Published March 24, 2021 | Version v1
Publication Open

Is the heart rate variability monitoring using the analgesia nociception index a predictor of illness severity and mortality in critically ill patients with COVID-19? A pilot study

Creators

  • 1. Hospital Universitario de Móstoles
  • 2. Hospital Clínico Universitario Lozano Blesa
  • 3. Azienda Ospedaliero-Universitaria Careggi
  • 4. Istanbul University-Cerrahpaşa
  • 5. Atatürk University
  • 6. Outcomes Research Consortium
  • 7. Cleveland Clinic
  • 8. Sakarya Eğitim ve Araştırma Hastanesi
  • 9. Tanta University Hospital
  • 10. Hospital Universitario 12 De Octubre

Description

Introduction The analysis of heart rate variability (HRV) has proven to be an important tool for the management of autonomous nerve system in both surgical and critically ill patients. We conducted this study to show the different spectral frequency and time domain parameters of HRV as a prospective predictor for critically ill patients, and in particular for COVID-19 patients who are on mechanical ventilation. The hypothesis is that most severely ill COVID-19 patients have a depletion of the sympathetic nervous system and a predominance of parasympathetic activity reflecting the remaining compensatory anti-inflammatory response. Materials and methods A single-center, prospective, observational pilot study which included COVID-19 patients admitted to the Surgical Intensive Care Unit was conducted. The normalized high-frequency component (HFnu), i.e. ANIm, and the standard deviation of RR intervals (SDNN), i.e. Energy, were recorded using the analgesia nociception index monitor (ANI). To estimate the severity and mortality we used the SOFA score and the date of discharge or date of death. Results A total of fourteen patients were finally included in the study. ANIm were higher in the non-survivor group (p = 0.003) and were correlated with higher IL-6 levels (p = 0.020). Energy was inversely correlated with SOFA (p = 0.039) and fewer survival days (p = 0.046). A limit value at 80 of ANIm, predicted mortalities with a sensitivity of 100% and specificity of 85.7%. In the case of Energy, a limit value of 0.41 ms predicted mortality with all predictive values of 71.4%. Conclusion A low autonomic nervous system activity, i.e. low SDNN or Energy, and a predominance of the parasympathetic system, i.e. low HFnu or ANIm, due to the sympathetic depletion in COVID-19 patients are associated with a worse prognosis, higher mortality, and higher IL-6 levels.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

مقدمة أثبت تحليل تقلب معدل ضربات القلب (HRV) أنه أداة مهمة لإدارة الجهاز العصبي المستقل في كل من المرضى الجراحيين والمرضى المصابين بأمراض حرجة. أجرينا هذه الدراسة لإظهار معلمات التردد الطيفي والمجال الزمني المختلفة لـ HRV كمؤشر محتمل للمرضى المصابين بأمراض خطيرة، وخاصة لمرضى COVID -19 الذين لديهم تهوية ميكانيكية. الفرضية هي أن معظم مرضى كوفيد-19 المصابين بأمراض شديدة يعانون من استنزاف الجهاز العصبي الودي وهيمنة النشاط اللاودي الذي يعكس الاستجابة التعويضية المتبقية المضادة للالتهابات. المواد والأساليب تم إجراء دراسة تجريبية رصدية أحادية المركز شملت مرضى كوفيد-19 الذين تم إدخالهم إلى وحدة العناية المركزة الجراحية. تم تسجيل المكون عالي التردد الطبيعي (HFnu)، أي ANIm، والانحراف المعياري لفواصل RR (SDNN)، أي الطاقة، باستخدام شاشة مؤشر الألم بالألم (ANI). لتقدير الشدة والوفيات، استخدمنا درجة الأريكة وتاريخ الخروج أو تاريخ الوفاة. النتائج تم تضمين ما مجموعه أربعة عشر مريضًا أخيرًا في الدراسة. كان ANIm أعلى في المجموعة غير الناجية (p = 0.003) وكانوا مرتبطين بمستويات IL -6 الأعلى (p = 0.020). ارتبطت الطاقة عكسيًا بأريكة (p = 0.039) وعدد أقل من أيام البقاء على قيد الحياة (p = 0.046). قيمة حدية عند 80 من ANIm، الوفيات المتوقعة بحساسية 100 ٪ وخصوصية 85.7 ٪. في حالة الطاقة، تنبأت قيمة حدية قدرها 0.41 مللي ثانية بالوفيات مع جميع القيم التنبؤية البالغة 71.4 ٪. الاستنتاج يرتبط نشاط الجهاز العصبي اللاإرادي المنخفض، أي انخفاض SDNN أو الطاقة، وهيمنة الجهاز اللاودي، أي انخفاض HFnu أو ANIm، بسبب الاستنزاف الودي في مرضى COVID -19 بتشخيص أسوأ، وارتفاع معدل الوفيات، وارتفاع مستويات IL -6.

Translated Description (French)

Introduction L'analyse de la variabilité de la fréquence cardiaque (VRC) s'est avérée être un outil important pour la gestion du système nerveux autonome chez les patients chirurgicaux et les patients gravement malades. Nous avons mené cette étude pour montrer les différents paramètres de fréquence spectrale et de domaine temporel de la VRC en tant que prédicteur prospectif pour les patients gravement malades, et en particulier pour les patients COVID-19 qui sont sous ventilation mécanique. L'hypothèse est que la plupart des patients atteints de COVID-19 gravement malades présentent un épuisement du système nerveux sympathique et une prédominance de l'activité parasympathique reflétant la réponse anti-inflammatoire compensatoire restante. Matériels et méthodes Une étude pilote d'observation prospective monocentrique incluant des patients COVID-19 admis à l'unité de soins intensifs chirurgicaux a été menée. La composante haute fréquence normalisée (HFnu), c'est-à-dire l'ANIm, et l'écart type des intervalles RR (SDNN), c'est-à-dire l'énergie, ont été enregistrés à l'aide du moniteur d'indice de nociception analgésique (ANI). Pour estimer la gravité et la mortalité, nous avons utilisé le score SOFA et la date de sortie ou la date du décès. Résultats Quatorze patients au total ont finalement été inclus dans l'étude. Les ANIm étaient plus élevées dans le groupe non survivant (p = 0,003) et étaient corrélées avec des taux d'IL-6 plus élevés (p = 0,020). L'énergie était inversement corrélée avec le CANAPÉ (p = 0,039) et moins de jours de survie (p = 0,046). Une valeur limite à 80 de l'ANIm, prédit les mortalités avec une sensibilité de 100% et une spécificité de 85,7%. Dans le cas de l'énergie, une valeur limite de 0,41 ms a prédit la mortalité avec toutes les valeurs prédictives de 71,4 %. Conclusion Une faible activité du système nerveux autonome, c.-à-d. un faible SDNN ou énergie, et une prédominance du système parasympathique, c.-à-d. un faible HFnu ou ANIm, en raison de l'épuisement sympathique chez les patients atteints de COVID-19, sont associées à un pronostic plus défavorable, à une mortalité plus élevée et à des taux d'IL-6 plus élevés.

Translated Description (Spanish)

Introducción El análisis de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) ha demostrado ser una herramienta importante para el manejo del sistema nervioso autónomo tanto en pacientes quirúrgicos como en pacientes críticos. Realizamos este estudio para mostrar los diferentes parámetros de frecuencia espectral y dominio de tiempo de la VFC como un predictor prospectivo para pacientes críticos, y en particular para pacientes con COVID-19 que están en ventilación mecánica. La hipótesis es que los pacientes con COVID-19 más gravemente enfermos tienen un agotamiento del sistema nervioso simpático y un predominio de la actividad parasimpática que refleja la respuesta antiinflamatoria compensatoria restante. Materiales y métodos Se realizó un estudio piloto observacional prospectivo de un solo centro que incluyó pacientes con COVID-19 ingresados en la Unidad de Cuidados Intensivos Quirúrgicos. El componente de alta frecuencia normalizado (HFnu), es decir, ANIm, y la desviación estándar de los intervalos RR (SDNN), es decir, la energía, se registraron utilizando el monitor del índice de nocicepción de la analgesia (ANI). Para estimar la gravedad y mortalidad se utilizó la puntuación SOFA y la fecha de alta o fecha de fallecimiento. Resultados Finalmente se incluyeron en el estudio un total de catorce pacientes. Los ANIm fueron más altos en el grupo de no sobrevivientes (p = 0.003) y se correlacionaron con niveles más altos de IL-6 (p = 0.020). La energía se correlacionó inversamente con SOFÁ (p = 0,039) y menos días de supervivencia (p = 0,046). Un valor límite a 80 de ANIm, mortalidad prevista con una sensibilidad del 100% y especificidad del 85,7%. En el caso de Energy, un valor límite de 0.41 ms predijo la mortalidad con todos los valores predictivos del 71.4%. Conclusión Una baja actividad del sistema nervioso autónomo, es decir, baja SDNN o Energía, y un predominio del sistema parasimpático, es decir, baja HFnu o ANIm, debido al agotamiento simpático en pacientes con COVID-19 se asocian con un peor pronóstico, mayor mortalidad y mayores niveles de IL-6.

Files

journal.pone.0249128&type=printable.pdf

Files (1.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:80d1b99cb844823da42ffbc7b40a03f9
1.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
هل يعد رصد تقلب معدل ضربات القلب باستخدام مؤشر حس الألم مؤشرا على شدة المرض والوفيات لدى المرضى المصابين بأمراض حرجة بكوفيد-19 ؟ دراسة تجريبية
Translated title (French)
La surveillance de la variabilité de la fréquence cardiaque à l'aide de l'indice d'analgésie et de nociception est-elle un prédicteur de la gravité de la maladie et de la mortalité chez les patients gravement malades atteints de COVID-19 ? Une étude pilote
Translated title (Spanish)
¿Es la monitorización de la variabilidad de la frecuencia cardíaca mediante el índice de nocicepción de la analgesia un predictor de la gravedad de la enfermedad y la mortalidad en pacientes críticos con COVID-19? Un estudio piloto

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4205606793
DOI
10.1371/journal.pone.0249128

Is supplement to
https://openalex.org/W3082889039 (Other)
https://openalex.org/W3044179424 (Other)
https://openalex.org/W2946788172 (Other)
https://openalex.org/W2889272531 (Other)
https://openalex.org/W2761860407 (Other)
https://openalex.org/W2739867511 (Other)
https://openalex.org/W2314914269 (Other)
https://openalex.org/W2034009099 (Other)
https://openalex.org/W1820969831 (Other)
https://openalex.org/W112050585 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1550642465
  • https://openalex.org/W1820594263
  • https://openalex.org/W1988881714
  • https://openalex.org/W1989415069
  • https://openalex.org/W1995525413
  • https://openalex.org/W2016148530
  • https://openalex.org/W2023296861
  • https://openalex.org/W2029995212
  • https://openalex.org/W2032914998
  • https://openalex.org/W2055487408
  • https://openalex.org/W2056196915
  • https://openalex.org/W2056503107
  • https://openalex.org/W2060083322
  • https://openalex.org/W2062198160
  • https://openalex.org/W2069602676
  • https://openalex.org/W2091717476
  • https://openalex.org/W2097476575
  • https://openalex.org/W2112011799
  • https://openalex.org/W2123984141
  • https://openalex.org/W2270853174
  • https://openalex.org/W2298164671
  • https://openalex.org/W2576421220
  • https://openalex.org/W2751811229
  • https://openalex.org/W2754838869
  • https://openalex.org/W2782670150
  • https://openalex.org/W2801165739
  • https://openalex.org/W2884498186
  • https://openalex.org/W2895785374
  • https://openalex.org/W2918317484
  • https://openalex.org/W2922251948
  • https://openalex.org/W3008090866
  • https://openalex.org/W3011976215
  • https://openalex.org/W3016789362
  • https://openalex.org/W3017027582
  • https://openalex.org/W3037843110
  • https://openalex.org/W3103084054
  • https://openalex.org/W3107700148
  • https://openalex.org/W3109445004
  • https://openalex.org/W3152415629
  • https://openalex.org/W4377077021