University of Wisconsin Donation After Cardiac Death Evaluation Tool

Der historische Namensbestandteil "after cardiac death" spiegelt die ursprüngliche Bezeichnung wider. Heute ist "donation after circulatory death" (DCD) die gebräuchliche Terminologie. Das Instrument wurde von der Organ Procurement Organization (OPO) des University of Wisconsin Hospital and Clinics entwickelt und 2003 publiziert.^[1]

In Deutschland ist die Organspende nach Kreislaufstillstand (DCD) nach aktueller Rechtslage nicht zulässig: Eine Organentnahme ist ausschließlich nach Feststellung des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls gestattet (§3, §5, §19 Transplantationsgesetz). In Österreich und der Schweiz ist die kontrollierte DCD hingegen etabliert. Angesichts des anhaltenden Organmangels wird auch in Deutschland eine Zulassung der DCD diskutiert.^[2]

Das Tool adressiert die kontrollierte DCD (cDCD, Maastricht-Kategorie III), also die geplante Beendigung der lebenserhaltenden Therapie mit erwartetem, kontrolliertem Kreislaufstillstand. Typische Kandidaten sind Patienten mit schwerer, aber nicht die Hirntodkriterien erfüllender neurologischer Schädigung, bei denen Arzt und Angehörige den Therapieabbruch beschlossen haben.

Im ursprünglichen Studienprotokoll wurde der Patient probeweise für bis zu 10 Minuten vom Beatmungsgerät diskonnektiert. Die beobachteten klinischen Parameter wurden anschließend zu einem Gesamtscore verrechnet.^[1] Wurde der Patient während der Beobachtung instabil (systolischer Blutdruck < 80 mmHg, SpO₂ < 70 %), wurde der Test sofort abgebrochen und die Beatmung wiederaufgenommen. Eine solche frühe Instabilität war in der Originalstudie mit einer höheren Wahrscheinlichkeit eines zeitnahen Kreislauftods assoziiert.^[1]

Limitierender Faktor der DCD ist die funktionelle warme Ischämiezeit zwischen WLST und Organentnahme. Tritt der Kreislauftod nicht innerhalb eines protokolldefinierten Zeitfensters ein, wird die Spende abgebrochen. Ein erheblicher Anteil der potenziellen Kandidaten atmet nach WLST länger spontan weiter als erwartet, sodass erfolglose DCD-Mobilisierungen häufig sind und Ressourcen binden sowie Angehörige belasten.^[3] Vorhersageinstrumente wie das Wisconsin-Tool sollen daher geeignete Kandidaten vorab identifizieren.

Das Originalinstrument kombiniert mehrere demografische, hämodynamische und respiratorische Parameter zu einem Gesamtscore von 7 bis 21 Punkten. Die respiratorischen Größen werden nach bis zu 10-minütiger Diskonnektion vom Beatmungsgerät erhoben, hinzu treten demografische und hämodynamische Variablen. Jedem Parameter werden je nach Ausprägung Punkte zugeordnet, wobei ungünstige (auf ein rasches Versterben hindeutende) Ausprägungen höhere Punktwerte erhalten:^[1]

• Respiratorische Parameter nach 10 min Diskonnektion: Atemfrequenz, Tidalvolumen und negative Inspirationskraft (NIF) werden jeweils dichotom bewertet. Eine grenzwertige bzw. ineffektive Atmung geht mit dem höheren Punktwert ein. Das vollständige Fehlen einer Spontanatmung wird gesondert und mit dem höchsten Einzelgewicht bewertet.
• Hämodynamik: Zahl der zur Kreislaufstabilisierung erforderlichen Vasopressoren/Inotropika, mit steigender Punktzahl bei höherem Bedarf.
• Alter: in mehrere Altersgruppen gestaffelt, mit steigender Punktzahl bei zunehmendem Alter.
• Atemwegssicherung: Der Endotrachealtubus wird höher gewichtet als das Tracheostoma, da nach Entfernung eines Tubus eher ein Verlegen der oberen Atemwege zu erwarten ist.
• Oxygenierung: die SpO₂ nach 10 min, gestaffelt mit steigender Punktzahl bei zunehmender Hypoxämie.

Der Body-Mass-Index (BMI) war nicht Bestandteil des ursprünglichen Instruments. Aufgrund einer beobachteten Korrelation mit der Zeit bis zum Versterben wurde post hoc ein BMI-Score ergänzt. Das erweiterte Instrument reicht dadurch von 8 bis 24 Punkten.^[1]

Die folgende Tabelle zeigt die Punktevergabe des Instruments ohne BMI-Erweiterung nach der Darstellung in der ICSI-Leitlinie von 2024.^[4]

Bei vorhandener Spontanatmung werden die drei respiratorischen Einzelwerte addiert. Bei fehlender Spontanatmung werden stattdessen insgesamt 9 Punkte für diesen Bereich vergeben. Zusammen mit den übrigen Parametern ergibt sich ein Gesamtscore von 7 bis 21 Punkten.

Hinweis: Die respiratorischen Werte beziehen sich auf die historische Erhebung nach bis zu 10 Minuten Beatmungsunterbrechung. Bei der NIF ist der Betrag des negativen Inspirationsdrucks gemeint. Die abgedruckte Quellentabelle ordnet die exakten Grenzwerte von 12 Atemzügen/min, 200 ml, 20 cmH₂O und 90 % SpO₂ keiner Kategorie eindeutig zu.

Die exakten Punktwerte, Cut-offs und die vollständige Bewertungstabelle finden sich in der Originalpublikation.^[1]

Ein höherer Punktwert entspricht einer höheren Wahrscheinlichkeit eines frühen Kreislauftods nach Extubation und damit einer höheren Wahrscheinlichkeit, innerhalb des für die DCD relevanten Zeitfensters zu versterben. Ein niedriger Score spricht für eine längere Zeit bis zum Kreislauftod und damit für eine geringere Sterbewahrscheinlichkeit. Anstelle fester Risikogruppen ordnet die Originalarbeit jedem Score-Wert eine geschätzte Wahrscheinlichkeit des Versterbens innerhalb von 60 bzw. 120 Minuten zu. Diese Wahrscheinlichkeit steigt kontinuierlich mit dem Score an und erreicht im oberen Score-Bereich Werte nahe 100 %.^[1]

In der Entwicklungsstudie an 43 Patienten klassifizierte das Originalinstrument das Versterben innerhalb von 60 Minuten mit einer Genauigkeit von gut 80%. Die Klassifikationsgenauigkeit für das 120-Minuten-Zeitfenster lag etwas niedriger. Unter zusätzlicher Berücksichtigung des klinischen Urteils der OPO stieg die Gesamt-Klassifikationsgenauigkeit an.^[1] Diese Werte stammen aus der Ableitungskohorte und sind nicht mit einer externen Validierung oder allgemeiner Sensitivität/Spezifität gleichzusetzen.

Externe Validierungen relativieren dieses Bild jedoch: In einer prospektiven, multizentrischen Studie an neurokritischen Patienten in China erreichten weder das UWDCD-Tool noch die UNOS-Kriterien für die meisten Zeitfenster eine über Zufallsniveau hinausgehende Vorhersagegüte, mit Ausnahme einer schwachen bis moderaten Diskrimination im 240-Minuten-Fenster.^[5] Ein systematisches Review von 2024 bestätigt diesen Trend: Während die Originalstudie für das UWDCD-Tool eine Sensitivität von 0,87 und Spezifität von 0,80 für das 60-Minuten-Fenster berichtete, fielen diese Werte in zwei externen Validierungskohorten (81 bzw. 219 Patienten) auf Sensitivitäten von nur 0,42 bzw. 0,45.^[6] Neuere Arbeiten untersuchen datengetriebene bzw. Machine-Learning-basierte Modelle zur Vorhersage der Zeit bis zum Kreislauftod.^[3]

Das Instrument weist mehrere methodische und praktische Limitationen auf:

• Geringer neurologischer Bezug: Wisconsin- und UNOS-Kriterien bilden vorwiegend respiratorische, hämodynamische und demografische Faktoren ab, kaum jedoch den neurologischen Ausgangsstatus. Gerade bei der häufigsten DCD-Kandidatengruppe mit schwerer Hirnschädigung sind sie von begrenztem prognostischem Wert.
• Protokollabhängigkeit der Ischämiezeit: Die zulässige warme Ischämiezeit ist organ-, zentrums- und protokollabhängig. Sie ist keine feste Größe.^[7]
• Kleine Entwicklungskohorte: Die Originalstudie umfasste lediglich 43 Patienten ohne getrennte Test- und Evaluationsstichprobe. Eine unabhängige externe Validierung war nicht Bestandteil der Studie.^[1]
• Ethische Aspekte: Eine hohe Falsch-Positiv-Rate kann sterbende Patienten perimortalen organprotektiven Interventionen aussetzen, obwohl die Spende letztlich scheitert.^[8]

Alternative bzw. ergänzende Modelle beziehen den neurologischen Status stärker ein:

• DCD-N-Score: berücksichtigt u.a. fehlenden Kornealreflex, fehlenden Hustenreflex, fehlende oder pathologische Motorik sowie einen hohen Oxygenierungsindex.
• Lineares Vorhersagemodell (LP-DCD) und darauf basierende Nomogramme.

In einer landesweiten externen Validierung zeigten beide Modelle eine gute Diskrimination (DCD-N: c-Statistik 0,77; LP-DCD: c-Statistik 0,75), jedoch eine unzureichende Kalibration, sodass die Entwicklung eines neuen Vorhersagemodells empfohlen wurde.^[9]

Ein systematisches Review identifizierte insgesamt 20 unterschiedliche Vorhersagemodelle für die Zeit bis zum Kreislaufstillstand nach Therapieabbruch; die Mehrzahl zeigte in externen Validierungen eine schlechtere Leistung als bei ihrer ursprünglichen Entwicklung.^[6] Neuere Modelle setzen zunehmend auf maschinelles Lernen: Ein anhand von Daten aus sechs US-Zentren entwickeltes Modell (Light Gradient Boosting Machine) erzielte bei der Vorhersage des Fortschreitens zum Kreislauftod nach Extubation eine höhere Genauigkeit als der DCD-N-Score und ein weiteres etabliertes Modell (Colorado Calculator). Im Vergleich zur ärztlichen Einschätzung der Chirurgen reduzierte das Modell zudem die Rate erfolgloser Organentnahmeversuche deutlich (7,8 % vs. 19,5 %).^[10]