acute Exacerbatie=AE) en van patiënten opgenomen op de intensive care (IC) die mogelijk een beademings gerelateerde longontsteking (VAP) hebben, wordt geanalyseerd met behulp van een electronische neus (e-nose) en onderzocht op de aanwezigheid van specifieke vluchtige organische stoffen (VOCs) m.b.v. GC-MS. Beide methodes worden toegepast om op een niet-invasieve manier de diagnose AE of VAP bij COPD respectievelijk IC patiënten te stellen.
De e-nose beoogt de uitademinglucht van COPD patiënten met een AE te onderscheiden van patiënten zonder AE, en bij IC patiënten onderscheid te maken tussen patiënten met en zonder een VAP. Met de resultaten verkregen uit de analyse van de VOCs met GC-MS wordt de e-nose vervolgens aangepast om zodoende een beter onderscheid te kunnen maken tussen patiënten met en zonder AE of VAP.
Patiënten populatie: Patiënten opgenomen in CIRO, een herstelcentrum voor COPD patiënten en patiënten opgenomen op de ICU van het academisch ziekenhuis Maastricht (azM) en Utrecht (UMCU) zullen na informed consent van de patiënt of van de wettelijke vertegenwoordiger worden geincludeerd.
Uitkomst: i) Correct diagnosticeren van een AE en VAP met behulp van de nieuwe methode (snel, niet invasief) in vergelijking tot de conventionele gouden standaard = bacteriologische kweek van sputum of Broncho-Alveolaire Lavage bij COPD resp. IC patiënten (invasief en tijdrovend),ii) sensitiviteit en specificiteit van de nieuwe methode m.b.t. correcte identificatie van de belangrijkste bacteriële luchtweg pathogenen bij genoemde aandoeningen.
Sample size: 100 patiënten met verdenking VAP en 100 COPD patiënten met een AE worden geïncludeerd. Met dit aantal is de onderste grens van het 95% betrouwbaarheidsinterval meer dan 85% voor de detectie van een VAP en 88% voor de detectie van een bacteriële infectie van een AE.
Economische analyse zal worden verricht vanuit het perspectief van het ziekenhuis en zal zich richten op de directe kosten voor de gezondheidszorg. Alle kosten gerelateerd aan de nieuwe methode zullen worden vergeleken met die van de conventionele (gouden standaard) methode. Tijdpad: i) Analyse van de uitgeademde lucht met beide analyse methoden en vergelijking met de conventionele methode. ii) trainen en optimaliseren van de e-nose met behulp van VOC analyse, iii) de geoptimaliseerde e-nose testen: inclusie van COPD en ICU patiënten met verdenking AE en VAP, iv) analyse en opschrijven van de resultaten, de bevindingen bediscussiëren met betrokkenen en afhankelijk van de resultaten voorstel voor implementatie uitwerken.