Horowitz-index (PaO2/FiO2-kvot)

Klinisk bakgrund

Horowitz-index, även kallat PaO₂/FiO₂-kvoten, är det mest spridda måttet för att kvantifiera hypoxemi hos respiratorbehandlade patienter. Dess kliniska tyngd ligger inte i att det är ett prediktionsinstrument i sig, utan i att det utgör ryggraden i Berlin-definitionen av ARDS, där det ensamt avgör svårighetsgradsindelningen och därmed vilka terapeutiska konsekvenser som ska dras [2]. Utan en standardiserad oxygeneringsmarkör saknar intensivvården ett gemensamt språk för att jämföra patienter mellan avdelningar, studier och länder, vilket var huvudskälet till att kvoten integrerades i ARDS-definitionen redan 1994 och behölls i Berlin-revisionen 2012 [2].

Beräkning av Horowitz-index

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

PaO₂ är arteriellt syretryck mätt i mmHg på en artärgasanalys. FiO₂ är inandad syrgaskoncentration uttryckt som fraktion (0,21 för luft upp till 1,0 för 100 % syrgas). Kvoten har ingen egen enhet och anges i mmHg med tanke på att FiO₂ är dimensionslöst.

Horowitz-index introducerades 1974 av Horovitz, Carrico och Shires som ett enkelt mått på oxygeneringsförmåga vid trauma och chock, med fördelen att det normaliserar PaO₂ mot den faktiskt tillförda syrgaskoncentrationen [1]. Det tog dock fäste först när det integrerades i den amerikansk-europeiska konsensuskonferensens ARDS-definition 1994 och därefter i Berlin-definitionen 2012 [2].

Berlin-definitionen utvecklades av en expertpanel under Europeiska intensivvårdssällskapet med stöd av American Thoracic Society och Society of Critical Care Medicine. Den empiriska utvärderingen omfattade en patientnivå-metaanalys av 4 188 ARDS-patienter från fyra multicenterstudier samt 269 patienter från tre singelcenterstudier med fysiologisk information [2]. Tre ömsesidigt uteslutande svårighetsgrader definierades, samtliga krävande PEEP eller CPAP ≥ 5 cmH₂O:

Tolkning i praktiken

Horowitz-index tolkas alltid i ljuset av aktuella respiratorinställningar, i synnerhet PEEP. En P/F-kvot på 150 vid PEEP 5 cmH₂O innebär en annan lungskada än 150 vid PEEP 15 cmH₂O: den senare patienten har mer rekryterbar lungvävnad men får stöd av högre PEEP, den förra har sämre rekryterbarhet men mindre stöd. Kvoten i sig kan inte skilja dessa åt.

Svårighetsgradsindelningen omsätts i kliniska åtgärder enligt gällande riktlinjer:

• Lätt ARDS (200–300): Tidig icke-invasiv ventilation eller high-flow nasal oxygen kan övervägas. Standard PEEP-strategi enligt lågt PEEP-protokoll. Prognosen är relativt god men övervakning är motiverad eftersom en del progredierar.
• Måttlig ARDS (100–200): Invasiv ventilation med lungskyddande strategi (tidalvolym 6 ml/kg beräknad kroppsvikt) och PEEP individualiserat enligt PEEP/FiO₂-tabell. Placering i bukläge övervägs vid utebliven förbättring.
• Svår ARDS (< 100): Placering i bukläge rekommenderas rutinmässigt. Bedömning för extrakorporeal lungassistans (ECMO) eller lungassistans bör göras vid refraktär hypoxemi, i synnerhet om svårighetsgraden kvarstår trots adekvat PEEP-optimering [2,4].

Validering och prestanda

Berlin-definitionens diskrimineringsförmåga för mortalitet var måttlig i härledningskohorten, med en AUC på 0,577 (95 % KI 0,561–0,593), vilket var signifikant bättre än föregångaren AECC-definitionen (AUC 0,536) men långt ifrån en stark prediktor [2].

I en extern validering baserad på 3 442 patienter från sju ARDS Network-studier var P/F-kvotens AUC för sjukhusmortalitet 0,659 (95 % KI 0,637–0,681) vid PEEP > 5 cmH₂O [3]. När PEEP inkorporerades i kvoten (P/FP-kvoten, det vill säga PaO₂ × 10 / [FiO₂ × PEEP]) steg AUC till 0,710 (95 % KI 0,691–0,730), och vid PEEP ≥ 18 cmH₂O var skillnaden ännu större: 0,963 jämfört med 0,828 för P/F-kvoten [3]. Detta understryker att P/F-kvotens prediktiva värde är starkt beroende av den PEEP patienten står på vid mättillfället.

I en prospektiv kohort om 100 konsekutiva ARDS-patienter var Berlin-definitionens genomsnittliga AUC för 28-dagarsmortalitet över fyra dygn 0,604 i subgruppen med transpulmonell termodilution, och lägre i totalgruppen [4]. På dag 1 efter intubation var AUC 0,697 i subgruppen men sjönk därefter. Oxygeneringsindex (OI = medelluftvägstryck × FiO₂ / PaO₂) överträffade P/F-baserade poängsystem konsekvent (AUC 0,689 dag 1, fyrdagarsgenomsnitt 0,625) [4].

Den 2024 publicerade globala definitionen bygger vidare på Berlin och behåller P/F-trösklarna oförändrade, men tillåter även SpO₂/FiO₂ som alternativ vid SpO₂ ≤ 97 %, särskilt i resurssvaga miljöer [5]. Den tillåter dessutom high-flow nasal oxygen ≥ 30 L/min och ultraljud som bildmodalitet, vilket breddar tillämpbarheten men ändrar inte P/F-kvotens roll vid invasiv ventilation.

Begränsningar

P/F-kvoten har flera välkända svagheter som kliniker måste ha klart för sig:

FiO₂-beroende. Kvoten sjunker vid stigande FiO₂ även om PaO₂ är oförändrat, eftersom förhållandet mellan PaO₂ och FiO₂ inte är linjärt, särskilt vid höga FiO₂-värden. En patient som står på FiO₂ 1,0 får lägre kvot än samma patient på FiO₂ 0,5, allt annat lika. Detta gör att kvoten inte är ett rent mått på lungskada utan också en funktion av den valda syrgasinställningen.

PEEP-beroende. Två patienter med identisk P/F-kvot men olika PEEP har inte nödvändigtvis samma lungskadans svårighetsgrad. Högre PEEP kan rekrytera kollapsade alveoler och höja PaO₂, vilket gör att kvoten underskattar svårighetsgraden [3]. Palanidurai m.fl. visade att 54 % av patienter omklassificerades när PEEP inkorporerades i kvoten, varav 12,5 % av patienter med måttlig ARDS flyttades till svår och 15 % med lätt ARDS till måttlig [3].

Begränsat prediktivt värde. Med en AUC runt 0,58–0,66 i externa kohorter är P/F-kvoten ensamt en svag mortalitetsprediktor [2,3,4]. Den ska inte användas ensam för prognosbedömning utan kombineras med andra variabler som PEEP, respiratorisk eftergiflighet, mjukdelsindex och organsvikt.

Krav på artärgas. Kvoten kräver artärgasanalys, vilket innebär en invasiv procedur och kan vara otillgänglig i resurssvaga miljöer. Den globala definitionen 2024 tillåter därför SpO₂/FiO₂ som surrogat vid SpO₂ ≤ 97 %, men med begränsningar vad gäller tillförlitlighet vid mörkare hudtoner och vid cirkulatorisk chock [5].

Gäller inte för icke-invasiv oxygenering utan PEEP/CPAP ≥ 5. I Berlin-definitionen krävs PEEP eller CPAP ≥ 5 cmH₂O för att kvoten ska klassificera ARDS. Patienten på high-flow nasal oxygen kan numera inkluderas enligt den globala definitionen, men P/F-kvoten mäts då inte på samma sätt och trösklarna valideras olika [5].

Källor

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