Trajectory in Biomarkers of Metabolic and Inflammatory States as Early Predictors of Chronic Critical Illness in Aging Patients

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2024.0460

Abstract

Abstract:

Background

Chronic critical illness (CCI) imposes a growing burden on aging populations, yet its predictive biomarkers remain underexplored, particularly in Chinese elderly cohorts. Biomarkers reflecting metabolic and inflammatory states may be useful for early prediction of CCI.

Objective

We explore the trajectory in metabolic and inflammatory biomarkers and identify potential early predictors of CCI in aging patients in the intensive care unit (ICU) .

Methods

We analyzed clinical records of aging patients admitted to the ICU at Peking University First Hospital from 2018 to 2020. Clinical scoring systems, including the Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) score and the Acute Physiology and Chronic Health Evaluation Ⅱ (APACHEⅡ) score, as well as laboratory data such as the blood urea nitrogen-to-creatinine ratio (UCR), 24-hour urea nitrogen (UUN), neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR), UCR on day 7-to-day 3 ratio (UCRR7/3), and UUN on day 7-to-day 3 ratio (UUNR7/3), were collected and analyzed for trajectory. Patients were divided into two groups: CCI (defined as persistent organ dysfunction for ≥14 days) and rapid recovery (RAP). Multivariate Logistic regression was used to identify factors influencing the occurrence of CCI in ICU aging patients. Receiver operating characteristic (ROC) curves were plotted to assess the predictive value of these factors. Mortality and hospital readmission rates were recorded at 90-day follow-up.

Results

A total of 115 patients were included, with 40 in the CCI group. The CCI group exhibited higher infection rates, higher APACHEⅡ scores on day 1 and day 7, higher SOFA scores on day 7, higher lymphocyte (LY) counts and UCR on day 1, higher UCR on day 3, and higher white blood cell (WBC), neutrophil (NE), NLR, C-reactive protein (CRP), UCR, UUN on day 7, and ratios (UCRR7/3 and UUNR7/3) compared to the RAP group (all P<0.05). In contrast, NLR on day 1, hemoglobin (Hb) on day 7, LY and albumin (Alb) levels on day 7 were lower in the CCI group compared to the RAP group (P<0.05). The mortality and continued hospitalization rates were higher in the CCI group (P<0.05). Multivariate Logistic regression analysis revealed that Hb on day 7 (OR=0.942, 95%CI=0.906-0.979, P=0.003), NLR (OR=1.208, 95%CI=1.025-1.423, P=0.024), CRP (OR=1.034, 95%CI=1.011-1.057, P=0.003), UCRR7/3 (OR=32.418, 95%CI=2.412-435.736, P=0.009), and UUNR7/3 (OR=22.889, 95%CI=2.421-216.372, P=0.006) were significant predictors of CCI in aging ICU patients. ROC curve analysis showed that the area under the curve (AUC) for UCRR7/3, UUNR7/3, CRP, Hb, and NLR were 0.787, 0.868, 0.808, 0.808, and 0.814, respectively. The combined prediction model using these five factors yielded an AUC of 0.962 (95%CI=0.932-0.992), with a sensitivity of 85.0% and specificity of 96.0%.

Conclusion

Hb, NLR, CRP on day 7, and UCRR7/3, UUNR7/3 are early predictors of CCI in aging ICU patients. A predictive model incorporating these five factors may aid in the early warning and prevention of CCI in the aging.

Key words: Critical illness, Aged, Chronic critical illness, Biomarkers, Intensive care unit, Sequential Organ Failure Assessment score, Acute Physiology and Chronic Health EvaluationⅡ score, Forecasting

摘要：

背景

慢性危重症（CCI）社会负担重，其在老年人群中的患病率逐渐增加，但基于中国老年人的相关研究并不充分。反应代谢及炎症状态的指标可能有助于CCI的早期预测。

目的

探讨分解代谢及炎症指标的变化趋势，初探重症监护室（ICU）老年患者发生CCI的早期预测因素。

方法

本研究分析了2018—2020年于北京大学第一医院老年ICU住院的老年患者的临床资料，临床评分包括序贯器官衰竭评估（SOFA）评分、急性生理与慢性健康评估Ⅱ（APACHEⅡ）评分，实验室数据包括血尿素氮与肌酐比值（UCR）、24 h尿尿素氮（UUN）、中性粒细胞/淋巴细胞比值（NLR）、第7天UCR/第3天UCR比值（UCRR7/3）、第7天UUN/第3天UUN比值（UUNR7/3）等及其变化趋势。将患者分为CCI组（定义为持续器官功能障碍≥14 d）或快速恢复（RAP）组。采用多因素Logistic回归分析探讨ICU老年患者发生CCI的影响因素，绘制受试者工作特征（ROC）曲线评估影响因素的预测价值，并记录随访90 d时死亡率及住院率。

结果

共纳入115例患者，其中40例为CCI。CCI组患者的感染比例、ICU住院第1天APACHEⅡ评分、ICU住院第7天APACHEⅡ评分、SOFA评分、ICU住院第1天淋巴细胞计数（LY）、UCR，ICU住院第3天UCR、ICU住院第7天白细胞计数（WBC）、中性粒细胞计数（NE）、NLR、C反应蛋白（CRP）、UCR、UUN以及UCRR7/3、UUNR7/3均高于RAP组，ICU住院第1天NLR、ICU住院第7天血红蛋白（Hb）、LY、白蛋白（Alb）低于RAP组（P<0.05）。CCI组患者死亡率及继续住院率高于RAP组（P<0.05）。多因素Logistic回归分析结果显示，ICU住院第7天Hb（OR=0.942，95%CI=0.906~0.979，P=0.003）、NLR（OR=1.208，95%CI=1.025~1.423，P=0.024）、CRP（OR=1.034，95%CI=1.011~1.057，P=0.003）及UCRR7/3（OR=32.418，95%CI=2.412~435.736，P=0.009）、UUNR7/3（OR=22.889，95%CI=2.421~216.372，P=0.006）是ICU老年患者发生CCI的影响因素。ROC曲线分析结果显示，UCRR7/3、UUNR7/3、CRP、Hb和NLR的曲线下面积（AUC）分别为0.787、0.868、0.808、0.808和0.814。上述5个因素联合预测ICU老年患者发生CCI的AUC为0.962（95%CI=0.932~0.992），最佳截断值为0.59，灵敏度为85.0%，特异度为96.0%。

结论

ICU老年患者住院第7天Hb、NLR、CRP及UCRR7/3、UUNR7/3是CCI的早期预测因素，建立上述5个因素联合预测模型可能有助于提早预警老年CCI的发生。

关键词: 危重病, 老年人, 慢性危重症, 生物标志物, 重症监护病房, 序贯器官衰竭评估评分, 急性生理与慢性健康评估Ⅱ评分, 预测

CLC Number:

R 473

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Figures/Tables 7

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指标	CCI组（n=40）	RAP组（n=75）	Z（χ²）值	P值
年龄[M（P₂₅，P₇₅），岁]	87（83，97）	85（79，91）	1.702	0.089
性别（男/女）	32/8	64/11	0.254^a	0.648
BMI[M（P₂₅，P₇₅），kg/m²]	23.7（21.9，24.6）	23.6（21.2，25.7）	-1.331	0.183
入院诊断[例（%）]
心脑血管疾病	6（15.0）	35（46.7）	11.403^a	<0.001
感染	33（82.5）	35（46.7）	13.861^a	<0.001
创伤	1（2.5）	0	—	0.348

指标	CCI组（n=40）	RAP组（n=75）	Z（χ²）值	P值
年龄[M（P₂₅，P₇₅），岁]	87（83，97）	85（79，91）	1.702	0.089
性别（男/女）	32/8	64/11	0.254^a	0.648
BMI[M（P₂₅，P₇₅），kg/m²]	23.7（21.9，24.6）	23.6（21.2，25.7）	-1.331	0.183
入院诊断[例（%）]
心脑血管疾病	6（15.0）	35（46.7）	11.403^a	<0.001
感染	33（82.5）	35（46.7）	13.861^a	<0.001
创伤	1（2.5）	0	—	0.348

指标	CCI组（n=40）	RAP组（n=75）	Z值	P值
ICU住院第1天
APACHEⅡ评分	12（9，16）	10（7，13）	3.078	0.002
SOFA评分	5（2，6）	3（2，6）	0.935	0.350
ICU住院第7天
APACHEⅡ评分	14（10，20）	6（5，9）	6.788	<0.001
SOFA评分	5（2，8）	2（1，4）	4.179	<0.001

指标	CCI组（n=40）	RAP组（n=75）	Z值	P值
ICU住院第1天
APACHEⅡ评分	12（9，16）	10（7，13）	3.078	0.002
SOFA评分	5（2，6）	3（2，6）	0.935	0.350
ICU住院第7天
APACHEⅡ评分	14（10，20）	6（5，9）	6.788	<0.001
SOFA评分	5（2，8）	2（1，4）	4.179	<0.001

指标	CCI组（n=40）	RAP组（n=75）	Z值	P值
ICU住院第1天
WBC（×10⁹/L）	7.7（5.7，10.7）	8.7（6.7，11.6）	-0.490	0.624
NE（×10⁹/L）	6.0（4.6，8.6）	6.6（4.2，8.8）	-0.112	0.911
LY（×10⁹/L）	1.0（0.6，1.4）	0.7（0.4，0.9）	3.227	0.001
NLR	7.7（3.9，9.8）	10.4（5.2，16.9）	-2.488	0.013
Hb（g/L）	112.0（93.0，126.0）	113.5（99.0，128.0）	-1.122	0.262
CRP（mg/L）	47.6（17.7，81.3）	31.2（5.6，90.7）	1.160	0.246
UCR	105.0（76.0，141.0）	87.4（70.6，105.2）	2.196	0.028
ICU住院第3天
UCR	98.0（72.0，158.0）	79.0（62.0，108.0）	2.314	0.021
UUN（mmol/24 h）	238.0（175.9，351.3）	256.3（187.9，334.4）	-0.126	0.900
ICU住院第7天
WBC（×10⁹/L）	8.9（5.9，14.2）	5.8（4.7，7.1）	3.671	<0.001
Hb（g/L）	98.0（77.0，112.0）	123.0（109.0，133.0）	-5.530	<0.001
NE（×10⁹/L）	5.2（3.6，7.5）	3.8（2.8，5.0）	2.999	0.003
LY（×10⁹/L）	1.0（0.6，1.5）	1.3（1.1，1.6）	-2.559	0.010
NLR	5.6（3.0，14.0）	3.3（2.0，4.0）	3.638	<0.001
Alb（g/L）	33.7（31.0，37.4）	37.0（35.0，39.0）	-2.628	<0.001
CRP（mg/L）	49.4（15.2，126.0）	6.4（1.6，22.0）	5.423	<0.001
UCR	130.9（81.9，185.1）	78.3（63.8，104.9）	3.770	<0.001
UUN（mmol/24 h）	386.2（296.0，567.3）	284.8（205.8，364.0）	3.887	<0.001
比值
UCRR7/3	1.2（1.0，1.4）	0.9（0.7，1.0）	5.050	<0.001
UUNR7/3	1.1（0.9，1.7）	0.7（0.6，0.8）	6.351	<0.001