일개 상급종합병원 내과계 중환자실 환자를 대상으로 APACHE Ⅱ와 APACHE Ⅳ 사망률 및 재원일수 예측 비교 = Predictive Comparison of APACHE II and APACHE IV for Mortality and Length of Stay in Patients Admitted to a Medical ICU of a Tertiary Hospital

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose : The purpose of this study was to compare the predictive perfor mance of the APACHE II and APACHE IV scoring systems for mortality a nd length of stay among patients admitted to a medical intensive care uni t of a tertiary hospital, and to evaluate their clinical utility in the Korean clinical setting while providing a basis for future calibration discussions. Methods : This retrospective observational study included all patients admi tted to the medical intensive care unit of a tertiary hospital located in D metropolitan city between January 1 and December 31, 2024. Among 617 eligible patients, 301 were included in the final analysis after applying exc lusion criteria. APACHE II and APACHE IV scores were calculated based o n the worst values recorded within the first 24 hours after ICU admission. APACHE II scores were automatically calculated using the hospital electro nic system, whereas APACHE IV scores were obtained using the official I ntensive Care Network calculator. Descriptive statistics, Pearson correlatio n analysis, and receiver operating characteristic (ROC) curve analysis wer e performed using IBM SPSS Statistics version 29.0. Comparisons of the ar ea under the curve (AUC) were conducted using the DeLong test in R. L ength of stay was compared using the Wilcoxon signed-rank test accordin g to the results of the normality test. Results : The results of this study are as follows. 1. A total of 301 patients were included. There were 186 males (61.8%) a nd 115 females (38.2%), with a mean age of 69.37 ± 14.82 years. The ad mission routes were the emergency department in 179 patients (59.5%) an d general wards in 122 patients (40.5%). The distribution of departments i ncluded pulmonology in 178 patients (59.1%), cardiology in 24 patients (8. 0%), and gastroenterology in 30 patients (10.0%), among others. Re-admiss ion occurred in 31 patients (10.3%), and emergency surgery was performe d in 5 patients (1.7%). Mechanical ventilation was applied in 160 patients (53.2%). Oxygen delivery devices applied included mechanical ventilators in 157 patients (52.2%), high-flow nasal cannula in 80 patients (26.6%), and n asal cannula in 40 patients (13.3%). Regarding life-sustaining treatment pla ns, active treatment was selected by 224 patients (74.4%). 2. The mean APACHE II score was 22.49 ± 7.05, with a median of 22 (I QR, 17–27), and the mean APACHE IV score was 89.75 ± 25.50, with a median of 88 (IQR, 71–105.5). The predicted mortality was 44.63 ± 21.4 0% (median, 42.4%) for APACHE II and 43.28 ± 26.09% (median, 40.2%) f or APACHE IV. The observed intensive care unit length of stay was a me an of 10.76 ± 11.21 days, with a median of 6 days (IQR, 3–14), whereas the APACHE IV–predicted length of stay was a mean of 5.81 ± 5.71 day s, with a median of 5.4 days (IQR, 4.2–6.7). The duration of mechanical v entilation was a mean of 6.32 ± 10.55 days. 3. Correlation analysis between APACHE II and APACHE IV scores demons trated a positive correlation (r=.80, p<.001). 4. For prediction of intensive care unit mortality, the AUC of APACHE II was 0.71 (95% CI, 0.65–0.78) and that of APACHE IV was 0.76 (95% CI, 0. 70–0.82), with a statistically significant difference between the two models (p = .001). For prediction of hospital mortality, the AUC of APACHE II wa s 0.70 (95% CI, 0.64–0.76) and that of APACHE IV was 0.76 (95% CI, 0.70 –0.82), with APACHE IV showing a significantly higher discriminative perf ormance(p<.001). 5. The median observed intensive care unit length of stay was 6 days (IQ R, 3–14), which was significantly longer than the APACHE IV–predicted le ngth of stay of 5.4 days (IQR, 4.2–6.7)(p<.001). Conclusion : In this study, a positive correlation was identified between A PACHE II and APACHE IV scores, indicating that both scoring systems sim ilarly reflect patient severity. In terms of mortality risk stratification, APA CHE IV demonstrated superior discriminative performance compared with APACHE II by incorporating a broader range of clinical contextual variabl es. In contrast, APACHE IV tended to underestimate the actual length of stay. Therefore, combined use of APACHE II, which is simple to calculate, and APACHE IV, which provides higher predictive accuracy, may improve prognostic assessment and resource management in the intensive care uni t. Furthermore, the development of a Korean-adjusted APACHE model tha t reflects the characteristics of Korean patient populations and healthcare systems may contribute to improved predictive accuracy and more efficie nt ICU operation.

국문 초록 (Abstract)

목적 : 본 연구의 목적은 일개 상급종합병원 내과계 중환자실에 입실한 환자를 대상으로 APACHE II와 APACHE IV 점수체계의 사망률 및 재원일 수 예측력을 비교하여, 국내 임상 환경에서의 임상적 유용성을 평가하고 향후 보정 논의를 위한 근거를 마련하는 것이다. 방 법 : 연구설계는 후향적 관찰연구이다. 본 연구는 D 광역시에 소재한 일개 상급종합병원의 내과계 중환자실을 대상으로 2024년 1월 1일부터 12월 31일까지 입실한 환자 617명을 전수 조사하였으며, 제외 기준 적용하여 30 1명을 최종 분석하였다. 입실 후 24시간 이내의 측정 자료를 기반으로 최악값 원칙에 따라 APACHE Ⅱ와 APACHE Ⅳ 점수를 산출하였고, APACHE Ⅱ는 병원 전산시스템을 통한 자동 계산, APACHE Ⅳ는 Intensive Care Ne twork 공식 계산기(http://https://intensivecarenetwork.com/Calculators/Files/ Apache4.html)를 이용하여 산출하였다. 수집된 자료는 IBM SPSS Statistics 29.0 프로그램을 이용하여 기술통계, Pearson 상관분석, ROC 곡선 분석하였으며, AUC 비교는 R 프로그램에서 DeLong 검정을 통해 수행하였다. 재원일수 비교는 정규성 검정 결과에 따라 Wilcoxon 부호순위 검정을 실시하였다. 결 과 : 본 연구의 결과는 다음과 같다. 1. 대상자는 총 301명이었다. 성별은 남자가 186명(61.8%), 여자가 115명 (38.2%)이었으며, 평균 연령은 69.37±14.82세였다. 입원 경로는 응급실 179명(59.5%), 병동 122명(40.5%)으로 확인되었다. 진료과 분포는 호흡기 내과 178명(59.1%), 순환기내과 24명(8.0%), 소화기내과 30명(10.0%) 등으 로 나타났다. 재입원은 31명(10.3%)이 있었으며, 응급수술을 시행한 환 자는 5명(1.7%)이었다. 기계환기 적용 환자는 160명(53.2%)이었고, 산소 공급 장치 적용 환자는 인공호흡기 157명(52.2%), 고유량 산소치료기 80 명(26.6%), 비강 캐뉼라 40명(13.3%)이었다. 연명의료계획과 관련하여 적 극 치료를 선택한 환자가 224명(74.4%)으로 가장 많았다. 2. APACHE II 점수는 평균 22.49±7.05점, 중앙값 22점(IQR 17–27)이었고, APACHE IV 점수는 평균 89.75±25.50점, 중앙값 88점(IQR 71–105.5)이었다. 예측 사망률은 APACHE II에서 평균 44.63±21.40%(중앙값 42.4%), APACHE IV에서 평균 43.28±26.09%(중앙값 40.2%)로 나타났다. 실제 증환자실 재원일수는 평균 10.76±11.21일, 중앙값 6일(IQR 3–14)이었으며, APACHE IV에서 예측 재원일수는 평균 5.81±5.71일, 중앙값 5.4일(IQR 4.2–6.7)이었다. 기계환기 기간은 평균 6.32±10.55일이었다. 3. APACHE II와 APACHE IV 점수 간 상관관계를 분석한 결과, 양의 상관 관계가 확인되었다(r=.80, p<.001). 4. 중환자실 사망 예측력에서 APACHE II의 AUC는 0.71 (95% CI 0.65– 0.78), APACHE IV는 0.76 (95% CI 0.70–0.82)로 나타났으며, 두 모델 간 차이는 통계적으로 유의하였다(p=.001). 병원 사망 예측에서는 APACHE II의 AUC 0.70 (95% CI 0.64–0.76), APACHE IV의 AUC 0.76 (95% CI 0.70–0.82)로, APACHE IV가 통계적으로 유의하게 높았다(p<.001). 5. 실제 중환자실 재원일수의 중앙값은 6일(IQR 3–14)로, APACHE IV에서 예측한 재원일수 5.4일(IQR 4.2–6.7)보다 유의하게 길었다(p<.001). 결 론 : 본 연구 결과, APACHE Ⅱ와 APACHE Ⅳ 점수 간에는 양의 상관관 계가 확인되어 두 점수 체계가 환자의 중증도를 유사하게 반영함을 알 수 있었다. 사망 위험 분류에서는 다양한 임상 맥락 변수를 반영하는 APACH E Ⅳ가 APACHE Ⅱ보다 우수한 판별력을 보였다. 반면, 재원일수 예측에서 는 실제보다 과소 추정되는 경향이 확인되었다. 따라서 임상에서는 계산이 용이한 APACHE Ⅱ와 예측 정확도가 높은 APACHE Ⅳ를 병행하여 활용함 으로써 중환자실 환자의 예후 예측과 자원 관리의 효율성을 높일 수 있을 것으로 생각된다. 더불어 한국 환자군의 특성과 의료 체계를 반영한 한국 형 APACHE 보정 모델을 개발한다면, 예측 정확도 향상과 중환자실 운영 의 합리화에 기여할 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 표 목차(List of Tables)
• 그림 목차(List of Figures)
• 국문 초록 ⅰ
• Abstract ⅳ
• Ⅰ. 서론 1
• 가. 연구 필요성 1
• 나. 연구 목적 6
• Ⅱ. 연구 방법 7
• 가. 연구 설계 7
• 나. 연구 대상 7
• 다. 연구 도구 10
• 라. 자료 수집 방법 19
• 마. 윤리적 고려 19
• 바. 자료 분석 방법 20
• Ⅲ 연구 결과 21
• 가. 대상자의 일반적 특성 21
• 나. APACHE Ⅱ와 APACHE Ⅳ 점수 및 예측 사망률 25
• 다. APACHE Ⅱ와 APACHE Ⅳ 점수 간의 상관관계 26
• 라. 사망률 예측에 대한 ROC 분석 결과 27
• 마. APACHE Ⅳ와 실제 중환자실 재원일수 비교 29
• Ⅳ. 논의 30
• Ⅴ. 결론 및 제언 37
• 가. 결론 37
• 나. 제언 40
• VI. 참고문헌 42
• Ⅶ. 부록 48
• 부록 1. 증례 기록지 48
• 부록 2. IRB 승인확인서 50
• Ⅷ. 감사의 글 52
• 표 목차(List of Tables)
• Table 1. General Characteristic of Study Participants 18
• Table 2. Distribution of APACHE Ⅱ and APACHE ⅣScores and Predicted Mortality 21
• Table 3. Correlation between APACHE Ⅱ and APACHE ⅣScore 22
• Table 4. Distribution of ICU and Hospital Mortality 23
• Table 5. Comparison of APACHE II and APACHE IV Predictive Performance for ICU and Hospital Mortality 23
• Tabel 6. Comparison between Actual and APACHE IV Predicted ICU Length of Stay 25
• 그림 목차(List of Figures)
• Figures 1. Flow diagram of patients selection process 9
• Figures 2. Scatter plot of APACHE Ⅱ and APACHE Ⅳscores 26
• Figures 3-A. ROC curves of APACHE II and APACHE IV for ICU mortality 28
• Figures 3-B. ROC curves of APACHE II and APACHE IV for hospital mortality 28
• Figures 4. Boxplot of actual versus APACHE Ⅳ predicted ICU length of stay 29