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. 2024 Oct 9;36:e20240065en. doi: 10.62675/2965-2774.20240065-en
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Comparison of the effectiveness of awake-prone positioning and high-flow nasal oxygen in patients with COVID-19-related acute respiratory failure between different waves

Mariano Esperatti 1,Corresponding author:, Matías Olmos 1, Marina Busico 2, Adrian Gallardo 3, Alejandra Vitali 4, Jorgelina Quintana 2, Hiromi Kakisu 1, Bruno Leonel Ferreyro 5, Nora Angélica Fuentes 1; Argentine Collaborative Group on High Flow and Prone Positioning, Javier Osatnik 6, Santiago Nicolas Saavedra 6, Agustin Matarrese 6, Greta Dennise Rebaza Niquin 6, Elizabeth Gisele Wasinger 7, Giuliana Mast 7, Facundo Juan Andrada 7, Ana Inés Lagazio 8, Nahuel Esteban Romano 8, Marisol Mariela Laiz 8, Jose Garcia Urrutia 8, Mariela Adriana Mogaadouro 9, Micaela Ruiz Seifert 9, Emilce Mastroberti 9, Claudia Navarro Moreno 10, Anabel Miranda Tirado 10, María Constanza Viñas 10, Juan Manuel Pintos 10, Maria Eugenia Gonzalez 10, Maite Mateos 10, Verónica Barbaresi 10, Ana Elizabeth Grimbeek 10, Leonel Stein 10, Ariel Juan Latronico 10, Silvia Laura Menéndez 10, Alejandra Dominga Basualdo 10, Romina Castrillo 10
PMCID: PMC11484112  PMID: 39442133

ABSTRACT

Objective:

To compare the effectiveness of the awake-prone position on relevant clinical outcomes in patients with COVID-19-related acute respiratory failure requiring high-flow nasal oxygen between different waves in Argentina.

Methods:

This multicenter, prospective cohort study included adult patients with COVID-19-related acute respiratory failure requiring high-flow nasal oxygen. The main exposure position was the awake-prone position (≥ 6 hours/day) compared to the non-prone position. The primary outcome was endotracheal intubation, and the secondary outcome was in-hospital mortality. The inverse probability weighting–propensity score was used to adjust the conditional probability of treatment assignment. We then adjusted for contextual variables that varied over time and compared the effectiveness between the first and second waves.

Results:

A total of 728 patients were included: 360 during the first wave and 368 during the second wave, of whom 195 (54%) and 227 (62%) remained awake-prone for a median (p25 - 75) of 12 (10 - 16) and 14 (8 - 17) hours/day, respectively (Awake-Prone Position Group). The ORs (95%CIs) for endotracheal intubation in the Awake-Prone Position Group were 0.25 (0.13 - 0.46) and 0.19 (0.09 - 0.31) for the first and second waves, respectively (p = 0.41 for comparison between waves). The ORs for in-hospital mortality in the awake-prone position were 0.35 (0.17 - 0.65) and 0.22 (0.12 - 0.43), respectively (p = 0.44 for comparison between waves).

Conclusion:

The awake-prone position was associated with a reduction in the risk of endotracheal intubation and in-hospital mortality. These effects were independent of the context in which the intervention was applied, and no differences were observed between the different waves.

Keywords: Respiratory insufficiency; COVID-19; Coronavirus infections; SARS-CoV-2; Intubation, endotracheal; Hospital mortality; Prone position; Oxygen

INTRODUCTION

A subset of patients with coronavirus disease 2019 (COVID-19) develop acute respiratory failure and acute respiratory distress syndrome (ARDS) and require invasive mechanical ventilation.(1) This condition is associated with mortality rates exceeding 40% in both developed and developing countries.(2) Awake-prone position (AW-PP) has been shown to reduce the risk of endotracheal intubation (ETI) in patients with COVID-19-related acute respiratory failure (ARF) receiving noninvasive advanced respiratory support in the intensive care unit (ICU) setting.(3,4) The evidence showing the efficacy of AW-PP comes from studies conducted mainly during the early stage of the pandemic.(4) Many aspects changed during the course of the pandemic. The incidence and rate of hospitalizations varied, challenging health systems to address different levels of stress.(5,6) Vaccination coverage has also changed over time in different health systems.(7,8) Similarly, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) presents multiple variations in its genetic sequence, leading to the development of new waves of COVID-19.(9-11) Even though these variables may influence the clinical outcome of individual COVID-19 patients, treatments that have proven to be effective have not been evaluated for effectiveness throughout the pandemic, nor have their effects been compared at different times during its course.

In the present study, we aimed to compare the effectiveness of the awake-prone position on relevant clinical outcomes in patients with COVID-19-related acute respiratory failure requiring high-flow nasal oxygen between different waves in Argentina. We hypothesized that the treatment effect could vary over time due to the multiple variables that changed throughout its course.

METHODS

We conducted a prospective, multicenter cohort study at 6 ICUs at 6 centers in Argentina. The study was registered at ClinicalTrials.gov (NCT05178212) and reported following guidelines from STROBE (Supplementary Material).(12) The internal review boards of the 6 centers approved the study, and informed consent was waived (Supplementary Material). The interventions carried out were part of the usual practice at each center, and the researchers guaranteed the confidentiality of their patients’ information. A detailed description of the methods, procedures related to the evaluated intervention, and statistical analysis have been previously reported (Supplementary Material).(13)

Course of the pandemic and context of the study (Supplementary Material)

The study period covered from March 2020 to September 2021. The first wave was considered to run from February 27, 2020, to February 16, 2021, with patients included after this wave corresponding to the second wave.(14) The predominant variants identified during this period are shown in figure 1S (Supplementary Material).

Study population

We consecutively included patients aged 18 years and older who were admitted to the ICU with a confirmed diagnosis of COVID-19 and who had been receiving high-flow nasal oxygen (HFNO) for at least 4 hours. Patients received HFNO when any of the following criteria were present: peripheral oxygen saturation (SpO2) < 92% with oxygen > 4L/minute; increased work of breathing with the use of accessory respiratory muscles and a respiratory rate > 30/minute; and partial pressure of oxygen/fraction of inspired oxygen (PaO2/FiO2) ratio < 200mmHg. Patients with a decreased level of consciousness, presence of shock, immediate need for intubation,(15) use of positive-pressure ventilation prior to HFNO, or do-not intubate order were excluded.

Study procedure (Supplementary Material)

Immediately after admission to the ICU, the eligibility criteria were assessed, and HFNO was started at a flow between 50 and 70L/minute, with the minimal FiO2 necessary to obtain an SpO2 > 92%. Patients who tolerated HFNO for the following 4 hours were included. The health care team encouraged and assisted all the participants in rotating from the supine position to the prone position for as long as possible, taking breaks for personal hygiene and eating. When prone positioning was not tolerated by patients, they were assisted to remain in the lateral position, alternating right and left decubitus for as long as they could tolerate it. The supine position was allowed where patients could not tolerate any of the positions mentioned. These interventions were maintained during the study period until one of the following criteria was met: maintenance of SpO2 > 92% with FiO2 ≤ 40%, flow ≤ 40L/minute for a period > 12 hours in the supine position, or ETI. Once clinical and gas stability were obtained with HFNO, the flow and oxygen were progressively weaned on a protocolized basis (Supplementary Material).(13) Analgesic drugs (opioids, paracetamol) or light sedation (dexmedetomidine) were allowed and indicated according to the criteria of the health care team (Supplementary Material).

Variables and measurements

We collected data on the patients’ demographics, comorbidities, severity scores upon ICU admission (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation [APACHE II] and Sequential Organ Failure Assessment [SOFA]), chronology of the disease, vital signs, laboratory parameters, PaO2/FiO2, respiratory rate oxygenation index (ROX index),(16) and chest computed tomography score (CT score).(17) To estimate the level of health care system stress, we assessed the incidence of COVID-19 infection and the ratio of ICU admission/hospital admission rates in the geographic region of each participating center at the time of ICU admission for each subject (Figures 2S and 3S - Supplementary Material). To evaluate the effects of vaccination, we assessed both the population-level vaccination coverage and the vaccination status of each subject at inclusion(7) (Figure 4S - Supplementary Material). Concerning the body position, the following data were recorded: the predominant position adopted by the patient, defined as the position in which the patient spent most hours/day, i.e., prone, lateral, or supine positions; the average number of hours/day in that position; and the number of days of exposure to said position for a period of ≥ 6 hours/day (AW-PP). Awake-prone positioning was defined as remaining in this position for at least 6 hours per day. Patients who did not achieve prone positioning for at least 6 hours were defined as controls.(13,18)

Outcomes

The primary outcome was receiving ETI. The decision to intubate was based on the criteria of the attending health care team. However, intubation was recommended whether specific criteria were met or not: deterioration of neurologic status, hemodynamic instability, or the presence of two or more of the following criteria: a decrease in oxygen saturation with SpO2 < 90% for more than 5 minutes (not explained by technical failure), a lack of improvement in the signs of respiratory muscle fatigue, inability to control airway secretions, and respiratory acidosis with pH < 7.30.(13,15) There was no specific position or time limit required before intubation. The secondary outcome was hospital mortality. These outcomes were assessed for the first- and second-wave populations. Additionally, we described other clinical outcomes: ICU mortality, days of ventilatory support, hospital length of stay, and time to ETI.

Statistical analysis

To evaluate the effectiveness of the AW-PP strategy in each wave, we decided to employ the same statistical methods that had been previously used (Supplementary Material).(13) We used descriptive statistics to describe patients’ baseline characteristics. Standardized mean differences were used to assess the balance between the baseline characteristics of patients who received prone positioning and those of controls (≤ 10%, indicating good balance).(18) Inverse probability of treatment weighting (IPTW) was used to control for potential confounding by indication.(19,20) Direct acyclic graphs (DAGs) were used to identify and select variables potentially associated with both AW-PP and study outcomes(21,22) (Figure 5S and Table 1S - Supplementary Material). First, we created a propensity score by fitting a multivariable logistic regression model with AW-PP as the binary outcome. The following confounders were included (analysis for both waves): age, sex, body mass index (BMI), comorbidities, smoking status, SOFA score, days from symptom onset to hospital admission, previous days of oxygen therapy, previous antibiotic and corticosteroid therapy, use of light sedation, PaO2/FiO2 and respiratory rate (at inclusion). For the second wave, individual vaccination status was added. Finally, the analysis was performed by fitting logistic regression models with AW-PP as the main exposure and ETI and in-hospital mortality as the dependent variables for the primary and secondary outcomes, respectively. Then, in a logistic regression model for each wave, the proxy variables of expertise acquisition throughout the pandemic (epidemiological week) and health system stress (analysis for both waves) as well as the population vaccination rate (analysis for wave 2) were included to adjust for their possible effect on outcomes ("doubly robust" approach) via the population weighted by the above procedure (IPTW). Measures of association are expressed as odds ratios (ORs) with 95% confidence intervals (95%CIs).(23)

In a previous study, we reported an EIT frequency of 23% in AW-PP and 53% in non-prone positioning (Non-PP).(13) Including the total number of patients in each wave, the power to find the same difference with an alpha of 0.05 two-tailed is 100%.

A forest plot was used to display effect estimates and confidence intervals for both individual studies and meta-analyses by common effect inverse variance.(24) To assess magnitude and accuracy, the ORs were evaluated with their 95%CIs.

Given that some of the patients in the Non-AW-PP Group were exposed to the intervention (< 6 hours/day), we performed a restricted analysis comparing AW-PP > 6 hours versus patients with "zero" hours in the prone position. Additionally, the prone position has been shown to reduce adverse events in ventilated patients when the PaO2/FiO2 ratio is < 150mmHg. We performed restricted analyses according to the level of hypoxemia severity (PaO2/FiO2 < 150mmHg).

Given the likelihood of an unmeasured confounder, we estimated the e-value as a way to determine how strong the association between such a confounder with both exposure and outcome should be to fully explain the estimated effect.(25) Every test was two-sided, and a p value < 0.05 was considered statistically significant. All analyses were performed with STATA version 15.1. For more details about the statistical analysis, see the Supplementary Material.

RESULTS

During the study period, 1,263 patients with COVID-19-related ARF were admitted to the participating ICUs, 728 of whom met the inclusion criteria (Figure 1). Three hundred and sixty patients were included during the first wave and 368 during the second wave, of whom 195 (54%) and 227 (62%) remained on prone position for a median (p 25 - 75) of 12 (10 - 16) and 14 (8 - 17) hours/day, respectively, and were analyzed in the intervention group (AW-PP Group) (Figure 1). One hundred and sixty-five (46%) and 141 (38%) patients were treated with HFNO but did not complete 6 hours in the AW-PP during the 1st and 2nd waves, respectively, and therefore served as the control group (Non-PP Group). The baseline characteristics of the population are described in table 1 and table 2S (Supplementary Material). The balance between groups in each wave after IPTW is described in table 2. Even though there were differences between the intervention and control groups in the 1st and 2nd waves, after weighting by IPTW, the values of all the variables were balanced, with a standardized mean difference of less than 0.1 (Table 2, and Figure 6SA and B - Supplementary Material).

Figure 1. Patient inclusion.

Figure 1

ARF - acute respiratory failure; ICU - intensive care unit; MV - mechanical ventilation; HFNO - high-flow nasal cannula; PaO2 - partial pressure of oxygen; FiO2 - fraction of inspired oxygen; AW-PP - awake prone position.

Table 1. Baseline characteristics of the study population.

Characteristic 1st wave (n = 360) 2nd wave (n = 368) Overall (n = 728) p value*
Demographics
Age (years) 61 (49 - 71) 56 (46 - 65) 57 (47 - 68) < 0.001
Female sex 99 (27) 111 (30) 210 (29) 0.43
Body mass index 30 (27 - 34) 30 (28 - 35) 30.1 (27 - 34) 0.066
Comorbidities
Respiratory 53 (15) 60 (16) 113 (16) 0.56
Smoking 106 (29) 65 (18) 171 (23) < 0.001
Cardiovascular 102 (28) 137 (37) 239 (33) 0.01
Renal 19 (5) 18 (5) 37 (5) 0.80
Hepatic 5 (1) 8 (2) 13 (2) 0.43
Neurologic 13 (4) 19 (5) 32 (4) 0.04
Diabetes 92 (26) 71 (19) 163 (22) 0.012
Hypertension 163 (45) 133 (36) 296 (41) 0.012
Immunosuppression 29 (8) 17 (5) 46 (6) 0.040
Respiratory-hemodynamics and scores at admission
APACHE 10 (7 - 13) 13 (8 - 17) 11 (8 - 15) < 0.001
SOFA 3 (2 - 4) 3 (2 - 4) 3 (2 - 4) 0.78
CT 13 (9 - 17) 15 (10 - 19) 14 (10 - 18) < 0.001
SpO2/FiO2 139 (121 - 237) 125 (119 - 139) 133 (120 - 215) < 0.001
PaO2/FiO2 129 (104 - 178) 99 (77 - 133) 123 (86 - 160) < 0.001
ROX index 6.3 (4.6 - 9.5) 5 (4.2 - 6.4) 5.6 (3.2 - 7.8) < 0.001
Chronology of disease
Days from symptom onset to hospital admission 8 (5 - 10) 10 (7 - 11) 9 (7 - 11) < 0.001
Previous days of oxygen therapy 1 (0 - 3) 1 (0 - 3) 1 (0 - 3) 0.95
Treatments
Systemic corticosteroids 356 (99) 362 (98) 718 (99) 0.17
Light sedation/opioids 170 (47) 261 (71) 431 (59) < 0.001
Dexmedethomidine 24 (7) 21 (6) 45 (6)
Opioids 44 (12) 58 (16) 102 (14)
Dexmedetomidine plus opioids 102 (28) 182 (49) 284 (39)
Antibiotics al ICU admission 298 (83) 119 (32) 417 (57) < 0.001
Vaccination - 74 (10) 74 (10) < 0.001

APACHE - Acute Physiology and Chronic Health Evaluation; SOFA - Sequential Organ Failure Assessment; CT - computed tomography; SpO2 - peripheral oxygen saturation; FiO2 - fraction of inspired oxygen; PaO2 - partial pressure of oxygen; ROX - respiratory rate oxygenation.

*

p value, comparison between the 1st and 2nd waves;

includes oncohematologic or solid neoplasm, drug-induced immunosuppression or other types of immunosuppression;

142 (19%) patients did not have computed tomography scans at the time of intensive care unit admission. The values were calculated as the mean of each group population. The results are expressed as the median (p 25-75) or n (%).

Table 2. Baseline characteristics of the study population after inverse probability of treatment weighting in each wave* .

Characteristic 1st wave (n = 360) 2nd wave (n = 368)
AW-PP (n = 195) Non-AW-PP (n = 165) Standardized difference AW-PP (n = 227) Non-AW-PP (n = 141) Standardized difference
Demographics
Age (years) 59.36 58.91 0.03 54.20 53.57 0.05
Female 0.24 0.27 -0.07 0.27 0.22 -0.10
Body mass index 31.21 30.95 0.04 32 32.08 -0.01
Comorbidities
Respiratory 0.16 0.14 0.06 0.15 0.16 -0.03
Smoking 0.30 0.29 0.01 0.13 0.13 -0.01
Cardiovascular 0.26 0.27 -0.01 0.37 0.37 -0.01
Renal 0.07 0.08 -0.05 0.04 0.04 -0.00
Neurologic 0.02 0.03 -0.03 0.05 0.05 0.01
Diabetes 0.30 0.31 -0.02 0.19 0.22 -0.08
Hypertension 0.45 0.44 0.01 0.33 0.31 0.05
Immunosuppression 0.09 0.07 0.08 0.02 0.02 0.00
Respiratory and severity scores at admission
SOFA 3.12 3.14 -0.01 2.98 2.93 0.03
PaO2/FiO2 148.96 144.20 0.08 119.32 118.04 0.03
Respiratory rate 26.28 26.07 0.04 26.95 27.09 -0.02
Chronology of disease
Days from symptom onset to hospital admission 8.03 8.45 -0.10 9.84 10.07 -0.07
Previous days of oxygen therapy 1.76 1.77 -0.01 1.72 1.74 -0.01
Treatments
Systemic corticosteroids 0.99 0.99 -0.00 0.98 0.98 0.03
Light sedation 0.47 0.47 -0.00 0.72 0.69 0.07
Antibiotics 0.84 0.85 -0.04 0.29 0.29 -0.01
Vaccination§ - - - 0.19 0.14 0.12

AW-PP - awake-prone positioning; SOFA - Sequential Organ Failure Assessment; PaO2 - partial pressure of oxygen; FiO2 - fraction of inspired oxygen.

*

Variables included in the logistic regression model with the awake prone position as the main exposure. The values are expressed as standardized means. A standardized difference > 0.1 represents an imbalance between the groups;

includes oncohaematologic or solid neoplasm, drug-induced immunosuppression or other types of immunosuppression;

For the inverse probability of treatment weighting model, missing data were imputed in 11% (n = 84) of the records with the mean (122) of the study population;

§

the vaccination programme started during the second wave.

The number of incident cases, the distribution of variants and vaccination coverage during the study period are described in the Supplementary Material. The variables related to oxygen therapy, exposure to prone positioning, and clinical outcomes are listed in table 3.

Table 3. Interventions and main outcomes of the study population according to the COVID-19 wave.

1st wave (n = 360) 2nd wave (n = 368)
AW-PP (n = 195) Non-AW-PP (n = 165) AW-PP (n = 227) Non-AW-PP (n = 141)
Oxygen therapy and prone positioning
Exposure to AW-PP and HFNO
Time in AW- PP (hour/day) 12 (10 - 16) 0 (0 - 2) 14 (9 - 18) 4 (4 - 5)
Time in AW-PP (days) 5 (3 - 8) 0 (0 - 2) 5 (3 - 7) 3 (2 - 5)
Time on HFNO (days) 5 (3 - 7) 3 (1 - 7) 5 (3 - 7) 3 (1 - 5)
Basal setting of HFNO
FIow (L/minute) 60 (60 - 65) 60 (50 - 60) 60 (50 - 60) 60 (50 - 60)
FiO2 0.6 (0.5 - 0.7) 0.6 (0.5 - 0.75) 0.7 (0.6 - 0.8) 0.7 (0.6 - 0.9)
Main outcomes
Endotracheal intubation, overall 41 (21) 86 (52) 60 (26) 80 (57)
Progression of respiratory failure 39 (95) 83 (96) 58 (97) 79 (99)
Hemodynamic failure 1 (2) 2 (2) 1 (2) 1 (1)
Neurologic failure 1 (2) 1 (1) 1 (2) 0
Cardiac arrest - 1 (1) - -
Time from start HFNO to intubation (days) 2 (1 - 4) 1 (1 - 3) 4 (3 - 6) 2 (1 - 3)
Days free of respiratory support* 22 (17 - 24) 19 (10 - 23) 21 (17 - 24) 19 (11 - 23)
VFDs 28 (28 - 28) 21 (0 - 28) 28 (23 - 28) 20 (0 - 28)
Time on invasive mechanical ventilation 16 (10 - 25) 13 (8 - 24) 15 (8 - 30) 12 (7 - 27)
ICU LOS 9 (6 - 14) 12 (7 - 21) 8 (5 - 14) 11 (6 - 26)
Hospital LOS 15 (11 - 24) 20 (15 - 32) 15 (11 - 22) 18 (11 - 34)
In-hospital mortality 18 (9) 54 (33) 32 (14) 37 (26)
Mortality at ICU discharge 19 (10) 54 (33) 32 (14) 37 (26)

AW-PP - awake prone position; HFNO - high-flow nasal oxygen; FiO2 - fraction of inspired oxygen; VFDs - ventilator-free days, on Day 28; ICU - intensive care unit; LOS - length of stay.

*

Including high-flow nasal oxygen, noninvasive and invasive ventilation. The results are expressed as the median (p 25-75) or n (%).

During the first wave, 41 (21%) patients in the AW-PP Group versus 86 (52%) in the Non-PP Group were intubated, whereas during the second wave, 60 (26%) versus 80 (57%) patients were intubated. Overall, 101 (24%) patients in the AW-PP Group versus 166 (53%) in the Non-PP Group were intubated. In the weighted and adjusted population, the OR for ETI was 0.19 (95%CI 0.10 - 0.28) during the 1st wave and 0.16 (95%CI 0.09 - 0.31) during the 2nd wave (Figure 2). In the overall weighted and adjusted population, the OR for ETI was 0.19 (95%CI 0.10 - 0.28). No differences were observed between the two waves in terms of effect size (p = 0.40) (Figure 2). The e-value for the primary analysis of the effects of AW-PP on intubation was 3.41 for the first wave and 4.44 for the second wave (Figure 7S - Supplementary Material).

Figure 2. Risk of intubation and in-hospital mortality between groups in the awake prone position and non-prone position during the 1st and 2nd waves in Argentina.

Figure 2

OR - odds ratio; 95%CI - 95%confidence interval; AW-PP - awake prone positioning. The Nonawake Prone Positioning Group was used as a reference. The population was weighted and adjusted by center, pandemic time (epidemiological week), health care system stress (both waves) and the population vaccination rate (2nd wave). * I2 = 0.0%, p = 0.401; † I2 = 0.0%, p = 0.440.

During the first wave, 19 (10%) patients in the AW-PP Group versus 54 (33%) in the Non-PP Group died in the hospital, whereas during the second wave, 32 (14%) versus 37 (26%) patients died, respectively (Table 3). Overall, 51 (12%) patients in the AW-PP Group versus 91 (30%) in the Non-PP Group died. In the weighted and adjusted population, the OR for hospital mortality was 0.35 (95%CI 0.17 - 0.65) during the 1st wave and 0.22 (95%CI 0.12 - 0.43) during the 2nd wave (Figure 2). In the overall weighted and adjusted population, the OR for hospital mortality was 0.25 (95%CI 0.11 - 0.39) and no differences were observed between the two waves (p = 0.44) (Figure 2).

The reasons for ETI in the 267 patients were the progression of respiratory failure [n = 259 (97%)] and hemodynamic failure [n = 5 (2%)] (Table 3). The effects of exposure to AW-PP on intubation remained when they were evaluated according to the severity of respiratory failure defined by a PaO2/FiO2 ≤ 150 during the 1st and 2nd waves [OR = 0.25 (0.11 - 0.56), and 0.14 (0.07 - 0.26) for the 1st and 2nd waves, respectively] (Table 3S - Supplementary Material). The results of the analysis restricted to patients with AW-PP > 6 hours versus patients with "zero" hours in the prone position (n = 313) on ETI showed a consistently reduced risk of intubation in both waves [OR = 0.32 (0.17 - 0.62) and 0.19 (0.10 - 0.33) for the 1st and 2nd waves, respectively] (Table 3S - Supplementary Material).

The main clinical outcomes are displayed in table 3. The ICU and hospital lengths of stay as well as the number of ICU deaths were lower, and the number of days free of respiratory support (including HFNO) was greater in the AW-PP Group, overall and during the 1st and 2nd waves.

DISCUSSION

In this multicenter, prospective observational study of patients with COVID-19-related ARF receiving initial treatment with HFNO, AW-PP for at least 6 hours a day was associated with a lower risk of ETI and hospital mortality, even after adjustment for potential confounders. These effects were observed in the entire cohort of patients and during each of the periods evaluated, without differences between the first and second waves in Argentina.

The COVID-19 pandemic has led to a unique health crisis in recent history. During this period, epidemiological variables, the characteristics of infected patients, the course of the disease, interventions, the prognosis and the clinical outcomes of patients constantly changed.(26) This unique and changing situation makes it necessary to evaluate the effectiveness of treatments in different contexts.(27) The AW-PP has been shown to be effective in reducing ETI in patients with COVID-19-related ARF requiring HFNO when performed in ICUs.(4,28) This evidence was generated mainly during the first stage of the pandemic.(4,29)

In our study, HFNO and AW-PP were applied concomitantly and systematically in a cohort of consecutive patients. Since the study groups displayed differences in baseline variables, a causal approximation was carried out by weighting these variables via the propensity score method (IPTW). The results revealed a balanced distribution of variable values between groups (in both waves), thereby allowing the assumption of population interchangeability.(18) Variables included in the model were selected by the DAGs and were individual- or patient-specific. However, the effectiveness of interventions over time may also be influenced by not only individuals but also contextual variables.(30,31) Therefore, after weighting by IPTW, we adjusted for these contextual variables. High incidence rates of COVID-19 and stress in health care systems have been associated with increased mortality.(6,26,32) To account for these issues, we adjusted for the incidence rate of COVID-19 and the ICU admission/hospital admission ratio in each participating center region at the time of patient admission. SARS-CoV-2 has changed significantly in terms of its genetic sequence, giving rise to different variants which may potentially play a role in clinical outcomes.(31) In Argentina, the first wave was dominated by the wild variant of the virus, whereas in the second wave, the gamma variant prevailed.(33) On the other hand, health care teams may have acted differently as they gained experience over the course of the pandemic.(6,26) To address these issues, we adjusted for the time of the pandemic in which patients were included. The general effects of vaccination depend on both the direct effects on vaccinated individuals and the indirect effects on unvaccinated individuals.(34) To account for these factors, we included individual vaccination status and then adjusted for the rate of the population vaccinated at the time of ICU admission over the weighted population. The effect of exposure (AW-PP) on clinical outcomes assessed by causal inference (IPTW) with further adjustment for contextual variables showed consistent results in each of the waves. This suggests that the effects of the intervention are independent of the context in which it is applied. Importantly, the efficacy of non-pharmacological treatments may undergo modifications over time, influenced by changes in contextual factors that affect clinical outcomes. In a cohort study aimed at investigating the outcomes of 1,345 patients who received extracorporeal membrane oxygenation for ARDS due to COVID-19 over 4 semesters (2020 - 2021), Schmidt et al. reported that 90-day mortality was 42%. Mortality was 10% higher in the second semester of 2020 and was independently associated with the delta variant than with the other variants.(35)

Although some clinical trials have shown that reducing the risk of ETI in patients with COVID-19-related ARF, no study has shown a reduction in the risk of mortality.(3,4) However, these results are limited by the short exposure time achieved in all studies. The time of exposure to AW-PP appears to be a key issue for its effectiveness.(13,28,36) The rate of adherence in our study was high, more than double the exposure times reported in randomized clinical trials.(4) These rates could be explained by several factors, including the interventions being performed in ICUs (where observation, monitoring, and patient instructions can be carried out more effectively) and the use of light sedation opioids or both in more than half of the patients. These times could explain the effectiveness in terms of the reduced risk of ETI and in-hospital mortality attained in the two waves. Remarkably, although the characteristics of the first- and second-wave populations were different in our study, the effectiveness of the intervention evaluated was not significantly different in terms of effect size.

Our study has several strengths: a representative sample of patients with COVID-19-related ARF from different ICUs with consecutive inclusion criteria and similar initial treatment (HFNO), thus minimizing selection bias, and exhaustive treatment of confounders via causal inference. The main limitations of this study are those inherent to establishing causality via an observational design, i.e., the possibility of not considering unmeasured confounders. Several strategies were employed to minimize the potential biases inherent to the design: the prospective nature of the cohort allowed us to consider most of the known confounders; the use of IPTW in the adjustment permitted us to reduce multidimensionality and balance the factors that could influence the hypothesis;(23) additionally, the estimation of the e-value was robust to potential unmeasured confounders.(25) However, it is necessary to emphasize that propensity methods address only observed bias (not unmeasured confounders).(37) Additionally, even when we account for confounders, we can never truly ensure that we sufficiently capture all the needed information given that variables may not possess adequate granularity.(37) Finally, another limitation was the potential bias derived from the non-blinded position of the attending team to the intubation order. Although the health care team followed the recommendations preestablished in the protocol, we did not record the specific reason for intubation for each patient. Importantly, the results for all-cause mortality, an outcome less susceptible to bias, were consistent with the primary outcome (ETI), supporting the hypothesis about the potential benefit of the intervention. All the patients included were treated in an ICU setting. Therefore, these results cannot be extrapolated to patients seen in a less complex setting or with less severe disease.

CONCLUSION

In patients with COVID-19 and acute respiratory failure admitted to the intensive care unit and initially treated with high-flow nasal oxygen, prone positioning was associated with a reduction in the risk of endotracheal intubation and hospital mortality. These effects were independent of the context in which the intervention was applied, and no differences were observed between the different waves.

ACKNOWLEDGMENTS.

The authors wish to thank the Research Department of the Hospital Italiano de Buenos Aires (HIBA), especially Diego Giunta MD. PhD. and Sebastian Marciano MD. We also acknowledge the collaboration of Horacio Abonna.

Footnotes

Publisher's note

*

Authors of the Argentine Collaborative Group on High Flow and Prone Positioning (collaborators):

Javier Osatnik, Santiago Nicolas Saavedra, Agustin Matarrese and Greta Dennise Rebaza Niquin - Intensive Care Unit, Hospital Alemão - Buenos Aires, Argentina; Elizabeth Gisele Wasinger, Giuliana Mast and Facundo Juan Andrada - Intensive Care Unit, Hospital Universitario Austral - Buenos Aires, Argentina; Ana Inés Lagazio7, Nahuel Esteban Romano, Marisol Mariela Laiz and Jose Garcia Urrutia - Intensive Care Unit, Clínica Olivos - Buenos Aires, Argentina; Mariela Adriana Mogaadouro, Micaela Ruiz Seifert and Emilce Mastroberti - Intensive Care Unit, Sanatorio de la Trinidad Palermo - Buenos Aires, Argentina; Claudia Navarro Moreno, Anabel Miranda Tirado, María Constanza Viñas, Juan Manuel Pintos, Maria Eugenia Gonzalez, Maite Mateos, Verónica Barbaresi, Ana Elizabeth Grimbeek, Leonel Stein, Ariel Juan Latronico, Silvia Laura Menéndez, Alejandra Dominga Basualdo and Romina Castrillo - Intensive Care Department, Hospital Privado de Comunidad - Mar del Plata, Argentina.

ClinicalTrials.gov register: NCT05178212

FUNDING: Salud Investiga Grant. Ministry of Health of the Nation, Argentina.

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Comparação da eficácia da posição prona consciente e oxigênio nasal de alto fluxo em pacientes com insuficiência respiratória aguda relacionada à COVID-19 em diferentes ondas

Mariano Esperatti 1,Autor correspondente:, Matías Olmos 1, Marina Busico 2, Adrian Gallardo 3, Alejandra Vitali 4, Jorgelina Quintana 2, Hiromi Kakisu 1, Bruno Leonel Ferreyro 5, Nora Angélica Fuentes 1; Argentine Collaborative Group on High Flow and Prone Positioning , Javier Osatnik 6, Santiago Nicolas Saavedra 6, Agustin Matarrese 6, Greta Dennise Rebaza Niquin 6, Elizabeth Gisele Wasinger 7, Giuliana Mast 7, Facundo Juan Andrada 7, Ana Inés Lagazio 8, Nahuel Esteban Romano 8, Marisol Mariela Laiz 8, Jose Garcia Urrutia 8, Mariela Adriana Mogaadouro 9, Micaela Ruiz Seifert 9, Emilce Mastroberti 9, Claudia Navarro Moreno 10, Anabel Miranda Tirado 10, María Constanza Viñas 10, Juan Manuel Pintos 10, Maria Eugenia Gonzalez 10, Maite Mateos 10, Verónica Barbaresi 10, Ana Elizabeth Grimbeek 10, Leonel Stein 10, Ariel Juan Latronico 10, Silvia Laura Menéndez 10, Alejandra Dominga Basualdo 10, Romina Castrillo 10

RESUMO

Objetivo:

Comparar a eficácia da posição prona consciente nos desfechos clínicos relevantes em pacientes com insuficiência respiratória aguda relacionada à COVID-19 que necessitaram de oxigênio nasal de alto fluxo em diferentes ondas da doença na Argentina.

Métodos:

Trata-se de estudo de coorte prospectivo e multicêntrico, que incluiu pacientes adultos com insuficiência respiratória aguda relacionada à COVID-19 que necessitaram de oxigênio nasal de alto fluxo. A principal posição de exposição foi a prona consciente (≥ 6 horas/dia) em comparação com a prona não consciente. O desfecho primário foi a intubação endotraqueal, e o secundário foi a mortalidade hospitalar. Utilizou-se o escore de propensão de ponderação pela probabilidade inversa para ajustar a probabilidade condicional de atribuição de tratamento. Em seguida, ajustamos as variáveis contextuais, que variaram ao longo do tempo e comparamos a eficácia entre a primeira e a segunda onda.

Resultados:

Ao todo, 728 pacientes foram incluídos: 360 durante a primeira onda e 368 durante a segunda onda, dos quais 195 (54%) e 227 (62%) permaneceram em prona consciente numa mediana (intervalo interquatil 25 - 75%) de 12 (10 - 16) e 14 (8 - 17) horas/dia, respectivamente (Grupo Prona Consciente). As razões de chance (intervalo de confiança de 95%) de intubação endotraqueal no grupo prona em vigília foram de 0,25 (0,13 - 0,46) e 0,19 (0,09 - 0,31) na primeira e segunda ondas, respectivamente (p = 0,41 comparativamente entre as ondas). As razões de chance de mortalidade intra-hospitalar na posição prona consciente foram de 0,35 (0,17 - 0,65) e 0,22 (0,12 - 0,43), respectivamente (p = 0,44 comparativamente entre as ondas).

Conclusão:

A posição prona consciente foi associada à redução no risco de intubação endotraqueal e mortalidade hospitalar. Esses efeitos foram independentes do contexto em que a intervenção foi aplicada e não foram observadas diferenças entre as diferentes ondas.

Descritores: Insuficiência respiratória, COVID-19, Infecções por coronavírus, SARS-CoV-2, Intubação endotraqueal, Mortalidade hospitalar, Prona, Oxigênio

INTRODUÇÃO

Um subgrupo de pacientes com a doença pelo coronavírus 2019 (COVID-19) desenvolve insuficiência respiratória aguda e síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA) e requer ventilação mecânica invasiva.(1) Essa condição está associada a taxas de mortalidade superiores a 40% em países desenvolvidos e em desenvolvimento.(2) Foi demonstrado que a posição prona consciente (PP-C) reduz o risco de intubação endotraqueal (IET) em pacientes com insuficiência respiratória aguda (IRA) relacionada à COVID-19 que recebem suporte respiratório avançado não invasivo no ambiente da unidade de terapia intensiva (UTI).(3,4) As evidências que demonstram a eficácia da PP-C provêm de estudos realizados principalmente durante o estágio inicial da pandemia.(4) Muitos aspectos mudaram durante o curso da pandemia. A incidência e a taxa de internações variaram, desafiando os sistemas de saúde a lidar com diferentes níveis de estresse.(5,6) A cobertura vacinal também mudou ao longo do tempo em diferentes sistemas de saúde.(7,8) Da mesma forma, o coronavírus da síndrome respiratória aguda grave 2 (SARS-CoV-2) apresenta múltiplas variações em sua sequência genética, levando ao desenvolvimento de novas ondas da COVID-19.(9-11) Embora essas variáveis possam influenciar o desfecho clínico de pacientes com COVID-19, os tratamentos que se mostraram eficazes não foram avaliados quanto à eficácia durante toda a pandemia, nem seus efeitos foram comparados em diferentes momentos durante seu curso.

No presente estudo, nosso objetivo foi comparar a eficácia da PP-C nos desfechos clínicos relevantes em pacientes com IRA relacionada à COVID-19 que necessitaram de oxigênio nasal de alto fluxo em diferentes ondas da doença na Argentina. Nossa hipótese foi considerar que o efeito do tratamento poderia variar ao longo do tempo devido às múltiplas variáveis que sofreram alterações ao longo de seu curso.

MÉTODOS

Realizamos um estudo de coorte prospectivo e multicêntrico em seis UTIs de seis centros na Argentina. O estudo foi registrado no ClinicalTrials.gov (NCT05178212) e relatado conforme as diretrizes STROBE (Material Suplementar).(12) Os comitês de revisão interna dos seis centros aprovaram o estudo, e dispensou-se o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (Material Suplementar). As intervenções realizadas faziam parte da prática habitual de cada centro, e os pesquisadores garantiram a confidencialidade das informações de seus pacientes. Já foi relatada uma descrição detalhada dos métodos, dos procedimentos relacionados à intervenção avaliada e da análise estatística (Material Suplementar).(13)

Curso da pandemia e contexto do estudo (Material Suplementar)

O período do estudo abrangeu de março de 2020 a setembro de 2021. A primeira onda foi considerada como tendo ocorrido de 27 de fevereiro de 2020 a 16 de fevereiro de 2021, sendo que os pacientes incluídos após esse período corresponderam à segunda onda.(14) A figura 1S (Material Suplementar) apresenta as variantes predominantes identificadas durante esse período.

População do estudo

Incluímos consecutivamente pacientes a partir de 18 anos admitidos na UTI com diagnóstico confirmado da COVID-19 e recebendo oxigênio nasal de alto fluxo (ONAF) por pelo menos 4 horas. Os pacientes receberam ONAF na presença de quaisquer dos seguintes critérios: saturação periférica de oxigênio (SpO2) < 92% com oxigênio > 4L/minuto; aumento do trabalho respiratório com o uso de músculos respiratórios acessórios e frequência respiratória > 30/minuto; e relação entre pressão parcial de oxigênio/fração inspirada de oxigênio (PaO2/FiO2) < 200mmHg. Foram excluídos os pacientes com nível de consciência diminuído, presença de choque, necessidade imediata de intubação,(15) uso de ventilação com pressão positiva antes do ONAF ou ordem de não intubar.

Procedimento do estudo (Material Suplementar)

Imediatamente após a admissão na UTI, avaliaram-se os critérios de aptidão e iniciou-se o ONAF com fluxo entre 50 e 70L/minuto, com a FiO2 mínima necessária para se obter SpO2 > 92%. Incluíram-se os pacientes que toleraram o ONAF nas 4 horas seguintes. A equipe de assistência médica incentivou e auxiliou todos os participantes a passarem da posição supina para a prona pelo maior tempo possível, fazendo pausas para higiene pessoal e alimentação. Quando os pacientes não toleravam a posição prona, recebiam auxílio para permanecer na posição lateral, alternando entre os decúbitos direito e esquerdo, pelo tempo que pudessem tolerar. Quando os pacientes não toleravam nenhuma das posições mencionadas, permitia-se a posição supina. Essas intervenções foram mantidas durante o período do estudo até que se atendesse a um dos seguintes critérios: manutenção da SpO2 > 92% com FiO2 ≤ 40%, fluxo ≤ 40L/minuto por um período > 12 horas na posição supina ou IET. Uma vez obtida a estabilidade clínica e gasosa com o ONAF, o fluxo e o oxigênio eram progressivamente desmamados, com base num protocolo (Material Suplementar).(13) Drogas analgésicas (opioides, paracetamol) ou sedação leve (dexmedetomidina) eram permitidas e indicadas conforme os critérios da equipe médica (Material Suplementar).

Variáveis e avaliações

Coletamos dados demográficos dos pacientes, das comorbidades, escores de gravidade na admissão na UTI (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation [APACHE II] e Sequential Organ Failure Assessment [SOFA]), cronologia da doença, sinais vitais, parâmetros laboratoriais, PaO2/FiO2, índice de oxigenação da frequência respiratória (índice ROX)(16) e escore da tomografia computadorizada de tórax (escore TC).(17) Para estimar o nível de estresse do sistema de assistência médica, avaliamos a incidência de infecção por COVID-19 e a proporção das taxas de admissão na UTI/admissão hospitalar na região geográfica de cada centro participante no momento da admissão na UTI de cada indivíduo (Figuras 2S e 3S - Material Suplementar). Para avaliar os efeitos da vacinação, avaliamos a cobertura de vacinação em nível populacional e o histórico de vacinação de cada indivíduo no momento da inclusão(7) (Figura 4S - Material Suplementar). Com relação à posição do corpo, registramos os seguintes dados: a posição predominante adotada pelo paciente, definida como a posição em que o paciente passou a maior parte das horas/dia, ou seja, as posições prona, lateral ou supina; o número médio de horas/dia nessa posição; e o número de dias de exposição a essa posição por um período ≥ 6 horas/dia (PP-C). Definiu-se PP-C como a permanência nessa posição por pelo menos 6 horas por dia. Os pacientes que não permaneceram na posição prona por pelo menos 6 horas foram definidos como controles.(13,18)

Desfechos

O desfecho primário foi a IET. A decisão de intubação ocorreu com base nos critérios da equipe médica responsável. No entanto, a intubação foi recomendada independentemente do cumprimento ou não de critérios específicos: deterioração do estado neurológico, instabilidade hemodinâmica ou presença de dois ou mais dos seguintes critérios: diminuição da saturação de oxigênio, com SpO2 < 90% por mais de 5 minutos (não explicada por falha técnica); ausência de melhora nos sinais de fadiga muscular respiratória; incapacidade de controlar as secreções das vias aéreas; e acidose respiratória, com pH < 7,30.(13,15) Não foi exigida uma posição específica ou limite de tempo antes da intubação. O desfecho secundário foi a mortalidade hospitalar. Esses resultados foram avaliados nas populações da primeira e da segunda onda. Além disso, descrevemos outros desfechos clínicos: mortalidade na UTI, dias de suporte ventilatório, duração da internação hospitalar e duração da IET.

Análise estatística

Na avaliação da eficácia da estratégia PP-C em cada onda, decidimos empregar os mesmos métodos estatísticos que tinham sido usados anteriormente (Material Suplementar).(13) Usamos estatísticas descritivas para descrever as características basais dos pacientes. Usamos diferenças médias padronizadas para avaliar o equilíbrio entre as características basais dos pacientes que receberam PP-C e as dos controles (≤ 10%, indicando bom equilíbrio).(18) Empregou-se ponderação pela probabilidade inversa de tratamento (IPTW - inverse-probability-of-treatment weighting) para controlar a possível confusão por indicação.(19,20) Utilizamos gráficos acíclicos diretos (DAGs - directed acyclic graph) para identificar e selecionar variáveis potencialmente associadas tanto à PP-C quanto aos desfechos do estudo.(21,22) (Figura 5S e Tabela 1S - Material Suplementar). Primeiramente, criamos um escore de propensão ajustando um modelo de regressão logística multivariável com a PP-C como desfecho binário. Foram incluídos os seguintes fatores de confusão (análise em ambas as ondas): idade, sexo, índice de massa corporal (IMC), comorbidades, tabagismo, pontuação SOFA, dias do início dos sintomas até a admissão hospitalar, dias anteriores de oxigenoterapia, antibioticoterapia e corticoterapia anteriores, uso de sedação leve, PaO2/FiO2 e frequência respiratória (na inclusão). Na segunda onda, foi adicionado o histórico de vacinação do indivíduo. Por fim, a análise foi realizada por meio do ajuste de modelos de regressão logística com PP-C como exposição principal e IET e mortalidade hospitalar como variáveis dependentes dos desfechos primário e secundário, respectivamente. Em seguida, em um modelo de regressão logística de cada onda, incluíram-se as variáveis proxy de aquisição de conhecimento especializado durante a pandemia (semana epidemiológica) e estresse do sistema de saúde (análise de ambas as ondas), bem como a taxa de vacinação da população (análise da segunda onda) para ajustar seu possível efeito sobre os desfechos (abordagem "duplamente robusta") por meio da população ponderada pelo procedimento acima (IPTW). As medidas de associação são expressas como razões de chances (RCs) com intervalos de confiança de 95% (IC95%).(23)

Em um estudo anterior, relatamos uma frequência de IET de 23% em PP-C e 53% em posição não prona (Não PP-C).(13) Considerando o número total de pacientes em cada onda, o poder de encontrar a mesma diferença com alfa de 0,05 bicaudal é de 100%.

Utilizou-se gráfico de floresta para exibir estimativas de efeito e intervalos de confiança tanto para estudos individuais quanto para metanálises por variância inversa de efeito comum.(24) Para avaliar a magnitude e a precisão, as RCs foram avaliadas com seus IC95%.

Considerando que alguns dos pacientes do grupo Não PP-C foram expostos à intervenção (< 6 horas/dia), realizamos uma análise restrita comparando PP-C > 6 horas versus pacientes com "zero" horas em PP. Além disso, demonstrou-se que a PP reduz os eventos adversos em pacientes ventilados quando PaO2/FiO2 é < 150mmHg. Realizamos análises restritas de acordo com o nível de gravidade da hipoxemia (PaO2/FiO2 < 150mmHg).

Dada a probabilidade de um fator de confusão não medido, estimamos o valor e uma forma de determinar o quão forte deve ser a associação entre esse fator de confusão com a exposição e o desfecho, para explicar totalmente o efeito estimado.(25) Todos os testes foram bicaudais, e valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo. Todas as análises foram realizadas com o STATA 15.1. Para mais detalhes da análise estatística, consulte o Material Suplementar.

RESULTADOS

Durante o período do estudo, foram admitidos 1.263 pacientes com IRA associada à COVID-19 nas UTIs participantes, dos quais 728 atenderam aos critérios de inclusão (Figura 1). Foram incluídos 368 pacientes durante a primeira onda e 368 durante a segunda onda, dos quais 195 (54%) e 227 (62%) permaneceram em posição prona em uma mediana (IQ25 - 75%) de 12 (10 - 16) e 14 (8 - 17) horas/dia, respectivamente, sendo analisados no grupo intervenção (Grupo PP-C) (Figura 1). Receberam ONAF 165 (46%) e 141 (38%) pacientes, mas não completaram 6 horas na PP-C durante a primeira e segunda ondas, respectivamente, e, portanto, fizeram parte do grupo controle (Grupo Não PP-C). As características basais da população estão descritas na tabela 1 e na tabela 2S (Material Suplementar). O equilíbrio entre os grupos em cada onda após o IPTW está descrito na tabela 2. Embora tenha havido diferenças entre os grupos intervenção e controle na primeira e segunda ondas, após a ponderação pelo IPTW, os valores de todas as variáveis foram equilibrados, com diferença média padronizada inferior a 0,1 (Tabela 2 e Figura 6SA e B - Material Suplementar).

Figura 1. Inclusão de pacientes.

Figura 1

IRA - insuficiência respiratória aguda; UTI - unidade de terapia intensiva; VM - ventilação mecânica; ONAF - oxigênio nasal de alto fluxo; PaO2 - pressão parcial de oxigênio; FiO2 - fração inspirada de oxigênio; PP-C - posição prona consciente.

Tabela 1. Características basais da população do estudo.

Característica 1ª onda (n = 360) 2ª onda (n = 368) Total (n = 728) Valor de p*
Dados demográficos
Idade (anos) 61 (49 - 71) 56 (46 - 65) 57 (47 - 68) < 0,001
Sexo feminino 99 (27) 111 (30) 210 (29) 0,43
Índice de massa corporal 30 (27 - 34) 30 (28 - 35) 30,1 (27 - 34) 0,066
Comorbidades
Respiratórias 53 (15) 60 (16) 113 (16) 0,56
Tabagismo 106 (29) 65 (18) 171 (23) < 0,001
Cardiovasculares 102 (28) 137 (37) 239 (33) 0,01
Renais 19 (5) 18 (5) 37 (5) 0,80
Hepáticas 5 (1) 8 (2) 13 (2) 0,43
Neurológicas 13 (4) 19 (5) 32 (4) 0,04
Diabetes 92 (26) 71 (19) 163 (22) 0,012
Hipertensão 163 (45) 133 (36) 296 (41) 0,012
Imunossupressão 29 (8) 17 (5) 46 (6) 0,040
Hemodinâmica respiratória e escores na admissão
APACHE 10 (7 - 13) 13 (8 - 17) 11 (8 - 15) < 0,001
SOFA 3 (2 - 4) 3 (2 - 4) 3 (2 - 4) 0,78
TC 13 (9 - 17) 15 (10 - 19) 14 (10 - 18) < 0,001
SpO2/FiO2 139 (121 - 237) 125 (119 - 139) 133 (120 - 215) < 0,001
PaO2/FiO2 129 (104 - 178) 99 (77 - 133) 123 (86 - 160) < 0,001
Índice ROX 6,3 (4,6 - 9,5) 5 (4,2 - 6,4) 5,6 (3,2 - 7,8) < 0,001
Cronologia da doença
Dias do início dos sintomas até a admissão hospitalar 8 (5 - 10) 10 (7 - 11) 9 (7 - 11) < 0,001
Dias anteriores de oxigenoterapia 1 (0 - 3) 1 (0 - 3) 1 (0 - 3) 0,95
Tratamentos
Corticosteroides sistêmicos 356 (99) 362 (98) 718 (99) 0,17
Sedação leve/opioides 170 (47) 261 (71) 431 (59) < 0,001
Dexmedetomidina 24 (7) 21 (6) 45 (6)
Opioides 44 (12) 58 (16) 102 (14)
Dexmedetomidina e opioides 102 (28) 182 (49) 284 (39)
Antibióticos na admissão na UTI 298 (83) 119 (32) 417 (57) < 0,001
Vacinação - 74 (10) 74 (10) < 0,001

APACHE - Acute Physiology and Chronic Health Evaluation; SOFA - Sequential Organ Failure Assessment; TC - tomografia computadorizada; SpO2 - saturação periférica de oxigênio; FiO2 - fração inspirada de oxigênio; PaO2 - pressão parcial de oxigênio; ROX - frequência respiratória de oxigenação.

*

Valor de p, comparação entre a primeira e a segunda ondas;

inclui neoplasia onco-hematológica ou sólida, imunossupressão induzida por medicamentos ou outros tipos de imunossupressão;

142 (19%) pacientes não tinham exames de tomografia computadorizada na admissão na unidade de terapia intensiva. Os valores foram calculados como a média da população de cada grupo. Resultados expressos como mediana (intervalo interquartil 25% - 75%) ou n (%).

Tabela 2. Características basais da população do estudo após a ponderação pela probabilidade inversa de tratamento em cada onda* .

Característica 1ª onda (n = 360) 2ª onda (n = 368)
PP-C (n = 195) Não PP-C (n = 165) Diferença padronizada PP-C (n = 227) Não PP-C (n = 141) Diferença padronizada
Dados demográficos
Idade (anos) 59,36 58,91 0,03 54,20 53,57 0,05
Sexo feminino 0,24 0,27 -0,07 0,27 0,22 -0,10
Índice de massa corporal 31,21 30,95 0,04 32 32,08 -0,01
Comorbidades
Respiratórias 0,16 0,14 0,06 0,15 0,16 -0,03
Tabagismo 0,30 0,29 0,01 0,13 0,13 -0,01
Cardiovasculares 0,26 0,27 -0,01 0,37 0,37 -0,01
Renais 0,07 0,08 -0,05 0,04 0,04 -0,00
Neurológicas 0,02 0,03 -0,03 0,05 0,05 0,01
Diabetes 0,30 0,31 -0,02 0,19 0,22 -0,08
Hipertensão 0,45 0,44 0,01 0,33 0,31 0,05
Imunossupressão 0,09 0,07 0,08 0,02 0,02 0,00
Escores respiratórios e de gravidade na admissão
SOFA 3,12 3,14 -0,01 2,98 2,93 0,03
PaO2/FiO2 148,96 144,20 0,08 119,32 118,04 0,03
Frequência respiratória 26,28 26,07 0,04 26,95 27,09 -0,02
Cronologia da doença
Dias do início dos sintomas até a admissão hospitalar 8,03 8,45 -0,10 9,84 10,07 -0,07
Dias anteriores de oxigenoterapia 1,76 1,77 -0,01 1,72 1,74 -0,01
Tratamentos
Corticosteroides sistêmicos 0,99 0,99 -0,00 0,98 0,98 0,03
Sedação leve 0,47 0,47 -0,00 0,72 0,69 0,07
Antibióticos 0,84 0,85 -0,04 0,29 0,29 -0,01
Vacinação§ - - - 0,19 0,14 0,12

PP-C - posição prona consciente; SOFA - Sequential Organ Failure Assessment; PaO2 - pressão parcial de oxigênio; FiO2 - fração inspirada de oxigênio.

*

Variáveis incluídas no modelo de regressão logística com posição prona em vigília como exposição principal. Os valores são expressos como médias padronizadas. Uma diferença padronizada > 0,1 representa um desequilíbrio entre os grupos;

inclui neoplasia onco-hematológica ou sólida, imunossupressão induzida por medicamentos ou outros tipos de imunossupressão;

no modelo de ponderação pela probabilidade inversa de tratamento, os dados ausentes foram imputados em 11% (n = 84) dos registros com a média (122) da população do estudo;

§

o programa de vacinação começou durante a segunda onda.

O número de casos incidentes, a distribuição das variantes e a cobertura vacinal durante o período do estudo estão descritos no Material Suplementar. As variáveis relacionadas à ONAF, à posição prona e aos desfechos clínicos estão listadas na tabela 3.

Tabela 3. Intervenções e principais desfechos na população do estudo em relação à onda da COVID-19.

1ª onda (n = 360) 2ª onda (n = 368)
PP-C (n = 195) Não PP-C (n = 165) PP-C (n = 227) Não PP-C (n = 141)
Oxigenoterapia e posição prona
Exposição à PP-C e à ONAF
Duração da PP-C (horas/dias) 12 (10 - 16) 0 (0 - 2) 14 (9 - 18) 4 (4 - 5)
Duração da PP-C (dias) 5 (3 - 8) 0 (0 - 2) 5 (3 - 7) 3 (2 - 5)
Duração da ONAF (dias) 5 (3 - 7) 3 (1 - 7) 5 (3 - 7) 3 (1 - 5)
Configuração basal da ONAF
Fluxo (L/minuto) 60 (60 - 65) 60 (50 - 60) 60 (50 - 60) 60 (50 - 60)
FiO2 0,6 (0,5 - 0,7) 0,6 (0,5 - 0,75) 0,7 (0,6 - 0,8) 0,7 (0,6 - 0,9)
Principais desfechos
Intubação endotraqueal, total 41 (21) 86 (52) 60 (26) 80 (57)
Progressão da insuficiência respiratória 39 (95) 83 (96) 58 (97) 79 (99)
Insuficiência hemodinâmica 1 (2) 2 (2) 1 (2) 1 (1)
Insuficiência neurológica 1 (2) 1 (1) 1 (2) 0
Parada cardíaca - 1 (1) - -
Tempo do início da ONAF até a intubação (dias) 2 (1 - 4) 1 (1 - 3) 4 (3 - 6) 2 (1 - 3)
Dias sem suporte respiratório* 22 (17 - 24) 19 (10 - 23) 21 (17 - 24) 19 (11 - 23)
DSVs 28 (28 - 28) 21 (0 - 28) 28 (23 - 28) 20 (0 - 28)
Tempo em ventilação mecânica invasiva 16 (10 - 25) 13 (8 - 24) 15 (8 - 30) 12 (7 - 27)
Duração da internação na UTI 9 (6 - 14) 12 (7 - 21) 8 (5 - 14) 11 (6 - 26)
Duração da internação hospitalar 15 (11 - 24) 20 (15 - 32) 15 (11 - 22) 18 (11 - 34)
Mortalidade intra-hospitalar 18 (9) 54 (33) 32 (14) 37 (26)
Mortalidade na alta da UTI 19 (10) 54 (33) 32 (14) 37 (26)

PP-C - posição prona consciente; ONAF - oxigênio nasal de alto fluxo; FiO2 - fração inspirada de oxigênio; DSVs - dias sem ventilador, no 28º dia; UTI - unidade de terapia intensiva.

*

Inclusive oxigênio nasal de alto fluxo, ventilação não invasiva e invasiva. Os resultados são expressos como mediana (intervalo interquartil 25% - 75%) ou n (%).

Durante a primeira onda, foram intubados 41 (21%) pacientes do Grupo PP-C versus 86 (52%) do Grupo Não PP-C, enquanto durante a segunda onda, foram intubados 60 (26%) versus 80 (57%) pacientes. No geral, foram intubados 101 (24%) pacientes do Grupo PP-C versus 166 (53%) do Grupo Não PP-C. Na população ponderada e ajustada, a RC da IET foi de 0,19 (IC95% 0,10 - 0,28) na primeira onda e de 0,16 (IC95% 0,09 - 0,31) na segunda onda (Figura 2). Na população geral ponderada e ajustada, a RC da IET foi de 0,19 (IC95% 0,10 - 0,28). Não observamos diferenças entre as duas ondas em termos de tamanho do efeito (p = 0,40) (Figura 2). O valor e a análise primária dos efeitos da PP-C na intubação foi de 3,41 na primeira onda e de 4,44 na segunda onda (Figura 7S - Material Suplementar).

Figura 2. Risco de intubação e mortalidade intra-hospitalar nos grupos em posição prona em vigília e em posição não prona durante a primeira e a segunda ondas da COVID-19 na Argentina.

Figura 2

RC - razão de chances; IC95% - intervalo de confiança de 95%; PP-C - posição prona consciente. O Grupo Não Posição Prona Consciente foi usado como referência. A população foi ponderada e ajustada por centro, duração da pandemia (semana epidemiológica), estresse do sistema de saúde (ambas as ondas) e taxa de vacinação da população (segunda onda). * I2 = 0,0%, p = 0,401; † I2 = 0,0%, p = 0,440.

Na primeira onda, 19 (10%) pacientes do Grupo PP-C versus 54 (33%) do Grupo Não PP-C morreram no hospital, enquanto na segunda onda, morreram 32 (14%) versus 37 (26%) pacientes, respectivamente (Tabela 3). Ao todo, morreram 51 (12%) pacientes do Grupo PP-C versus 91 (30%) do Grupo Não PP-C. Na população ponderada e ajustada, a RC da mortalidade hospitalar foi de 0,35 (IC95% 0,17 - 0,65) na primeira onda e de 0,22 (IC95% 0,12 - 0,43) na segunda onda (Figura 2). Na população geral ponderada e ajustada, a RC da mortalidade hospitalar foi de 0,25 (IC95% 0,11 - 0,39) e não foram observadas diferenças entre as duas ondas (p = 0,44) (Figura 2).

Os motivos da IET nos 267 pacientes foram a progressão da insuficiência respiratória [n = 259 (97%)] e a insuficiência hemodinâmica [n = 5 (2%)] (Tabela 3). Os efeitos da exposição à PP-C na intubação permaneceram quando foram avaliados conforme a gravidade da insuficiência respiratória definida por PaO2/FiO2 ≤ 150 durante a primeira e a segunda ondas [RC = 0,25 (0,11 - 0,56) e 0,14 (0,07 - 0,26), respectivamente] (Tabela 3S - Material Suplementar). Os resultados da análise restrita a pacientes com PP-C > 6 horas versus pacientes com "zero" horas em posição prona (n = 313) na IET mostraram risco consistentemente reduzido de intubação em ambas as ondas [RC = 0,32 (0,17 - 0,62) e 0,19 (0,10 - 0,33) na primeira e segunda ondas, respectivamente] (Tabela 3S - Material Suplementar).

A tabela 3 apresenta os principais desfechos clínicos. A duração da internação na UTI e no hospital, bem como o número de mortes na UTI, foram menores, e o número de dias sem ventilador (incluindo ONAF) foi maior no Grupo PP-C, em geral e durante a primeira e a segunda ondas.

DISCUSSÃO

Neste estudo observacional prospectivo e multicêntrico de pacientes com IRA relacionada à COVID-19 que receberam tratamento inicial com ONAF, a PP-C por pelo menos 6 horas por dia foi associada a um menor risco de IET e de mortalidade hospitalar, mesmo após o ajuste de possíveis fatores de confusão. Esses efeitos foram observados em toda a coorte de pacientes e durante cada um dos períodos avaliados, sem diferenças entre a primeira e a segunda onda na Argentina.

A pandemia da COVID-19 levou a uma crise de saúde única na história recente. Durante esse período, as variáveis epidemiológicas, as características dos pacientes infectados, o curso da doença, as intervenções, o prognóstico e os desfechos clínicos dos pacientes mudaram constantemente.(26) Essa situação única e variável torna necessária a avaliação da eficácia dos tratamentos em diferentes contextos.(27) Demonstrou-se que a PP-C é eficaz na redução de IET em pacientes com IRA relacionada à COVID-19 que requerem ONAF quando realizado em UTIs.(4,28) Essas evidências ocorreram principalmente durante a primeira fase da pandemia.(4,29)

Em nosso estudo, o tratamento com ONAF e PP-C foi aplicado concomitante e sistematicamente em uma coorte de pacientes consecutivos. Como os grupos de estudo apresentaram diferenças nas variáveis basais, procedeu-se a uma aproximação causal ponderando essas variáveis por meio do método de escore de propensão (IPTW). Os resultados revelaram distribuição equilibrada dos valores das variáveis entre os grupos (em ambas as ondas), permitindo, assim, a suposição de intercambialidade da população.(18) As variáveis incluídas no modelo foram selecionadas pelos DAGs e eram específicas de cada indivíduo ou paciente. No entanto, a eficácia das intervenções ao longo do tempo também pode ser influenciada não apenas por indivíduos, mas também por variáveis contextuais.(30,31) Portanto, após a ponderação por IPTW, ajustamos essas variáveis contextuais. As altas taxas de incidência da COVID-19 e o estresse nos sistemas de saúde foram associados ao aumento da mortalidade.(6,26,32) Para levar em conta essas questões, ajustamos a taxa de incidência da COVID-19 e a proporção de admissão na UTI/admissão hospitalar em cada região do centro participante no momento da admissão do paciente. O SARS-CoV-2 mudou significativamente em termos de sua sequência genética, dando origem a diferentes variantes, que potencialmente podem desempenhar um papel nos resultados clínicos.(31) Na Argentina, a primeira onda foi dominada pela variante selvagem do vírus, enquanto na segunda onda, prevaleceu a variante gama.(33) Por outro lado, as equipes médicas podem ter agido de forma diferente à medida que adquiriram experiência no decorrer da pandemia.(6,26) Para abordar essas questões, ajustamos o período da pandemia em que os pacientes foram incluídos. Os efeitos gerais da vacinação dependem tanto dos efeitos diretos nos indivíduos vacinados quanto dos efeitos indiretos nos indivíduos não vacinados.(34) Para levar em conta esses fatores, incluímos o histórico de vacinação individual e, em seguida, ajustamos a taxa da população vacinada no momento da admissão na UTI em relação à população ponderada. O efeito da exposição (PP-C) nos desfechos clínicos avaliados por inferência causal (IPTW) com ajuste adicional para variáveis contextuais mostrou resultados consistentes em cada uma das ondas. Isso sugere que os efeitos da intervenção são independentes do contexto em que ela é aplicada. É importante ressaltar que a eficácia dos tratamentos não farmacológicos pode sofrer modificações ao longo do tempo, influenciada por mudanças nos fatores contextuais que afetam os desfechos clínicos. Em um estudo de coorte com o objetivo de investigar os resultados de 1.345 pacientes que receberam oxigenação por membrana extracorpórea em decorrência da SDRA devido à COVID-19 durante 4 semestres (2020 - 2021), Schmidt et al. relataram que a mortalidade em 90 dias foi de 42%. A mortalidade foi 10% maior no segundo semestre de 2020 e esteve associada de forma independente à variante delta, mas não a outras variantes.(35)

Embora alguns ensaios clínicos tenham demonstrado que a redução do risco de IET em pacientes com IRA relacionada à COVID-19, nenhum estudo demonstrou uma redução no risco de mortalidade.(3,4) No entanto, esses resultados são limitados pelo curto tempo de exposição alcançado em todos os estudos. O tempo de exposição à PP-C parece ser uma questão fundamental para sua eficácia.(13,28,36) A taxa de adesão em nosso estudo foi alta, mais do que o dobro dos tempos de exposição relatados em ensaios clínicos randomizados.(4) Essas taxas poderiam ser explicadas por vários fatores, incluindo as intervenções que estão sendo realizadas em UTIs (onde a observação, o monitoramento e as instruções ao paciente podem ser realizadas de forma mais eficaz) e o uso de opioides de sedação leve ou ambos em mais da metade dos pacientes. Esses momentos poderiam explicar a eficácia, em termos de redução do risco de IET e mortalidade intra-hospitalar alcançada nas duas ondas. Notavelmente, embora as características das populações da primeira e da segunda onda tenham sido diferentes em nosso estudo, a eficácia da intervenção avaliada não foi significativamente diferente em termos de tamanho do efeito.

Nosso estudo tem vários pontos fortes: uma amostra representativa de pacientes com IRA relacionada à COVID-19 de diferentes UTIs com critérios de inclusão consecutivos e tratamento inicial semelhante (ONAF), minimizando o viés de seleção, e tratamento exaustivo de fatores de confusão por meio de inferência causal. As principais limitações deste estudo são aquelas inerentes ao estabelecimento de causalidade por meio de um projeto observacional, ou seja, a possibilidade de não considerar fatores de confusão não medidos. Várias estratégias foram empregadas para minimizar os possíveis vieses inerentes ao desenho: a natureza prospectiva da coorte nos permitiu considerar a maioria dos fatores de confusão conhecidos; o uso do IPTW no ajuste nos permitiu reduzir a multidimensionalidade e equilibrar os fatores que poderiam influenciar a hipótese;(23) além disso, a estimativa do valor eletrônico foi robusta a possíveis fatores de confusão não medidos.(25) No entanto, é necessário enfatizar que os métodos de propensão abordam apenas o viés observado (e não os fatores de confusão não medidos).(37) Além disso, mesmo quando levamos em consideração os fatores de confusão, nunca podemos realmente garantir que capturamos suficientemente todas as informações necessárias, uma vez que as variáveis podem não possuir granularidade adequada.(37) Por fim, outra limitação foi o possível viés derivado da posição não ocultada da equipe de assistência em relação à ordem de intubação. Embora a equipe médica tenha seguido as recomendações predefinidas no protocolo, não registramos o motivo específico da intubação de cada paciente. É importante ressaltar que os resultados da mortalidade por todas as causas, um resultado menos suscetível a vieses, foram consistentes com o desfecho primário (IET), apoiando a hipótese do possível benefício da intervenção. Todos os pacientes incluídos foram tratados em um ambiente de UTI. Portanto, esses resultados não podem ser extrapolados para pacientes assistidos em um ambiente menos complexo ou com doença menos grave.

CONCLUSÃO

Em pacientes com COVID-19 e insuficiência respiratória aguda admitidos na unidade de terapia intensiva e inicialmente tratados com oxigênio nasal de alto fluxo, a posição prona foi associada à redução no risco de intubação endotraqueal e da mortalidade hospitalar. Esses efeitos foram independentes do contexto em que a intervenção foi aplicada, e não foram observadas diferenças entre as diferentes ondas.

AGRADECIMENTOS

Ao Departamento de Pesquisa do Hospital Italiano de Buenos Aires (HIBA), especialmente a Diego Giunta, MD. PhD., e a Sebastian Marciano, MD. Também pela colaboração de Horacio Abonna.

Footnotes

Notas de publicação

*

Autores do Argentine Collaborative Group on High Flow and Prone Positioning (colaboradores):

Javier Osatnik, Santiago Nicolas Saavedra, Agustin Matarrese e Greta Dennise Rebaza Niquin - Intensive Care Unit, Hospital Alemão - Buenos Aires, Argentina; Elizabeth Gisele Wasinger, Giuliana Mast e Facundo Juan Andrada - Intensive Care Unit, Hospital Universitario Austral - Buenos Aires, Argentina; Ana Inés Lagazio7, Nahuel Esteban Romano, Marisol Mariela Laiz e Jose Garcia Urrutia - Intensive Care Unit, Clínica Olivos - Buenos Aires, Argentina; Mariela Adriana Mogaadouro, Micaela Ruiz Seifert e Emilce Mastroberti - Intensive Care Unit, Sanatorio de la Trinidad Palermo - Buenos Aires, Argentina; Claudia Navarro Moreno, Anabel Miranda Tirado, María Constanza Viñas, Juan Manuel Pintos, Maria Eugenia Gonzalez, Maite Mateos, Verónica Barbaresi, Ana Elizabeth Grimbeek, Leonel Stein, Ariel Juan Latronico, Silvia Laura Menéndez, Alejandra Dominga Basualdo e Romina Castrillo - Intensive Care Department, Hospital Privado de Comunidad - Mar del Plata, Argentina.

Registro ClinicalTrials.gov: NCT05178212

FINANCIAMENTO: Subsídio Salud Investiga. Ministério da Saúde da Nação, Argentina.


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