This is an HTML version of an attachment to the Freedom of Information request 'Optimal general anaesthesis'.

Annals of Internal Medicine
Article
One-Year Trajectories of Care and Resource Utilization for Recipients
of Prolonged Mechanical Ventilation
A Cohort Study

Mark Unroe, MD; Jeremy M. Kahn, MD, MSc; Shannon S. Carson, MD; Joseph A. Govert, MD; Tereza Martinu, MD; Shailaja J. Sathy, MD;
Alison S. Clay, MD; Jessica Chia, MD; Alice Gray, MD; James A. Tulsky, MD; and Christopher E. Cox, MD, MPH

Background: Growing numbers of critically ill patients receive pro-
range, 3 to 5 transitions]), including 68 patients (67%) who were
longed mechanical ventilation. Little is known about the patterns of
readmitted at least once. Patients spent an average of 74% (95%
care as patients transition from acute care hospitals to postacute
CI, 68% to 80%) of all days alive in a hospital or postacute care
care facilities or about the associated resource utilization.
facility or receiving home health care. At 1 year, 11 patients (9%)
had a good outcome (alive with no functional dependency), 33
Objective: To describe 1-year trajectories of care and resource
(26%) had a fair outcome (alive with moderate dependency), and
utilization for patients receiving prolonged mechanical ventilation.
82 (65%) had a poor outcome (either alive with complete func-
Design: 1-year prospective cohort study.
tional dependency [4 patients; 21%] or dead [56 patients; 44%]).
Patients with poor outcomes were older, had more comorbid con-
Setting: 5 intensive care units at Duke University Medical Center,
ditions, and were more frequently discharged to a postacute care
Durham, North Carolina.
facility than patients with either fair or good outcomes (⬍ 0.05
for all). The mean cost per patient was $306 135 (SD, $285 467),
Participants: 126 patients receiving prolonged mechanical ventila-
and total cohort cost was $38.1 million, for an estimated $3.5
tion (defined as ventilation for ⱖ4 days with tracheostomy place-
million per independently functioning survivor at 1 year.
ment or ventilation for ⱖ21 days without tracheostomy), as well as
their 126 surrogates and 54 intensive care unit physicians, enrolled
Limitation: The results of this single-center study may not be
consecutively over 1 year.
applicable to other centers.
Measurements: Patients and surrogates were interviewed in the
Conclusion: Patients receiving prolonged mechanical ventilation
hospital, as well as 3 and 12 months after discharge, to determine
have multiple transitions of care, resulting in substantial health care
patient survival, functional status, and facility type and duration of
costs and persistent, profound disability. The optimism of surrogate
postdischarge care. Physicians were interviewed in the hospital to
decision makers should be balanced by discussions of these out-
elicit prognoses. Institutional billing records were used to assign
comes when considering a course of prolonged life support.
costs for acute care, outpatient care, and interfacility transportation.
Medicare claims data were used to assign costs for postacute care.
Primary Funding Source: None.
Results: 103 (82%) hospital survivors had 457 separate transitions
Ann Intern Med. 2010;153:167-175.
www.annals.org
in postdischarge care location (median, 4 transitions [interquartile
For author affiliations, see end of text.
The 300000 patients per year who receive life support vices,andtothepostacutecareindustry(3).Dueinpartto
in intensive care units (ICUs) for much longer than
substantial annual costs, the high reimbursement rates for
average have been labeled as receiving “prolonged mechan-
facility-based care, and the high margins reported by post-
ical ventilation” (1, 2). These patients utilize a dispropor-
acute care facilities, the Deficit Reduction Act of 2005
tionately large amount of health care resources and have
directed the Centers for Medicare & Medicaid Services to
relatively poor long-term outcomes (2– 4). Patients report
reform the current system of postacute care payment (9).
diminished quality of life, have important functional and
For these reasons, a clearer description of patients’
cognitive limitations, require prolonged informal caregiv-
postdischarge paths through different care facilities, the as-
ing assistance, and have high 1-year mortality rates (5–7).
sociated burden of functional limitations, and patient-level
Despite these outcomes, the number of patients per year
receiving prolonged mechanical ventilation will probably
exceed 600 000 within a decade, with associated hospital
See also:
costs of $50 billion to $60 billion (2). Decision makers’
Print
hope for patient survival coupled with an incomplete un-
Editors’ Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168
derstanding of the specific implications of providing pro-
Editorial comment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
longed mechanical ventilation may contribute to the in-
Summary for Patients. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I-56
creasing incidence (8).
Patients receiving prolonged mechanical ventilation
Web-Only
incur disproportionately high acute care costs and utilize
Appendix
postacute care facilities more frequently than other patient
Appendix Tables
groups, which makes them of special interest to health care
Conversion of graphics into slides
payers, such as the Centers for Medicare & Medicaid Ser-
© 2010 American College of Physicians 167

Article Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation
tomy. We defined the surrogate as the person most in-
Context
volved in the decision to place a tracheostomy and the one
A growing number of patients opt for prolonged mechani-
most likely to provide most of the postdischarge care. En-
cal ventilation, often with the understanding that their
rolled physicians were self-identified as the primary ICU
chances for recovery are good.
physician for each patient.
Contribution
Data Collection and Variables
In this study, 126 patients in intensive care units who re-
We collected data from medical records, administra-
quired prolonged mechanical ventilation had high mortal-
tive billing records, and participant interviews. Study staff
ity and multiple transitions of care, incurring estimated
abstracted clinical data from patients’ charts and hospital
costs of $3.5 million per patient over the following 12
electronic records to record admitting diagnoses and oper-
months. Only 11 patients were alive with no functional
dependencies at 1 year.
ative procedures, sociodemographic characteristics, Charl-
son comorbidity scores (11), acute physiology scores rep-
Caution
resenting illness severity on the day of tracheostomy
The care and transitions all took place in a single medical
placement (12), mechanical ventilation course, and hospi-
center and region.
tal and ICU lengths of stay.
Patients, surrogates, and physicians were interviewed
Implication
in person within 48 hours of meeting study eligibility cri-
Patients requiring prolonged mechanical ventilation have
teria. Follow-up interviews were performed with patients
complicated courses and poor outcomes that often con-
and surrogates either by telephone or in person 3 and 12
trast with initial expectations for recovery.
months later, with 3-month interviews primarily informing
vital status and resource utilization calculations. We com-
—The Editors
pleted 100% of interviews with surrogates and patients,
excluding patients who had died (36 patients [29%] at 3
factors associated with high resource utilization and poor
months and 56 patients [44%] at 12 months) or who
outcomes can assist in clinical decision making, institu-
showed clinically significant cognitive impairment (36 pa-
tional planning, payment reform, and the design of future
tients [29%] at 3 months and 31 patients [25%] at 12
interventions targeted to these unique patients. Therefore,
months), as defined by a score of less than 20 on the
we aimed to describe the overall trajectories of care location
Folstein Mini-Mental State Questionnaire (13). The
and costs for a consecutively enrolled cohort of patients
6-item activities of daily living instrument (14) quantified
receiving prolonged mechanical ventilation.
dependencies in basic functioning, including bathing,
dressing, feeding, transferring from bed to chair, bladder
METHODS
and bowel control, and use of the toilet.
Study Design and Participants
Quality of life was assessed with the EuroQol-5D
We conducted a 1-year, prospective cohort study in
(EQ-5D) (15, 16), an instrument with evidence of validity
the adult general surgical, trauma, neurologic, cardiotho-
in survivors of critical illness and as a surrogate-completed
racic surgery, cardiac, and medical ICUs at Duke Univer-
proxy measure. We adjusted survival for quality of life by
sity Medical Center, Durham, North Carolina. Partici-
multiplying each patient’s 3- and 12-month EQ-5D index
pants, including 126 patients and their 126 surrogates and
scores (1 ⫽ excellent quality of life; ⫺0.1 ⫽ worse than
54 primary ICU physicians, were enrolled beginning in
death) by the total days alive in the 2 periods (0 to 3
April 2006 through daily screening of ICUs by study staff,
months and 4 to 12 months) preceding each measurement.
with follow-up completed in April 2008. Details about
We defined poor quality of life as an index score of 0.44 or
rates of enrollment, exclusion, and declining to participate,
lower, 2 SDs below the U.S. population average for per-
as well as characteristics of the surrogates and physicians,
sons aged 55 to 65 years (17). We defined good quality of
are provided elsewhere (5).
life as a score greater than 0.80, the U.S. population aver-
Patients were eligible for the study if they were age 18
age for similar age groups, and fair quality of life as inter-
years or older and met either of 2 common definitions of
mediate scores (18). Because nearly one third of patients
prolonged mechanical ventilation: mechanical ventilation
were too disabled to complete interviews during follow-up,
for 21 or more days with less than 48 hours of unassisted
we used surrogate assessments of patients’ quality of life
breathing or 4 or more days of ventilation and placement
and functional status in analyses. Scores on the EQ-5D
of a tracheostomy for an expected prolonged requirement
were highly correlated (⫽ 0.94; ⬍ 0.001) between sur-
for ventilatory support (10). Exclusion criteria were lack of
rogates and cognitively intact patients. Surrogates and phy-
an identifiable surrogate; English-language fluency poor
sicians also reported whether they expected patients to sur-
enough to require a translator; tracheostomy placement for
vive and to have complete functional independence at 1
either emergency indications or an ear-, nose-, or throat-
year, with responses of “strongly agree” or “agree” consid-
related diagnosis; or preadmission receipt of a tracheos-
ered as “high expectations” and “don’t know,” “disagree,”
168 3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3
www.annals.org

Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation Article
or “strongly disagree” recorded as “low expectations” for
Table 1. Baseline Characteristics and Hospital Discharge
either item.
Disposition*
Data on resource utilization were obtained by re-
viewing medical records, administrative billing records,
Characteristic
Value
and participant interviews (Appendix, available at www
.annals.org). We determined costs for the primary hos-
Age, y
Mean (SD)
55 (16)
pitalization by using itemized charges from each pa-
Range
19–85
tient’s administrative billing record and converting these
Female, n (%)
50 (40)
to costs by using department-specific cost-to-charge ra-
Race or ethnicity, n (%)
tios obtained from the Centers for Medicare & Medic-
White
67 (53)
aid Services hospital cost reports (19). We used partici-
Black
48 (38)
Native American
7 (5)
pant interviews to record any hospital readmission,
Asian
2 (2)
postacute care facility admission, or use of home health
Hispanic
2 (2)
service. Duration of care for each episode, including
Place of residence before admission, n (%)
length of ICU stay during readmissions, was verified by
Home
124 (98)
Nursing facility
2 (2)
review of medical records whenever possible. We esti-
mated costs for postdischarge care episodes by using
Employment status, n (%)
Employed full- or part-time
41 (32)
2006 region-specific mean daily ICU, hospital, and
Not currently employed, retired, or disabled
85 (68)
postacute care costs obtained from Medicare claims.
Less than high school education, n (%)†
Physician costs were estimated at 17% of hospital costs,
Patients
15 (12)
as in previous analyses (20). Clinic visits and ambula-
Surrogates
9 (8)
tory surgical procedures were recorded from medical
Insurance status, n (%)
Private
72 (57)
charts and assigned costs on the basis of relevant Cur-
Government (Medicare or Medicaid)
34 (27)
rent Procedural Terminology codes. Air and ground
Self-pay
20 (16)
transportation costs were assigned for interfacility trans-
Median comorbid conditions (IQR)
2 (0–4)
fers on the basis of administrative billing records.
Median dependencies in ADLs (IQR)
0 (0–0)
Statistical Analysis
Primary ICU admission diagnosis, n (%)‡
Respiratory failure
29 (23)
The primary outcomes of the study were 1-year sur-
Neurologic
29 (23)
vival, functional status, and health care–associated resource
Trauma
27 (21)
Postoperative
26 (21)
utilization. We also described health outcomes by combin-
Septic shock
10 (8)
ing 1-year survival and functional status into 3 simple cat-
Cardiac
5 (4)
egories designated to be equally interpretable by patients,
Median Acute Physiology Score (IQR)§
surrogates, and physicians: good outcome (alive with no
ICU day 1
19 (15–24)
Day of tracheostomy placement
15 (12–19)
dependencies in activities of daily living), fair outcome
(alive with 1 to 5 dependencies in activities of daily living),
Median ventilator days (IQR)
Before tracheostomy㛳
11 (8–17)
or poor outcome (either dead or alive with dependencies in
Total
27 (18–24)
all 6 activities of daily living).
Median length of stay (IQR), d
We present categorical data as numbers (percent-
ICU
26 (22–42)
Hospital
39 (28–57)
ages) and continuous data as means (SDs) or medians
(interquartile ranges [IQRs]). We examined factors as-
Hospital discharge disposition, n (%)
sociated with grouped health outcomes (good, fair, or
Home without paid home health care
6 (5)
Home with paid home health care
14 (11)
poor) as appropriate for data distribution by using Pear-
Long-term acute care facility
36 (29)
Skilled nursing facility
17 (13)
son chi-square and Fisher exact tests for categorical vari-
Rehabilitation facility
23 (18)
ables and analysis of variance tests or Kruskal–Wallis
Other hospital
3 (2)
Still in acute care hospital at 1 y
1 (1)
tests for continuous variables. Because cost data were
Inpatient hospice facility
3 (2)
skewed, we used log-transformed values in analyses. Ad-
Dead
23 (18)
ditional ventilator outcomes data are shown in the Ap-
ADL ⫽ activity of daily living; ICU ⫽ intensive care unit; IQR ⫽ interquartile
pendix. We used Stata software, version 11 (StataCorp,
range.
College Station, Texas) for all analyses and considered a
* Out of 126 patients, unless noted otherwise.
† Out of 108 patients, because 18 (14%) patients did not answer.
value less than 0.05 to be significant.
‡ Categories include respiratory (pneumonia, aspiration, and pulmonary embolus),
neurologic (ischemic stroke, subarachnoid hemorrhage, the Guillain–Barré syn-
Role of the Funding Source
drome, and status epilepticus), trauma, nontrauma surgical (immediate postoper-
ative general and cardiothoracic), and cardiac (myocardial infarction and out-of-
The Duke University Institutional Review Board ap-
hospital cardiac arrest).
§ From APACHE (Acute Physiology and Chronic Health Evaluation) II classifi-
proved all study procedures. No external funding was re-
cation (12).
ceived for this study.
㛳 Out of 125 patients, because 1 patient did not have tracheostomy.
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 169

Article Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation
RESULTS
Table 2. Patient and Process-of-Care Outcomes at 1 Year
Baseline Characteristics and Hospital Course
After Discharge*
Patients were middle-aged, insured, and well-educated
and had few premorbid functional limitations or medical
Outcome
Value
comorbid conditions on average (Table 1). Admission di-
Survival, n (%)
70 (56)
agnoses were nearly equivalent in proportion among
Quality of life in survivors at 1 y, n (%)†
trauma, nontrauma surgical, neurologic, and medical
Good
19 (27)
Fair
17 (24)
causes. Patients had a median of 27 ventilator days (IQR,
Poor
34 (49)
18 to 27 days) and a median hospital stay of 39 days. A
Median total quality-adjusted life-days over 1 y (IQR)‡
66 (16–223)
total of 86 (68%) patients were ultimately weaned from
Disposition at 1 y, n (%)
ventilation (Appendix Table 1, available at www.annals
Home without paid home care
11 (9)
Home with paid home care
47 (37)
.org). The 23 patients (18%) who died in the hospital had
Skilled nursing facility
10 (8)
a greater length of stay than did survivors (53 days [IQR,
Inpatient rehabilitation facility
1 (1)
Residing in a hospital, never discharged
1 (1)
33 to 82 days] vs. 28 days [IQR, 27 to 52 days]) and
Dead
56 (44)
received more ventilator days (46 days [IQR, 32 to 81 days]
Location of death over 1 y, n (%)§
vs. 25 days [IQR, 20 to 34 days]; ⫽ 0.001). All patients
Withdrawal of mechanical ventilation in hospital
22 (39)
Receiving full support on ventilator in hospital or facility
24 (43)
who died during the initial hospitalization were receiving ven-
Hospice
7 (13)
Home
3 (5)
tilation via tracheostomy at the time of death. Most (74%)
survivors were discharged to a postacute care facility.
Mechanical ventilation outcomes, n (%)
Weaned from ventilator
86 (68)
During initial hospitalization
69
One-Year Outcomes and Trajectories of Care
At long-term acute care facility
13
At skilled nursing facility
4
At 1 year, 70 patients (56%) were alive, although only
At another hospital
1
11 (9%) were independently functioning and only 19
Not weaned from ventilator
40 (32)
Alive, still ventilated at 1 y
3
(27%) had a good quality of life (Table 2). Of these sur-
Died, ventilator-dependent
37
vivors, 68 were ultimately decannulated, all within 1
Median duration of ventilator support (IQR), d 
If weaned from ventilator
21 (16–37)
month of ventilator weaning. Those who died during
If never weaned from ventilator
42 (33–74)
follow-up lived a median of only 79 days (IQR, 46 to 125
Transitions among care locations over 1 y, n (%)¶
days). Patients had 457 transitions in care location (median, 4
To a lower or an equal level of care
305 (65)
To a higher level of care
152 (35)
transitions [IQR, 3 to 5 transitions]) during follow-up (Fig-
Readmissions**
150
ure 1), receiving a total of 14 552 days of inpatient hospi-
Inpatient rehabilitation to skilled nursing facility
2
tal and facility care. There were 150 readmissions in 68
Hospital readmissions, by diagnostic category, n (%)††
Sepsis
56 (45)
(67%) of the 103 hospital survivors. Most readmissions
Respiratory failure
26 (21)
(96 [65%] patients) occurred within 3 months; nearly half
Surgical complications
22 (17)
Neurologic complications
7 (6)
were related to sepsis (Appendix Table 2, available at www
Other medical
39 (31)
.annals.org). The average patient spent 74% (95% CI,
Median postacute care utilization (IQR), d‡‡
68% to 80%) of all days alive in a hospital or postacute
Long-term acute care facility
29 (21–70)
Skilled nursing facility
42 (27–228)
care facility or was receiving home health care; 61% (CI,
Rehabilitation facility
28 (21–45)
54% to 68%) of study days were facility-based. Only 3
Home health services
84 (34–250)
patients (2%) were both initially discharged to their home
IQR ⫽ interquartile range.
and remained there, whereas only 3 of 54 previously em-
* Out of 126 patients, unless noted otherwise.
ployed patients (6%) ever returned to work. A total of 19
† Out of 70 patients. Quality of life was determined by surrogate assessment using
EuroQol-5D index score. A score ⱕ0.44 is poor, 0.45 to 0.79 is fair, and ⱖ0.80 is good.
surrogates (27%) reported a good quality of life for 1-year
‡ Calculated by adjusting all days alive during 1 y with corresponding
survivors.
EuroQol-5D index scores obtained at 3- and 12-mo follow-up.
§ Out of 56 patients.
At 1 year, 11 patients (9%) had a good health out-
㛳 86 patients were eventually weaned from ventilator support, and 40 patients were
come, 33 (26%) had a fair outcome, and 82 (65%) had a
never weaned from ventilator support.
¶ Out of 457 transitions. A total of 88 patients moved to a lower or an equal level
poor outcome (Table 2). Only 23 patients (18%) either
of care, and 69 patients moved to a higher level of care. The total patients who
improved in outcome category or maintained a good out-
moved to either lower or higher levels of care includes 58 patients who had
transitions to both higher and lower levels of care.
come between 3 and 12 months (Figure 2). All 1-year
** In 68 of the 102 patients discharged from the index hospitalization to a desti-
survivors in the fair- and good-outcome groups were resid-
nation other than hospice.
†† Out of 150 readmissions. Readmission categories include sepsis (urinary tract
ing at home, except for 1 fair-outcome survivor, who re-
infection, pneumonia, catheter infections, and other), respiratory failure (conges-
sided in a nursing facility. Compared with patients with
tive heart failure, pneumonia, pulmonary embolism), surgical complications or
repeated surgery related to primary admission, neurologic complications (seizure,
poor outcomes, those with fair outcomes had more transi-
intracerebral hemorrhage, subdural hematoma), or other medical conditions (de-
tions (median, 5 transitions [IQR, 4 to 7 transitions] vs. 2
hydration, mental status change, gastrointestinal hemorrhage, admission for che-
motherapy, fall, renal failure, pancreatitis, gastrostomy complication).
transitions [IQR, 0 to 5 transitions]) and were more likely
‡‡ 43 admissions to long-term acute care facilities in 38 patients, 63 admissions to
both to be readmitted (53% vs. 27%; P
skilled nursing facilities in 36 patients, 54 admissions to rehabilitation facilities in
⫽ 0.02) and to re-
28 patients, and 44 episodes of home health service in 36 patients.
ceive facility-based postacute care (81% vs. 61%; ⫽ 0.03).
170 3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3
www.annals.org

Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation Article
Patients with a poor outcome were older, had more
who later had fair outcomes, and 11 (100%) who later had
comorbid conditions, and were more frequently discharged
good outcomes (⫽ 0.002).
while still receiving mechanical ventilation than those with
Resource Utilization
better outcomes (Table 3). Those with fair outcomes were
The mean total 1-year cost of health care for cohort
most frequently uninsured and were less severely ill on the
members was $306 135 (SD, $285 467), whereas cost for
day of tracheostomy placement. Patients with fair and poor
the entire cohort exceeded $38.5 million (Table 4). Most
outcomes were discharged in equal proportions to long-
of the cost ($28.1 million, or 73%) was incurred by the
term acute care and skilled nursing facilities (42 [51%] vs.
initial hospitalization. The highest mean cost for postacute
16 [48%]). Patients with good outcomes tended to be ad-
care was for persons receiving long-term acute care
mitted with trauma and were more frequently discharged
($91 277), followed by those receiving care in a skilled
home than other patients. The proportion of patients with
nursing facility ($31 892), care in an inpatient rehabilita-
moderate or greater severity of illness (acute physiology
tion facility ($21 244), and home health service care
scores ⬎15) on the day of tracheostomy was the same in
($6669). Outpatient costs averaged $551, although trans-
those with poor outcomes (64%) and good outcomes
portation costs exceeded $10 000 per patient. The 1-year
(63%). The proportion of surrogates with high expecta-
costs did not differ by health outcome (⫽ 0.40) (Appen-
tions for either survival or functional independence did not
dix Table 3, available at www.annals.org).
differ on the basis of subsequent health outcome categori-
zation (⬎ 0.05 for all). Physicians were somewhat less
optimistic about patients’ survival, although they reported
DISCUSSION
high expectations for functional independence for 36
Our study offers new insights into a growing popula-
(44%) patients who later had poor outcomes, 17 (52%)
tion of relatively understudied critically ill patients. Over 1
Figure 1. Trajectories of care for patients in the prolonged mechanical ventilation cohort over the first year after discharge.
Initial hospitalization (n = 126)
Residing at 1 year: 1
Transition to inpatient hospice: 3*
Died: 23

99 patients
3 patients
36 patients
17 patients
23 patients
20 patients
Alive at 1 y: 3
Alive at 1 y: 19
Alive at 1 y: 13
Alive at 1 y: 22
Alive at 1 y: 13
Other hospital (n = 3)
Long-term acute-
Skilled nursing
Inpatient rehabilitation
Home (n = 136)
Total patients: 3
1
care facility (n = 43)
facility (n = 63)†
facility (n = 54)
Total patients: 71
Residing at 1 y: 0
1
transition
Total patients: 38
13
Total patients: 36
Total patients: 28
22
Residing at 1 y: 58
Died: 0
transition
transitions
Residing at 1 y: 0
Residing at 1 y: 10
2
transitions
Residing at 1 y: 1
Independent: 11
transitions
Died: 6*
Died: 6*
Died: 0
Dependent: 47
Died: 4*
11 transitions
4 transitions
8 transitions
2 transitions
6 transitions
29 transitions
75 transitions
26 transitions
35 transitions
12 transitions
74 transitions
29 transitions
Hospital readmission (n = 150)
Total patients: 68
Died: 13*

Arrows between care locations indicate both the direction of patient transitions and the total number of patients transferred between locations over 1 year.
Solid lines represent initial transitions between the hospital and other locations. Dashed lines represent subsequent hospital readmissions and discharges
involving postdischarge care locations. Dotted lines represent transitions among postdischarge care locations, including home. Each box summarizes the
total numbers of both readmissions and patients admitted, as well as how many patients remained or died in each location of care at 1 year.
* 7 transitions to inpatient hospice and death not shown (3 from the acute hospitalization and 1 each from home, long-term acute care facility, skilled
nursing facility, and hospital readmission).
† 1 transition from skilled nursing facility to skilled nursing facility not shown.
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 171

Article Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation
resource utilization. The pattern of patient death may have
Figure 2. Patient trajectories at 1 year, by health outcome.
accentuated this distribution of costs, because patients who
died during hospitalization had an average length of stay
3 Months
12 Months
more than 2 weeks longer than that of those who survived.
6 (4.5%)*
Because the risk for death remained high throughout
9 (7%)
2 (1.5%)
follow-up, the opportunity to utilize postdischarge re-
1 (1%)
sources was attenuated. Still, the high cost of acute critical
5 (4%)*
care is clearly a major factor, because cohort members’
hospital costs alone were 15 times greater than those of an
18 (14%)
34 (27%)
average Medicare patient with critical illness (24). Also, the
4 (3%)
readmission rate we observed was nearly 50% higher than
7 (6%)
that reported in Medicare beneficiaries who survive a hos-
pitalization that includes mechanical ventilation (25). It is
therefore troubling that the number of patients receiving
12 (9.5%)*
prolonged mechanical ventilation is expected to increase
substantially over the coming decade (2).
These data also are relevant to efforts to reform post-
47 (37%)
23 (18%)
acute care payment, initiated with the Deficit Reduction
Act of 2005 (26). Payments for prolonged mechanical ven-
tilation are widely disparate, with acute care hospitals often
12 (9.5%)
receiving far less than postacute care facilities (27). Some
have proposed basing payment for the treatment of pa-
Good Outcome
Fair Outcome
Poor Outcome
tients with chronic, critical illness on the quality of longi-
tudinal care, to reward lower-cost providers who can
reduce costly transitions and readmissions (28, 29).
Alive with no
Alive with some
Alive with
Dead
However, the singularly high readmission rate from post-
functional
functional
complete
dependencies
dependencies
functional
acute care may be associated with patient characteristics
dependency
that are impossible to modify, such as age and comorbid
conditions, and should be investigated further before a
Each bar shows patients at 3- and 12-mo intervals, grouped by survival
benchmark rate is considered as a quality modifier of pay-
and number of functional limitations in basic activities of daily living.
The arrows indicate group members’ subsequent longitudinal transitions
ment (30). The complexity of patients’ trajectories of care
to other health outcomes. For example, between 3 and 12 months, 34
highlights the need to define quality indicators for this
patients with a fair 3-month outcome improved to a good outcome (
population that are transportable across institution type,
5), remained at fair outcome (⫽ 18), or worsened to a poor outcome
(⫽ 4) or died (⫽ 7). Percentages in both 3- and 12-mo outcomes
with the goals of improving patients’ overall care and the
categories are calculated by including 36 (29%) patients (not shown)
efficiency with which care is delivered (26).
who were dead at 3 mo.
Several studies (7, 31–33) have shown the extensive
* These 23 (18%) patients improved or remained in the good-outcome
grouping between 3 and 12 mo.
effect of critical illness on the physical, mental, and finan-
cial well-being of patients and their families. However,
both the magnitude of disability and the infrequency of
year, 126 patients who received prolonged mechanical ven-
postdischarge recovery are noteworthy. Our findings that
tilation had a median of 4 transitions of care location each
patients with poor outcomes were more likely to be elderly,
and spent nearly 75% of all days in hospitals, in postacute
have comorbid conditions, and be receiving ventilation at
care facilities, or at home receiving paid home care. Survi-
discharge are generally similar to those of other studies (34,
vors at 1 year were left with a serious burden of pervasive,
35), as is our observation that illness severity scores at the
persistent disability despite aggressive care that cost a total
time of tracheostomy do not accurately discriminate be-
of $38 million, or approximately $3.5 million for each
tween patients with good or poor outcomes. Similarly, we
1-year survivor without serious functional dependencies.
observed that most patients with a good functional recov-
These findings are important for patients, families, cli-
ery were admitted because of trauma (36). However, pa-
nicians, and policymakers. First, the effect on the U.S.
tients with intermediate outcomes—those who are alive
health care system of patients receiving prolonged mechan-
but with moderate functional dependency—may be the
ical ventilation has probably been substantially under-
most challenging to manage, because of the perceived un-
estimated (2, 3, 21). Past estimates (22, 23) of these pa-
certainty associated with their prognosis. These previously
tients’ resource utilization have not focused on cumulative
high-functioning patients were less severely ill than other
acute and postdischarge care. We found that whereas the
patients. Despite their decision makers’ initial optimism,
initial hospitalization accounted for most costs, postacute
however, they rarely improved over time, instead cycling
care facilities and readmissions contributed substantially to
frequently between postacute care facilities and hospitals.
172 3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3
www.annals.org

Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation Article
Table 3. Baseline and Hospital Characteristics Associated With 1-Year Health Outcomes*
Characteristic
Health Outcome at 1 Year†
P Value‡
Poor (n ⴝ 82)
Fair (n ⴝ 33)
Good (n ⴝ 11)
Mean age (SD), y
59 (14)
47 (17)
51 (22)
0.001
>1 dependency in activities of daily living, n (%)
13 (16)
6 (18)
1 (9)
0.19
Median comorbid conditions (IQR), n
2 (1–4)
1 (0–3)
0 (0–2)
0.001
Insurance status, n (%)
0.04
Private
43 (53)
19 (58)
10 (91)
Government (Medicare or Medicaid)
29 (35)
4 (12)
1 (9)
Self-pay
10 (12)
10 (30)
0 (0)
Primary ICU admission diagnostic category, n (%)§
0.02
Trauma
9 (11)
13 (39)
5 (45)
Nontrauma surgical
28 (34)
5 (15)
3 (27)
Medicine
45 (55)
15 (45)
3 (27)
Acute Physiology Score >15 on day of tracheostomy, n (%)
52 (63)
12 (36)
7 (64)
0.03
Physicians with high expectations for, n (%)
Survival
36 (44)
24 (73)
11 (100)
⬍0.001
Functional independence
36 (44)
17 (52)
11 (100)
0.002
Outcome for which surrogates had high expectations, n (%)
Survival
74 (90)
32 (97)
11 (100)
0.30
Functional independence
54 (66)
25 (76)
11 (100)
0.05
Mechanical ventilation at hospital discharge, n (%)
42 (52)
5 (15)
1 (9)
⬍0.001
Discharge disposition, n (%)
⬍0.001
Home
8 (10)
6 (18)
6 (55)
Long-term acute care, skilled nursing facility, other hospital
42 (51)
16 (48)
2 (18)
Inpatient rehabilitation facility
9 (11)
11 (33)
3 (27)
Dead
23 (28)
0 (0)
0 (0)
Median number of transitions of care location (IQR)
2 (0–5)
5 (4–7)
2 (2–5)
0.001
ICU ⫽ intensive care unit; IQR ⫽ interquartile range.
* Out of 126 patients.
† Health outcome categories are defined as good (alive with no dependencies in activities of daily living), fair (alive but with 1 to 5 dependencies in activities of daily living),
and poor (either alive and completely dependent or dead).
‡ Based on Pearson chi-square test, Fisher exact test, 1-way analysis of variance, or Kruskal–Wallis test.
§ Categories include trauma, nontrauma surgical (immediate postoperative general and cardiothoracic), and medicine (pulmonary, infectious disease, neurologic, and cardiac
diagnoses).
Our study confirms that prolonged mechanical venti-
lation is a highly resource-intensive condition with a gen-
Table 4. Resource Utilization at 1 Year*
erally poor outcome. However, the circumstances under
which decision making about prolonged mechanical venti-
Resource
Mean Individual
Cohort Total
lation occur are not ideal, probably favoring the pursuit
Cost (SD), $
Cost, $
of aggressive care (8). First, the content of physician–
Total costs at 1 y
306 135 (285 467)
38 577 935
surrogate communication is inadequate for fully shared de-
cision making (37). Nelson and colleagues (8) reported
Initial hospitalization
223 406 (278 165)
28 149 128
that 80% and 93% of surrogates of patients with pro-
Postacute care
57 730 (77 735)
5 504 902
longed mechanical ventilation received no information
Long-term acute care facility
91 277 (103 017)
3 468 519
about possible functional dependency or expected 1-year
Skilled nursing facility
31 892 (34 727)
1 148 122
Rehabilitation facility
21 244 (15 718)
594 839
survival, respectively. Second, both clinicians and surro-
Home health services
6669 (4754)
293 422
gates substantially overestimate prospects for recovery and
Hospital readmissions
54 818 (87 204)
3 727 631
do not anticipate the amount and intensity of caregiving
that will be required (5). A new prognostic model (34) has
Transportation costs†
10 906 (6951)
1 155 998
shown promise for this population but requires further val-
Outpatient costs‡
551 (585)
40 276
idation. Third, previous research (38) has shown that most
internists are uncomfortable discussing uncertain prog-
* Out of 126 patients.
noses, as may be the case for a patient who survives an
† Includes air and ground transport between acute and postacute care facilities.
‡ Includes emergency department visits, clinic visits, and outpatient surgeries.
acute critical illness but still requires life support. However,
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 173

Article Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation
surrogates acknowledge the inevitable uncertainty in criti-
From Duke University, Durham, and University of North Carolina,
cal illness outcomes and still desire prognostic estimates in
Chapel Hill, North Carolina, and Leonard Davis Institute of Health
the setting of end-of-life decisions (39). Finally, the com-
Economics, University of Pennsylvania, Philadelphia, Pennsylvania.
plexities of critical illness can be hard for providers to ex-
Grant Support: By the National Institutes of Health (grants K23
plain in terms that surrogates understand and value. The
HL081048, K23 HL082650, and K23 HL067068).
simple health outcome groupings we have reported may
help in this regard and may also lend themselves to incor-
Potential Conflicts of Interest: Disclosures can be viewed at www.acponline
poration in future decision-support tools for this popula-
.org/authors/icmje/ConflictOfInterestForms.do?msNum⫽M09-2795.
tion. El-Jawahri and colleagues (40) have shown that deci-
sion tools that use simple categorizations of choices and
Reproducible Research Statement: Study protocol and data set: Avail-
outcomes are more effective than verbal descriptions alone
able from Dr. Cox (e-mail, xxxxxxxxxxx.xxx@xxxx.xxx). Statistical
code: 
Not available.
in end-of-life considerations.
We enrolled critically ill patients near the time of tra-
Requests for Single Reprints: Christopher E. Cox, MD, MPH, Duke
cheostomy. This is when the physician determines that
University Medical Center, Division of Pulmonary and Critical Care
timely ventilator liberation is unlikely and the surrogate
Medicine, Box 102043, Durham, NC 27710; e-mail, christopher.cox
decision maker acknowledges that the patient would desire
@duke.edu.
prolonged life support. Although tracheostomy is being
performed increasingly earlier in the course of ventilation,
Current author addresses and author contributions are available at www
little persuasive evidence suggests that either early (⬍1
.annals.org.
week) or late (⬎2 to 3 weeks) timing confers important
clinical benefit (41– 43). This uncertainty has probably
References
contributed to the substantial variation in practice seen
1. Carson SS, Bach PB. The epidemiology and costs of chronic critical illness.
across physicians, hospitals, and regions (44).
Crit Care Clin. 2002;18:461-76. [PMID: 12140908]
Our study has several limitations. We used participant
2. Zilberberg MD, Shorr AF. Prolonged acute mechanical ventilation and hos-
self-reports to quantify the duration of postdischarge care.
pital bed utilization in 2020 in the United States: implications for budgets, plant
and personnel planning. BMC Health Serv Res. 2008;8:242. [PMID: 19032766]
Although this strategy may result in inaccuracies, data sug-
3. Cox CE, Carson SS, Govert JA, Chelluri L, Sanders GD. An economic
gest that costs would be underestimated rather than in-
evaluation of prolonged mechanical ventilation. Crit Care Med. 2007;35:1918-
flated (45, 46). Similarly, we could not quantify the nota-
27. [PMID: 17581479]
ble financial strain of critical illness on patients and their
4. Nelson JE, Meier DE, Litke A, Natale DA, Siegel RE, Morrison RS. The
symptom burden of chronic critical illness. Crit Care Med. 2004;32:1527-34.
caregivers, also reducing its true economic effect. In addi-
[PMID: 15241097]
tion, although we enrolled participants consecutively and
5. Cox CE, Martinu T, Sathy SJ, Clay AS, Chia J, Gray AL, et al. Expectations
few participants (20%) declined, our findings may not rep-
and outcomes of prolonged mechanical ventilation. Crit Care Med. 2009;37:
2888-94; quiz 2904. [PMID: 19770733]
resent patients receiving prolonged mechanical ventilation
6. Nelson JE, Tandon N, Mercado AF, Camhi SL, Ely EW, Morrison RS.
at other institutions or those who have different sociocul-
Brain dysfunction: another burden for the chronically critically ill. Arch Intern
tural or linguistic backgrounds. The Durham, North Caro-
Med. 2006;166:1993-9. [PMID: 17030833]
lina, area has a relatively high long-term acute care facility
7. Van Pelt DC, Milbrandt EB, Qin L, Weissfeld LA, Rotondi AJ, Schulz R,
et al. 
Informal caregiver burden among survivors of prolonged mechanical ven-
penetration compared with other regions of the United
tilation. Am J Respir Crit Care Med. 2007;175:167-73. [PMID: 17068327]
States, which may lead to more care transitions. Further
8. Nelson JE, Mercado AF, Camhi SL, Tandon N, Wallenstein S, August GI,
study in larger data sets may allow a more robust charac-
et al. Communication about chronic critical illness. Arch Intern Med. 2007;167:
2509-15. [PMID: 18071175]
terization of potentially modifiable risk factors for resource
9. Deficit Reduction Act of 2005. Pub. L. No. 109-171, S. 1932 (2006). Ac-
utilization.
cessed at www.govtrack.us/congress/billtext.xpd?bill⫽s109-1932 on 11 June
The incidence of prolonged mechanical ventilation
2010.
will probably increase in the coming years, consuming sub-
10. MacIntyre NR, Epstein SK, Carson S, Scheinhorn D, Christopher K,
Muldoon S; National Association for Medical Direction of Respiratory Care.

stantial health care resources in the process. Given the
Management of patients requiring prolonged mechanical ventilation: report
disproportionately high costs and associated disability of
of a NAMDRC consensus conference. Chest. 2005;128:3937-54. [PMID:
prolonged mechanical ventilation, clinicians need to
16354866]
11. Deyo RA, Cherkin DC, Ciol MA. Adapting a clinical comorbidity index for
reconsider their approach to its provision. Currently, the
use with ICD-9-CM administrative databases. J Clin Epidemiol. 1992;45:613-9.
decision-making process for prolonged mechanical ventila-
[PMID: 1607900]
tion is marked by unrealistic expectations and poor com-
12. Knaus WA, Draper EA, Wagner DP, Zimmerman JE. APACHE II: a
munication. It seems prudent that, in the context of pro-
severity of disease classification system. Crit Care Med. 1985;13:818-29. [PMID:
3928249]
longed mechanical ventilation, physicians not only discuss
13. Folstein MF, Folstein SE, McHugh PR. “Mini-mental state”. A practical
long-term outcomes with surrogates in terms that they can
method for grading the cognitive state of patients for the clinician. J Psychiatr
easily understand but also explicitly convey the probable
Res. 1975;12:189-98. [PMID: 1202204]
14. Katz S, Ford AB, Moskowitz RW, Jackson BA, Jaffe MW. Studies of illness
demands of treatment and the future functional depen-
in the aged. the index of ADL: a standardized measure of biological and psycho-
dence patients will probably have.
social function. JAMA. 1963;185:914-9. [PMID: 14044222]
174 3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3
www.annals.org

Trajectories of Care in Prolonged Mechanical Ventilation Article
15. The EuroQol Group. EuroQol—a new facility for the measurement of
respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 2001;163:1389-94.
health-related quality of life. Health Policy. 1990;16:199-208. [PMID:
[PMID: 11371406]
10109801]
32. Covinsky KE, Goldman L, Cook EF, Oye R, Desbiens N, Reding D, et al.
16. Angus DC, Carlet J; 2002 Brussels Roundtable Participants. Surviving
The impact of serious illness on patients’ families. SUPPORT Investigators.
intensive care: a report from the 2002 Brussels Roundtable. Intensive Care Med.
Study to Understand Prognoses and Preferences for Outcomes and Risks of
2003;29:368-77. [PMID: 12536269]
Treatment. JAMA. 1994;272:1839-44. [PMID: 7990218]
17. Kind P, Hardman G, Macran S. UK Population Norms for the EQ-5D.
33. Herridge MS, Cheung AM, Tansey CM, Matte-Martyn A, Diaz-Granados
York, United Kingdom: University of York; 1999. Accessed at www.york.ac.uk
N, Al-Saidi F, et al; Canadian Critical Care Trials Group. One-year outcomes
/inst/che/pdf/DP172.pdf on 1 June 2010.
in survivors of the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2003;348:
18. Luo N, Johnson JA, Shaw JW, Feeny D, Coons SJ. Self-reported health
683-93. [PMID: 12594312]
status of the general adult U.S. population as assessed by the EQ-5D and Health
34. Carson SS, Garrett J, Hanson LC, Lanier J, Govert J, Brake MC, et al. A
Utilities Index. Med Care. 2005;43:1078-86. [PMID: 16224300]
prognostic model for one-year mortality in patients requiring prolonged mechan-
19. Taira DA, Seto TB, Siegrist R, Cosgrove R, Berezin R, Cohen DJ. Com-
ical ventilation. Crit Care Med. 2008;36:2061-9. [PMID: 18552692]
parison of analytic approaches for the economic evaluation of new technologies
35. Carson SS, Bach PB. Predicting mortality in patients suffering from pro-
alongside multicenter clinical trials. Am Heart J. 2003;145:452-8. [PMID:
longed critical illness: an assessment of four severity-of-illness measures. Chest.
12660668]
2001;120:928-33. [PMID: 11555531]
20. Ellis SG, Miller DP, Brown KJ, Omoigui N, Howell GL, Kutner M, et al.
36. Engoren M, Arslanian-Engoren C, Fenn-Buderer N. Hospital and long-
In-hospital cost of percutaneous coronary revascularization. Critical determinants
term outcome after tracheostomy for respiratory failure. Chest. 2004;125:220-7.
and implications. Circulation. 1995;92:741-7. [PMID: 7641352]
[PMID: 14718444]
21. Heyland DK, Konopad E, Noseworthy TW, Johnston R, Gafni A. Is it
37. White DB, Braddock CH 3rd, Bereknyei S, Curtis JR. Toward shared
‘worthwhile’ to continue treating patients with a prolonged stay (⬎ 14 days) in
decision making at the end of life in intensive care units: opportunities for im-
the ICU? An economic evaluation. Chest. 1998;114:192-8. [PMID: 9674469]
provement. Arch Intern Med. 2007;167:461-7. [PMID: 17353493]
22. Cox CE, Carson SS, Lindquist JH, Olsen MK, Govert JA, Chelluri L;
38. Christakis NA, Iwashyna TJ. Attitude and self-reported practice regarding
Quality of Life After Mechanical Ventilation in the Aged (QOL-MV) Investi-
prognostication in a national sample of internists. Arch Intern Med. 1998;158:
gators. Differences in one-year health outcomes and resource utilization by defi-
2389-95. [PMID: 9827791]
nition of prolonged mechanical ventilation: a prospective cohort study. Crit Care.
39. Evans LR, Boyd EA, Malvar G, Apatira L, Luce JM, Lo B, et al. Surrogate
2007;11:R9. [PMID: 17244364]
decision-makers’ perspectives on discussing prognosis in the face of uncertainty.
23. Dewar DM, Kurek CJ, Lambrinos J, Cohen IL, Zhong Y. Patterns in costs
Am J Respir Crit Care Med. 2009;179:48-53. [PMID: 18931332]
and outcomes for patients with prolonged mechanical ventilation undergoing
40. El-Jawahri A, Podgurski LM, Eichler AF, Plotkin SR, Temel JS, Mitchell
tracheostomy: an analysis of discharges under diagnosis-related group 483 in New
York State from 1992 to 1996. Crit Care Med. 1999;27:2640-7. [PMID:
SL, et al. Use of video to facilitate end-of-life discussions with patients with
10628603]
cancer: a randomized controlled trial. J Clin Oncol. 2010;28:305-10. [PMID:
24. Cooper LM, Linde-Zwirble WT. Medicare intensive care unit use: analysis
19949010]
of incidence, cost, and payment. Crit Care Med. 2004;32:2247-53. [PMID:
41. Cox CE, Carson SS, Holmes GM, Howard A, Carey TS. Increase in tra-
15640637]
cheostomy for prolonged mechanical ventilation in North Carolina, 1993-2002.
25. Wunsch H, Guerra C, Barnato AE, Angus DC, Li G, Linde-Zwirble WT.
Crit Care Med. 2004;32:2219-26. [PMID: 15640633]
Three-year outcomes for Medicare beneficiaries who survive intensive care.
42. Terragni PP, Antonelli M, Fumagalli R, Faggiano C, Berardino M, Pal-
JAMA. 2010;303:849-56. [PMID: 20197531]
lavicini FB, et al. Early vs late tracheotomy for prevention of pneumonia in
26. RTI International. Post-Acute Care Payment Reform Demonstration. Ac-
mechanically ventilated adult ICU patients: a randomized controlled trial. JAMA.
cessed at www.pacdemo.rti.org on 7 June 2010.
2010;303:1483-9. [PMID: 20407057]
27. Centers for Medicare & Medicaid Services. Overview of the prospective
43. Griffiths J, Barber VS, Morgan L, Young JD. Systematic review and meta-
payment system. Accessed at www.cms.hhs.gov/ProspMedicareFeeSvcPmtGen
analysis of studies of the timing of tracheostomy in adult patients undergoing
on 7 June 2010.
artificial ventilation. BMJ. 2005;330:1243. [PMID: 15901643]
28. Davis K. Paying for care episodes and care coordination [Editorial]. N Engl
44. Nathens AB, Rivara FP, Mack CD, Rubenfeld GD, Wang J, Jurkovich GJ,
J Med. 2007;356:1166-8. [PMID: 17360996]
et al. Variations in rates of tracheostomy in the critically ill trauma patient. Crit
29. Bodenheimer T. Coordinating care—a perilous journey through the health
Care Med. 2006;34:2919-24. [PMID: 16971852]
care system. N Engl J Med. 2008;358:1064-71. [PMID: 18322289]
45. Kahn JM, Rubenfeld GD, Rohrbach J, Fuchs BD. Cost savings attributable
30. Nasraway SA, Button GJ, Rand WM, Hudson-Jinks T, Gustafson M.
to reductions in intensive care unit length of stay for mechanically ventilated
Survivors of catastrophic illness: outcome after direct transfer from intensive care
patients. Med Care. 2008;46:1226-33. [PMID: 19300312]
to extended care facilities. Crit Care Med. 2000;28:19-25. [PMID: 10667494]
46. Rapoport J, Teres D, Zhao Y, Lemeshow S. Length of stay data as a guide
31. Angus DC, Musthafa AA, Clermont G, Griffin MF, Linde-Zwirble WT,
to hospital economic performance for ICU patients. Med Care. 2003;41:386-97.
Dremsizov TT, et al. Quality-adjusted survival in the first year after the acute
[PMID: 12618642]
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 175

Annals of Internal Medicine
Current Author Addresses: Drs. Unroe, Govert, Martinu, Chia, Gray,
Hospital Readmissions
and Cox: Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Box 2629,
Costs for subsequent hospital admissions were obtained by
Duke University, Durham, NC 27710.
combining reported ICU and hospital lengths of stay with esti-
Dr. Kahn: University of Pennsylvania Medical Center, Blockley Hall,
mated average daily ICU and hospital costs by using the Centers
Room 723, 423 Guardian Drive, Philadelphia, PA 19104-6160.
for Medicare & Medicaid Services Medicare Provider Analysis
Dr. Carson: Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Univer-
Review. First, we used all 2006 Medicare Provider Analysis Re-
sity of North Carolina, 4134 Bioinformatics Building, Chapel Hill, NC
27599.
view to identify all discharged patients in the Durham, North
Dr. Sathy: Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Univer-
Carolina, hospital referral region (as defined by the Dartmouth
sity of Washington, Harborview Medical Center, 325 Ninth Avenue,
Atlas) involving intensive care. Next, we estimated total costs for
Seattle, WA 98104.
each hospitalization by multiplying departmental charges with
Dr. Clay: Department of Surgery, Duke University, Box 2945 Durham,
departmental cost-to-charge ratios from the Medicare cost re-
NC 27710.
ports. We then used observed ICU and hospital lengths of stay to
Dr. Tulsky: Center for Palliative Care, Hock Plaza, Suite 1105, 2424
estimate average daily costs, weighting initial, second, and subse-
Erwin Road, Durham, NC 27705.
quent ICU days by using a previously validated approach (45,
46). After adjustment by the medical component of the con-
Author Contributions: Conception and design: S.S. Carson, J.A.
sumer price index, daily hospital ward costs were $1303. For
Govert, T. Martinu, A.S. Clay, J. Chia, J.A. Tulsky, C.E. Cox.
patients requiring ICU care, costs were estimated at $8545 for
Analysis and interpretation of the data: M. Unroe, J.M. Kahn, S.S. Car-
day 1, $4126 for day 2, and $2231 for subsequent days of care.
son, J.A. Govert, J.A. Tulsky, C.E. Cox.
Professional fees were estimated by adding 17% of hospital costs
Drafting of the article: M. Unroe, S.S. Carson, J.A. Govert, A.S. Clay,
J.A. Tulsky, C.E. Cox.
(20).
Critical revision of the article for important intellectual content: M.
Long-Term Acute Care Facilities
Unroe, J.M. Kahn, S.S. Carson, J.A. Govert, S.J. Sathy, J. Chia, A. Gray,
Using the Medicare Provider Analysis Review database, we
J.A. Tulsky, C.E. Cox.
Final approval of the article: M. Unroe, J.M. Kahn, S.S. Carson, J.A.
evaluated all patients transferred to a long-term acute care facility
Govert, T. Martinu, A.S. Clay, J. Chia, A. Gray, J.A. Tulsky, C.E. Cox.
from an acute care hospital in the Durham, North Carolina,
Provision of study materials or patients: T. Martinu.
hospital referral region in 2006. Total daily costs were estimated
Statistical expertise: C.E. Cox.
at $1657 from the sum of department-specific charges multiplied
Obtaining of funding: J.A. Tulsky, C.E. Cox.
by department-specific cost-to-charge ratios obtained from 2006
Administrative, technical, or logistic support: A.S. Clay, C.E. Cox.
Medicare costs reports (45, 46).
Collection and assembly of data: J.M. Kahn, T. Martinu, S.J. Sathy, A.S.
Clay, J. Chia, A. Gray, C.E. Cox.
Skilled Nursing Facilities
Using the Medicare Provider Analysis Review database, we
47. U.S. Bureau of Labor Statistics. Consumer price index. Accessed at www.bls
first identified all 2006 admissions to skilled nursing facilities
.gov/cpi/home.htm on 7 June 2010.
(out of 8122 admissions to 39 facilities) among persons living in
48. U.S. Department of Health and Human Services. Medicare Program;
Home Health Prospective Payment System Refinement and Rate Update for
the 3-digit ZIP code 277xx, which encompasses Durham, North
Calendar Year 2008; Final Rule. Washington, DC; U.S. Department of Health
Carolina, and the surrounding area. Next, we obtained average
and Human Services: 2007;49762-945. Accessed at http://edocket.access.gpo.gov
daily costs ($260) by multiplying total charges for the 8112
/2007/pdf/07-4184.pdf on 7 June 2010.
Medicare admissions to these facilities by the skilled nursing
49. Lewarski JS, Gay PC. Current issues in home mechanical ventilation. Chest.
2007;132:671-6. [PMID: 17699139]
facility–specific cost-to-charge ratio taken from the Medicare
50. American Medical Association. Current Procedual Terminology Code On-
Healthcare Cost Report Information System database, dividing
line Search. Accessed at http://catalog.ama-assn.org/Catalog/cpt/cpt_search.jsp
by the length of stay.
on 7 June 2010.
Rehabilitation Facilities
We used a procedure similar to that described for skilled
A
nursing facilities to determine daily rehabilitation facility costs
PPENDIX: COST CALCULATIONS
($458).
All costs are adjusted for inflation by the medical compo-
nent of the consumer price index for the U.S. Southeastern re-
Home Health Care Costs
gion, urban, to 2007 U.S. dollars (47).
We calculated home health care costs per Medicare guide-
lines described in the 2007 Federal Register (48). In general, a
Initial Hospitalization
base payment ($2337 in 2007) is made for the first 60 days of
Costs for the primary hospitalization (including physician
care that is itself adjusted for clinical status, functional status, and
fees) during which patients were enrolled in the study were de-
recent service utilization, as well as geographical differences in
termined by using itemized charges from each patient’s adminis-
wage. This overall case-mix assessment, done using the Outcome
trative billing record and were converted to costs by using
and Assessment Information Set instrument, is a composite mea-
department-specific cost-to-charge ratios obtained from the Cen-
sure of clinical status, functional status, and recent service utili-
ters for Medicare & Medicaid Services Healthcare Cost Informa-
zation. In this model, we assumed patients fit the case-mix cate-
tion System (19).
gory of C1F2S2, representing low to moderate disability.
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 W-57

Therefore, we multiplied the 2007 base payment ($2337) by the
between hospitals and postacute care facilities. Operational
case-mix adjustment factor corresponding to C1F2S2 (0.9393) to
costs (labor, supplies, and vehicle) were obtained from insti-
obtain the standard 60-day rate ($2195). Next, we multiplied the
tutional billing sources to estimate transportation episode
case-mix–adjusted rate by the labor factor (0.77082) and ad-
costs per episode ($2983 for ground transportation and $9270
justed this to the wage index of Durham County, North Carolina
for air transportation).
(0.9816), to calculate the adjusted labor component of the total
cost ($1661). The nonlabor component was calculated by mul-
Outpatient Clinic and Ambulatory Surgery Costs
tiplying the nonlabor proportion (0.22918) by the case-mix–
Patient charts were abstracted to quantify episodes of care in
adjusted rate ($2195). Finally, the total home health care costs
the emergency department, outpatient clinics, and ambulatory
were calculated to be $2164 by adding the labor and nonlabor
surgeries during follow-up. Costs were derived from average
components. For persons receiving 4 or more days of home
North Carolina service payments based on Current Procedural
health care, a per diem rate of $48 was applied, assuming the care
Terminology codes listed in the American Medical Association
of a home health care aide (rather than nurse). Home ventilation
database (50). For emergency department and clinic visits, we
was assigned a cost of $950 per month (49).
assigned costs based on codes 99284 and 99213 (level 3 estab-
Interfacility Transportation
lished patient return visit), respectively. Costs for ambulatory
Hospital data were reviewed to account for all episodes of
surgical procedures were estimated on the basis of procedures
air (helicopter and fixed-wing airplane) travel to and from the
documented in the medical record by using relevant Current
study hospital during the initial hospitalization. Ground am-
Procedural Terminology codes. These data were incomplete for 8
bulance transport was assumed to occur during all transitions
(6%) patients and were missing for 4 (3%) patients.
W-58 3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3
www.annals.org

Appendix Table 1. Mechanical Ventilation and 1-Year Outcomes, by Ventilator Status*
Characteristic
All Patients (n ⴝ 126)
Weaned From
Not Weaned From
Ventilator (n ⴝ 86)
Ventilator (n ⴝ 40)
Median days of mechanical ventilation (IQR)
27 (18–24)
21 (16–37)
43 (33–74)
Duration of mechanical ventilation, n (%)
⬍7 d
3 (2)
3 (3)
0
7–13 d
13 (10)
13 (15)
0
14–20 d
24 (19)
22 (26)
2 (5)
ⱖ21 d
86 (68)
48 (56)
38 (95)
Duration of ventilation before tracheostomy, d†
Median (IQR)
11 (8–17)
10 (7–16)
14 (9–17)
Range
3–47
3–47
3–30
Tracheostomy decannulated, n (%)
82 (65)
82 (95)
0
Median length of hospital stay (IQR), d
39 (28–57)
38 (28–52)
43 (31–77)
Hospital discharge disposition, n (%)
Home without paid home health care
6 (5)
6 (7)
0
Home with paid home health care
14 (11)
12 (14)
2 (5)
Long-term acute care facility
36 (29)
24 (28)
12 (30)
Skilled nursing facility
17 (13)
15 (17)
2 (5)
Rehabilitation facility
23 (18)
23 (27)
0
Other hospital
3 (2)
3 (3.5)
0
Still in acute care hospital at 1 y
1 (1)
0
1 (3)
Inpatient hospice facility
3 (2)
3 (3.5)
0
Dead
23 (18)
0
23 (57)
Median transitions in care location (IQR), n‡
4 (2–6)
5 (3–7)
2 (1–3)
Percentage of all days alive receiving facility-based
74 (68–80)
62 (54–70)
100 (100–100)
care or home health care (95% CI)§
1-y survival, n (%)
70 (56)
67 (78)
3 (8)
1-y health outcome, n (%)
Good
9 (7)
9 (11)
0
Fair
34 (27)
33 (38)
1 (3)
Poor
83 (66)
44 (51)
39 (97)
IQR ⫽ interquartile range.
* Out of 126 patients.
† Does not include 1 patient who never had tracheostomy.
‡ Transitions of care location over 1 y for 103 hospital survivors overall. There were 86 hospital survivors among those weaned from ventilators and 17 hospital survivors
among those who were never weaned from ventilators.
§ Includes acute hospitalization, postacute care facilities, and home health care received during the entire study period (1 y).
㛳 Health outcome categories measured at 1 y and defined as good (alive with no dependencies in activities of daily living), fair (alive but with 1 to 5 dependencies in activities
of daily living), and poor (either alive and completely dependent or dead).
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 W-59

Appendix Table 2. Patient and Process-of-Care Outcomes at
3 Months*

Outcome
Value
Survival, n (%)
90 (71)
Disposition, n (%)
Home without paid home care
13 (10)
Home with paid home care
19 (15)
Long-term acute care facility
10 (8)
Skilled nursing facility
14 (11)
Inpatient rehabilitation facility
12 (10)
Other hospital (transfer or readmission)
13 (10)
Residing in acute care hospital, never discharged
6 (5)
Dead
36 (29)
Liberated from ventilator and alive, n (%)
78 (87)
Patients readmitted, n (%)
62 (60)
Quality of life in 3-mo survivors, n (%)
Good
12 (13)
Fair
24 (27)
Poor
54 (60)
Median total quality-adjusted life-days (IQR)§
21 (14–35)
Health outcome, n (%)
Good
9 (7)
Fair
47 (37)
Poor
70 (56)
Mean total costs (SD), $
278 733 (279 855)
IQR ⫽ interquartile range.
* Out of 126 patients, unless noted otherwise.
† Out of 103 hospital survivors. These 62 patients were readmitted for 96 separate
episodes.
‡ Out of 90 patients. We determined quality of life by assessment of 3-mo survi-
vors’ surrogates by using the EuroQol-5D index score. Scores ⱕ0.44 were consid-
ered poor, 0.45 to 0.79 were considered fair, and ⱖ0.80 were considered good.
§ Calculated by adjusting all days alive during 3 mo with corresponding
EuroQol-5D index scores obtained at 3-mo follow-up.
㛳 Health outcome categories measured at 3 mo and defined as good (alive with no
dependencies in activities of daily living), fair (alive but with 1 to 5 dependencies
in activities of daily living), and poor (either alive and completely dependent or
dead).
¶ Includes acute and postacute care facilities.
W-60 3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3
www.annals.org

Appendix Table 3. Trajectories of Care and Resource Use at 1 Year, by Ventilator and Health Outcomes*
Characteristic
Median
P Value†
Median
P Value†
Median
P Value†
Mean Total Costs
P Value†
Transitions
Readmissions
Postacute
(SD), $
of Care
(IQR), n
Care Days
(IQR), n
(IQR), n
Mechanical ventilation characteristics and
outcomes
Mechanical ventilation ⬍21 d (⫽ 40)
4 (2–6)
0.10
1 (0–2)
0.35
86 (25–285)
0.08
226 114 (167 101)
0.03
Mechanical ventilation ⱖ21 d (⫽ 86)
3 (0–6)
1 (0–2)
51 (0–213)
343 819 (320 161)
Mechanical ventilation ⬍28 d (⫽ 65)
4 (2–6)
0.02
1 (0–2)
0.10
80 (23–304)
0.007
235 229 (141 057)
0.004
Mechanical ventilation ⱖ28 d (⫽ 61)
2 (0–6)
0 (0–2)
43 (0–116)
381 690 (370 540)
⬍14 ventilator days before tracheostomy
3 (1–5)
0.99
1 (0–2)
0.59
51 (17–250)
0.50
305 741 (356 426)
0.99
(⫽ 72)
ⱖ14 ventilator days before tracheostomy
3 (1–6)
1 (0–2)
62 (0–237)
306 660 (148 362)
(⫽ 54)
Weaned from ventilation (⫽ 86)‡
5 (3–7)
0.001
2 (0–2)
0.001
82 (32–290)
0.001
274 823 (157 475)
0.08
Not weaned from ventilation (⫽ 40)
0 (0–2)
0 (0)
0 (0–41)
373 456 (447 585)
Health outcome§
Good (⫽ 9)
2 (2–5)
0.001
0 (0–2)
0.005
22 (14–45)
0.02
316 476 (326 988)
0.40
Fair (⫽ 34)
5 (4–7)
2 (1–3)
80 (49–258)
321 757 (185 483)
Poor (⫽ 83)
2 (0–5)
0 (0–2)
44 (0–264)
151 751 (80 534)
Quality of life
Good (⫽ 19)
4 (2–5)
0.05
1 (0–2)
0.04
55 (21–112)
0.04
230 835 (119 741)
0.50
Fair (⫽ 17)
6 (4–7)
2 (2–3)
288 (38–327)
320 884 (179 454)
Poor (⫽ 34)
5 (2–7)
2 (1–3)
145 (56–310)
346 374 (469 166)
IQR ⫽ interquartile range.
* Out of 126 patients.
† values based on 1-way analysis of variance or Kruskal–Wallis tests.
‡ During the 1-y follow-up.
§ Health outcome categories measured at 1-y follow-up and defined as good (alive with no dependencies in activities of daily living), fair (alive but with 1 to 5 dependencies
in activities of daily living), and poor (either alive and completely dependent or dead).
㛳 Quality of life determined by assessment of 1-y survivors’ surrogates using the EuroQol-5D index score. Scores ⱕ0.44 were considered poor, 0.45 to 0.79 were considered
fair, and ⱖ0.80 were considered good.
www.annals.org
3 August 2010 Annals of Internal Medicine Volume 153 • Number 3 W-61