Delirium in extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)patients: a systematic review and meta-analysis of prevalence, risk factors, and outcomes

Yang, Guangmin; Spillner, Jan W.; Gombert, Alexander

doi:10.18154/RWTH-2026-06033

Delirium in extracorporeal membrane oxygenation (ECMO)patients: a systematic review and meta-analysis of prevalence, risk factors, and outcomes

Yang, Guangmin^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Guangmin Yang

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Spillner, Jan W. (Thesis advisor)^RWTH* ; Gombert, Alexander (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-05-27

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-06033
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1037412/files/1037412.pdf

Einrichtungen

Klinik und Lehr- und Forschungsgebiet Thoraxchirurgie (936920)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Hintergrund: Delir ist eine häufige Komplikation bei Patientinnen und Patientenunter extrakorporaler Membranoxygenierung (ECMO). Die berichtete Prävalenz und die zugrunde liegenden Einflussfaktoren variieren jedoch erheblich aufgrund unterschiedlicher klinischer Praktiken. Ziel dieser systematischen Übersichtsarbeit und Metaanalyse war es, die gepoolte Prävalenz von Delir bei ECMO-Patienten zu bestimmen, den Einfluss verschiedener Diagnostikinstrumente und ECMO-Modi zu untersuchen sowie verfügbare Evidenz zu Risikofaktoren und klinischen Folgenzusammenzufassen. Methoden: Eine systematische Literaturrecherche in PubMed, Embase und Web of Science wurde bis Mai 2025 durchgeführt. Eingeschlossen wurden Studien, die die Delirprävalenz bei erwachsenen ECMO-Patienten berichteten. Subgruppenanalysenerfolgten nach ECMO-Modus und verwendeten Delir-Assessments. Eine Metaregression wurde zur Identifikation potenzieller Moderatoren durchgeführt. Publikationsbias wurde visuell mittels Funnel-Plot sowie statistisch mit dem Egger-und Begg-Test (metabias) untersucht. Ergebnisse: Insgesamt wurden 13 Studien mit 8.679 erwachsenen ECMO-Patienteneingeschlossen. Die gepoolte Delirprävalenz betrug 40,54 % (95 %-KI: 23,01–58,06 %) bei ausgeprägter Heterogenität (I² = 98 %, τ² = 0,29; p < 0,01). Die Subgruppenanalyse ergab eine Prävalenz von 56,83 % (95 %-KI: 41,52–72,14 %) beiVA-ECMO, 32,84 % (95 %-KI: 3,39–62,29 %) bei VV-ECMO und 37,24 % (95 %-KI: 13,71–60,77 %) in gemischten Kollektiven; die Unterschiede waren statistisch nicht signifikant. Die Delirprävalenz variierte deutlich je nach Diagnostikmethode und reichte von 57 % bei Verwendung der NuDESC bis zu 7 % bei ICD-10-Kodierung. Die Metaregression zeigte eine negative, jedoch nicht signifikante Assoziation zwischen Stichprobengröße und Delirprävalenz (β = −0,000049; p =0,088). Sensitivitätsanalysen bestätigten die Robustheit der gepoolten Schätzungen. Schlussfolgerungen: Delir betrifft einen erheblichen Anteil der ECMO-Patienten und ist mit relevanten klinischen sowie neurokognitiven Folgen assoziiert. Die ausgeprägte Heterogenität der berichteten Prävalenzen spiegelt Unterschiede in den verwendeten Diagnostikinstrumenten und in klinischen Behandlungsstrategien, insbesondere der Sedierung, wider. Diese Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit standardisierter, ECMO-spezifischer Delir-Assessments sowie präventiver Maßnahmen. Zukünftige prospektive Studien mit einheitlicher Methodik und langfristigem Follow-up sind erforderlich, um Verlauf und Auswirkungen des Delirs in dieser Hochrisikopopulation besser zu verstehen.

Background: Delirium is a common complication in patients receiving extracorporeal membrane oxygenation (ECMO), but its prevalence and determinants remain uncertain due to variable clinical practices. We conducted a systematic review and meta-analysis to estimate the pooled prevalence of delirium in ECMO-supported patients, evaluate the influence of diagnostic tools and ECMO modality, and synthesize evidence on associated risk factors and outcomes. Methods: We systematically searched PubMed, Embase, and Web of Science up to May 2025 for studies reporting delirium prevalence in adult ECMO patients. Subgroup analyses were stratified by ECMO modality and delirium assessment tool. Meta-regression was performed to explore potential moderators. Publication bias was assessed visually using funnel plots and statistically using Egger’s and Begg’s tests via the met a bias command. Results: Thirteen studies involving 8679 adult ECMO patients were included. The pooled prevalence of delirium was 40.54% (95% CI: 23.01–58.06%), with substantial heterogeneity (I2 = 98%; τ2 = 0.29; p < 0.01). Subgroup prevalence was 56.83%(95% CI: 41.52–72.14%) for VA-ECMO, 32.84% (95% CI: 3.39–62.29%) for VV-ECMO, and 37.24 % (95% CI: 13.71–60.77%) for mixed cohorts; differences were not statistically significant. Delirium prevalence varied by assessment tools, ranging from 57% with NuDESC to 7% with ICD-10 coding. Meta-regression showed a negative but non-significant association between sample size and delirium prevalence(β=−0.000049; p = 0.088). Sensitivity analyses confirmed the robustness of pooled estimates. Conclusions: Delirium affects a substantial proportion of ECMO-supported patients and is linked to considerable clinical and neurocognitive morbidity. The marked heterogeneity in prevalence reflects differences in diagnostic tools and clinical management practices, including sedation strategies. These findings underscore the urgent need for standardized, ECMO-specific delirium assessment protocols and proactive prevention strategies. Well-designed prospective studies with uniform methodologies and long-term follow-up are essential to clarify the trajectory and impact of delirium in this high-risk population.

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