Performance of Severity Indices to Estimate Postoperative Complications of Myocardial Revascularization.

BACKGROUND: Patients in the postoperative period of myocardial revascularization (Coronary Artery Bypass Grafting - CABG) surgery admitted to the intensive care unit (ICU) are at risk of complications which increase the length of stay and morbidity and mortality. Therefore, early recognition of these risks is essential to optimize prevention strategies and a satisfactory clinical outcome.
OBJECTIVE: To analyze the performance of severity indices in predicting complications in patients in the postoperative of CABG during the ICU stay.
METHODS: A cross-sectional study with retrospective analysis of electronic medical records of patients aged ≥ 18 years who underwent isolated CABG and were admitted to the ICU of a cardiology hospital in São Paulo, Brazil. The areas under the receiver operating characteristic curves (AUC) with a 95% confidence interval were analyzed to verify the accuracy of the European System for Cardiac Operative Risk Evaluation (EuroScore), Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (APACHE II), Simplified Acute Physiology Score (SAPS II) and Sequential Organ Failure Assessment (SOFA) indices in predicting complications.
RESULTS: The sample consisted of 366 patients (64.58 ± 9.42 years; 75.96% male). The complications identified were: respiratory (24.32%), cardiovascular (19.95%), neurological (10.38%), hematological (10.38%), infectious (6.56%) and renal (3.55%). APACHE II showed satisfactory performance for predicting neurological (AUC 0.72) and renal (AUC 0.78) complications.
CONCLUSION: APACHE II excelled in predicting neurological and renal complications. None of the indices performed well in predicting the other analyzed complications. Therefore, severity indices should not be used indiscriminately in order to predict all complications frequently presented by patients after CABG. (Arq Bras Cardiol. 2020; 115(3):452-459).

Introdução

As doenças cardiovasculares são responsáveis por elevada taxa de mortalidade no Brasil e no mundo, com destaque à alta prevalência do infarto agudo do miocárdio (IAM).[1-3] Dentre as principais terapias voltadas para o tratamento do IAM, aponta-se a cirurgia de revascularização miocárdica (CRM).[4,5]

Resultados bem-sucedidos da CRM dependem de um excelente cuidado pós-operatório (PO) realizado na unidade de terapia intensiva (UTI), uma vez que os pacientes estão expostos a inúmeros efeitos adversos decorrentes da complexa resposta inflamatória sistêmica orgânica, apresentam instabilidade hemodinâmica e maior risco de desenvolver complicações durante o tratamento intensivo.[6-9]

Reconhecer precocemente os pacientes que apresentam risco elevado de complicações é essencial para otimizar o tratamento, aumentar a chance de desfecho satisfatório,[6-9] além de reduzir custos, uma vez a ocorrência destes eventos após CRM aumenta significativamente os gastos com tratamento e hospitalização.[10]

Estudos recentes têm mostrado a excelente acurácia de diferentes índices de gravidade na predição de mortalidade de pacientes no PO de cirurgia cardíaca na UTI.[11-13]Em relação à ocorrência de complicações, pesquisadores identificaram que o índice European System for Cardiac Operative Risk Evaluation (EuroScore) foi bom preditor de falência respiratória e lesão renal aguda dialítica em pacientes após cirurgia cardíaca.[14]

A partir do exposto, até o presente momento, não existem índices específicos capazes de prever satisfatoriamente o risco de um paciente desenvolver diferentes complicações na UTI após CRM. Além disso, na prática clínica, os profissionais intensivistas identificam estreita relação entre gravidade do paciente no PO de CRM e ocorrência de complicação.

Neste sentido, reforça-se a importância de analisar e investigar o desempenho de diferentes índices de gravidade na predição dessas complicações uma vez que essas informações poderão auxiliar em estratégias de tratamento, melhorar a segurança e a qualidade da assistência prestada ao paciente no PO de CRM e, consequentemente, o desfecho clínico. Sendo assim, o presente estudo tem como objetivo analisar o desempenho de índices de gravidade na predição de complicações em pacientes no PO de revascularização miocárdica durante a permanência na UTI.

Métodos

Estudo analítico transversal, com dados coletados retrospectivamente por meio da análise de prontuários eletrônicos de pacientes admitidos na UTI cirúrgica de uma instituição especializada em cardiopneumologia de alta complexidade, localizada em São Paulo, Brasil. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética da instituição (Parecer nº 2.831.457).

Casuística

A casuística, por conveniência, foi composta por pacientes submetidos à CRM entre agosto de 2014 a julho de 2015 e que atenderam aos seguintes critérios de inclusão: idade ≥ 18 anos e ser admitido na UTI diretamente do centro cirúrgico após CRM isolada. Optou-se por incluir pacientes submetidos à CRM exclusiva para evitar a interferência de outros procedimentos cirúrgicos nos desfechos clínicos analisados.

Variáveis Analisadas

Para atender ao propósito do estudo, foram extraídas dos prontuários dos pacientes as variáveis relacionadas aos dados demográficos (idade, sexo e etnia), à presença dos fatores de risco para doença arterial coronariana (hipertensão arterial sistêmica, diabetes mellitus e dislipidemia) e de IAM prévio, ao procedimento cirúrgico realizado [tipo de cirurgia (eletiva ou de urgência), uso de circulação extracorpórea (CEC), tempo de CEC, tipo de enxerto implantado (arterial, venoso ou misto, ou seja, arterial e venoso) e quantidade média de enxertos recebidos] e à internação na unidade crítica [ocorrência ou não das complicações cardiológicas (arritmia, choque cardiogênico, derrame pericárdico e pericardite), respiratórias (congestão pulmonar, derrame pleural, atelectasia e pneumotórax), neurológicas (delirium, acidente vascular encefálico e crise convulsiva), infecciosas (infecção de ferida operatória, mediastinite, pneumonia, infecção da corrente sanguínea), renais (lesão renal aguda com ou sem terapia de substituição renal, lesão renal crônica agudizada) e hematológicas (sangramento, distúrbios de coagulação, necessidade de transfusão sanguínea), além do tempo de permanência na UTI em dias e da condição de saída da unidade crítica (sobrevivente ou não sobrevivente)]. As complicações analisadas foram selecionadas no estudo por serem as mais frequentes, segundo dados da literatura.[6,8,9] Ressalta-se que as complicações analisadas na pesquisa foram consideradas presentes a partir do diagnóstico médico das mesmas registrado nos prontuários dos pacientes.

Além dessas variáveis, foram coletadas as informações necessárias para o cálculo dos índices EuroScore,[15]Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (APACHE II),[16]Simplified Acute Physiology Score (SAPS II)[17] e Sepsis-related Organ Failure Assessment (SOFA).[18] A escolha por esses índices no presente estudo foi pautada na facilidade do cálculo e maior frequência de utilização dos mesmos em estudos[10-14] que analisam exclusivamente pacientes submetidos à cirurgia cardíaca.

Procedimento de Coleta dos Dados

Para a coleta de dados, inicialmente foi elaborada uma lista de pacientes submetidos à CRM isolada a partir das descrições cirúrgicas contidas no sistema informatizado da instituição. A partir desta lista, observou-se que todos os pacientes tinham idade superior a 18 anos e foram admitidos na UTI diretamente do centro cirúrgico, não havendo exclusões posteriores.

Para identificar as possíveis complicações ocorridas durante a internação do paciente na UTI após CRM, foram avaliadas todas as evoluções diárias da equipe multiprofissional.

Os dados necessários para o cálculo do risco de morte segundo o EuroScore foram obtidos a partir de informações dos pacientes referentes ao período pré-operatório. Para o cálculo dos índices APACHE II, SAPS II e SOFA foram analisados os sinais vitais e exames laboratoriais das primeiras 24 horas de internação do paciente na UTI, sendo considerados os piores valores, ou seja, que mais pontuavam no índice.

Ressalta-se que a equipe de coleta de dados, formada por enfermeiras que cursavam residência em enfermagem na instituição, foi capacitada por meio de treinamentos in loco. Inicialmente, a coleta de dados foi realizada em pares e qualquer discordância no resgate das informações era prontamente corrigida. Tal processo foi realizado até que se atingisse a uniformidade na coleta de dados entre as enfermeiras.

Análise Estatística

Para a caracterização da amostra, foram calculadas médias e desvios-padrão para as variáveis contínuas e percentagens absolutas e relativas para as categóricas. Na descrição dos índices de gravidade, média, desvio-padrão, mediana e valores mínimos e máximos foram identificados.

Para avaliar o desempenho dos índices de gravidade na predição das diferentes complicações ocorridas nos pacientes na UTI foram identificados valores de área sob a curva receiver operating characteristic (AUC) com respectivo intervalo de confiança (IC) e nível de significância de 95%, ponto de corte ideal calculado pelo método de Youden, sensibilidade, especificidade, valor preditivo positivo (VPP), valor preditivo negativo (VPN) e acurácia. Uma estimativa pontual de AUC ≥ 0,70 foi definida como desempenho satisfatório do índice para o desfecho analisado. O software R versão 3.6.0 para Windows foi utilizado para a análise dos dados.

Resultados

A casuística foi composta por 366 pacientes, com idade média de 64,58 (± 9,42) anos, predomínio do sexo masculino (75,96%) e etnia caucasiana (88,25%). A presença de hipertensão arterial sistêmica (74,59%) se destacou em relação à dislipidemia (54,10%) e diabetes mellitus (48,63%) como fatores de risco para doença arterial coronariana.

Dos 366 pacientes analisados, aproximadamente metade (n=180; 49,18%) apresentava IAM prévio e a CRM eletiva (60,38%) prevaleceu na amostra. Um total de 295 pacientes (81,69%) foi submetido à CEC durante o procedimento cirúrgico com tempo médio de CEC de 90,69 (± 25,69) minutos. O principal tipo de enxerto implantado foi o misto (80,60%) seguido do arterial (12,84%) e, em média, os pacientes receberam 2,60 (± 0,87) enxertos.

A Tabela 1 apresenta os dados descritivos dos índices de gravidade aplicados na casuística.

Tabela 1

– Estatística descritiva de índices de gravidade calculados em pacientes submetidos à CRM

Índice de gravidade	Média	Desvio padrão	Mediana	Mín-Máx
EuroScore*	4,08	4,70	2,50	0,88 - 29,29
SOFA†	5,84	1,88	6,00	2,00 - 13,00
APACHE II‡	14,21	4,96	14,00	4,00 - 41,00
SAPS II§	24,37	8,66	24,00	7,00 - 54,00

*EuroScore: European System for Cardiac Operative Risk Evaluation; †SOFA: Sepsis-related Organ Failure Assessment; ‡APACHE II: Acute Physiology and Chronic Health Evaluation; §SAPS II: Simplified Acute Physiology Score.

O maior risco de morte estimado pelo EuroScore foi de 29,29%. Um total de 9 pacientes tinha chance de morte na UTI acima de 50% conforme previsto pelo APACHE II, 2 segundo SOFA e 1 de acordo com o SAPS II.

Na amostra de 366 pacientes, as frequências das complicações evidenciadas no PO de CRM na UTI foram: respiratórias (24,32%), cardiológicas (19,95%), neurológicas (10,38%), hematológicas (10,38%), infecciosas (6,56%) e renais (3,55%).

Entre elas, destacaram-se a congestão pulmonar (n=52) e o derrame pleural (n=30) para complicações respiratórias, arritmias (n=55) nas cardiológicas, delirium (n=34) nas neurológicas e pneumonia (n=14) para as infecciosas. A lesão renal aguda e a hemorragia representaram a totalidade das complicações renais e hematológicas, respectivamente.

O tempo de permanência dos pacientes na UTI foi 4,64 (± 5,64) dias e todos os doentes que evoluíram a óbito na unidade crítica (n=19; 5,20%) apresentaram algum tipo de complicação no PO de CRM.

A partir dos dados da Figura 1 e Tabela 2, identificou-se que o APACHE II foi o índice que apresentou melhor desempenho na predição de complicações neurológicas e renais apresentadas pelos pacientes no PO de CRM durante a internação na UTI, com maiores valores de AUC e resultados satisfatórios na análise dos valores de sensibilidade, especificidade, VPN e acurácia em comparação aos outros índices. Em contrapartida, nenhum dos índices aplicados (EuroScore, SOFA, APACHE II e SAPS II) apresentou bom desempenho na predição das outras complicações (cardiológicas, infecciosas, respiratórias e hematológicas) investigadas no estudo.

Figura 1

– Receiver Operating Characteristic Curves dos índices de gravidade na predição de complicações em pacientes após CRM. *EuroScore: European System for Cardiac Operative Risk Evaluation; †SOFA: Sepsis-related Organ Failure Assessment; ‡APACHE II: Acute Physiology and Chronic Health Evaluation; §SAPS II: Simplified Acute Physiology Score.

Tabela 2

– Desempenho dos índices de gravidade na predição de complicações em pacientes no pós-operatório de CRM na UTI

Neurológicas	AUC//	IC95%¶ mín-máx	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	VPP#	VPN**	Acurácia
EuroScore*	0,66	0,57-0,74	2,59	73,68	55,05	16,00	94,74	56,99
SOFA†	0,65	0,55-0,74	6,50	57,89	70,34	18,49	93,50	69,04
APACHE II‡	0,72	0,63-0,81	15,50	71,05	67,89	20,45	95,28	68,22
SAPS II§	0,66	0,57-0,75	23,50	76,32	49,24	14,87	94,71	52,05
Cardiológicas	AUC//	IC95%¶ mín-máx	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	VPP#	VPN**	Acurácia
EuroScore*	0,65	0,58-0,72	3,50	52,05	71,58	31,40	85,66	67,67
SOFA†	0,63	0,56-0,70	5,50	72,60	49,32	26,37	87,80	53,97
APACHE II‡	0,60	0,52-0,67	17,50	34,25	81,51	31,65	83,22	72,05
SAPS II§	0,67	0,60-0,74	27,50	57,53	71,23	33,33	87,03	68,49
Infecciosas	AUC//	IC95%¶ mín-máx	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	VPP#	VPN**	Acurácia
EuroScore*	0,66	0,56-0,78	1,92	91,67	39,00	9,57	98,52	42,47
SOFA†	0,64	0,52-0,74	6,50	58,33	69,21	11,76	95,93	68,49
APACHE II‡	0,58	0,46-0,70	17,50	41,67	79,77	12,66	95,10	77,26
SAPS II§	0,63	0,53-0,74	25,50	66,67	58,06	10,06	96,12	58,63
Respiratórias	AUC//	IC95%¶ mín-máx	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	VPP#	VPN**	Acurácia
EuroScore*	0,58	0,51-0,64	1,92	75,00	40,79	28,70	83,70	49,04
SOFA†	0,61	0,54-0,67	5,50	68,18	49,10	29,85	82,93	53,70
APACHE II‡	0,59	0,52-0,66	14,50	57,95	60,65	31,87	81,95	60,00
SAPS II§	0,65	0,58-0,71	27,50	53,41	71,48	37,30	82,85	67,12
Renais	AUC//	IC95%¶ mín-máx	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	VPP#	VPN**	Acurácia
EuroScore*	0,74	0,62-0,86	2,65	84,62	54,83	6,47	98,97	55,89
SOFA†	0,73	0,59-0,87	7,50	53,85	82,67	10,29	97,98	81,64
APACHE II‡	0,78	0,63-0,93	17,50	76,92	80,40	12,66	98,95	80,27
SAPS II§	0,64	0,48-0,80	26,50	69,23	61,65	6,25	98,19	61,92
Hematológicas	AUC//	IC95%¶ mín-máx	Ponto de corte	Sensibilidade	Especificidade	VPP#	VPN**	Acurácia
EuroScore*	0,57	0,48-0,67	1,52	71,87	47,37	92,16	16,36	69,32
SOFA†	0,57	0,47-0,67	6,50	44,74	68,81	14,29	91,46	66,30
APACHE II‡	0,55	0,45-0,65	14,50	52,63	57,19	12,50	91,22	56,71
SAPS II§	0,60	0,50-0,68	21,50	76,32	40,06	12,89	93,57	43,84

*EuroScore: European System for Cardiac Operative Risk Evaluation;

Discussão

Os dados da casuística deste estudo mostraram predomínio do sexo masculino e idade média aproximada de 64 anos, corroborando com achados na literatura.[10,11]

Na análise dos índices de gravidade, identificou-se que o valor médio do EuroScore encontrado neste estudo foi superior aos resultados de pesquisas que aplicaram o índice em pacientes após cirurgia cardíaca[11,14] ou CRM isolada.[10]Entretanto, os valores do SOFA, APACHE II e SAPS II desta investigação foram inferiores aos achados da pesquisa que analisou 150 pacientes submetidos à cirurgia cardíaca e comparou o desempenho desses índices e do Cardiac Surgery Score (CASUS) na predição de desfechos clínicos, com resultado satisfatório para o CASUS.[11]

As principais complicações apresentadas pelos pacientes no período PO da CRM na UTI corroboram com dados da literatura.[7-9] Distúrbios respiratórios são comuns em pacientes após cirurgia cardíaca, mas poucos necessitam de ventilação mecânica por mais de 72 horas para tratamento.[19,20]Arritmias supraventriculares, especialmente fibrilação atrial (FA), ocorrem com frequência após cirurgia cardíaca e contribuem para o aumento de tempo de internação hospitalar e risco de acidente vascular encefálico, sendo que a terapia profilática diminui a incidência de FA em 50%.7

Interessante observar o número de pacientes que apresentaram delirium na presente investigação. Estudos mostram que este evento é um problema significativo após cirurgia cardíaca, com impacto negativo no desfecho clínico dos pacientes,[21-23] e os principais fatores de risco são uso de benzodiazepínico, restrições e imobilizações no leito devido à presença de dispositivos.[24] Além disso, deve-se ressaltar que 247 pacientes da amostra tinham mais de 60 anos (idade média aproximada de 64 anos) e revisão da literatura[25]evidenciou que existe associação entre idade avançada e maior risco de delirium na UTI.

As infecções nosocomiais ocorrem em 10 a 20% dos pacientes submetidos à cirurgia cardíaca e muitas delas são evitáveis.[7] Por fim, destacam-se a lesão renal aguda e a hemorragia. A primeira decorre principalmente de hipoperfusão, hemólise e citocinas inflamatórias e, quando é necessária a terapia de substituição renal, há aumento significativo de mortalidade.[7,26] A hemorragia excessiva, identificada habitualmente pelas características e volume do débito nos drenos de tórax, ocorre principalmente após cirurgias de emergência, uso prolongado da CEC, baixa massa corporal e anemia pré-operatória.[7]

Em relação à aplicabilidade dos índices de gravidade, este estudo identificou que apenas o APACHE II apresentou satisfatório desempenho na predição das complicações neurológicas e renais apresentadas pelos pacientes no pós operatório de CRM durante a internação na UTI. Para os outros desfechos analisados, nenhum índice aplicado na casuística foi considerado bom preditor.

Estudos recentes mostram que o APACHE II é considerado um adequado índice preditivo de complicações neurológicas em pacientes cardíacos comatosos após parada cardiorrespiratória[27] e uma excelente ferramenta prognóstica para mortalidade em pacientes com lesão renal aguda.[28] Entretanto, essas pesquisas, apesar de analisarem complicações neurológicas e renais ocorridas em UTI, não abordaram especificamente pacientes submetidos à CRM isolada.

Vale ressaltar que o APACHE II é um índice reprodutível, de fácil aplicação, que fornece a probabilidade de morte do paciente a partir de diferentes informações sobre fatores que influenciam este desfecho, como idade, presença de comorbidades e alterações fisiológicas. Uma limitação deste índice é que alguns pacientes apresentam várias comorbidades e apenas uma delas pode ser selecionada.[29] No contexto cardiovascular, somente a insuficiência cardíaca congestiva classe IV é valorizada no seu cálculo.[16]

Em relação ao EuroScore, estudo brasileiro mostrou valores de AUC > 0,70 na predição de complicações renais e respiratórias após cirurgia cardíaca, não especificamente em pacientes submetidos à CRM isolada.[14] Neste sentido, deve ser reforçado que o EuroScore é um índice específico para avaliação de risco em diferentes cirurgias cardíacas, incluindo a CRM, e considera, para seu cálculo, dados pré-operatórios.[15] Portanto, supõe-se que estas características do índice tenham influenciado para seu baixo desempenho na predição de complicações dos pacientes após CRM isolada do presente estudo.

O SAPS II, em seu estudo de validação, não incluiu pacientes de cirurgia cardíaca.[17] Acredita-se que esta seja a principal causa do inadequado desempenho do índice nos desfechos analisados.

Por fim, o SOFA[18] foi criado para identificar disfunção orgânica, que nem sempre está presente nas primeiras 24 horas de internação na UTI. Neste sentido, resultados de pesquisa sugerem que o índice seja calculado sequencialmente, uma vez que, independentemente do valor inicialmente encontrado, o aumento do escore nas primeiras 48 horas do paciente na unidade crítica prediz uma taxa de mortalidade de, no mínimo, 50%.[30] Este fato pode ter interferido nos achados do presente estudo, uma vez que o SOFA foi calculado apenas com dados das primeiras 24 horas do paciente na UTI e foram consideradas as complicações ocorridas durante toda a internação na terapia intensiva.

Finalizando, destaca-se que esta pesquisa foi pioneira na avaliação do desempenho de diferentes índices de gravidade, habitualmente aplicados em doentes críticos, na predição de complicações em uma população específica: pacientes submetidos à CRM isolada.

Este estudo apresenta as seguintes limitações: a análise documental retrospectiva dependente da precisão e qualidade das informações registradas pelos profissionais, a casuística foi limitada e o estudo realizado em um único hospital, centro de referência em cardiologia, trazendo possíveis restrições na generalização dos resultados.

Conclusões

Este estudo permitiu concluir que o índice APACHE II apresentou satisfatório desempenho na predição de complicações neurológicas e renais apresentadas pelos pacientes submetidos à CRM isolada durante a internação na UTI. Em relação à ocorrência de complicações cardiológicas, infecciosas, respiratórias e hematológicas, nenhum dos índices analisados (EuroScore, SOFA, APACHE II e SAPS II) apresentaram bons resultados preditivos.

Portanto, os índices analisados no estudo não devem ser utilizados indiscriminadamente com o objetivo de predizer de maneira precoce as complicações mais frequentes apresentadas por pacientes após CRM na UTI e sugere-se a realização de estudos multicêntricos, com amostras significativas, que proponham a criação de índices específicos para prever essas complicações.

Introduction

Cardiovascular diseases are responsible for a high mortality rate in Brazil and in the world, with emphasis on the high prevalence of acute myocardial infarction (MI).[1-3] Myocardial revascularization (Coronary Artery Bypass Grafting - CABG) surgery is among the main therapies indicated for treating acute MI.[4,5]

Successful results of CABG depend on excellent postoperative care performed in the intensive care unit (ICU), since patients are exposed to numerous adverse effects resulting from the complex organic systemic inflammatory response, present hemodynamic instability and greater risk of developing complications during intensive treatment.[6-9]

Early recognition of patients at high risk of complications is essential to optimize treatment, increase the chance of a satisfactory outcome,[6-9]in addition to reduce costs since the occurrence of these events after CABG significantly increases treatment and hospitalization expenses.[10]

Recent studies have shown the excellent accuracy of different severity indices in predicting mortality of patients in the postoperative period of cardiac surgery in the ICU.[11-13] Regarding the occurrence of complications, researchers identified that the European System for Cardiac Operative Risk Evaluation index (EuroScore) was a good predictor of respiratory failure and acute kidney injury with renal replacement therapy in patients after cardiac surgery.[14]

In view of the above, until the present moment there are no specific indices which are capable of satisfactorily predicting the risk of a patient developing different complications in the ICU after CABG. In addition, intensive care professionals in clinical practice identify a close relationship between patient severity in the postoperative period of CABG and the occurrence of complications.

In this sense, the importance of analyzing and investigating the performance of different severity indices in predicting these complications is reinforced, since this information may assist in treatment strategies, improve safety and the quality of care provided to patients in the postoperative period of CABG, and consequently the clinical outcome. Therefore, the present study aims to analyze the performance of severity indices in predicting complications in patients in the postoperative of CABG during their stay in the ICU.

Methods

A cross-sectional analytical study with data retrospectively collected through an analysis of electronic medical records of patients admitted to the surgical ICU of an institution specialized in highly complex cardiopneumology, located in São Paulo, Brazil. The study was approved by the institution’s Ethics Committee (Opinion no. 2,831,457).

Sample

The convenience sample consisted of patients who underwent CABG between August 2014 and July 2015 and who met the following inclusion criteria: age ≥ 18 years and being admitted to the ICU directly from the operating room after isolated CABG. We chose to include patients undergoing exclusive CABG to avoid interference from other surgical procedures in the analyzed clinical outcomes.

Analyzed Variables

Variables related to demographic data (age, gender and ethnicity), the presence of risk factors for coronary artery disease (systemic arterial hypertension, diabetes mellitus and dyslipidemia) and previous acute MI, surgical procedure performed [type of surgery (elective or emergency), use of cardiopulmonary bypass (CPB), duration of CPB, type of graft implanted (arterial, venous or mixed, meaning arterial and venous) and average amount of grafts received] and admission to the critical unit [occurrence or not of cardiovascular (arrhythmia, cardiogenic shock, pericardial effusion and pericarditis), respiratory (pulmonary congestion, pleural effusion, atelectasis and pneumothorax), neurological (delirium, stroke and seizure), infectious (wound infection, mediastinitis, pneumonia, bloodstream infection), kidney (acute kidney injury with or without renal replacement therapy, acute chronic kidney injury) or hematological complications (bleeding, coagulation disorders, need for blood transfusion), in addition to the length of stay in the ICU in days and the condition of critical unit discharge (surviving or not surviving)] were extracted from the patients’ medical records. The analyzed complications were selected in the study because they are the most frequent according to data in the literature.[6,8,9] It is noteworthy that the complications analyzed in the study were considered present based on their medical diagnosis recorded in the patients’ medical records.

In addition to these variables, the necessary information was collected to calculate the EuroScore,[15] Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (APACHE II),[16] Simplified Acute Physiology Score (SAPS II)[17] and the Sepsis-related Organ Failure Assessment (SOFA).[18] The choice of these indices in the present study was based on the ease of calculation and their higher frequency of use in studies[10-14]which exclusively analyze patients undergoing cardiac surgery.

Data Collection Procedure

A list of patients undergoing CABG isolated from the surgical descriptions contained in the institution’s computerized system was initially created for data collection. From this list, it was observed that all patients were over 18 years old and were admitted to the ICU directly from the operating room, with no subsequent exclusions.

All the daily evolutions of the multidisciplinary team were evaluated in order to identify the possible complications which occurred during the patient’s stay in the ICU after CABG.

The data needed to calculate the risk of death according to the EuroScore were obtained from the patient information regarding the preoperative period. The vital signs and laboratory tests of the first 24 hours of the patient’s stay in the ICU were analyzed to calculate the APACHE II, SAPS II and SOFA indices, with those which scored the highest on the index being considered the worst values.

It is noteworthy that the data collection team was formed by residency nurses at the institution and trained on-site. The data collection was initially performed in pairs, and any disagreement in the information retrieval was promptly corrected. This process was carried out until uniformity in data collection among nurses was achieved.

Statistical Analysis

Means and standard deviations were calculated for continuous variables and absolute and relative percentages for categorical variables in order to characterize the sample. Mean, standard deviation, median and minimum and maximum values were identified in the severity indices description.

The area under the receiver operating characteristic curve (AUC) values with respective confidence interval (CI) and 95% significance level, the ideal cut-off point calculated by the Youden method, sensitivity, specificity, positive predictive value (PPV), negative predictive value (NPV) and accuracy were identified to assess the performance of the severity indices in predicting the different complications which occurred in patients in the ICU. A point estimate of AUC ≥ 0.70 was defined as satisfactory performance of the index for the analyzed outcome. The R version 3.6.0 software program for Windows was used for data analysis.

Results

The sample consisted of 366 patients with a mean age of 64.58 (± 9.42) years, predominantly male (75.96%) and Caucasian (88.25%). The presence of systemic arterial hypertension (74.59%) stood out in relation to dyslipidemia (54.10%), and diabetes mellitus (48.63%) as risk factors for coronary artery disease.

Of the 366 patients analyzed, approximately half (n = 180; 49.18%) had previous acute MI and elective CABG (60.38%) prevailed in the sample. A total of 295 patients (81.69%) underwent CPB during the surgical procedure with an average CPB time of 90.69 (± 25.69) minutes. The main type of implanted graft was mixed (80.60%), followed by arterial (12.84%), and patients received an average of 2.60 (± 0.87) grafts.

Table 1 presents the descriptive data of the severity indices applied in the sample.

Table 1

– Descriptive statistics of severity indices calculated in patients undergoing CABG

Severity index	Mean	Standard deviation	Median	Min-Max
EuroScore*	4.08	4.70	2.50	0.88 - 29.29
SOFA†	5.84	1.88	6.00	2.00 - 13.00
APACHE II‡	14.21	4.96	14.00	4.00 - 41.00
SAPS II§	24.37	8.66	24.00	7.00 - 54.00

*EuroScore: European System for Cardiac Operative Risk Evaluation; †SOFA: Sepsis-related Organ Failure Assessment; ‡APACHE II: Acute Physiology and Chronic Health Evaluation; §SAPS II: Simplified Acute Physiology Score.

The highest risk of death estimated by EuroScore was 29.29%. A total of 9 patients had more than 50% of chance of death in the ICU as predicted by APACHE II, 2 according to SOFA and 1 according to SAPS II.

The frequencies of complications evidenced in the postoperative period of CABG in the ICU in the sample of 366 patients were: respiratory (24.32%), cardiovascular (19.95%), neurological (10.38%), hematological (10.38%), infectious (6.56%), and renal (3.55%).

Among these, pulmonary congestion (n = 52) and pleural effusion (n = 30) stood out for respiratory complications, arrhythmias (n = 55) in cardiovascular, delirium (n = 34) in neurological and pneumonia (n = 14) for infectious. Acute kidney injury and hemorrhaging accounted for all kidney and hematological complications, respectively.

The length of stay of patients in the ICU was 4.64 (± 5.64) days, and all patients who died in the critical unit (n = 19; 5.20%) presented some type of complication in the CABG postoperative period.

From the data in Figure 1 and Table 2, it was identified that APACHE II was the index which had the best performance in predicting neurological and renal complications presented by patients in the postoperative of CABG during ICU admission, along with higher AUC values and satisfactory results in the analysis of sensitivity, specificity, NPV and accuracy values compared to other indexes. In contrast, none of the applied indices (EuroScore, SOFA, APACHE II and SAPS II) performed well in predicting other complications (cardiovascular, infectious, respiratory and hematological) investigated in the study.

Figure 1

– Receiver Operating Characteristic Curves of severity indices in predicting complications in patients after CABG. *EuroScore: European System for Cardiac Operative Risk Evaluation; †SOFA: Sepsis-related Organ Failure Assessment; ‡APACHE II: Acute Physiology and Chronic Health Evaluation; §SAPS II: Simplified Acute Physiology Score.

Table 2

– Performance of severity indices in predicting complications in patients in the postoperative period of CABG in the ICU

Neurological	AUC//	95%CI¶ min-max	Cut-off point	Sensitivity	Specificity	PPV#	NPV**	Accuracy
EuroScore*	0.66	0.57-0.74	2.59	73.68	55.05	16.00	94.74	56.99
SOFA†	0.65	0.55-0.74	6.50	57.89	70.34	18.49	93.50	69.04
APACHE II‡	0.72	0.63-0.81	15.50	71.05	67.89	20.45	95.28	68.22
SAPS II§	0.66	0.57-0.75	23.50	76.32	49.24	14.87	94.71	52.05
Cardiovascular	AUC//	95%CI¶ min-max	Cut-off point	Sensitivity	Specificity	PPV#	NPV**	Accuracy
EuroScore*	0.65	0.58-0.72	3.50	52.05	71.58	31.40	85.66	67.67
SOFA†	0.63	0.56-0.70	5.50	72.60	49.32	26.37	87.80	53.97
APACHE II‡	0.60	0.52-0.67	17.50	34.25	81.51	31.65	83.22	72.05
SAPS II§	0.67	0.60-0.74	27.50	57.53	71.23	33.33	87.03	68.49
Infectious	AUC//	95%CI¶ min-max	Cut-off point	Sensitivity	Specificity	PPV#	NPV**	Accuracy
EuroScore*	0.66	0.56-0.78	1.92	91.67	39.00	9.57	98.52	42.47
SOFA†	0.64	0.52-0.74	6.50	58.33	69.21	11.76	95.93	68.49
APACHE II‡	0.58	0.46-0.70	17.50	41.67	79.77	12.66	95.10	77.26
SAPS II§	0.63	0.53-0.74	25.50	66.67	58.06	10.06	96.12	58.63
Respiratory	AUC//	95%CI¶ min-max	Cut-off point	Sensitivity	Specificity	PPV#	NPV**	Accuracy
EuroScore*	0.58	0.51-0.64	1.92	75.00	40.79	28.70	83.70	49.04
SOFA†	0.61	0.54-0.67	5.50	68.18	49.10	29.85	82.93	53.70
APACHE II‡	0.59	0.52-0.66	14.50	57.95	60.65	31.87	81.95	60.00
SAPS II§	0.65	0.58-0.71	27.50	53.41	71.48	37.30	82.85	67.12
Renal	AUC//	95%CI¶ min-max	Cut-off point	Sensitivity	Specificity	PPV#	NPV**	Accuracy
EuroScore*	0.74	0.62-0.86	2.65	84.62	54.83	6.47	98.97	55.89
SOFA†	0.73	0.59-0.87	7.50	53.85	82.67	10.29	97.98	81.64
APACHE II‡	0.78	0.63-0.93	17.50	76.92	80.40	12.66	98.95	80.27
SAPS II§	0.64	0.48-0.80	26.50	69.23	61.65	6.25	98.19	61.92
Hematological	AUC//	95%CI¶ min-max	Cut-off point	Sensitivity	Specificity	PPV#	NPV**	Accuracy
EuroScore*	0.57	0.48-0.67	1.52	71.87	47.37	92.16	16.36	69.32
SOFA†	0.57	0.47-0.67	6.50	44.74	68.81	14.29	91.46	66.30
APACHE II‡	0.55	0.45-0.65	14.50	52.63	57.19	12.50	91.22	56.71
SAPS II§	0.60	0.50-0.68	21.50	76.32	40.06	12.89	93.57	43.84

*EuroScore: European System for Cardiac Operative Risk Evaluation;

Discussion

The sample data in this study showed a predominance of males and an average age of approximately 64 years, corroborating findings in the literature.[10,11]In analyzing the severity indices, it was found that the average EuroScore value found in this study was higher than the results of a study which applied the index to patients after cardiac surgery[11,14]or isolated CABG.[10] However, the SOFA, APACHE II and SAPS II values of this investigation were inferior to the findings of a study which analyzed 150 patients undergoing cardiac surgery and compared the performance of these indexes and the Cardiac Surgery Score (CASUS) in predicting clinical outcomes, with a satisfactory result for CASUS.[11]

The main complications presented by patients in the CABG postoperative period in the ICU corroborate with data from the literature.[7-9] Respiratory disorders are common in patients after cardiac surgery, but few require mechanical ventilation for more than 72 hours for treatment.[19,20] Supraventricular arrhythmias, especially atrial fibrillation (AF), frequently occur after cardiac surgery and contribute to increased hospital stay and risk of stroke, with prophylactic therapy decreasing the incidence of AF by 50%.[7]

It is interesting to note the number of patients who had delirium in the present investigation. Studies show that this event is a significant problem after cardiac surgery, with a negative impact on the clinical outcome of patients,[21-23] and the main risk factors being benzodiazepine use, restrictions and bed immobilizations due to the presence of devices.[24]In addition, it should be noted that 247 patients in the sample were older than 60 years (mean age approximately 64 years) and a literature review[25] showed that there is an association between advanced age and a higher risk of delirium in the ICU.

Nosocomial infections occur in 10 to 20% of patients undergoing cardiac surgery and many of them are preventable.[7] Finally, acute kidney injury and hemorrhaging stand out. The first is mainly due to hypoperfusion, hemolysis and inflammatory cytokines, and there is a significant increase in mortality when renal replacement therapy is necessary.[7,26] Excessive hemorrhaging is usually identified by the characteristics and volume of the output in the chest drains, and mainly occurs after emergency surgery, prolonged use of CPB, low body mass and preoperative anemia.[7]

Regarding the applicability of severity indices, this study identified that only that APACHE II had a satisfactory performance in predicting neurological and renal complications presented by patients in the postoperative period of CABG during ICU admission. No other index applied in the sample was considered a good predictor for the other analyzed outcomes.

Recent studies show that APACHE II is considered an adequate predictive index of neurological complications in comatose cardiac patients after cardiac arrest[27] and an excellent prognostic tool for mortality in patients with acute kidney injury.[28] However, despite analyzing neurological and renal complications occurring in the ICU, these studies did not specifically address patients undergoing isolated CABG.

It is worth mentioning that APACHE II is a reproducible and easy-to-apply index which provides the patient’s probability of death based on different information of factors which influence this outcome such as age, the presence of comorbidities and physiological changes. A limitation of this index is that some patients have several comorbidities and only one of them can be selected.[29] In the cardiovascular context, only class IV congestive heart failure is valued in its calculation.[16]

Regarding the EuroScore, a Brazilian study showed AUC values > 0.70 in predicting renal and respiratory complications after cardiac surgery, not specifically in patients undergoing isolated CABG.[14] In this sense, it must be reinforced that the EuroScore is a specific index for risk assessment in different cardiac surgeries, including CABG, and considers preoperative data for its calculation.[15] Therefore, it is assumed that these characteristics of the index influenced its low performance in predicting complications in patients after isolated CABG in the present study.

The SAPS II validation study did not include cardiac surgery patients.[17] This is believed to be the main cause of the inadequate performance of the index in the analyzed outcomes.

Lastly, the SOFA[18] was created to identify organ dysfunction, which is not always present in the first 24 hours of admission to the ICU. In this sense, research results suggest that the index should be calculated sequentially, since the increase in the score in the first 48 hours of the patient in the ICU predicts a mortality rate of at least 50%, regardless of the value initially found.[30] This fact may have interfered in the findings of the present study, since the SOFA was only calculated with data from the patient’s first 24 hours in the ICU, and the complications which occurred during the entire intensive care stay were considered.

Finally, it should be noted that this study was a pioneer in evaluating the performance of different severity indices usually applied to critically ill patients in predicting complications in a specific population: patients undergoing isolated CABG.

This study has the following limitations: the retrospective document analysis was dependent on the accuracy and quality of the information recorded by the professionals, the sample was limited, and the study carried out in a single hospital (a reference cardiology center), leading to possible restrictions on the generalization of the results.

Conclusions

This study enables concluding that the APACHE II index showed a satisfactory performance in predicting neurological and renal complications presented by patients submitted to isolated CABG during ICU admission. None of the analyzed indexes (EuroScore, SOFA, APACHE II and SAPS II) showed good predictive results regarding the occurrence of cardiovascular, infectious, respiratory or hematological complications.

Therefore, the indexes analyzed in the study should not be used indiscriminately in order to predict the most frequent complications presented by patients after CABG in the ICU early, and it is suggested that multicenter studies be conducted with significant samples which propose creating specific indices to predict these complications.