Mozkové počítačové rozhraní pro komunikaci u ventilovaných pacientů

POZADÍ

Neschopnost důsledně a efektivně komunikovat své nejzákladnější fyzické potřeby je hlavním problémem pro mechanicky ventilované pacienty na JIP. Pacienti hodnotí asi 40 % komunikačních sezení jako obtížné a více než třetinu komunikace o bolesti jako neúspěšné. Sestry zahajují asi 86 % všech komunikačních výměn, protože pro pacienta na JIP bez hlasu je obvykle velmi obtížné zahájit komunikaci. Pacienti na JIP proto běžně trpí nepoznanou bolestí a nepohodlím, pocity ztráty kontroly a nejistoty, depersonalizací, úzkostí, poruchami spánku, strachem a frustrací. Pečovatelé také často uvádějí, že pociťují úzkost a frustraci z toho, že nejsou schopni adekvátně posoudit potřeby svých pacientů. Tato neschopnost efektivně komunikovat může vést k nevhodnému použití sedativ a prodloužení doby strávené na ventilátoru, což pak může vést ke zvýšení délky pobytu na JIP a zvýšení nákladů. Kromě toho neschopnost komunikovat s pečovateli omezuje schopnost kriticky nemocných pacientů být aktivními účastníky jejich léčby a rozhodování, včetně rozhodnutí o zrušení nebo odepření život udržující léčby.

Ukázalo se, že použití obrázkových tabulí s ikonami představujícími běžné potřeby a stížnosti pacientů (bolest, strach, horko/zima, žízeň, podložní mísa atd.) zlepšuje komunikaci sestra-pacient u pacientů v pooperačním období na ventilátoru. Tyto obrázkové tabule jsou široce dostupné na většině JIP a jsou nejblíže současnému standardu pro komunikaci s bezhlasým mechanicky ventilovaným pacientem pro účely řešení základních fyzických a emocionálních potřeb. Nedávné pilotní studie popsaly použití počítačově asistované komunikace pomocí dotykových obrazovek, detektorů mrknutí a sledování pohledu pro umožnění komunikace u pacienta na JIP. Většina pacientů a nemocničního personálu dotázaných v těchto studiích uvedla, že použití počítačově podporovaného komunikačního zařízení zlepšilo schopnost reagovat na potřeby pacienta a řešit jeho pohodlí. Systémy sledování pohledu a mrknutí jsou drahé, avšak dotykové obrazovky nemusí být vhodné pro mnoho pacientů na JIP se slabostí a omezenou motorickou schopností. Pacienti na JIP, zejména pacienti s neurologickým onemocněním, často trpí výraznou slabostí a ztrátou koordinace, což však omezuje jejich schopnost používat paže a ruce k označení vhodné položky na tabuli. Zatímco pacienti na neuroJIP jsou často slabí kvůli fokálnímu poranění mozku, asi čtvrtina pacientů vyžadujících mechanickou ventilaci na jiných JIP může mít významnou slabost z neuropatie a myopatie kritického onemocnění, což omezuje jejich schopnost používat ruce k výběru vhodné ikony na obrázková deska. Existuje však několik populací pacientů, pro které je použití obrazové tabule nebo dotykové obrazovky nemožné, včetně pacientů s vysokým poraněním míchy, pokročilou ALS a mozkovou mrtvicí, kteří jsou bez hlasu, ale také obvykle nemají žádnou užitečnou motorickou funkci svého těla. končetin. Tito pacienti jsou v různé míře „uzamčeni“, jsou bdělí a bdělí, ale nemají žádnou kontrolu nad tělesnými funkcemi nebo schopností artikulovat a komunikovat pomocí standardních forem komunikace.

Použití zařízení Brain Computer Interface (BCI) k usnadnění komunikace u „bezhlasých“ pacientů v poslední době vyvolalo zájem. BCI převádí záměrnou, dobrovolnou modulaci mozkové elektrické aktivity, typicky zaznamenanou elektroencefalografií (EEG) do počítačových příkazů. K tomu, aby pacienti s pokročilou amyotrofickou laterální sklerózou (ALS), vysokým poraněním míchy a mozkovou mrtvicí se syndromem locked-in-in-syndromu, kteří dobrovolně nepoužívají své končetiny, mohli komunikovat v různé míře, byla použita řada zařízení BCI. Tato zařízení byla obvykle hodnocena v rehabilitačním prostředí, po období akutního onemocnění nebo doma. Žádná studie nehodnotila použití zařízení BCI, které by pomohlo s komunikací typických fyzických a emocionálních potřeb/stížností kriticky nemocných. To je významné nejen pro pacienty s poraněním míchy a cévní mozkovou příhodou, z nichž většina je původně přijata na JIP, ale i pro potenciálně velký počet pacientů na JIP, kteří nemohou používat obrázkovou tabuli nebo jiný prstový kontaktní systém z důvodu neuropatie kritického onemocnění. / myopatie nebo akutní poranění mozku způsobující slabost. Zaměřujeme se na vytvoření bezdrátového systému BCI na bázi vizuálního evokovaného potenciálu (SSVEP) v ustáleném stavu, který usnadní komunikaci s intubovanými pacienty na JIP., Nositelné zařízení BCI, které je předmětem této studie, funguje prostřednictvím vizuální pozornosti k ilustrativním ikonám zobrazeným na elektronické obrazovce. Ikona, která může znázorňovat běžnou potřebu pacienta na JIP, jako je potřeba přemístění nebo běžné stížnosti pacienta, jako je bolest, může být zobrazena jako symbol. Pacient tak může komunikovat pohledem na konkrétní položku zobrazující jeho potřebu nebo stížnost. Toto nositelné zařízení je zcela neinvazivní a bez významného rizika pro pacienty, funguje pouze pro záznam a překlad EEG signálů. Zařízení bude bezdrátově komunikovat s uživatelským rozhraním (UI), kterým může být buď tablet, nebo plochý TV monitor, který je přítomen na každém pokoji pacientů na JIP. Navržený prototyp poskytuje uživatelské rozhraní, které obsahuje základní funkce, které se obvykle používají při komunikaci mezi sestrami a pacienty na JIP.

STUDOVAT DESIGN

Toto je translační pilotní studie systému BCI založeného na ustáleném stavu vizuálního evokovaného potenciálu (SSVEP) pro usnadnění komunikace u intubovaných pacientů. Po získání informovaného souhlasu od pacienta nebo jeho zákonného zástupce bude po dobu 12 měsíců přijato 30 pacientů z lékařských, chirurgických, srdečních, kardiotorakálních a neurologických jednotek intenzivní péče na University of Michigan, Ann Arbor. Schválení bylo získáno od Institutional Review Board of the University of Michigan (HUM00095052).

Screening na delirium a schopnost účastnit se studie:

Potenciální subjekty budou identifikovány členy primárního týmu JIP, kteří poté kontaktují zkoušejícího studie. Subjekty budou muset před dalším hodnocením vysadit všechny sedativní léky a vrátit se do plné bdělosti. Pacienti splňující výše uvedená kritéria způsobilosti, kteří souhlasí s účastí ve studii, pak podstoupí další testování zkoušejícím, aby se potvrdilo, že pacient je dostatečně bdělý a pozorný ke komunikaci A je schopen konzistentně vybírat položky prostřednictvím dobrovolného dotyku prstů. Pacient poté podstoupí screeningové vyhodnocení pomocí zařízení BCI, aby se potvrdilo, že jeho individuální signál EEG může být zařízením detekován a interpretován.

Stížnosti/potřeby pacientů: Zkoušející vyhodnotí schopnost subjektů přesně vybrat konkrétní potřebu nebo stížnost z 10 běžných potřeb/stížností.

1. "bolí mě"
2. "Mám potíže s dýcháním"
3. "Musím být odsát"
4. "Potřebuji mít stolici"
5. "Potřebuji čůrat/vymočit"
6. "Mám žízeň"
7. "Mám hlad"
8. "Potřebuji změnit svou polohu v posteli"
9. "Zvedni hlavu mé postele"
10. "Potřebuji svou rodinu u mé postele"

Obrázková tabule: Možnost komunikace pomocí zařízení BCI bude hodnocena pomocí obrázkové tabule s názornými ikonami reprezentujícími 10 výše uvedených potřeb/stížností jako standardu pro srovnání a určení přesnosti výběru vhodné ikony. Ikony a fráze na obrázkové tabuli budou totožné s ikonami a frázemi na zařízení BCI

KONKRÉTNÍ CÍL 1:

Demonstrovat proveditelnost použití zařízení Brain Computer Interface (BCI) založeného na SSVEP (Stálý stav Visual Evoked Potential) k usnadnění komunikace běžných potřeb pacienta u varovných mechanicky ventilovaných pacientů na jednotce intenzivní péče (JIP).

Hypotéza 1: Nejméně 80 % bdělých mechanicky ventilovaných pacientů bude schopno přesně vybrat ilustrativní ikonu na rozhraní mozkového počítače představující fyzickou nebo emocionální potřebu, kterou pacient sám identifikuje jako nejčastější spouštěč komunikace se sestrou u lůžka při jejich přijímání.

Orientace na BCI a obrázkovou tabuli: Pacient bude zpočátku seznámen jak s obrázkovou tabulí, tak s BCI zařízením. Instruktáž k použití zařízení BCI bude zahrnovat ukázku uživatelského rozhraní, vysvětlení ikon na uživatelském rozhraní a mechanismu výběru ikony prostřednictvím soustředěné vizuální pozornosti.

Výběr potřeby/reklamace: Ihned po zaměření bude provedena zkouška správnosti BCI zařízení. Testování přesnosti bude provedeno jednou pro každého pacienta s použitím nejdůležitější potřeby/stížnosti daného pacienta. Pacient bude požádán, aby na BCI UI identifikoval konkrétní potřebu nebo stížnost jako nejčastější důvod žádosti o pomoc sestry u lůžka při přijetí, mezi 10 nabízenými možnostmi potřeb/stížností pacienta. Výběr „Žádné z výše uvedeného/Jiné“ bude povolen, avšak pacient bude předem konkrétně instruován, aby si z 10 nabízených možností vybral potřebu/stížnost, která se nejvíce hodí pro jeho situaci. Pacient bude poté požádán, aby pomocí dotyku prstu vybral STEJNOU potřebu/stížnost na obrázkové tabuli.

KONKRÉTNÍ CÍL 2:

Specifický cíl 2: Zjistit spokojenost pacienta, rodiny a sestry u lůžka s komunikací pomocí zařízení BCI a získat zpětnou vazbu s otevřeným koncem, která bude vodítkem pro budoucí vylepšení zařízení.

Hypotéza 2: Nejméně 70 % pacientů bude „souhlasit“ nebo „silně souhlasit“ s tvrzením „Zařízení počítačového rozhraní Brain mi umožnilo adekvátně sdělit mé potřeby sestře u lůžka“.

Bezprostředně po vyhodnocení přesnosti popsané v části Specifický cíl 1 vyšetřovatelé vyhodnotí spokojenost pacienta, rodiny a sestry u lůžka po použití zařízení jako primárního komunikačního nástroje u lůžka po dobu 2 hodin denně po 3 po sobě jdoucí dny. V následujících dnech (2. a 3. den) bude před použitím zařízení nebo obrazové tabule proveden screening deliria pomocí CAM-JIP a krátké neurologické vyšetření k potvrzení schopnosti pacienta efektivně používat BCI zařízení a obrazovou tabuli.

Na konci 3 dnů budou pacientovi, všem přítomným rodinným příslušníkům a každé sestře, která se účastnila testování, poskytnuty krátké dotazníky. Pacientovi bude přečten dotazník pacienta s možnostmi.

Statistická analýza:

Podíl pacientů, kteří projdou krokem 2 screeningu a kteří poté projdou také krokem 3, bude vypočítán s přesnými binomickými 95% intervaly spolehlivosti. Podíl alespoň 70 % úspěšného provedení kroku 3 screeningu bude počátečním prahem proveditelnosti na základě klinických odhadů hodnoty. Vypočte se střední čas s mezikvartilním rozsahem potřebný pro orientaci k zařízení BCI a k obrazové tabuli a provede se srovnání pomocí Mann Whitney U-testu. Bude vypočítán podíl pacientů, kteří zvolí stejnou ikonu na BCI UI a na obrázkové tabuli, s přesnými binomickými 95% intervaly spolehlivosti. Při určování přesnosti použití zařízení BCI odhadla binomická analýza zahrnující četné studie BCI míru pravděpodobnosti na 63 % (α = 0,05, 60 pokusů). Na základě klinického odhadu, jaká by byla minimální užitečná úroveň přesnosti pro komunikační zařízení, bude práh přesnosti v naší studii činit alespoň 80 % pacientů, kteří prokáží shodu mezi výběrem jejich nejdůležitější potřeby/stížnosti na BCI. zařízení a obrazovou desku. Pro podíly pacientů, kteří vybírají odpovědi na každou z otázek spokojenosti, budou použity popisné statistiky.