Strategies to Enhance Survival of Out-of-hospital Cardiac Arrest

Abstract

Background

Out-of-hospital cardiac arrest (OHCA) is a sudden, unexpected happening with high incidence and poor neurologic intact survival, which makes it a major public health challenge to overcome. Efforts in various fields, including public health, emergency medicine and in-hospital critical care are essential for decreasing burden of OHCA. The first goal of this study is to estimate the effect of hypertension, which is the most prevalent cardiovascular risk factor, and treatment on incidence of emergency medical service (EMS)-assessed OHCA in Korea. The second goal of this study is to estimate the effect of mechanical chest compression device during transportation of patients with OHCA according to patient transport interval. Although mechanical chest compression device itself did not show significant survival benefit compared with manual compression, in an EMS system where all EMS-treated OHCA patients are transported to hospitals, CPR quality at moving ambulance may affect the survival. The third goal of this study was to evaluate the outcome of patients with OHCA who are transported to cardiac resuscitation centers (CRC) compared with non-tertiary centers.

Method

For the first study goal, case-control analysis was conducted using Korean Cardiac Arrest Research Consortium (KoCARC) database, a multicenter OHCA registry database as a case and community-based controls using Community Health Survey (CHS) conducted by the Korean Centers for Disease Control and Prevention (KCDC) as a control. Cases were defined as ES-treated adult OHCA patients presumed to have cardiac etiology from 2015 to 2017. Controls were matched at a 1:2 ratios with strata, including age, gender and county of residence. Multivariable conditional logistic regression was conducted after adjusting for diabetes, smoking and alcohol consumption habit. For the second study goal, KoCARC database from year 2015 to 2020 was used for the analysis. KoCARC database includes information such as patient demographics, prehospital and hospital factors based on Utstein criteria, and survival outcomes. Primary outcome was survival to admission. Multivariable logistic regression was conducted to analyze the effect of mechanical chest compression device (MCPRD) compared with that of manual CPR and calculated adjusted odds ratios (AORs) with 95% confidence intervals (CIs) after adjusting for potential confounders: age, sex, medical histories, initial electrocardiography, witness status, provision of bystander CPR, place pf arrest, provision of advanced airways, EMS response time interval and scene resuscitation time interval. The interaction effect of MCPRD according to patient transport interval (PTI) was evaluated. PTI was categorized into three groups: short PTI for 0–5 minutes, intermediate for 6–10 minutes, and long PTI for 11 min and longer. To control for selection bias and confounding factors, two methods of propensity score analysis was performed. For the third study gold, Hospital Assessment Survey and national OHCA databased was used. Hospital Assessment Survey was conducted through Gyeonggi Emergency Medical Support Center to all OHCA receiving EDs in Gyeonggi province at 2015. The data of prehospital and hospital factors of OHCA patients transported to hospitals in Gyeonggi province at 2012-2014 was collected using the national OHCA database constructed by KCDC. The hospitals were classified as definite cardiac resuscitation center (D-CRC) if they had a standard resuscitation protocol at the ED; had the device, manpower, and standard protocol for TTM; if PCI was available 24/7; if they had an OHCA registry system; if they could confirm brain death, had an available rehabilitation program for post-resuscitated patients, and provided community-based CPR programs. Otherwise, hospitals were classified as primary cardiac resuscitation center (P-CRC). The primary outcome was favorable neurologic outcome defined as cerebral performance category 1 or 2. Multivariable logistic regression was conducted to calculate adjusted odds ratios (AORs) with 95% confidence intervals (CIs) of D-CRCs and P-CRCs after adjusting for potential confounders.

Results

From the first study goal, a total 2,633 cases of OHCA patients and 5,266 cases of community controls were matched for the analysis after excluding pediatric patients (N=177) and patients with unknown information of hypertension (N=504). After adjusting for diabetes, smoking and alcohol consumption habits, hypertension was significantly associated with OHCA risk; the AOR (95% CI) for OHCA was 1.19 (1.07-1.32). In terms of hypertension treatment, the without hypertension treatment group was significantly associated with increased OHCA risk (3.41 [2.72-4.24]), whereas the hypertension treatment group was not significantly associated with OHCA risk (0.96 [0.86-1.08]) compared with the without hypertension group. For the second study goal, among 9,861 patients with OHCA after excluding pediatric patients (N=232), those who achieved prehospital return of spontaneous circulation (N=1,281), those without information of MCPRD or PTI (N=4,818), total 3,530 patients were eligible for the analysis. The AOR for survival to admission and hospital ROSC was significant compared to manual CPR (AOR 1.36, 95% CI 1.07-1.77 and AOR 1.47, 95% CI 1.20-1.79). Interaction effect of long PTI on the effect of MCPRD was significant for both survival to admission (AOR 1.49, 95% CI 1.05-2.12) and hospital ROSC (AOR 1.70, 95% CI 1.26-2,29). Optimal and Greedy PS matched cohorts were extracted. From both propensity-matched cohort, interaction effect of long PTI on the effect of MCPR was both significant; AOR 1.60 (95% CI 1.06-2.24) and AOR 1.60 (95% CI 1.06-2.42), respectively. In third study, among the 90 cardiac receiving hospitals in Gyeonggi province, total 77 hospitals responded to the survey. According to the result of the survey, 15 hospitals were categorized as D-CRCs. Among 9,912 OHCA patients who were transported to cardiac arrest receiving hospitals, 4,036 patients (40.7%) were initially transported D-CRCs. After adjusting to potential confounders, patients transported to D-CRCs were significantly associated with good neurologic outcome (AOR 2.10, 95% CI 1.51-2.93) compared to those transported to P-CRCs. For patients who survived to admission, D-CRC was significantly associated with better neurologic outcome (AOR 1.48, 95% CI 1.02-2.14).

Conclusion

In this multicenter population-based OHCA study, individual, prehospital and hospital strategies to enhance survival were evaluated. HTN was an independent risk factor for OHCA presumed of cardiac etiology. The most high-risk population was the HTN diagnosed but without treatment group, and the magnitude of risk was observed to be reduced to the non-HTN-diagnosed population level when anti-hypertensive treatment was taken. Individualized and appropriate risk control management should be emphasized to reduce the burden of cardiovascular complications by HTN In EMS perspective, the use of mechanical chest compression device showed a significant survival benefit when patient transportation interval is prolonged. In systems-of-care perspective, regional CRC system significantly affected the neurologic outcome of patients with OHCA. Establishing an appropriate, optimal patient transport protocol for improving outcome considering EMS performance, prehospital special situations and regional hospital resources is necessary.

배경

병원 밖 심정지는 갑작스럽게 심장박동이 중지되는 상태로 발생률이 높고 사망률이 높아 전세계적인 보건학적 문제로 대두되고 있다. 병원 밖 심정지의 질병 부담을 줄이기 위해서는 공중보건학, 응급의학 그리고 중환자 의학 등 여러 다양한 분야에서의 노력이 필수적이다. 이 연구의 목적은 1) 가장 흔히 발생하는 심혈관질환 위험인자인 고혈압과 그것의 치료가 병원 밖 심정지 발생에 미치는 영향을 확인하고, 2) 병원 밖 심정지 환자에게 적용된 기계식 가슴 압박 장치와 생존율과의 관계를 환자 이송 시간에 따라 분석하며, 마지막으로 3) 심정지 치료 센터가 병원 밖 심정지 환자의 신경학적인 예후에 미치는 영향을 파악하고자 하였다.

방법

본 연구는 연구 대상은 병원 밖 심정지 환자로 2015-2019까지의 한국 심정지 연구 컨소시움 데이터베이스를 활용하였다. 한국 심정지 연구 컨소시움 데이터베이스는 다기관에서 수집하는 심인성 병원 밖 심정지 데이터로 환자들의 일반적 특성, Utstein 가이드 라인에 근거한 정보, 병원 전 단계와 병원 단계 정보를 수집하여 구축된 자료이다. 첫번째 연구 목적을 위해서는 환자-대조군 분석을 시행하였으며 환자군은 한국 심정지 연구 컨소시움 데이터베이스에 2015-2017년까지 등록된 병원 밖 심정지 환자이며 대조군은 같은 기간 성별, 연령, 거주지역을 1:2로 매칭하여 지역사회 건강조사 데이터에서 추출하였다. 고혈압 진단받지 않은 군과 비교하여 고혈압 진단 및 치료여부에 따른 병원 밖 심정지 발생의 오즈비 산출을 하였으며 당뇨, 흡연 그리고 알코올 소비 행태 등을 보정한 다변수 조건부 로지스틱 회귀 분석을 시행하였다. 두번째 연구 목적은 2015-2019까지 수집된 한국 심정지 연구 컨소시움 데이터베이스를 이용하여 현장에서 환자 이송거리에 따른 기계식 흉부 압박 장치의 효과를 분석하였다. 노출변수는 기계식 압박장치 사용여부와 환자 이송거리이며 결과변수는 생존 입원이다. 성별, 연령, 병력, 초기 심전도 리듬, 목격여부, 일반인 심폐소생술 제공 여부, 발생 장소, 구급대 처치 및 반응 시간 등을 보정한 다변수 로지스틱 회귀 분석을 통하여 보정 오즈비와 95% 신뢰구간을 산출하였다. 환자 이송거리에 따른 기계식 압박장치 효과는 교호분석을 하였다. 환자 이송시간은 기존 논문에 근거하여 0-5분, 6-10분, 10분 이상으로 분류하였다. 선택 편향과 혼란 변수를 보정하기 위해서 2가지 방법의 성향 점수 매칭을 시행하였다. 마지막 연구 목적은 경기도를 기반으로 시행되었으며 결과 산출을 위하여 질병관리청의 국가 급성 심장정지 데이터를 이용하였다. 경기응급의료지원센터에서 2015년 병원 밖 심정지 환자를 수용하는 병원 전체를 대상으로 병원 내 자원, 인력, 소생 후 치료 및 예후 평가 여부 그리고 시스템과 관련된 문항의 설문을 시행하였고 그 결과를 바탕으로 병원 밖 심정지 수용 병원을 최종 심정지 치료 병원과 초기 심정지 치료 병원으로 분류하였다. 노출 변수는 최종 심정지 치료 병원 여부 이며 결과 변수는 좋은 신경학적 결과로 뇌 기능 분류 척도 1 또는 2로 정의하였다. 최종 심정지 치료 병원과 초기 심정지 치료 병원의 좋은 신경학적인 결과는 다변수 로지스틱 회귀 분석을 통하여 보정된 오즈비와 95% 신뢰 구간으로 산출되었다.

결과

첫 번째 연구 목적을 위해서는 총 2,633건의 병원 밖 심정지 환자와 5,266건의 지역사회 대조군 매칭이 되었으며 당뇨, 흡연 그리고 음주 행태를 보정한 결과 고혈압 진단으로 인한 병원 밖 심정지 발생의 오즈비는 1.19 (1.07-1.32)이었다. 고혈압 치료를 받지 않은 군의 병원 밖 심정지 발생 오즈비는 3.41(2.72-4.24)이었으며 고혈압 치료를 받는 군의 병원 밖 심정지 발생 오즈비는 0.96 (0.86-1.08)이었다. 두번째 연구 목적을 위해 2015-2019년 구급대가 소생을 시도한 총 3,530명의 병원 밖 심정지 환자를 분석하였다. 환자 이송거리가 10분 초과인 경우 기계식 압박 장치 이용 생존 효과의 교호 작용의 오즈비가 1.49 (1.05-2.21)로 유의했다. Optimal과 Greedy 성향 점수 매칭으로 각각 2,049건의 코호트가 추출되었다. 두 성향 점수 매칭된 코호트 모두 환자 이송거리가 10분 초과인 경우 기계식 흉부압박 장치 사용에 의한 생존 효과의 교호 작용이 각각 오즈비 1.72 (1.24-2.46), 1.80 (1.28-2.53)으로 유의했다. 최종 심정지 치료 병원 분류를 위한 병원 자원 조사를 총 90개 병원 대상으로 실시하였으며 77개의 병원이 응답을 하였다. 병원 자원 조사 결과를 바탕으로 15개 병원을 최종 심정지 치료 병원으로 분류가 가능하였으며 그 외 병원을 초기 심정지 치료 병원으로 분류하였다. 2012-2014년 경기도 소개 병원으로 이송된 9,912건의 병원 밖 심정지 환자 중 4,036명의 환자가 병원 전에서 최종 심정지 치료 병원으로 이송되었다. 초기 심정지 치료 병원과 비교하여 최종 심정지 치료병원으로 이송된 환자들의 좋은 신경학적인 예후 오즈비는 2.10 (1.51-2.93)이었다. 생존 입원한 환자들만 추가 분석하였으며 최종 심정지 치료병원에 입원한 환자들의 좋은 신경학적인 예후 오즈비는 1.48 (1.02-2.14)로 분석되었다.

결론

본 연구는 다기관 병원 밖 심정지 환자를 대상으로 심정지 발생을 줄이고 생존률을 향상시키기 위한 개인수준, 병원 전 단계 그리고 치료시스쳄에서의 전략을 분석했다. 고혈압은 심인성 병원 전 심정지 발생에 독립적인 위험 요인이였으며 가장 높은 위험 인구군은 고혈압을 진단받았으나 치료를 받지 않은 군이었다. 기계식 압박 장치의 사용은 현재까지 근거가 미약하지만 환자 이송 거리가 긴 경우 등의 특별한 상황에서는 생존 효과는 수기 압박보다 높았다. 최종 심정지 치료병원의 지정과 효과적인 병원 환자 이송 및 병원 간 이송 프로토콜 수립, 적용한다면 병원 밖 심정지 환자의 생존율을 높일 수 있을 것이다. 병원 밖 심정지 환자의 질병 부담을 줄이기 위해서는 심정지 발생 예방 및 환자의 생존율 향상을 위한 전략 개발 및 자원 배분이 매우 중요하다. 따라서 심정지 발생 및 생존을 위한 여러 단계에서의 위험요인 및 고위험군을 파악하여 예방 전략을 수립하고 현재 가용중인 자원을 효과적으로 사용할 수 있는 전략 수립 및 적용이 필수적이다.