Hjernecomputergrænseflade til kommunikation hos ventilerede patienter

BAGGRUND

En manglende evne til konsekvent og effektivt at kommunikere deres mest grundlæggende fysiske behov er et stort problem for mekanisk ventilerede intensivpatienter. Patienter vurderer omkring 40 % af kommunikationssessioner som vanskelige og mere end en tredjedel af kommunikationer om smerte som mislykkede. Sygeplejersker igangsætter omkring 86 % af alle kommunikationsudvekslinger, da det typisk er meget svært for en stemmeløs intensivpatient at igangsætte kommunikation. Patienter på intensivafdelingen lider derfor almindeligvis af uerkendt smerte og ubehag, følelser af tab af kontrol og usikkerhed, depersonalisering, angst, søvnforstyrrelser, frygt og frustration. Pårørende rapporterer også ofte om at føle sig ængstelige og frustrerede over ikke at være i stand til at vurdere deres patienters behov tilstrækkeligt. Denne manglende evne til at kommunikere effektivt kan føre til uhensigtsmæssig brug af beroligende midler og forlængelse af tid brugt på respiratoren, hvilket så kan føre til øget ICU-opholdslængde og omkostninger. Desuden hæmmer manglende evne til at kommunikere med pårørende kritisk syge patienters evne til at være aktive deltagere i deres behandling og i beslutningstagning, herunder beslutninger om at trække tilbage eller tilbageholde livsopretholdende behandling.

Brugen af ​​billedtavler med ikoner, der repræsenterer almindelige patientbehov og -klager (smerte, frygt, varm/kold, tørst, sengepan osv.) har vist sig at forbedre sygeplejerske-patient-kommunikationen for patienter i den postoperative periode på respiratoren. Disse billedtavler er bredt tilgængelige på de fleste intensivafdelinger og er det tætteste på en nuværende standard for kommunikation med stemmeløs mekanisk ventileret patient med det formål at imødekomme grundlæggende fysiske og følelsesmæssige behov. Nylige pilotundersøgelser har beskrevet brugen af ​​computerstøttet kommunikation ved hjælp af berøringsfølsomme skærme, øjenblinkdetektorer og bliksporere for at muliggøre kommunikation i intensivpatienten. Størstedelen af ​​patienter og hospitalspersonale, der blev adspurgt i disse undersøgelser, indikerede, at brugen af ​​en computerstøttet kommunikationsenhed forbedrede evnen til at reagere på patientbehov og adressere patientens komfort. Blik- og øjenblink-tracker-systemer er dog dyre, mens berøringsfølsomme skærme måske ikke er egnede til de mange intensivpatienter med svaghed og begrænsninger i motoriske evner. Patienter på intensivafdelingen, især dem med neurologisk sygdom, lider ofte af betydelig svaghed og tab af koordination, hvilket dog begrænser deres evne til at bruge deres arme og hænder til at angive det relevante punkt på tavlen. Mens patienter i neuroICU ofte er svage på grund af fokal hjerneskade, kan omkring en fjerdedel af patienter, der har behov for mekanisk ventilation på andre intensive afdelinger, have betydelig svaghed fra kritisk sygdom neuropati og myopati, hvilket begrænser deres evne til at bruge deres hænder til at vælge det passende ikon på en billedtavle. Der er dog flere patientpopulationer, for hvem det er umuligt at bruge en billedtavle eller berøringsskærm, herunder patienter med høj rygmarvsskade, fremskreden ALS og hjernestammeslagtilfælde, som er stemmeløse, men som også typisk ikke har nogen nyttig motorisk funktion af deres lemmer. Disse patienter er "låst inde", i varierende grad, vågne og opmærksomme, men uden kontrol over kropsfunktion eller evne til at artikulere og kommunikere ved hjælp af standardformer for kommunikation.

Brugen af ​​Brain Computer Interface (BCI) enheder til at lette kommunikationen hos "stemmeløse" patienter har for nylig skabt interesse. En BCI oversætter bevidst, frivillig modulering af cerebral elektrisk aktivitet, typisk registreret ved elektroencefalografi (EEG) til computerkommandoer. En række BCI-enheder er blevet brugt til at tillade patienter med fremskreden amyotrofisk lateral sklerose (ALS), høj rygmarvsskade og hjernestammeslagtilfælde med locked-in-syndromet, som ikke har frivillig brug af deres lemmer, at kommunikere i varierende grad. Disse anordninger er typisk blevet evalueret i rehabiliteringsmiljøet efter perioden med akut medicinsk sygdom eller hjemme. Ingen undersøgelse har evalueret brugen af ​​en BCI-enhed til at hjælpe med kommunikation af de typiske fysiske og følelsesmæssige behov/klager hos kritisk syge. Dette er væsentligt, ikke kun for patienter med rygmarvsskade og slagtilfælde, hvoraf de fleste i første omgang er indlagt på en intensivafdeling, men for det potentielt store antal intensivafdelinger, der ikke kan bruge en billedtavle eller andet fingerkontaktsystem på grund af kritisk sygdomsneuropati / myopati eller akut hjerneskade, der forårsager svaghed. Vores fokus er på at skabe et steady state visual evoked potential (SSVEP) baseret, trådløst BCI-system for at lette kommunikationen med intuberede ICU-patienter., Den bærbare BCI-enhed af interesse i denne undersøgelse fungerer gennem visuel opmærksomhed på illustrative ikoner, der vises på en elektronisk skærm. Ikonet, som kan vise et almindeligt ICU-patientbehov, såsom behovet for repositionering eller almindelig patientklage, såsom smerte, kan vises som et symbol. Patienten kan derved kommunikere ved at se på et specifikt emne, der afbilder deres behov eller klage. Denne bærbare enhed er fuldstændig ikke-invasiv og uden væsentlig risiko for patienter og fungerer kun til at optage og oversætte EEG-signaler. Enheden vil kommunikere trådløst med brugergrænsefladen (UI), der kan være enten en tablet eller fladskærms-tv-skærmen, der er til stede i hvert ICU-patientværelse. Den foreslåede prototype giver en brugergrænseflade, der omfatter grundlæggende funktioner, der typisk bruges i kommunikationen mellem sygeplejersker og patienter på intensivafdelingen.

STUDERE DESIGN

Dette er en translationel pilotundersøgelse af et Steady State Visual Evoked Potential (SSVEP) baseret BCI-system for at lette kommunikationen hos intuberede patienter. Efter at have indhentet informeret samtykke fra patienten eller deres juridisk autoriserede repræsentant, vil 30 patienter blive rekrutteret fra de medicinske, kirurgiske, hjerte-, kardiotorakale og neurologiske intensivafdelinger ved University of Michigan, Ann Arbor over en periode på 12 måneder. Godkendelse er opnået fra Institutional Review Board ved University of Michigan (HUM00095052).

Screening for delirium og evne til at deltage i undersøgelsen:

Potentielle forsøgspersoner vil blive identificeret af medlemmer af det primære ICU-team, som derefter vil kontakte en undersøgelsesforsker. Forsøgspersoner skal holde op med al beroligende medicin med tilbagevenden til fuld vågenhed før yderligere evaluering. Patienter, der opfylder ovenstående berettigelseskriterier, og som giver samtykke til at deltage i undersøgelsen, vil derefter gennemgå yderligere test af en investigator for at bekræfte, at patienten er tilstrækkelig opmærksom og opmærksom til at kommunikere OG er i stand til konsekvent at udvælge emner gennem frivillig fingerkontakt. Patienten vil derefter gennemgå en screeningsevaluering med BCI-enheden for at bekræfte, at deres individuelle EEG-signal kan detekteres og fortolkes af enheden.

Patientklager/behov: Efterforskerne vil evaluere forsøgspersoners evne til præcist at vælge et specifikt behov eller klage blandt 10 almindelige behov/klager.

1. "Jeg har ondt"
2. "Jeg har svært ved at trække vejret"
3. "Jeg har brug for at blive suget"
4. "Jeg skal have afføring"
5. "Jeg skal tisse/tisse"
6. "Jeg er tørstig"
7. "Jeg er sulten"
8. "Jeg skal have ændret min stilling i sengen"
9. "Læv hovedet af min seng"
10. "Jeg har brug for min familie ved min seng"

Billedtavle: Muligheden for kommunikation ved hjælp af BCI-enheden vil blive evalueret ved hjælp af et billedtavle med illustrative ikoner, der repræsenterer de 10 behov/klager ovenfor som standard for sammenligning og for at bestemme nøjagtigheden af ​​valget af det relevante ikon. Ikonerne og sætningerne på billedtavlen vil være identiske med ikonerne og sætningerne på BCI-enheden

SPECIFIK MÅL 1:

At demonstrere muligheden for at bruge en Steady State Visual Evoked Potential (SSVEP)-baseret Brain Computer Interface (BCI) enhed til at lette kommunikationen af ​​almindelige patientbehov i alarmerende mekanisk ventilerede patienter på intensivafdelingen (ICU).

Hypotese 1: Mindst 80 % af alarmerende, mekanisk ventilerede patienter vil være i stand til nøjagtigt at vælge det illustrative ikon på hjernecomputerens interface, der repræsenterer det fysiske eller følelsesmæssige behov, som patienten selv identificerer som den mest almindelige udløser for kommunikation med sengesygeplejersken under deres indlæggelse.

Orientering til BCI og billedtavle: Patienten vil i første omgang blive bekendt med både billedtavlen og BCI-enheden. Instruktion om brug af BCI-enheden vil omfatte demonstration af brugergrænsefladen, forklaring af ikonerne på brugergrænsefladen og mekanismen for valg af et ikon gennem fokuseret visuel opmærksomhed.

Valg af behov/klage: Umiddelbart efter orientering udføres test for nøjagtigheden af ​​BCI-enheden. Test for nøjagtighed vil blive udført en enkelt gang for hver patient, ved at bruge det vigtigste behov/klage for den pågældende patient. Patienten vil blive bedt om at identificere det specifikke behov eller klagen på BCI-brugergrænsefladen som værende den mest almindelige årsag til at anmode om hjælp fra sengesygeplejersken under deres indlæggelse, blandt de 10 patientbehov/klagemuligheder. Valg af "Ingen af ​​ovenstående/Andet" vil være tilladt, dog vil patienten på forhånd blive specifikt instrueret i at vælge det behov/klagen, der passer bedst til deres situation blandt de 10 tilbudte valg. Patienten vil derefter blive bedt om at vælge SAMME behov/klage på billedtavlen ved hjælp af fingerkontakt.

SPECIFIK MÅL 2:

Specifikt mål 2: At bestemme patientens, familiens og sygeplejerskens tilfredshed med kommunikation ved hjælp af BCI-enheden og fremkalde åben feedback til at vejlede fremtidige enhedsforbedringer.

Hypotese 2: Mindst 70 % af patienterne vil "enige" eller "meget enige" i udsagnet "Hjernens computergrænsefladeenhed gjorde det muligt for mig at kommunikere mine behov til sengesygeplejersken på passende vis".

Umiddelbart efter evaluering af nøjagtigheden beskrevet under Specifikt mål 1, vil efterforskerne evaluere patientens, familiens og sygeplejerskens tilfredshed efter brug af enheden ved sengen som det primære kommunikationsværktøj i 2 timer om dagen i 3 på hinanden følgende dage. En delirium-skærm ved hjælp af CAM-ICU og en kort neurologisk undersøgelse for at bekræfte patientens evne til effektivt at bruge BCI-enheden og billedtavlen vil blive udført før brug af enheden eller billedtavlen på de efterfølgende dage (dage 2 og 3).

Efter de 3 dage vil patienten, eventuelle tilstedeværende familiemedlemmer og hver sygeplejerske, der har deltaget i testen, få udleveret de korte spørgeskemaer. Patientspørgeskemaet med muligheder vil blive læst op for patienten.

Statistisk analyse:

Andelen af ​​patienter, der består trin 2 af screeningen, som så også består trin 3, vil blive beregnet med nøjagtige binomiale 95 % konfidensintervaller. En andel på mindst 70 %, der består trin 3 af screeningen, vil være den indledende tærskel for gennemførlighed, baseret på kliniske vurderinger af værdi. Mediantiden, med interkvartilområde, der kræves for orientering til BCI-enheden og til billedtavlen, vil blive beregnet, og sammenligning udføres ved hjælp af Mann Whitney U-testen. Andelen af ​​patienter, der vælger det samme ikon på BCI UI og billedtavlen, vil blive beregnet med nøjagtige binomiale 95 % konfidensintervaller. Ved bestemmelse af nøjagtigheden af ​​at bruge BCI-enheden estimerede en binomial analyse, herunder flere undersøgelser af BCI, chanceniveauet til 63 % (α = 0,05, 60 forsøg). Baseret også på et klinisk estimat af, hvad der ville være et minimum nyttigt niveau af nøjagtighed for en kommunikationsenhed, vil tærsklen for nøjagtighed i vores undersøgelse være mindst 80 % af patienter, der viser overensstemmelse mellem valg af deres vigtigste behov/klage på BCI enhed og billedtavlen. Beskrivende statistik vil blive brugt til at for andelen af ​​patienter vælge svar på hvert af tilfredshedsspørgsmålene.