Konstruktion og validering af en forudsigelsesmodel for alle - forårsage dødelighed inden for 30 dage efter operation hos kritisk syge patienter, der gennemgår akut mave-tarmkirurgi (EGS-30MP)

1. Forskningsbaggrund Gastrointestinale operationer spiller en grundlæggende rolle i behandlingen af ​​forstyrrelser i fordøjelseskanalen. Ikke desto mindre er forekomsten af ​​postoperative infektioner relativt høj på grund af deres forlængede varighed, tilstedeværelsen af ​​forskellige bakterier i tarmen, hvilket kan føre til bakteriel translokation under operationen, kombineret med nedsat immunfunktion og nedsat tarmfunktion efter operationen. Dette kompromitterer ikke kun effektiviteten af ​​operationen og patientens genopretning, men forlænger også hospitalsophold og eskalerer økonomiske byrder. I alvorlige tilfælde kan sepsis forekomme, hvilket potentielt kan resultere i døden. Tidligere undersøgelser har vist, at dødelighedsrisikoen forbundet med akutte gastrointestinale operationer kan variere fra 15 % til 25 %.

   Selvom udbredte scoringssystemer som APACHE - Ⅱ og SOFA anvendes til at vurdere risikoen og forudsige prognosen for kritisk syge patienter, er de overvejende designet til patienter på intensivafdelingen (ICU). Som følge heraf tager de ikke tilstrækkeligt højde for de unikke karakteristika for kritisk syge patienter efter akutte gastrointestinale operationer, såsom fraværet af kirurgiske - relaterede faktorer, og mangler dermed sygdomsspecifik forudsigelsesevne for dødsrisiko. Derudover, mens nogle maskinlæringsmodeller er blevet udviklet til at forudsige dødsrisikoen for patienter med almindelige mave- og tyktarmskræft, mangler disse modeller uafhængig prospektiv validering, hvilket begrænser deres kliniske anvendelighed.

2. Forskningsmål 2.1 Primært mål Hovedformålet med denne undersøgelse er at konstruere en forudsigelsesmodel for dødelighed af alle årsager inden for 30 dage efter akut mave-tarmkirurgi hos kritisk syge patienter. Ved at udnytte avancerede maskinlæringsalgoritmer søger vi at identificere nøglefaktorer forbundet med dødelighed og udvikle en pålidelig model, der nøjagtigt kan forudsige sandsynligheden for død inden for denne kritiske tidsramme.

   2.2 Sekundært mål Baseret på de dødelighedsforudsigelser, som modellen genererer, sigter vi mod at kvantificere sværhedsgraden af ​​patienters sygdomme. Dette vil gøre det muligt for klinikere at identificere højrisikopatienter på et tidligt tidspunkt og implementere rettidige og målrettede interventioner. Ved at gøre det håber vi at forbedre patienternes resultater, reducere dødeligheden og forbedre den overordnede kvalitet af den behandling, der ydes til disse patienter.

3. Forskningsdesign 3.1 Forskningsmiljø og deltagere Undersøgelsen vil blive udført på det første hospital ved Jilin University og er opdelt i to adskilte faser.

I udviklingsfasen vil der blive gennemført et retrospektivt studie af kritisk syge patienter, som har gennemgået en akut mave-tarmoperation mellem juli 2019 og juli 2024. Kliniske data med relevans for patientdødsfald vil systematisk blive indsamlet fra sygehusets elektroniske journalsystem. Patienter, der opfylder inklusionskriterierne, men ikke opfylder eksklusionskriterierne, vil blive optaget i udviklingskohorten. Disse patienters data vil blive brugt til at etablere den indledende forudsigelsesmodel.

Inklusionskriterierne for patienter er som følger: de skal være over 18 år gamle, have gennemgået akut mave-tarmkirurgi som defineret af den tiende revision af International Classification of Diseases (ICD - 10) og opfylde en af ​​følgende kritiske patientdiagnostik kriterier efter operationen: Kræver ventilatorassistance ved operationens afslutning, behov for en noradrenalin-infusionsdosis på mere end 1,0 μg/kg/min eller endda i kombination med andre vasopressorer for at opretholde blodtrykket, oplever alvorlig arytmi eller har svigt i andre organfunktioner.

Eksklusionskriterierne omfatter patienter med overfladiske operationssteder, der ikke involverer bughulen, patienter, hvor mere end 30 % af data mangler, patienter, der døde under operationen eller fik behandlingen seponeret, dem med flere skader og patienter, der deltager i andre kliniske undersøgelser .

I valideringsfasen vil et prospektivt enkeltcenter observationsstudie blive udført. Patientindskrivningsperioden er planlagt til at vare i 5 måneder, og den postoperative opfølgningsperiode for hver patient vil være 30 dage. Hele undersøgelsen, fra dens start til færdiggørelsen af ​​dataanalysen, forventes at strække sig over et halvt år.

3.2 Bestemmelse af prøvestørrelse Prøvestørrelsen for denne undersøgelse vil blive beregnet ved hjælp af metoderne foreslået af Harrell et al. og Peduzzi et al. I betragtning af ca. 8 kliniske nøglefaktorer anslås det, at der er behov for mindst 80 patienter med hændelser (dvs. 30 dage, der forårsager dødelighed). Baseret på en forventet hændelsesfrekvens på 15 %, vil træningssættet kræve cirka 534 cases, og valideringssættet vil have brug for 229 cases. Med et forhold på 7:3 mellem modelleringsgruppen og valideringsgruppen udgør den samlede stikprøvestørrelse 763 tilfælde. Derudover er der planlagt en ekstern valideringskohorte på ca. 100 cases for yderligere at vurdere modellens generaliserbarhed.

3.3 Dataindsamling 3.3.1 Eksponeringsfaktorer Demografiske karakteristika: Oplysninger om patienters køn og alder vil blive indsamlet. Disse faktorer kan påvirke kroppens fysiologiske reaktioner og restitutionsevner, hvilket potentielt påvirker risikoen for dødelighed.

Sygehistorie: Detaljer om patienters tidligere medicinske tilstande, herunder hypertension, diabetes, kardiovaskulære sygdomme, cerebrovaskulære sygdomme, tidligere 颅脑 eller rygmarvsoperationer, nyresygdomme, immunsystemlidelser, atrieflimren, kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) og andre relevante forhold, vil blive registreret. Derudover vil livsstilsrisikofaktorer såsom rygning og alkoholforbrug blive dokumenteret.

Præoperative indikatorer: Dette inkluderer et omfattende sæt laboratorietestresultater, såsom hæmatokrit, hæmoglobin, blodpladetal, antal hvide blodlegemer, internationalt normaliseret forhold, protrombintid, aktiveret partiel tromboplastintid, arterielt blod pH, partialtryk af ilt, partialtryk af kuldioxid, laktatniveauer, aspartataminotransferase, total bilirubin, albumin, serum natrium, serumkalium, højfølsomt C-reaktivt protein, procalcitonin, hjernenatriuretisk peptid (BNP), troponin, D-dimer, kreatinin og urinstof i blodet. Andre præoperative data, såsom American Society of Anesthesiologists (ASA) fysisk statusklassificering, kropstemperatur, hjertefrekvens, respirationsfrekvens, middelarterielt tryk og iltningsindeks vil også blive indsamlet.

Intraoperative indikatorer: Data såsom varigheden af ​​operationen, volumen af ​​intraoperativ væskeinfusion, volumen af ​​intraoperativ transfusion af røde blodlegemer, intraoperativ urinproduktion, intraoperativt blodtab, intraoperativt gennemsnitligt arterielt tryk og tilstedeværelse eller fravær af abdominal infektion vil blive optaget. Disse faktorer kan direkte påvirke patientens fysiologiske tilstand under og efter operationen.

Postoperative indikatorer: I lighed med de præoperative laboratorietests vil en række postoperative laboratorieresultater blive indsamlet. Derudover vil oplysninger om, hvorvidt blodprodukter blev transfunderet, ASA-klassificeringen og vitale tegn som kropstemperatur, hjertefrekvens, respirationsfrekvens, middelarterielt tryk og iltningsindeks blive dokumenteret.

Postoperativ patologi: Detaljer om den postoperative patologi, herunder tumorlængde, tumordifferentiering, pT-, pN-, pM- og pTNM-stadieinddeling, samt antallet af cancerknuder, vil blive indhentet. Disse patologiske træk kan give afgørende information om sygdommens sværhedsgrad og patientens prognose.

3.3.2 Resultatmål Primært endepunkt: Det primære endepunkt i denne undersøgelse er alt - forårsage død inden for 30 dage efter operationen. Død med alle årsager refererer til dødsfald som følge af enhver årsag, hvilket giver et omfattende mål for patientens udfald.

Sekundært endepunkt: Det sekundære endepunkt er komplikationsstatus inden for 30 dage efter operationen. Komplikationer vil blive evalueret ved hjælp af Clavien - Dindo klassifikationssystemet, og komplikationer af grad Ⅱ og derover vil blive registreret og analyseret. Disse kan omfatte, men er ikke begrænset til, intra-abdominal blødning, gastrointestinal blødning, anastomotisk lækage, chylous fistel, infektion på operationsstedet (herunder intra-abdominale og incisionsinfektioner), intestinal obstruktion, postoperativ diarré, lungeinfektion, urinvejsinfektion, kardiovaskulære ulykker, cerebrovaskulære ulykker og trombotiske sygdomme.

3.4 Datastyring og statistisk analyse 3.4.1 Datastyring Kliniske forskningskoordinatorer (CRC) vil være ansvarlige for at screene patienter, der har gennemgået en akut mave-tarmkirurgi mellem juli 2019 og maj 2024. Data vil blive indsamlet fra det elektroniske journalsystem, og patienter, der opfylder inklusionskriterierne, men ikke eksklusionskriterierne, vil blive registreret. For patienter, der dør under indlæggelse, vil dataene blive registreret direkte. Data om komplikationer inden for 30 dage efter operation og dødsfald efter udskrivelse vil blive indhentet gennem opfølgning.

Under hvert kirurgisk indgreb vil navnet på den opererende kirurg blive noteret i journalen. Alle patienter, der opfylder inklusionskriterierne, inklusive dem, der nægtede at deltage, blev udelukket på grund af eksklusionskriterier, eller senere blev fjernet på grund af eksklusionskriterier, vil blive dokumenteret sammen med årsagerne til deres udelukkelse.

Dataindsamling vil blive udført dagligt af CRC, som vil verificere og registrere patienters tilmelding, tilbagetrækning, opnåelse af det primære endepunkt og måling af det sekundære endepunkt. To postgraduate studerende vil fungere som dataindtastningsoperatører, og de vil sammen med CRC indsamle basisdata. Der vil blive anvendt et dobbeltindtastningssystem, hvor én person indtaster dataene, og den anden verificerer deres nøjagtighed. Der vil blive brugt både papirbaserede og elektroniske case report formularer (CRF'er). Baseline data vil blive indtastet på dagen for operationen. For patienter, der dør under indlæggelse, vil de primære endepunktsdata blive indtastet før deres død. Patologiske og andre hospitalsoplysninger vil blive indtastet inden for en uge efter patientens udskrivelse. Data om komplikationer inden for 30 dage efter operationen og dødsfald efter udskrivelse vil blive indtastet inden for 30 dage efter operationen.

3.4.2 Statistisk analyse En database vil blive etableret, og statistisk analyse vil blive udført ved brug af SPSS 25.0 og R 4.0.2 software. For kontinuerlige data, der følger en normalfordeling, vil middelværdien ± standardafvigelsen (x ± s) blive brugt til beskrivelse, og t - testen vil blive anvendt til gruppesammenligninger. For data, der ikke følger en normalfordeling, vil median- og interkvartilområdet [M(P25 - P75)] blive brugt, og Mann - Whitney U-testen vil blive brugt til gruppesammenligninger. Kategoriske data vil blive præsenteret som procenter, og chi-kvadrat-testen vil blive brugt til gruppesammenligninger. Manglende data vil blive imputeret ved hjælp af Monte Carlo multiple imputationsmetoden.

Først vil univariat analyse blive udført for at identificere faktorer, der er signifikant forbundet med resultatet. Derefter vil variabler, der viser statistisk signifikans i den univariate analyse, blive inkluderet i Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) regression for at vælge de endelige variabler til modelbygning. Modellens ydeevne vil blive evalueret ved hjælp af flere metrikker, herunder arealet under modtagerens operationskarakteristikkurve (AUC), sensitivitet, specificitet, positiv forudsigelsesværdi, negativ forudsigelsesværdi, Youden-indeks og F1-score. Alle statistiske test vil være tosidede, og statistisk signifikans vil blive sat til P < 0,05.

3.5 Biaskontrol og kvalitetsstyring For at minimere bias vil der blive opstillet strenge kriterier for udvælgelsen af ​​kirurger. Akutlæger, der deltager i undersøgelsen, skal være dygtige til akutte gastrointestinale kirurgiske teknikker efter at have gennemført mindst 50 sådanne operationer. En forsøgsstyregruppe, sammensat af kirurger med over 10 års erfaring inden for mave-tarmkirurgi, vil blive nedsat. Før en kirurg får lov til at indskrive patienter, vil de blive bedt om at levere videoer af deres seneste tre på hinanden følgende akutte mave-tarmoperationer. Udvalget vil bruge Delphi-metoden til at evaluere den kirurgiske kvalitet og afgøre, om kirurgen opfylder tilmeldingskriterierne.

Under det kliniske forsøg vil den kirurgiske kvalitet blive evalueret gennem videoer og fotos. Kirurger vil være forpligtet til at tage billeder af bækkenudforskningen under operationen. Hvis det ikke er muligt at indhente sådanne billeddata, skal årsagerne til manglende mulighed herfor dokumenteres.

Kirurger vil være forpligtet til at registrere den kirurgiske proces i en kirurgisk notesbog, der leveres af forskningscentret, og forklare eventuelle afvigelser fra de standardiserede kirurgiske procedurer. Forsøgsstyregruppen vil gennemgå indskrivningsstatus og kvaliteten af ​​de indskrevne sager månedligt for at sikre mængden og kvaliteten af ​​de sager, som hver kirurg har tilmeldt sig.

For at sikre den nøjagtige indsamling af det primære endepunkt og prædiktive faktorer vil en oversygeplejerske blive udpeget som klinisk forskningskoordinator (CRC). CRC vil dagligt verificere patienters tilmelding, tilbagetrækning og opnåelse af det primære endepunkt. To ph.d.-studerende vil sammen med CRC omgående indtaste dataene i den elektroniske sagsrapportformular (ECRF).

3.6 Sikkerhedsevaluering Før studiets start vil deltagernes fysiske grundlinjetegn og symptomer, herunder kropstemperatur, puls, respirationsfrekvens og blodtryk, blive målt. Præoperative hæmatologiske og billeddiagnostiske undersøgelser vil blive gennemført for at sikre, at deltagerne opfylder inklusions- og eksklusionskriterierne.

Efter operationen vil kontinuerte variabler blive brugt til at beskrive de postoperative målinger af hver deltager og deres ændringer i forhold til den præoperative baseline. Laboratorieindikatorer vil blive klassificeret som lav, normal eller høj baseret på det normale referenceområde. Ændringerne fra normale eller høje baseline-værdier til lave værdier efter operationen og fra normale eller lave baseline-værdier til høje værdier efter operationen vil blive registreret. De laveste eller højeste observerede værdier efter operationen vil blive brugt til at beregne post-baseline lave eller høje værdier. Læger vil evaluere disse unormale indikatorer for at afgøre, om de har klinisk betydning, og andelen af ​​deltagere med "unormale og klinisk signifikante" ændringer vil blive rapporteret.

Fysiske undersøgelser, herunder generelle undersøgelser, hoved-, hals-, bryst-, lunge-, hjerte-, blodkar-, mave-, rygsøjle-, lemmer- og nervesystemundersøgelser samt vitale tegn som blodtryk, hjertefrekvens og kropstemperatur vil blive udført. Målingerne af fysiske undersøgelser, vitale tegn og kropsvægt før og efter behandling, samt deres ændringer i forhold til baseline, vil blive statistisk beskrevet. Vitale tegn, der overskrider det normale område eller viser unormale ændringer, vil blive dokumenteret.

3.7 Etiske overvejelser Inden påbegyndelsen af ​​undersøgelsen vil der blive indhentet etisk godkendelse fra den etiske komité på det første hospital ved Jilin University. Berettigede patienter vil blive informeret ansigt-til-ansigt af deres behandlende kirurger og vil blive bedt om at underskrive en informeret samtykkeformular. Processen med informeret samtykke vil blive udført af behandlende læger eller derover.

De oplysninger, der gives til patienter i det informerede samtykke, omfatter: en erklæring om forsøgets forskningsmæssige karakter; en omfattende og retfærdig forklaring af de procedurer, der skal følges; en detaljeret beskrivelse af undersøgelsens art, forventede varighed og formål; en beskrivelse af eventuelle forudsigelige risici eller ubehag; en beskrivelse af eventuelle fordele; en erklæring om omhyggelig håndtering og fortrolighed af patientdata, samt dataopbevaringsperioden på 15 år; en erklæring om, at patientens biologiske materiale vil blive opbevaret i 15 år; og en erklæring om frivillig deltagelse og tilbagetrækning, der præciserer, at afslag på deltagelse ikke vil resultere i nogen straf eller tab af ydelser, som patienten er berettiget til, og at patienten til enhver tid kan trække sig fra undersøgelsen uden straf eller tab af ydelser. Ved seponering vil patienten modtage standardbehandling af samme plejeniveau.