Entropická analýza a komplexní interakce pacient-ventilátor během mechanické ventilace (ENTROPY-ICU)

Metody

1. Definování komplexních interakcí ventilátoru pacienta Výzkumníci definovali „komplexní interakce pacient-ventilátor“ (CP-VI) jako přítomnost samostatně nebo v kombinaci se změnou dechové frekvence o více než 50 % a/nebo výskyt jakéhokoli druhu asynchronií
2. Sběr dat a analýza dat Signály Paw a Flow budou průběžně zaznamenávány po celou dobu pobytu pacienta na jednotce intenzivní péče (UCI) pomocí systému BetterCare® (Better Care®, Barcelona, ​​Španělsko). BetterCare používá ovladače speciálně navržené pro interakci s výstupním signálem mechanických ventilátorů a lůžkových monitorů spíše než přímo s pacienty. Zaznamenané signály jsou synchronizovány a ukládány pro další analýzu. Pro zpracování signálu, analýzu dat a vizuální hodnocení bude použit MATLAB (The MathWorks, Inc., vR2018b, Natick, MA, USA).
3. Populace studie Vyšetřovatelé získají data z prospektivně vytvořené databáze z platformy pro připojení (Better Care®), aby mohli vzájemně spolupracovat signály z různých ventilátorů a monitorů a následně vypočítat algoritmy pro diagnostiku asynchronií pacient-ventilátor (ClinicalTrial.gov, NCT03451461). Všichni tito pacienti odpovídající dříve zaznamenané samoextubaci budou přijati do procesu charakterizace a validace, aby se zaručily interakce pacient-ventilátor a epizody, když bojují s ventilátorem. Za účelem získání signálů Paw and Flow budou také přijati pacienti, u kterých byla provedena zkouška spontánního dýchání před pokusem o jeho libraci z ventilátoru. Klinická a demografická data budou získána z lékařské tabulky. Institucionální kontrolní komise schválila protokol a vzdala se informovaného souhlasu, protože studie byla neintervenční, nepředstavovala pro pacienty žádné další riziko a nezasahovala do obvyklé péče.
4. Vizuální ověření CP-VI Tři výzkumníci budou vizuálně kontrolovat záznamy událostí Flow a Paw. Délka trvání segmentů bude vybrána na základě předchozích studií, kde byly hodnoceny asynchronní shluky. Soubor dat bude předem vybrán odborníkem na mechanickou ventilaci, který zajistí rovnováhu mezi ventilačními režimy (seskupené podle režimů Pressure Support Ventilation (PSV) a Assist-Control Ventilation) a rovnoměrné rozložení přítomnosti nebo nepřítomnosti CP-VI. Řízené režimy zahrnovaly objemově asistovanou ventilaci (VACV) a tlakovou asistovanou ventilaci (PACV). Sledování průtoku a tlapky bude v MATLABu před vizuální analýzou náhodně uspořádáno, aby bylo zajištěno oslepení hodnotitelů. Hodnotitelům bude poskytnut písemný popis charakteristik CP-VI před vizuální analýzou jako reference. Na základě dříve popsané definice CP-VI bude každý výzkumník hodnotit přítomnost nebo nepřítomnost událostí CP-VI bez časového omezení. Vizuální hodnocení bude považováno za zlatý standard.
5. Entropie Entropie je nelineární míra, která umožňuje odhadnout náhodnost série dat. Výpočet entropie vyžaduje tři parametry: rozměr vložení, m (kladné celé číslo); hodnota tolerance nebo kritérium podobnosti r (kladné reálné číslo); a celkovou délku N analyzované série.
6. Automatická detekce CP-VI Bude implementován automatizovaný algoritmus pro detekci CP-VI založený na nástroji Entropy.
7. Statistická analýza Fleissův koeficient kappa bude použit jako spolehlivost shody mezi hodnotiteli pro vizuální hodnocení. Automatizovaný algoritmus pro detekci CP-VI bude aplikován na entropické řady odvozené ze stejného Flow a Paw. Výkon automatizovaného algoritmu bude hodnocen na základě senzitivity (Se), specificity (Sp), pozitivních a negativních prediktivních hodnot (PPV a NPV), přesnosti (ACC) a Matthewsova korelačního koeficientu (MCC).
8. Výběr m, r a N Při studiích entropie je důležitým krokem určení optimálního nastavení pro robustní extrakci náhodnosti série dat. Proto se pro správný odhad CP-VI provede optimalizační procedura m, r a N.