Aus dem Kinderkrankenhaus auf der Bult in Hannover Ärztlicher Direktor: Dr. med. T. Beushausen
Abteilung für Neonatologie
Chefärztin Prof. Dr. rer. nat. E. Kattner
Gallensäurenstoffwechselstörungen
bei Frühgeborenen mit einem Geburtsgewicht unter 1500 g
Dissertation zu Erlangung des Doktorgrades der Medizin in der Medizinischen Hochschule Hannover
vorgelegt von Alexander Beider aus St. Petersburg
Hannover, 2008
Angenommen vom Senat
der Medizinischen Hochschule Hannover am 09.07.2008
Gedruckt mit Genehmigung der Medizinischen Hochschule Hannover Präsident: Prof. Dr. Dieter Bitter-Suermann
Betreuerin: Frau Prof. Dr. rer. nat. Evelyn Kattner Referent: PD Dr. med. Matthias Bahr
Korreferent: Prof. Dr. med. Jochen Ehrich
Tag der mündlichen Prüfung:
09.07.2008
Promotionsausschussmitglieder:
Prof. Dr. med. Michael Peter Manns Prof. Dr. med. Arnold Ganser
Frau Prof. Dr. med. Marion Haubitz
Danksagungen
Ich danke herzlich…
…Frau Prof. Dr. E. Kattner für ihre vielfältige Unterstützung meiner Tätigkeit, nicht nur als Doktoranden, sondern auch als Arzt, für ihr Vertrauen und die liebevolle Betreuung während dieser Arbeit
…allen Ärzten und Kinderkrankenschwestern der Station 14 des Kinderkrankenhauses auf der Bult für die von ihnen geleistete Mehrarbeit, die im Rahmen der Studie entstanden ist
…Herrn Dr. J. Verhey für die Hilfe und Unterstützung bei der statistischen Auswertung, der strukturierten Gestaltung der Arbeit und zum Umgang mit CART
…Herrn Dr. A.-P. Neubauer, der mir nicht nur mit den sinnvollen Ratschlägen geholfen, sondern mich auch für die Arbeit inspiriert und ermutigt hat
…Herrn Dr. N. A. Haas für die wertvollen Kommentare zur Gestaltung der Arbeit und wirksame Ermutigung
…Frau Dr. J. Emme für ihre unentbehrliche Hilfe bei den freundlichen und vielen Korrekturen
…meiner Frau Renata für kontinuierliche Unterstützung meiner Arbeit im Alltag, ohne die diese Dissertation nicht möglich wäre
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung... 6
1.1 Grundlagen des menschlichen Gallensäurestoffwechsels... 7
1.2 Besonderheiten des hepato-biliären Systems bei Frühgeborenen... 9
1.3 Bakterielle Infektion und Sepsis... 10
1.4 Nahrungskarenz... 11
1.5 Parenterale Ernährung... 12
1.5.1 Aminosäuren und ihre Photooxidationprodukte... 12
1.5.2 Mangel an Taurin... 13
1.5.3 Antioxidantien und antioxydative Enzymsysteme... 13
1.5.4 Mangan und Aluminium... 13
1.5.5 Interleukine und TNF... 14
2. Fragestellung... 16
3. Patienten und Methoden... 17
3.1 Patienten... 17
3.2 Datenerfassung... 17
3.3 Methoden... 20
3.3.1 Bestimmung des Gallensäurenspiegels... 20
3.3.2 Infektionen... 20
3.3.3 Diagnose eines PDA... 20
3.3.4 Statistische Auswertung... 21
3.3.4.1 SPSS... 21
3.3.4.2 Vorhersagemodell... 22
3.3.4.3 Entscheidungsbaumanalyse... 24
3.3.4.4 Alpha-Fehler-Kumulierung... 26
4. Ergebnisse... 28
4.1 Deskriptive Statistik... 28
4.2 Referenzwerte für Gallensäuren... 32
4.3 Gruppenaufteilung... 35
4.4 Geschlechtsspezifische Unterschiede... 36
4.5 CART-Analyse... 39
4.5 Korrelationen und weitere Tests zum Vergleich der Patientengruppen... 41
4.5.1 Ernährung... 41
4.5.2 Postnatale Adaptation... 45
4.5.3 Infektionen... 46
4.5.4 Biochemische Parameter... 46
4.5.4.1 Alkalische Phosphatase... 47
4.5.4.2 Transaminasen... 49
4.5.4.3 Direktbilirubin... 50
5.5 Parenterale Ernährung... 63
5.6 Perinatale Azidose... 64
5.7 Klinische Bedeutung... 65
6. Schlussfolgerungen... 66
7. Zusammenfassung... 68
8. Abkürzungsverzeichnis... 71
9. Quellenverzeichnis... 72
10. Anhang... 83
10.1 Erhebungsbogen:... 83
10.2 Gesamtvariablenansicht... 85
10.3 Lebenslauf... 87
10.4 Erklärung nach § 2 Abs. 2 Nm. 5 und 6 PromO... 89
1 Einleitung
Unter Cholestase versteht man eine Beeinträchtigung des Gallenflusses, die zu einem Rückstau gallepflichiger Substanzen im Blut (Bilirubin, Gallensäuren, Phospholipide, Cholesterin) führt und einen Mangel funktionell wichtiger Gallenbestandteile im Darm bewirken kann. Klinische Symptome des Vollbildes sind Ikterus, entfärbte Stühle und Juckreiz, bei schwerer Cholestase auch Xanthelasmen und Xantome.
Typischerweise wird die Diagnose definiert über die klinische Symptomatik und die Laborkonstellation von erhöhtem direktem Bilirubin, erhöhten Transaminasen und Gallensäuren. Eine Erhöhung der Gallensäuren kann dabei als Frühsymptom gewertet werden.
Frühgeborene mit sehr niedrigem Geburtsgewicht (unter 1500 g) sind während der ersten Wochen ihres extrauterinen Lebens vielen Risiken und Störungen ihrer Entwicklung ausgesetzt.
Bekannt und beachtet sind besonders die des Gehirns, der Lunge, des Darmes. Diese Kinder haben aber auch ein höheres Risiko eine Cholestase inklusive einer Cholelitiase zu entwickeln [21,54,65]. Hierbei werden zahlreiche verursachende Faktoren diskutiert wie:
• Besonderheiten der Unreife der Enzymsysteme des hepato- biliären Systems
• bakterielle Infektionen, insbesondere Sepsen
• längerdauernde Nahrungskarenz bei Unreife des Darmes, gefolgt von Unverträglichkeit enteraler Milchzufuhr, nekrotisierende Enterokolitiden mit ihren Folgen wie
Kurzdarmsyndrom
• Langfristige partielle oder totale parenterale Ernährung (Probleme durch die verwendeten Aminosäuren und Fettlösungen)
Selbst wenn keine Cholestase als solche zustande kommt, können die genannten Faktoren alleine oder in Kombination den Gallensäurenstoffwechsel erheblich beeinträchtigen.
1.1 Grundlagen des menschlichen Gallensäurestoffwechsels
Die von den Hepatozyten gebildete Galle wird in die Gallenkanalikuli sezerniert und bei der weiteren Passage durch Duktuli und Gallengänge, bei der Speicherung in der Gallenblase und im Rahmen der enterohepatischen Zirkulation in ihrer Zusammensetzung modifiziert. Den Hauptanteil der in der Galle gelösten Substanzen bilden die Gallensäuren (GS). Diese aus Cholesterin gebildeten Steroide übernehmen eine Reihe wichtiger Funktionen: von umfangreicher Regulation des Cholesterinstoffwechsels bis zur essentiellen Bestimmung der Verdauung und Resorption der Nahrungsfette im Darm durch Mizellen- oder Vesikelbildung, sowie des Gallenflusses durch osmotische Wasserbewegung. Auch die Resorption fettlöslicher Vitamine wird wesentlich beeinflusst.
Die primären Gallensäuren werden im endoplasmatischen Retikulum der Hepatozyten gebildet und machen etwa 80% des gesamten Gallensäuren-Pools aus. Die sekundären Gallensäuren entstehen im Darm unter Einwirkung von Mikroorganismen. Die tertiären Gallensäuren sind Umwandlungsprodukte der sekundären Gallensäuren, die sowohl im Darm, als auch nach deren
Rückresorption in der Leber entstehen (Abb.1.1.).
Abbildung 1.1: Gallensäuren
Im Darm werden die Gallensäuren zu 90-95% rückresorbiert. Dies geschieht in terminalem Ileum durch ein Na-abhängiges Transportsystem, im gesamten übrigen Dünn- und Dickdarm durch passive Diffusion. In den Leberzellen erfolgt eine aktive Resorption über zwei Transportsysteme der sinusoidalen Membran der Hepatozyten, hier werden die Gallensäuren rehydroxyliert und mit Glycin und Taurin konjugiert.
Außerdem sind in den Kreislauf noch zwei Speicher eingeschaltet: die Gallenblase und der obere Dünndarm. Sie entleeren sich durch die Wandkontraktionen und befördern damit die Gallensäuren weiter [26].
Die primären Gallensäuren besitzen choleretische und die
Litocholsäure verursacht sowohl in ihrer konjugierten als auch in der unkonjugierten Form eine strukturelle Veränderung der kanalikulären Membran der Hepatozyten. Es findet sich eine vermehrte Cholesterineinlagerung in die Zellmembran mit veränderten Fluidität und mit verminderter Aktivität der membranständigen Na+/K+-ATPase. Diese Veränderungen können zur Cholestase führen.
Die cholestatisch wirkenden Monohydroxygallensäuren können bei einer Funktionsstörung des glatten endoplasmatischen Retikulums mit verminderter Aktivität der 7α-Hydroxylase auch unmittelbar in der Leber gebildet werden. Dabei entstehen die 3β-Hydroxy- 5-Cholensäure und die Allo-Litocholsäure, die analog zur Litocholsäure wirken. Im Mekonium sind diese atypischen Monohydroxygallensäuren in großer Menge nachweisbar [26,47].
1.2 Besonderheiten des hepato-biliären Systems bei Frühgeborenen
• Die Synthese von Gallensäuren, der Gallensäurenpool und die intestinale Konzentration von Gallensäuren sind bei Reifgeborenen geringer als bei Erwachsenen und bei Frühgeborenen nochmals geringer als bei Reifgeborenen [33,47,64,75]. Diese Faktoren führen zu einer Einschränkung des GS-abhängigen Gallenflusses und tragen somit zur erhöhten Inzidenz von Cholestase bei [65].
• Der Gallensäuren-Rücktransport aus dem Ileum ist ineffizienter. Trotzdem ist die Gallensäuren- Konzentration im Serum bei Neugeborenen durch die Unreife des hepatischen Gallensäuren-Transportmechanismus und die Verminderung der Gallensäuren-Leberclearance höher als bei Erwachsenen [33,47,70].
• Der Gallensäuren-Verlust im Darm ist gesteigert. Er wird durch die beschleunigte Umwandlung von Lebercholesterin zu Gallensäuren durch Stimulation der 7α-Hydroxylase des Cholesterols ausgeglichen. [70,75]
1.3 Bakterielle Infektion und Sepsis
Sepsen werden seit langer Zeit ursächlich mit der Entwicklung einer Cholestase bei Neugeborenen diskutiert [62]. Kinder mit Cholestase zeigen häufiger eine Sepsis als Kontrollkinder [56]. Außerdem erhöht das Auftreten einer Sepsis während parenteraler Ernährung das Risiko einer Cholestase-Entwicklung [23,42,63,77]. Neben der Unreife des Immunsystems, die die Entwicklung einer Sepsis begünstigt, benötigen Frühgeborene oft zentrale venöse Zugänge (ZVK) für die parenterale Ernährung oder periphere intravenöse Infusionen, über die es zu einer Sepsis kommen kann. Bei Kindern mit parenteraler Ernährung besteht außerdem eine Dysfunktion der Neutrophilen im Sinne einer verminderten Vernichtungskraft gegen koagulase- negative Staphylokokken [54].
Der Zusammenhang zwischen Sepsis und Cholestase ist in mehreren Studien erforscht. Wolf und Pohland [77] wiesen bei 40 von 152 Neugeborenen mit Sepsis unter partieller im Median 22-tägiger parenteraler Ernährung die Entwicklung einer Cholestase nach, während 92 Kinder mit partieller im Median 12-tägiger parenteraler Ernährung und ohne Sepsis keine Cholestase entwickelt haben. In anderen Studien wurde die Cholestase auch ohne Sepsis beschrieben, allerdings unter parenteraler Hyperalimentation. [27,38,39,69].
Dünndarms mit kolon-typischen Bakterien kann ebenfalls eine Cholestase verursachen [2]. Diese Bakterien bilden sekundäre Gallensäuren und Endotoxine, die hepatotoxisch sind und den Gallenfluss vermindern [62,72,73].
1.4 Nahrungskarenz
Die enterale Ernährung wird bei der sehr untergewichtigen Frühgeborenen häufig durch verschiedene Faktoren verzögert.
Neben einer allgemeinen Unreife des Darmes sind hierfür Einflusse wie zum Beispiel die Opiatanalgesie, die Relaxierung, die Katheterisierung der Nabelvene oder perinatale Azidose verantwortlich. Diese Situationen werden als mögliche Risikofaktoren für die Entstehung einer Darmtransportstörung oder einer NEC gewertet, hierbei wird die enterale Nahrungszufuhr oft verzögert [54].
Auch Nahrungskarenz allein ist mit der Cholestase assoziiert [5,19,50]; Die Darmbarriere wird durch eine mangelhafte lokale Versorgung der Enterozyten bzw. den Mangel an spezifischen Nahrungselemente wie Glutamin geschwächt [16,45]. Außerdem fehlen dabei die muttermilchspezifischen Wachstumsfaktoren z.B. Lipasen [54]. Die abgeschwächte Darmbarriere begünstigt die Durchwanderung von Bakterien und Endotoxin, was das Risiko einer Kathetersepsis erhöht [45]. Dies bewirkt eine Schädigung der Leber durch Endotoxin, was zu reduzierter Sekretion von Gallensäuren und darauf folgender Verschlimmerung der Cholestase führt [1,65]. Durch die verringerte oder fehlende Magensaftsekretion fehlt die Abtötung grampositiver Keime, während liegende Magensonden die Besiedlung begünstigen.
Schließlich führt die Nahrungskarenz durch fehlende Vagalreize
zu einer verminderten Ausschüttung von Cholezystokinin [43]
und Sekretin, die den Gallenfluss, die exokrine Pankreassekretion und die Magen-Darm-Motilität stimulieren [65].
1.5 Parenterale Ernährung
Eine parenterale Ernährung (PE) wird meist bei sehr untergewichtigen Frühgeborenen zur Unterstützung der Energiezufuhr durchgeführt, bis das Kind in der Lage ist, die enterale Ernährung in voller Menge zu vertragen. Die potentielle Leberschädigung, die durch die parenterale Ernährung hervorgerufen werden kann, ist von mehreren Eigenschaften der verwendeten parenteralen Nährlösungen abhängig. Hierbei werden der kalorische Wert, die Osmolarität, die Zusammensetzung und die Konzentration der Aminosäuren, die Form und Menge der Fettsäuren, die Toxizität von Mangan, der Mangel an Cholin und Zink kritisch diskutiert [54].
1.5.1 Aminosäuren und ihre Photooxidationprodukte
Aminosäuren können direkt die kanalikuläre Zellmembran von Hepatozyten schädigen [9], den Gallenfluss hemmen, die Gallenzusammensetzung verändern, die Lithogenität der Galle erhöhen [29,57,59,80] und die Aufnahme von Gallensäuren in die Leberzelle hemmen [10,15]. Auch Photooxidationsprodukte von Aminosäuren, vor allem von Tryptophan [7,8,20,49] und Methionin [81] wurden für die hepatotoxische Wirkung von Lösungen für parenterale Ernährung mitverantwortlich gemacht
1.5.2 Mangel an Taurin
Taurin und Glycin sind Konjugationspartner für primäre Gallensäuren in der Leber. In der unreifen Leber überwiegen Taurin-Konjugate. Deshalb führt eine mangelnde Taurinzufuhr besonders bei Neugeborenen zu einer Cholestase [18,34,71].
Diese Aminosäure wird bei Neugeborenen nur in sehr geringen Mengen gebildet, ihre Zufuhr verringert die Ausbildung der Cholestase bei Frühgeborenen und bei Kindern mit nekrotisiertender Enterokolitis (NEC) [61,68].
1.5.3 Antioxidantien und antioxydative Enzymsysteme
Der Mangel an Vitamin E, dessen antioxidative Wirkung der Glutathionreduktase vergleichbar ist, wird ebenfalls für eine Leberschädigung verantwortlich gemacht. Der plazentare Übergang und der hepatische Speicher des Tokopherols sind bei Neugeborenen gering, die Resorption und der Serumspiegel bei Frühgeborenen vermindert [6]. Daneben besteht besonders bei Frühgeborenen auch eine erheblich reduzierte Kapazität antioxidativer Enzyme (Catalase, Glutathionperoxidase, Superoxiddismutase), die das Problem der Sauerstofftoxizität verstärken [25].
1.5.4 Mangan und Aluminium
Sowohl eine Hypermanganämie [60], als auch eine Verunreinigung der parenteralen Lösungen mit Aluminium werden auch als weitere mögliche Ursachen der Cholestase angeschuldigt [35,36].
1.5.5 Interleukine und TNF
Der Beginn der parenteralen Ernährung ruft eine Kaskade von zur Cholestase führenden Reaktionen hervor: in erster Linie die Sekretion von TNF, IL-1 und IL-6 im Jejunum, Ileum, Zökum und Peyer´schen Plaque [53]. Unter den Zytokinen, die bei einer parenteralen Ernährung in erhöhtem Maße produziert werden [54], scheint der TNF primär für die Entwicklung der Cholestase verantwortlich zu sein, da die Aktivität der TNF- Rezeptoren steigt [12]. Weiterhin lässt sich eine erhöhte Absorption von Endotoxin unter PE-Bedingungen nachweisen [24,28]. Die Anwendung von TNF in der Onkologie führt zu bedeutender direkter Hyperbilirubinämie [31]. Im Tierexperiment kann die PE-induzierte Leberschädigung durch TNF-Antikörper reduziert werden [55,74]. Unter Wirkung von Endotoxin produzieren die Kupffer-Zellen der Leber, die in großer Menge präsent sind [30], enorme Mengen von TNF, IL-1 und IL-6 [13]. Die zur Cholestase führenden Mechanismen sind in der Abbildung 1.2 schematisch dargestellt:
Es wird außerdem vermutet, dass die totale parenterale Ernährung selbst die Immunabwehr der Darmmukosa schwächt [2,66,67], da eine bakterielle Durchwanderung sowohl bei intravenöser als auch bei oraler Gabe von TPE-Lösungen hervorgerufen werden kann.
2. Fragestellung
Die Überlebenchancen der kleinen Frühgeborenen werden durch den technischen und medizinischen Fortschritt immer größer.
Dabei steigt der Anteil der Kinder, die neben der allgemeinen Unreife und der Unreife des hepato-biliären Systems mehreren zusätzlichen Risiko-Faktoren wie z.B. dauerhafte totale oder unterstützende parenterale Ernährung ausgesetzt sind.
Andererseits geben die modernen diagnostischen Verfahren und verbesserte technische Ausrüstung immer mehr Möglichkeiten die Diagnose einer Cholestase häufiger und früher zu stellen. Mit diesen Faktoren verbindet man die zunehmende Bedeutsamkeit der hepato-biliären Erkrankungen bei sehr unreifen Frühgeborenen [54,65]. Hierzu gehört auch eine Beobachtung aus unserer eigenen Abteilung von 11% Gallensteinen bei Frühgeborenen unter 1000 g Geburtsgewicht, Geburtsjahrgänge 1993-1997 [21].
Ziel dieser Arbeit war es anhand einer prospektiven Untersuchung bei Frühgeborenen mit dem Geburtsgewicht unter 1500 g zu prüfen,
• welchen Verlauf die Gallensäurenspiegel in den ersten Wochen des extrauterinen Lebens nehmen (Referenzwertenbildung),
• bei wie vielen Kindern Hinweise auf eine Störung des Gallensäurenstoffwechsels bestehen (Inzidenz),
• ob und wie das Gallensäuren-Niveau mit der Entwicklung einer Cholestase korreliert.
3. Patienten und Methoden
3.1 Patienten
Von Oktober 1998 bis Juni 2000 wurden 100 konsekutiv in den ersten drei Lebenstagen aufgenommene Kinder mit einem Geburtsgewicht unter 1500 g untersucht. Ausgeschlossen wurden Kinder, die vorzeitig in eine andere Kinderklinik verlegt wurden. Der Gallensäurenstoffwechsel wurde im Rahmen der routinemäßig erfolgenden Überwachung beobachtet und zusätzlich verschiedene andere Parameter, die ebenfalls der Routinediagnostik entstammen, erhoben.
3.2 Datenerfassung
Für jeden Patienten wurden zunächst die allgemeinen unveränderlichen Daten erhoben:
• Geschlecht
• Gestationsalter
• Geburtsgewicht mit Percentilenangabe
• Apgar-Werte
• Nabelarterien-pH
Weitere, veränderliche Daten wurden im weiteren Verlauf erhoben:
• Intrakranielle Blutungen mit Gradangabe
• Maschinelle Beatmung (ja/nein) mit ihrer Dauer in Tagen
• Zeitpunkt der ersten Mekoniumentleerung (Alter in Tagen und „spontan“ oder „nach Stimulation“)
• Sepsen und Infektionen
• Dauer der antibiotischen Behandlung
• Medikamentöse Therapie (z.B. Furosemid und Ursodeoxycholsäure)
• Phototherapie (Dauer) sowie die maximalen Werte der indirekten Hyperbilirubinämie mit Angabe des Alters in Tagen
• Persistierender Ductus arteriosus (ja/nein) sowie die Verschluss-Methode: spontan, medikamentös (mit Indometacin) oder operativ (Ligatur)
• Zentralvenöser Katheter (ja/nein) mit Liegedauer
• Auftreten von NEC oder Darmtransportstörung, die einer operativen Behandlung bedurften
Die Parameter der enteralen und der parenteralen Ernährung sowie die biochemischen Werte des Gallenstoffwechsels wurden zu bestimmten Zeitpunkten registriert. Für die Beobachtung des Ernährungszustandes wurden 5 Termine festgelegt: jeweils am Ende der 1., 2., 3., 6. und 8. Lebenswoche. Erhoben wurden dabei
• die Menge (in ml/kg KG pro Tag) und
• die Art der enteraler Nahrung sowie
• die Menge der intravenös zugeführten Fettlösungen (in g/kg KG pro Tag).
Außerdem wurden die Zeitpunkte bewertet (Alter in Tagen), zu denen die Patienten
• enteral 50% der gesamten Nahrungsmenge,
• enteral 50% der gesamten Kalorienzahl sowie
• den vollständigen enteralen Nahrungsaufbau erhielten und
Nahrungskarenz sowie die Entlassungsdaten (Alter und Gewicht mit Percentilenangabe zum Zeitpunkt der Entlassung).
Für die routinemäßigen Blutuntersuchungen zur Überwachung von Therapie und Befunden der Kinder existieren gemäß klinikinternen Standards folgende Zeitpunkte: am Ende der 2., 4., 6. und 8. Lebenswoche. Die zuvor bereits punktuell bestimmte Gallensäuren-Konzentration wurde im Rahmen der Studie regelhaft bestimmt. Da hierfür in unserem klinikeigenen Labor nur 40 µl Serum erforderlich sind, entstand den Patienten durch die Blutentnahmen keine zusätzliche Belastung.
Gleichzeitig wurden die Körpermaße erhoben, sodass uns jeweils vier Datensätze mit folgendem Inhalt zur Verfügung stehen:
• Körpergewicht in g
• Körperlänge in cm
• Kopfumfang in cm
• Bilirubin (direkt und indirekt) in mg/dl
• Transaminasen:
o Glutamat-Oxalazetat-Transaminase (GOT) in U/l o Glutamat-Pyruvat-Transaminase (GPT) in U/l o Gamma-Glutamyl-Transferase (γGT) in U/l
• alkalische Phosphatase (AP) in U/l
• Triglyceride in mg/dl
• Gallensäuren in µmol/l
Alle Kinder erhielten außerdem eine Ultraschalluntersuchung des Abdomens unter der gezielten Fragestellung einer Erkrankung von Leber und Gallenwegen.
Die Kinder wurden bis zum Alter von 56 Tagen beobachtet. Bei einigen Patienten mit dauerhaft erhöhtem Gallensäuren-Spiegel wurde der Gallensäuren-Wert im Rahmen der therapeutischen Maßnahmen auch zu späteren Zeitpunkten kontrolliert, wobei diese Daten allerdings in die Studie nicht einbezogen sind.
3.3 Methoden
3.3.1 Bestimmung des Gallensäurenspiegels
Diese erfolgte im Labor des Kinderkrankenhauses auf der Bult in Hannover durch enzymatische Spektrophotometrie mit Reagenzien von Trinity Biotech unter Verwendung des Verfahrens nach Mashige et al. [44]. Auf eine Unterscheidung auf prä- und postprandial wurde verzichtet, da dies bei den in der Regel gegebenen 12 Mahlzeiten wahrscheinlich kaum eine Rolle spielt.
Darüber hinaus wäre eine derartig enge Terminierung einer Blutentnahme im klinischen Alltag, insbesondere unter dem Aspekt des minimal handlings, nicht durchführbar.
3.3.2 Infektionen
Eine Infektion wurde gemäß den CDC-Kriterien für Neugeborene [51] als gegeben akzeptiert. Für die Arbeit wurde nicht unterschieden zwischen klinischer Sepsis oder durch positive Kulturen bzw. laborchemisch bestätigt.
3.3.3 Diagnose eines PDA
Die Diagnose eines PDA wurde bei entsprechender klinischer Symptomatik (Verschlechterung der pulmonalen Situation, typisches Systolikum, hyperaktives Präkordium, erhebliche Blutdruckamplituden) echokardiographisch (mit Farb- und CW-
medikamentöse Therapie erfolgte mit Indometacin, bei Versagen der maximal 5-tägigen Gabe folgte die Ligatur.
3.3.4 Statistische Auswertung
Basierend auf dem Erhebungsbogen (s. Anhang) wurde eine Tabelle mit 128 Variablen angelegt. Die statistische Auswertung erfolgte mithilfe von zwei Programmen: SPSS (SPSS für Windows, Release 10.0.7 (1 Jun 2000), Standardversion, Copyright ® SPSS Inc., 1988-1999) [3, 14, 22,] und CART (CART, 4.0., ® Salford Systems) [17, 78, 79]. Zunächst wurden die deskriptiv-statistischen Berechnungen für das gesamte Patientenkollektiv durchgeführt, danach wurden zwei Patientengruppen in Bezug auf das Gallensäurenniveau gebildet:
Cholestase-Gruppe (16 Probanden) und Kotrollgruppe aus 84 Kindern (s. Kapitel 4.3). Anschließend wurden die weiteren statistischen Tests zum Vergleich der beiden Patientengruppen durchgeführt.
3.3.4.1 SPSS
Die statistische Auswertung unter SPSS beinhaltete folgende Tests:
• Deskriptiv-statistische Berechnungen (Errechnung der Häufigkeiten, der Mittel- und Medianwerte, der Standartabweichung, der Perzentile).
• Kolmogorov-Smirnov-Anpassungstest zur Überprüfung der Verteilungsform der Variablen (Überprüfung auf Normalverteilung).
• Kreuztabellenanalyse mit Chi-Quadrat-Test nach Pearson als eine Form der bivariaten Analyse zum Vergleich von zwei Variablen. Dabei wurde überprüft, ob sich die
beobachteten Häufigkeiten signifikant von den erwarteten Häufigkeiten unterschieden haben.
• Korrelationstests nach Spearman bzw. nach Pearson, abhängig vom Skalierungsniveau und dem Verteilungsmuster der Variablen und anschließend
• t-Test für zwei unabhängige Proben für normalverteilte bzw. Mann-Whitney-Test für nicht normalverteilte Variablen. Mit dem t-Test wurde automatisch der Levene- Test auf Gleichheit der Varianzen in allen Fällen ausgeführt. Bei einer Varianzhomogenität und der Normalverteilung lagen alle Voraussetzungen für den robusten t-Test vor.
3.3.4.2 Vorhersagemodell
Verschiedene Faktoren werden ursächlich mit der Entwicklung einer Cholestase in Zusammenhang gebracht (s. Kap. 1). Hierzu gehören neben der Unreife auch Infektionen, Nahrungskarenz, parenterale Ernährung etc. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Parameter erhoben, die diese Faktoren (weiter Einflussfaktoren genannt) bei dem untersuchten Patientenkollektiv beschreiben. Es stellte sich die Frage, ob die beschriebenen Einflussfaktoren für diese begrenzte Patientengruppe von sehr untergewichtigen Kindern gelten und welche Parameter eventuell eine neu zu verzeichnende Bedeutung hinsichtlich der Störungen des Gallensäurenstoffwechsels gewinnen. In der Tabelle 3.1 sind diese Einflussfaktoren mit den ihnen entsprechenden Parametern, die im Rahmen der Arbeit erhoben wurden, dargestellt.
Einflussfaktoren erhobene Parameter
Unreife
Gestationsalter, Geburtsgewicht
Postnatale Adaptation
Apgar- und NApH-Werte, Dauer der Beatmung, Vorliegen einer
IVH
Infektionen
Sepsen und Infektionen, Dauer der antibiotischen Behandlung
Hyperbilirubinämie
maximale Bilirubinerhöhung, Phototherapie
ZVK Liegedauer des ZVK
Darmtransport und chirurgische
Eingriffe
erste Mekoniumentleerung, Vorliegen einer NEC oder
Operationen
Ernährung und Nahrungskarenz
Menge der enteralen Nahrung, Stadien des Nahrungsaufbaus, Menge der i.v. zugeführten
Lipide
Tabelle 3.1 Einflussfaktoren und Parameter der Cholestase
Diese Faktoren wurden bei der weiteren Auswertung untersucht.
Zunächst wurde hierzu das CART 4.0-Programm angewendet, welches hier als eine praktische Ergänzung von SPSS betrachtet werden kann. Das Programm führt eine Entscheidungsbaumanalyse durch und liefert somit ein Vorhersagemodell.
3.3.4.3 Entscheidungsbaumanalyse
CART ist ein statistisches Auswertungsprogramm, in dem die Beziehungen zwischen mehreren „unabhängigen“ Variablen („Prädiktoren“, „prognostischen Faktoren“) und einer
„abhängigen“ Variablen („Zielvariablen“) als Verzweigungsbaum modelliert werden. Ein Entscheidungsbaum wird wie eine Reihe einfacher Fragen aufgebaut, die Antworten zu diesen Fragen markieren den Weg den Baum hinab. Um einen Entscheidungsbaum wachsen zu lassen, benutzt CART ausschließlich binäre bzw.
Zweifach-Aufspaltungen. Diese teilen jede Gruppe („node“, Knoten) in genau zwei Untergruppen auf, indem an jedem Entscheidungspunkt eine Frage mit ja/nein - Antwort gestellt wird. CART sucht nach Fragen, die die Gruppen in relativ homogene Untergruppen teilt, bezogen auf die Prädiktoren, damit insgesamt eine hierarchisch strukturierte Aufteilung entsteht. (Abbildung 3.1) [32,79].
Nach der Ermittlung der Referenzwerte für Gallensäuren im untersuchten Patientenkollektiv wurde eine Variable
„Cholestase ja/nein“ definiert (s. Kapitel 4.3), die für die CART-Analyse als Zielvariable festgelegt wurde. In der Cholestase-Gruppe waren 16 Probanden, der Rest bildete die Kontrollgruppe mit 84 Patienten. Die den oben genannten Einflussfaktoren entsprechenden Parameter sind Prädiktoren.
Diese Information wurde mithilfe von CART bearbeitet.
Abbildung 3.1 CART-Baum
In der Baumdarstellung der durchgeführten CART-Analyse erscheint zunächst in Form eines Rechtecks der Knoten, in dem die Patientengruppen noch vollständig sind: 16 Patienten mit Cholestase und 84 Kontroll-Kinder. Das erste Rechteck bezeichnet man als Wurzel des Baumes (Ebebne I). Die Aufspaltung dieses Knotens und weiterer Knoten wird dann dadurch gekennzeichnet, dass links und rechts darunter jeweils ein weiteres Rechteck erscheint, das die entsprechende Untergruppe symbolisiert und deren „Herkunft“ durch Verbindungslinien markiert ist.
Jede Verzweigung kann durch eine „Frage“ beschrieben werden, die eine Prädiktorvariable betrifft, und die jeweils nur mit
„ja“ oder „nein“ beantwortet werden kann. In der Baumdarstellung bedeutet die Antwort „ja“ (bzw. „richtig“) eine Verzweigung nach links und die Antwort „nein“ eine Verzweigung nach rechts. Die Grenzwerte für die Aufspaltung
und die Reihenfolge der Variablen werden vom Programm festgelegt, die Grundlagen dieses Vorgehens sind in [79] dargestellt.
Auf den Vorhersage-Informationen basierend, die im Rahmen der Entscheidungsbaumanalyse gewonnen wurden, sind in den weiteren Schritten zunächst die Korrelationstests durchgeführt.
Anschließend wurden die Faktoren den weiteren statistischen Tests (t-Test bzw. Mann-Whitney-Test) unter Berücksichtigung der zugrunde liegenden Hypothesen unterzogen, um die beiden definierten Patientengruppen zu vergleichen.
In jedem einzelnen Fall wurde der Korrelationskoeffizient abhängig vom Skalierungsniveau und Normalverteilung der jeweiligen Variable entweder nach Pearson oder nach Spearman berechnet. Ebenso wurde bei den normal verteilten Variablen im weiteren Schritt der t-Test, bei den Variablen, in denen keine Normalverteilung vorliegt, der Mann-Whitney-Test durchgeführt.
3.3.4.4 Alpha-Fehler-Kumulierung
Im Rahmen dieser Arbeit wurde bei der Durchführung der Tests stets ein Signifikanzwert von 0,05 festgesetzt. Dieser Alpha- Wert bedeutet, dass es ein Risiko von 5% einer zufälligen Signifikanz angenommen wurde. Bei solch einer Signifikanz wäre die Null-Hypothese verworfen, obwohl sie eigentlich korrekt ist (Fehler Typ I).
Je mehr Tests durchgeführt werden, desto größer ist die Chance, Signifikanzen zu finden, die lediglich per Zufall
Mit einem einzigen Test und einem Alpha von 0,05 ist die Wahrscheinlichkeit, die Null-Hypothese korrekterweise nicht zu verwerfen (1 - 0,05) = 0,95. Werden zwei (unabhängige) Tests durchgeführt, so wird diese Wahrscheinlichkeit deutlich reduziert: 0,952 ≈ 0,90, was eine ebenso deutliche Änderung des entsprechenden Alpha-Werts von 0,05 auf 0,1 bedeutet. Die Tatsache, dass mit steigender Testzahl die üblichen Signifikanzangaben immer höher werden, ist als Alpha-Fehler- Kumulierung bekannt und wurde in dieser Arbeit berücksichtigt [76].
Dabei wurde in dieser Arbeit von einer gesamten Testzahl von 50 ausgegangen. Um die Alpha-Fehler-Kumulierung zu berücksichtigen, werden nun die Signifikanzangaben der durchgeführten Tests im Bezug auf ihre Anzahl korrigiert.
Mit einem Alpha von 0,05 ist die Wahrscheinlichkeit H0 – Hypothese korrekterweise zu akzeptieren nur noch (1 - 0,05)50 = 0,077 mit einem entsprechenden, veränderten und völlig unakzeptablen Alpha von 0,92 (unter Annahme, dass alle durchgeführten Tests unabhängig sind).
Diese Situation kann z.B. durch eine Bonferroni-Korrektur aufgehoben werden. Man multipliziert dabei das einfache Signifikanzniveau p mit der Anzahl Tests. Liegen diese so veränderte Signifikanz-Werte immer noch unter dem ursprünglichen Alpha (hier: 0,05), so können sie weiterhin als signifikant betrachtet werden [76]. Die in dieser Arbeit herausgefundenen Signifikanzen wurden entsprechend anschließend an die 50 durchgeführten statistischen Tests der Bonferroni-Korrektur unterzogen (s. Kapitel 4.6).
4. Ergebnisse
4.1 Deskriptive Statistik
In diesem Kapitel werden die erfassten Daten, ihre Häufigkeiten und einzelne Patientengruppen-spezifische Merkmale beschrieben.
Im Beobachtungszeitraum wurden 100 Patienten untersucht. Für alle deskriptiven Parameter wurden neben Mittel- auch Median- Werte berechnet. Im Fall des Gestationsalters und des Geburtsgewichts weichen die Median-Werte von den Mittelwerten allerdings nur um 1% ab, was auf eine symmetrische Verteilung schließen lässt.
Gestationsalter in Tagen
Gestationsalter in Wochen+Tagen
Geburtsgewicht in g
N 100
Mittelwert 196,83 28+1 994,25
Median 199,00 28+3 982,50
Minimum 167 23+6 515
Maximum 236 33+5 1490
Tabelle 4.1 Reife und Geburtsgewicht
Aufgrund der Einschlusskriterien hatten alle untersuchten Kinder das Geburtsgewicht unter 1500 g, der Anteil der Kinder mit einem Geburtsgewicht unter 1000 g betrug 56%.
Die Perzentilenbestimmung ergab, dass 27% aller untersuchten Kinder bei der Geburt definitionsgemäß hypotroph waren (Geburtsgewicht unter 10er Perzentile). Keines der
Im gesamten Kollektiv befanden sich mehr weibliche als männliche Patienten: 61% zu 39%. Auf die Geschlechtsverteilung wird es im Kapitel 4.4. detaillierter eingegangen.
Der Nabelarterien-pH lag bei 96 Kindern vor. Bei 12 Patienten (12,5% von der Gesamtmenge der Patienten) war der bei der Geburt gemessene pH-Wert kleiner als 7,20. Als weiteres Kriterium einer perinatalen Azydose wurde der 2. Apgar-Wert (nach 5 Minuten) unter 7 Punkte definiert. Dieser Wert lag bei 21% aller Patienten vor.
70% der Kinder wurden im Verlauf ihres stationären Aufenthaltes beatmet. Die Dauer der Beatmung ist in Tabelle 4.2 dargestellt:
Perzentile Dauer der Beatmung in Tagen
N 70
Median 9
Minimum 1
Maximum 63
25 4
50 9
75 24
Tabelle 4.2 Dauer der Beatmung
Alle Kinder mit einem Gestationsalter kleiner 26. + 0 SSW (n = 21) erhielten eine niedrig dosierte Indometacin-Gabe zur Hirnblutungsprophylaxe [48]. 33% aller Kinder entwickelten einen persistierenden Ductus arteriosus (PDA), der sich entweder spontan verschloss (30,3% Kinder dieser Gruppe) oder konservativ, medikamentös mit Indometacin (57,6%) bzw.
chirurgisch, durch Ligatur (12,1%) behandelt wurde.
74% aller Kinder entwickelten eine therapiebedürftige indirekte Hyperbilirubinämie und wurden mit Phototherapie behandelt. Die Therapieindikation wurde gemäß den modifizierten Empfehlungen von Newman und Maisels [52]
gestellt. Die Dauer der Therapie betrug bei den behandelten Kindern im Median 17,5 Stunden (Range 6 – 72 Stunden). Eine Austauschtransfusion war nicht erforderlich.
Die Zeit vor dem Beginn des enteralen Nahrungsaufbaus wurde registriert. Die enteralen Gaben von kristallinen Lösungen wurden dabei nicht berücksichtigt.
Tage ohne Nahrung in Tagen
N 100
Median 2
Minimum 0
Maximum 11
Perzentile 25 1
50 2
75 3
Tabelle 4.3 Tage ohne Nahrung
Als Kriterien des erfolgreichen enteralen Nahrungsaufbaus sowie des Wachstums und des Gedeihens der Kinder wurden die Zeitpunkte der 50%-igen enteralen Nahrungszufuhr (Kalorien und Menge), des vollständigen Nahrungsaufbaus und des Wiedererreichens des Geburtsgewichts (GG) registriert:
50% der ges.
Menge enteral (Lebenstag)
50% der ges.
Kalorien enteral (Lebenstag)
Vollständiger Nahrungsuafbau am (Lebenstag)
Geburtsgewicht erreicht am (Lebenstag)
N gültig 100 100 97 100
fehlend 0 0 3 0
Median 13,5 14 22 21
Minimum 2 2 5 6
Maximum 57 57 66 44
Perzentile 25 9 9 16 16
50 13,5 14 22 21
75 19 19 32 25
20 Tage. Der Zeitpunkt der ersten Mekoniumentleerung lag im Median beim zweiten Lebenstag (Range 1 – 7). Bei 2 Kindern wurde dieser Parameter nicht dokumentiert. In 66,8% aller Fälle handelte es sich um eine spontane Darmentleerung, während 31,3% der Kinder das Mekonium zum ersten Mal nach einer Darmanspülung absetzten.
30 Kinder blieben während der ganzen Untersuchungszeit infektfrei. Die restlichen erlitten im Verlauf 1 bis 6 Infektionen und mussten antibiotisch behandelt werden. Die mittlere Häufigkeit in dieser Gruppe betrug 2 Infektionen. Die mittlere Dauer der antibiotischen Behandlung betrug 15 Tage.
Zwei Kinder erkrankten an einer nekrotisierenden Enterokolitis (NEC) und erhielten eine Anus praeter-Anlage, bei einem Patienten wurde ein Anus praeter wegen einer Darmtransportstörung angelegt.
Im Zeitraum der Studie wurden Kinder mit den erhöhten Gallensäuren-Werten zunehmend mit Ursodeoxycholsäure (Ursofalk®) behandelt. Das Behandlungskriterium war ein Gallensäuren-Niveau über 40 µmol/l [11,58]. Der Anteil der mit Ursodeoxycholsäure behandelten Kinder betrug im gesamten Patientenkollektiv 39%.
Bei 3 Patienten wurden Serum-Werte für das direkte Bilirubin über 1,5 mg/dl registriert.
Im Rahmen der Studie wurden alle Kinder abdomensonographisch untersucht. Dabei wurden bei 12% der Kinder pathologische Befunde erhoben, die Einzelheiten werden in Tabelle 4.5 dargestellt.
Pathologische Befunde Anzahl der Patienten
Gallensteine 4
Gallenblasen-Sludge 4
Verdickte
Gallenblasenwand
2 Akzentuierte Gallenwege 1
Hepato-Splenomegalie 1
V.a. Leberhämangiomatose 1 Tabelle 4.5 Abdomensonographie
4.2 Referenzwerte für Gallensäuren
Der Gallensäurenstoffwechsel wurde anhand der erhobenen Gallensäuren-Werte beurteilt. Gallensäuren wurden, wie oben beschrieben, in den fünf verschiedenen Zeiträumen (12.-14.
Lebenstag; 24.-26. Lebenstag; 40.-42. Lebenstag; 54.-56.
Lebenstag und später) gemessen. Somit ergaben sich fünf unterschiedliche Datensätze. Um eine korrekte weitere Analyse dieser Datensätze zu ermöglichen, wurde jeder einzelner von ihnen auf sein Verteilungsmuster geprüft. Zunächst wurden hierfür Histogramme gebildet.
Gallensäuren 40.-42. LT, umol/l
120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 30
20
10
0
Std.abw. = 26,02 Mittel = 39,9 N = 98,00
Gallensäuren 12.-14. LT, umol/l
75,0 70,0 65,0 60,0 55,0 50,0 45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 20
10
0
Std.abw. = 14,77 Mittel = 24,0 N = 73,00
Abbildung 4.1 Verteilungsmuster der Gallensäuren
Die fünfte Blutentnahme zur Kontrolle des Gallensäuren- Spiegels wurde a priori nur bei den Kindern durchgeführt, die eine dauerhafte Erhöhung der Gallensäuren-Werte aufwiesen.
Somit umfasst diese Gruppe der Patienten nur 23 Kinder und ist daher nicht statistisch verwendbar. Dieser fünfte Datensatz, welcher der Variable „Gallensäuren später“ entspricht, wurde daher in die Berechnung nicht einbezogen.
Der Verlauf der Kurven deutet bereits beim optischen Bertachten auf das Vorliegen einer Normalverteilung in den untersuchten Datensätzen hin. Zur objektiven Überprüfung des Verteilungsmusters wurde außerdem ein Kolmogorov-Smirnov- Anpassungstest durchgeführt. Bei dem Test wird eine Abweichung der tatsächlichen Verteilung der Werte von einer idealen Normalverteilung errechnet.
Gallensäuren 24.-26. LT, umol/l
190,0 180,0 170,0 160,0 150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 30
20
10
0
Std.abw. = 25,93 Mittel = 35,4 N = 87,00
Gallensäuren 54.-56. LT, umol/l
150,0 140,0 130,0 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 20
10
0
Std.abw. = 30,92 Mittel = 43,7 N = 94,00
73 87 98 94
23,95 35,44 39,86 43,69
14,77 25,93 26,02 30,92
,159 ,116 ,120 ,152
,159 ,116 ,120 ,152
-,072 -,101 -,090 -,118
1,360 1,082 1,190 1,471
,049 ,192 ,118 ,026
N
Mittelwert
Standardabweichung Parameter der
Normalverteilunga,b
Absolut Positiv Negativ Extremste Differenzen
Kolmogorov-Smirnov-Z
Asymptotische Signifikanz (2-seitig)
Gallensäuren 12.-14. LT,
µmol/l
Gallensäuren 24.-26. LT,
µmol/l
Gallensäuren 40.-42. LT,
µmol/l
Gallensäuren 54.-56. LT,
µmol/l
Die zu testende Verteilung ist eine Normalverteilung.
a.
Aus den Daten berechnet.
b.
Tabelle 4.6: Kolmogorov-Smirnov-Anpassungstest
Obwohl die zweiseitigen p-Werte im ersten und im vierten Datensatz unter der definierten Relevanz-Grenze von 0,05 liegen, kann man hier, unter Berücksichtigung der Alpha- Fehler-Kumulierung, nicht von einer relevanten Abweichung von der idealen Normalverteilung ausgehen. Somit sind die Werte in allen vier Datensätzen normalverteilt.
Das ganze Spektrum der Gallensäurenwerte von 100 untersuchten sehr kleinen Frühgeborenen, die nur das Geburtsgewicht als Einschlusskriterium für die Untersuchung hatten und sonst im Hinblick auf das hepato-biliäre System nicht vorbelastet waren, wird im folgenden in Gruppen geteilt, um Referenzbereiche für dieses begrenzte Patientenkollektiv zu bilden. Dabei wurde davon ausgegangen, dass alle Werte im Bereich Mittelwert +/- 1 Standardabweichung bzw. im Bereich von ca. 10. bis zu ca. 90. Perzentile, innerhalb des Referenzbereiches liegen. Die obere Normgrenze für Gallensäuren wird demnach durch den Mittelwert + 1 Standardabweichung gebildet. Alle Werte oberhalb dieser Grenze
Die Berechnungen der oberen Normgrenzen für diese vier Gruppen sehen dann folgendermaßen aus:
Datensatz Berechnung obere Normgrenze, µmol/l
Datensatz 1 23,95 + 14,77 38,72 Datensatz 2 35,44 + 25,93 61,37 Datensatz 3 39,86 + 26,02 65,88 Datensatz 4 43,69 + 30,92 74,61
Tabelle 4.7: Obere Normgrenze der Gallensäuren
4.3 Gruppenaufteilung
Nach dem Errechnen der „Normgrenzen“ für Gallenäuren-Werte wurden zunächst die Kinder mit erhöhten Gallensäuren-Spiegeln ermittelt. Eine Erhöhung der Werte über diese Grenzen bei einem Patienten in mindestens zwei Zeiträumen wurde als dauerhaft definiert.
Zeitraum GS über der oberen Normgrenze
GS unter der oberen
Normgrenze Gesamt
12. – 14.
Lebenstag 11 89 100
24. – 26.
Lebenstag 12 88 100
40. – 42.
Lebenstag 15 85 100
54. – 56.
Lebenstag 15 85 100
Tabelle 4.8: GS über der oberen Normgrenze in verschiedenen Untersuchungszeiträumen
Aufgrund dieses Kriteriums wurde die Stichprobe von 100 Kindern in zwei Gruppen geteilt. Die eine umfasst Kinder, die
mindestens zweimal einen pathologischen Gallensäurenwert bei mindestens drei durchgeführten Bestimmungen aufwiesen. In die andere wurden Kinder eingeschlossen, die unter diesen Bedingungen keine oder nur eine Erhöhung des Gallensäurenniveaus hatten. Die erste Gruppe wird „Cholestase- Gruppe“ genannt, die andere ist die „Kontrollgruppe“. Die Kontrollgruppe machte 84% des gesamten Patientenpools aus, während die Cholestase-Gruppe den restlichen 16% entsprach.
Zunächst wurde die deskriptiv-statistische Aufgabe fortgesetzt. Nun wurden die Daten in Bezug auf die beiden neu definierten Patientengruppen interpretiert. Zunächst wurden die nach Gallensäurenniveau definierten Patientengruppen auf einen Zusammenhang mit anderen dichotomen Merkmalen überprüft.
Dabei erwies sich die Geschlechtsverteilung als besonders interessant.
4.4 Geschlechtsspezifische Unterschiede
Die Geschlechtsverteilung wurde im Vorfeld bereits beschrieben. Nun stellte sich die Frage, ob es Geschlechtsunterschiede zwischen den beiden neu definierten Gruppen gibt. Die geschlechtsspezifischen Unterschiede werden aus folgenden Tabellen ersichtlich. Auf die Beschreibung der ersten Tabelle wird jetzt bewusst etwas detaillierter eingegangen, damit die identischen Folgetabellen konkreter und knapper beschrieben werden können. Sie stellt eine durchgeführte Kreuztabellenanalyse dar:
11 28 39
6,2 32,8 39,0
28,2% 71,8% 100,0%
68,8% 33,3% 39,0%
11,0% 28,0% 39,0%
1,9 -,8
5 56 61
9,8 51,2 61,0
8,2% 91,8% 100,0%
31,3% 66,7% 61,0%
5,0% 56,0% 61,0%
-1,5 ,7
16 84 100
16,0 84,0 100,0
16,0% 84,0% 100,0%
100,0% 100,0% 100,0%
16,0% 84,0% 100,0%
Anzahl
Erwartete Anzahl
% von Geschlecht
% von Cholestase ja/nein
% der Gesamtzahl Standardisierte Residuen Anzahl
Erwartete Anzahl
% von Geschlecht
% von Cholestase ja/nein
% der Gesamtzahl Standardisierte Residuen Anzahl
Erwartete Anzahl
% von Geschlecht
% von Cholestase ja/nein
% der Gesamtzahl männlich
weiblich Geschlecht
Gesamt
ja nein
Cholestase ja/nein
Gesamt
Tabelle 4.9: Geschlechtsspezifische Unterschiede
• Von den insgesamt 39 männlichen Probanden haben 11, das sind 28,2%, eine Gallensäurenstoffwechselstörung.
• Von 16 Probanden, die eine
Gallensäurenstoffwechselstörung haben, sind 11 Jungen, das entspricht 68,8%.
• Die 11 Jungen mit einer Gallensäurenstoffwechselstörung entsprechen bezogen auf alle Kinder einem Prozentwert von 11%.
Es ergibt sich die folgende Analyse (s. Abbildung 4.2):
• 28,2% der Jungen haben eine
Gallensäurenstoffwechselstörung, während es bei den Mädchen nur 8,2% sind
• unter den Probanden, die eine
Gallensäurenstoffwechselstörung haben sind 68,8% Jungen und 31,3% Mädchen
Geschlecht
weiblich männlich
Prozent
120
100
80
60
40
20
0
cholestase ja/nein
nein ja 33 67
31 69
Abbildung 4.2: Geschlechtsverteilung
In den gleichzeitig durchgeführten Chi-Quadrat-Tests konnte außerdem eine relevante Korrelation zwischen den beiden Patientengruppen und deren Geschlechtsverteilung nachgewiesen werden.
7,086b 1 ,008
5,676 1 ,017
6,940 1 ,008
,011 ,009
7,015 1 ,008
100 Chi-Quadrat nach
Pearson
Kontinuitätskorrektura Likelihood-Quotient Exakter Test nach Fisher Zusammenhang
linear-mit-linear
Anzahl der gültigen Fälle
Wert df
Asymptotisch e Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
(2-seitig)
Exakte Signifikanz
(1-seitig)
Wird nur für eine 2x2-Tabelle berechnet a.
0 Zellen (,0%) haben eine erwartete Häufigkeit kleiner 5. Die minimale erwartete Häufigkeit ist 6,24.
b.
Tabelle 4.10: Chi-Quadrat-Tests
Männliche Patienten in der Gesamtgruppe haben demnach häufiger eine Gallensäurenstoffwechselstörung, was den Verdacht nahe
wurden die geschlechtsspezifischen Unterschiede bei den gesunden und bei den kranken Patienten bei allen anderen dichotomen Merkmalen untersucht, um das Risiko eines
„Simpson´schen Paradoxons“ zu berücksichtigen. Im Rahmen dieser Untersuchung waren keine weiteren Abhängigkeiten zu verzeichnen.
4.5 CART-Analyse
Für die Entscheidungsbaumanalyse wurde diese neu entstandene Variable „Cholestase ja/nein“ als Zielvariable definiert.
Mithilfe von CART wurden die Einflussfaktoren auf die Relevanz in Bezug auf die beiden definierten Patientengruppen geprüft.
In Abbildung 3.1 ist der CART Output dargestellt, die Baumwurzel ist die Variable „PH“, in der die Nabelarterien-pH (NApH)-Werte erfasst sind (Ebene I). Dementsprechend werden alle Patienten, die die Voraussetzung
NApH bei der Geburt <=7,345 (=normal)
erfüllen, in den linken Knoten und die anderen in den rechten Knoten positioniert. Der rechte Knoten ist gleich der Endknoten, da es keine weiteren Abzweigungen nach ihm gibt, weil in ihm ausschließlich 29 Probanden aus der Kontrollgruppe stehen und damit die Klasse 1 leer ist. Die komplette Cholestase-Gruppe befindet sich im linken Knoten.
Auf der Ebene II (Node 2) erscheint eine neue Frage. Der Trennungsfaktor ist hier das Niveau der intravenös zugeführten Lipide am 18.-21. Lebenstag (Variable „LIP3“). Die Frage ist, ob die intravenöse Lipidzufuhr kleiner oder gleich 0,73 g/kg/pro Tag ist:
LIP3 <= 0,730
Kann die Frage positiv beantwortet werden, so kommt der Patient in die links platzierte Abzweigung, bei negativer Antwort kommt der Patient nach rechts.
Im rechten Knoten (Node 6) auf der Ebene III befinden sich demnach jeweils 11 Patienten (50%) aus beiden Patientengruppen. Dies bedeutet, dass 11 von 16 Patienten der Cholestase-Gruppe (68,8%) am 18.-21. Lebenstag mehr als 0,73 g/kg/pro Tag Lipide intravenös erhalten haben, wobei es in der Kontrollgruppe nur 11 von 55 Patienten (20%) waren.
Diese bei 50% zu 50% homogen verteilte Gruppe im Node 6 wird nochmals geteilt mit einer Frage, die sich mit dem Zeitpunkt des vollständigen Nahrungsaufbaus (Variable „NAUFBAU“) befasst. Und zwar ist es hier wichtig, ob der vollständige Nahrungsaufbau vor dem 24. Lebenstag abgeschlossen werden konnte:
NAUFBAU <= 24,000
Bei den 11 Kindern aus der Cholestase-Gruppe konnte diese Frage ausschließlich mit „nein“ beantwortet werden. Es befinden sich also auch im nächsten „rechten“ Knoten (Node 7) weiterhin alle 11 verbliebenen Patienten der Cholestase- Gruppe. Bei den Kindern der Kontrollgruppe stellt sich eine etwa 60% zu 40% Teilung heraus, sodass 4 Patienten in den linken und 7 Patienten in den rechten Knoten kommen.
Wichtigkeit von über 50 haben. In diesem Fall sind das die ersten drei Variablen, die bereits erörtert wurden: „PH“,
„LIP3“ und „NAUFBAU“. Drei weitere haben eine Wichtigkeit von nur wenig unter 50: „DAUERBMG“ (Dauer der Beatmung),
„ANTIBGES“ (Gesamtdauer der antibiotischen Behandlung) und
„OHNENAHR“ (Dauer der primären Nahrungskarenz). Sie wurden bei den weiteren Tests auch mit berücksichtigt.
4.5 Korrelationen und weitere Tests zum Vergleich der Patientengruppen
Nach Durchführung der CART-Entscheidungsbaumanalyse haben sich vier der oben beschriebenen Einflussfaktoren als wichtig erwiesen: postnatale Adaptation, Infektionen und enterale und parenterale Ernährung. Der im Kaptiel 3.3.4.3 dargestellte CART-Output wurde als Grundlage für die nachfolgende Analyse verwendet, um zu prüfen, ob die erschienenen Zusammenhänge bei der weiteren SPSS-Auswertung ihre Relevanz beweisen.
4.5.1 Ernährung
Folgende Parameter spiegeln den Ernährungsstatus des Frühgeborenen wider: wie zügig der enterale Nahrungsaufbau möglich war bzw. wie intensiv die parenterale Ernährung durchgeführt werden musste. Die Tabelle zeigt die Ergebnisse der Korrelationsanalyse nach Spearman.
Einflussfaktor Parameter
Ernährung und Nahrungskarenz
Tage ohne Nahrung, intravenöse Lipide, Zeitpunkt des vollständigen Nahrungsaufbaus
Cholestase ja/nein Spearman Cholestase ja/nein -
Tage ohne Nahrung 0,048 Lipide i.v. in
g/kg/d, 18.-21. LT
0,001
Vollständiger Nahrungsaufbau (LT)
0,058
Tabelle 4.11: p-Werte des Korrelationstests nach Spearman für die Parameter der Ernährung
Die Irrtumswahrscheinlichkeit von p = 0,001 bestätigt ein signifikantes Korrelationsergebnis. Das bedeutet, dass das Auftreten einer Cholestase signifikant mit höheren Lipidmengen korreliert.
Nach dieser Tabelle scheint eine signifikante Korrelation (p = 0,048) der Cholestase-Gruppe mit der Dauer der primären Nahrungskarenz vorzuliegen. Gleichzeitig findet sich eine höchst signifikante Korrelation der Lipide-Variablen mit der Variable „Tage ohne Nahrung“. Gleiches gilt für die hochsignifikante Korrelation zwischen den Lipiden und dem vollständigen Nahrungsaufbau.
Diese Beziehungen sind aufgrund des klinischen Managements des Nahrungsaufbaus bei Frühgeborenen zu erwarten. Um eine Scheinkorrelation durch eine Störvariable auszuschließen bzw.
zu bestätigen, wurde daher eine partielle Korrelation durchgeführt, wobei die Variablen „Cholestase“, „Tage ohne Nahrung“ und „vollständiger Nahrungsaufbau“ verglichen und die Variable „i.v. Lipide 18.-21. LT“ als Störvariable definiert wurden:
Störvariable:
i.v. Lipide 18.- 21. LT
Cholestase Vollständiger Nahrungsaufbau
Tage ohne Nahrung
Cholestase - 0,677 0,513
Vollständiger
Nahrungsaufbau 0,677 - 0,108
Tage ohne
Nahrung 0,513 0,108 -
Tabelle 4.12: p-Werte der partiellen Korrelation in Bezug auf i.v.-Lipide als Störvariable
Tabelle 4.12 zeigt, dass mit dem Ausschluss des störenden Faktors (Lipide intravenös) kein Zusammenhang mehr zwischen den getesteten Variablen besteht, also kein relevanter Unterschied zwischen den Kindern mit Cholestase und der Kontrollgruppe im Bezug auf die Dauer der primären Nahrungskarenz und auf den Zeitpunkt des vollständigen Nahrungsaufbaus festzustellen ist.
Somit bleibt nur ein Parameter dieser Gruppe relevant: „i.v.
Lipide 18.-21. LT“. Dabei besteht die Vermutung, dass die Kinder der Cholestase-Gruppe im Alter von 18-21 Tage mehr Lipide intravenös erhalten haben als die Kinder der Kontrollgruppe im selben Zeitraum. Die daraus resultierenden Hypothesen sehen somit folgendermaßen aus:
H0: Median i.v.-Lipidekontr. ≥ Median i.v.-Lipidecholest.
H1: Median i.v.-Lipidekontr. < Median i.v.-Lipidecholest.
Da die Werte der Variable „Lipide i.v. am 18.-21. LT“ nicht normal verteilt sind, wurde statt eines t-Tests bei zwei unabhängigen Stichproben hier der nichtparametrische Mann- Whitney-Test ausgewählt.
Lipide i.v. in g/kg/d 18.-21. LT
>2 g/kg/d 1-2 g/kg/d
<1 g/kg/d keine Zufuhr
Prozent
80
60
40
20
0
Cholestase ja/nein
Cholestase-Gruppe Kontrollgruppe
Abbildung 4.3: Verteilung der Patientengruppen in Bezug auf i.v.- Lipidzufuhr 18.-21. Lebenstag
Das Ergebnis des Mann-Whitney-Tests mit einem p-Wert von 0,001 zeigt einen hochsignifikanten Unterschied zwischen den Patientengruppen bezüglich der intravenös zugeführten Fettmenge im Alter von 3 Wochen. Da die H1-Hypothese einseitig ist, ist zudem der p-Wert durch zwei zu teilen und beträgt somit nur noch 0,0005.
,462 ,219
**
,001 ,848 ,445 Sig. (2-seitig)
Sig. (2-seitig) Sig. (2-seitig) Sig. (2-seitig) Sig. (2-seitig) Lipide i.v. in g/kg/d 5.-7. LT
Lipide i.v in g/kg/d 12.-14. LT Lipide i.v. in g/kg/d 18.-21. LT Lipide i.v. in g/kg/d 39.-42. LT Liipde i.v. in g/kg/d 53.-56. LT Spearman-
Rho
Cholestase ja/nein
Korrelation ist auf dem Niveau von 0,01 signifikant (2-seitig).
**.
4.5.2 Postnatale Adaptation
Einflussfaktor Parameter
postnatale Adaptation
NApH, Dauer der Beatmung
Der Spearman-Rangkorrelationstest zeigt eine positive Korrelation zwischen den Variablen „Nabelschnur-pH“ und
„Cholestase ja/nein“. Bei der Irrtumswahrscheinlichkeit p=0,011 ist das Ergebnis auch bei zweiseitiger Fragestellung signifikant. Bezüglich der Dauer der Beatmung erweist der Test hingegen keine signifikante Korrelation, sodass dieser Parameter aus der weiteren Auswertung ausgeschlossen wurde.
Der Parameter „Nabelschnur-pH“ wurde in weiteren statistischen Testverfahren untersucht.
Nabelschnur-pH
96 4 7,3200 6,90 7,44 Gültig
Fehlend N
Median Minimum Maximum
Tabelle 4.14: Verteilung der Werte des Nabelschnur-pH
Da für den Nabelschnur-pH keine Normalverteilung vorliegt, wurde der nichtparametrische Mann-Whitney-Test durchgeführt.
Die zugrunde liegende Hypothese basiert auf der Annahme, dass eine perinatale Azidose die Entwicklung einer Cholestase begünstigen könnte. Der Test liefert ein signifikantes Ergebnis mit einem p-Wert von 0,006 (im Falle einer einseitigen Hypothese), das heißt, dass die Kinder mit Cholestase signifikant niedrigere Werte des Nabelarterien-pH
als die Kinder der Kontrollgruppe hatten.
Nabelschnur-pH
pH>7,20 pH<7,20
pH unbekannt
Prozent
100
80
60
40
20
0
Cholestase ja/nein
Cholestase-Gruppe Kontrollgruppe
Abbildung 4.4: Verteilung der Patientengruppen in Bezug auf Nabelschnur-pH
4.5.3 Infektionen
Einflussfaktor Parameter Infektionen Dauer der antibiotischen
Behandlung
Für die Gesamtdauer der antibiotischen Behandlung, die die Infektsituation in der Population beschreibt, war mit p = 0,873 im Spearman-Rangkorrelationstest kein signifikanter Unterschied zwischen Patientengruppen festzustellen.
