Evaluation of the effect of acute kidney injury on weaning from mechanical ventilators in intensive care patients

Abstract

Background: Acute kidney injury (AKI) affects 5–30% of intensive care unit (ICU) patients and is associated with increased mortality (40– 90%), prolonged ICU stays, and higher healthcare costs. While the interplay between lung and kidney injury is increasingly recognized, the impact of AKI on weaning from mechanical ventilation (MV) remains underexplored. This study evaluates the effect of AKI on MV weaning outcomes in ICU patients. Methods: A retrospective cohort study was conducted in an Internal Medicine ICU (2010–2015). Patients intubated for respiratory failure (≥48 hours) were included, excluding those with chronic kidney disease, chronic lung disease, or heart failure. AKI was defined according to the KDIGO criteria based on serum creatinine levels (an increase of ≥0.3 mg/dL within 48 hours or ≥1.5-fold within 7 days). Due to the retrospective nature of the study, urine output data were not reliably available for all patients and therefore were not included in the AKI definition. AKI was assessed based on data obtained during the intensive care course and was considered to have developed during ICU hospitalization. A total of 100 patients with AKI and 100 without AKI were compared in terms of demographic characteristics, laboratory parameters (creatinine, albumin, hemoglobin, pH, PaO₂, PaCO₂), SOFA and APACHE II scores, sepsis status, and weaning outcomes. Statistical analyses included Student’s t-test, chi-square test, and multivariable logistic regression. The multivariable model included AKI status, age, APACHE II score, SOFA score, albumin level, and sepsis as covariates. Results: Overall weaning success was 28% (56/200), with 13% in the AKI group and 43% in the non-AKI group (p<0.001) . Patients with AKI had significantly higher creatinine levels (2.99±1.3 vs. 0.78±0.22 mg/dL, p<0.001), APACHE II scores (28.2±5.4 vs. 22.3±4.6, p<0.001), and SOFA scores (10.1±3.1 vs. 7.7±2.7, p<0.001). In multivariable analysis, absence of AKI was independently associated with successful weaning (OR: 2.29, 95% CI: 1.03–5.13, p=0.043). In addition, lower APACHE II score was also independently associated with weaning success (p=0.030). Age showed borderline significance (p=0.081), whereas no independent association was found between weaning success and SOFA score, albumin level, or sepsis (all p>0.05). Conclusion: AKI significantly impairs weaning from mechanical ventilation in ICU patients. Even after adjustment for disease severity, AKI remains an independent predictor of weaning failure. Early recognition of AKI may improve clinical management and facilitate successful weaning.

Keywords

• Acute kidney injury
• mechanical ventilation
• weaning
• respiratory failure
• intensive care

Yoğun bakım hastalarında akut böbrek hasarının mekanik ventilatörden ayırma üzerine etkisinin değerlendirilmesi

Abstract

Arka plan: Akut böbrek hasarı (AKI), yoğun bakım ünitesindeki (YBÜ) hastaların %5–30’unu etkiler ve artmış mortalite (%40–90), uzamış YBÜ yatışı ve daha yüksek sağlık maliyetleri ile ilişkilidir. Akciğer ve böbrek hasarı arasındaki karşılıklı etkileşim giderek daha fazla tanınmakla birlikte, AKI’nin mekanik ventilasyondan (MV) ayırma sürecine etkisi yeterince araştırılmamıştır. Bu çalışma, YBÜ hastalarında AKI’nin MV’den ayırma sonuçları üzerindeki etkisini değerlendirmektedir. Yöntemler: Bu retrospektif kohort çalışma, Dahiliye Yoğun Bakım Ünitesi’nde (2010–2015) yürütüldü. Solunum yetmezliği nedeniyle entübe edilen ve en az 48 saat mekanik ventilasyon (MV) altında kalan ≥18 yaş hastalar dâhil edildi. Kronik böbrek hastalığı, kronik akciğer hastalığı veya kalp yetmezliği olan hastalar ile mekanik ventilasyon başladıktan sonra AKI gelişen hastalar çalışma dışı bırakıldı. AKI, KDIGO kriterlerine göre serum kreatinin düzeylerine dayanarak tanımlandı (48 saat içinde ≥0.3 mg/dL artış veya 7 gün içinde ≥1.5 kat artış). Retrospektif veri yapısı nedeniyle idrar çıkışı verileri tüm hastalar için güvenilir şekilde mevcut olmadığından AKI tanımında kullanılmadı. AKI, yoğun bakım sürecinde elde edilen veriler temel alınarak değerlendirildi ve yoğun bakım yatışı sırasında gelişmiş kabul edildi. AKI tanısı olan 100 hasta ile AKI olmayan 100 hasta karşılaştırıldı; demografik veriler (yaş, cinsiyet), laboratuvar parametreleri (kreatinin, albümin, hemoglobin, pH, PaO₂, PaCO₂), SOFA ve APACHE II skorları, sepsis durumu ve ventilatörden ayırma sonuçları analiz edildi. İstatistiksel analizlerde Student t-testi, Ki-kare testi ve çok değişkenli lojistik regresyon kullanıldı. Çok değişkenli modelde AKI durumu, yaş, APACHE II skoru, SOFA skoru, albümin düzeyi ve sepsis değişkenleri yer aldı. Bulgular: Genel MV’den ayırma başarısı %28’di (56/200). AKI grubunda başarı oranı %13 iken AKI olmayan grupta %43 idi (p<0.001). AKI hastalarında kreatinin (2.99±1.3 vs. 0.78±0.22 mg/dL, p<0.001), APACHE II (28.2±5.4 vs. 22.3±4.6, p<0.001) ve SOFA skorları (10.1±3.1 vs. 7.7±2.7, p<0.001) daha yüksekti. Çok değişkenli lojistik regresyon analizinde, AKI olmaması ventilatörden ayırma başarısı ile bağımsız olarak ilişkili bulundu (OR: 2.29, %95 GA: 1.03–5.13, p=0.043). Ayrıca, daha düşük APACHE II skoru da ventilatörden ayırma başarısı ile bağımsız olarak ilişkiliydi (OR: 0.901, %95 GA: 0.820–0.990, p=0.030). Yaş sınırda anlamlılık gösterirken (p=0.081), SOFA skoru, albümin düzeyi ve sepsis ile ayırma başarısı arasında bağımsız bir ilişki saptanmadı (tüm p>0.05). Sonuç: AKI, yoğun bakım hastalarında mekanik ventilasyondan ayırma sürecini anlamlı ölçüde olumsuz etkilemektedir. Hastalık şiddeti için düzeltme yapıldıktan sonra dahi, AKI ventilatörden ayırma başarısızlığının bağımsız bir belirleyicisi olarak kalmaktadır. AKI’nin erken tanınması, klinik yönetimi iyileştirebilir ve başarılı ventilatörden ayırmayı kolaylaştırabilir.

Keywords

• Akut böbrek hasarı
• mekanik ventilasyon
• ayırma
• solunum yetmezliği
• yoğun bakım.

References

1. 1. Hoste E A, B agshaw S M, B ellomo R , e t a l. Epidemiology of acute kidney injury in critically ill patients: the multinational AKI-EPI study. Intensive Care Med. 2015;41(8):1411-23. doi:10.1007/s00134-015-3934-7
2. 2. Faubel S, Edelstein CL. Mechanisms and mediators of lung injury after acute kidney injury. Nat Rev Nephrol. 2016;12(1):48-60. doi:10.1038/nrneph.2015.158
3. 3. McConville JF, Kress JP. Weaning patients from the ventilator. N Engl J Med. 2012;367(23):2233-9. doi:10.1056/NEJMra1203367
4. 4. Hepokoski M, Englert JA, Baron RM, et al. Ventilatorinduced lung injury increases expression of endothelial inflammatory mediators in the kidney. Am J Physiol Renal Physiol. 2017;312(4):F654-F660. doi:10.1152/ajprenal.00523.2016
5. 5. Rabb H, Wang Z, Nemoto T, Hotchkiss J, Yokota N, Soleimani M. Acute renal failure leads to dysregulation of lung salt and water channels. Kidney Int. 2003;63(2):600-6. doi:10.1046/j.1523-1755.2003.00753.x
6. 6. Kallet RH, Jasmer RM, Luce JM, Lin LH, Marks JD. The treatment of acidosis in acute lung injury with trishydroxymethyl aminomethane (THAM). Am J Respir Crit Care Med. 2000;161(4 Pt 1):1149-1153. doi:10.1164/ajrccm.161.4.9906031
7. 7. Puthucheary ZA, Rawal J, McPhail M, et al. Acute skeletal muscle wasting in critical illness. JAMA. 2013;310(15):1591-600. doi:10.1001/jama.2013.278481
8. 8. Nascimento MM, Qureshi AR, Stenvinkel P, et al. Malnutrition and inflammation are associated with impaired pulmonary function in patients with chronic kidney disease. Nephrol Dial Transplant. 2004;19(7):1823-8. doi:10.1093/ndt/gfh190

9. 9. Khwaja A. KDIGO clinical practice guidelines for acute kidney injury. Nephron Clin Pract. 2012;120(4):c179-c184. doi:10.1159/000339789
10. 10. Singer M, Deutschman CS, Seymour CW, et al. The Third International Consensus Definitions for Sepsis and Septic Shock (Sepsis-3). JAMA. 2016;315(8):801–810. doi:10.1001/jama.2016.0287
11. 11. Vieira JM Jr, Castro I, Curvello-Neto A, et al. Effect of acute kidney injury on weaning from mechanical ventilation in critically ill patients. Crit Care Med. 2007;35(1):184-91. doi:10.1097/01.CCM.0000249828.81705.65
12. 12. Ostermann M, Bellomo R, Burdmann EA, et al. Controversies in acute kidney injury: conclusions from a Kidney Disease: Improving Global Outcomes (KDIGO) Conference. Kidney Int. 2020;98(2):294-309. doi:10.1016/j.kint.2020.04.020
13. 13. Forte DN, Ranzani OT, Stape N, et al. APACHE II and SOFA scores for intensive care and hospital outcome prediction in oncologic patients. Crit Care. 2007;11(Suppl 3):P93. doi:10.1186/cc5880
14. 14. Dehghani A, Abdeyazdan G, Davaridolatabadi E. An Overview of the Predictor Standard Tools for Patient Weaning from Mechanical Ventilation. Electron Physician. 2016;8(2):1955-63. Published 2016 Feb 25. doi:10.19082/1955
15. 15. Boles JM, Bion J, Connors A, et al. Weaning from mechanical ventilation. Eur Respir J. 2007;29(5):1033-56. doi:10.1183/09031936.00010206
16. 16. Rosner MH. Acute kidney injury in the elderly. Clin Geriatr Med. 2013;29(3):565-78. doi:10.1016/j.cger.2013.05.001
17. 17. Ali T, Khan I, Simpson W, et al. Incidence and outcomes in acute kidney injury: a comprehensive population-based study. J Am Soc Nephrol. 2007;18(4):1292-8. doi:10.1681/ASN.2006070756
18. 18. Lieberman D, Nachshon L, Miloslavsky O, et al. Elderly patients undergoing mechanical ventilation in and out of intensive care units: a comparative, prospective study of 579 ventilations. Crit Care. 2010;14(2):R48. doi:10.1186/cc8935
19. 19. Yuan SM. Acute Kidney Injury after Cardiac Surgery: Risk Factors and Novel Biomarkers. Braz J Cardiovasc Surg. 2019;34(3):352-60. Published 2019 Jun 1. doi:10.21470/1678-9741-2018-0212
20. 20. Geri G, Ferrer L, Tran N, et al. Cardio-pulmonaryrenal interactions in ICU patients. Role of mechanical ventilation, venous congestion and perfusion deficit on worsening of renal function: Insights from the MIMICIII database. J Crit Care. 2021;64:100-7. doi:10.1016/j.jcrc.2021.03.013
21. 21. Zarbock A, Kellum JA, Schmidt C, et al. Effect of Early vs Delayed Initiation of Renal Replacement Therapy on Mortality in Critically Ill Patients With Acute Kidney Injury: The ELAIN Randomized Clinical Trial. JAMA. 2016;315(20):2190-9. doi:10.1001/jama.2016.5828
22. 22. Ronco C , R icci Z , D e B acker D , e t a l. R enal replacement therapy in acute kidney injury: controversy and consensus. Crit Care. 2015;19(1):146. Published 2015 Apr 6. doi:10.1186/s13054-015-0850-8
23. 23. Rizvi MS, Kashani KB. Biomarkers for Early Detection of Acute Kidney Injury. J Appl Lab Med. 2017;2(3):386-99. doi:10.1373/jalm.2017.023325
24. 24. Ostermann M, Wald R, Bagshaw SM. Timing of Renal Replacement Therapy in Acute Kidney Injury. Contrib Nephrol. 2016;187:106-20. doi:10.1159/000442369
25. 25. Zhang X, Chen S, Lai K, et al. Machine learning for the prediction of acute kidney injury in critical care patients with acute cerebrovascular disease. Ren Fail. 2022;44(1):43-53. doi:10.1080/0886022X.2022.2036619