Eine Studie zur diagnostischen Genauigkeit des Hypotension Prediction Index (HPI)-Algorithmus bei Lungenresektionen

Der Hypotension Prediction Index (HPI) ist ein hämodynamischer Score, der speziell für die Vorhersage intraoperativer Hypotonie-Episoden (IOH) entwickelt wurde. Es basiert auf einem Algorithmus, der in die klinische Plattform HemoSphere Monitor von Edwards Lifesciences (Irvine, CA, USA) programmiert ist. Der HPI basiert auf einer kontinuierlichen Analyse einer arteriellen Druckwellenform. Es wird zusätzlich zum FloTrac-Algorithmus über den proprietären Acumen IQ Sensor verarbeitet und nutzt eine Technologie der künstlichen Intelligenz. Nach der internen Validierung wurde der Algorithmus prospektiv, extern und klinisch bei allgemeinchirurgischen, perioperativen Patienten, kardiovaskulären chirurgischen Patienten und mechanisch beatmeten COVID-19-Intensivpatienten validiert.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Überwachungssystemen, die physiologische Parameter im wirklichen Leben anzeigen, erkennt ein HPI-Algorithmus die frühesten Veränderungen, multivariaten Variabilitäten und Wechselwirkungen in den physiologischen, miteinander verbundenen Daten zu Vorlast, Nachlast und Kontraktilität, um einen Index zu liefern, der ein bevorstehendes blutdrucksenkendes Ereignis vorhersagt . Folgende Variablen werden vom patentgeschützten Algorithmus zur Berechnung des HPI verwendet: Herzfrequenzvariabilität (Änderungen der Herzfrequenz/Änderungen des MAP); Komplexität der arteriellen Druckwellenform (ungefähre Wellenformentropie, Probenwellenformentropie, Frequenzbereichsmessung von Harmonischen höherer Ordnung); Vorlastparameter (Pulsdruckvariation PPV, Schlagvolumenvariation SVV); Kontraktilitätsparameter (Steigung des aufsteigenden Teils der Druckwellenform über der Zeit, dP/dt); und Nachlastparameter (SVR, dynamische arterielle Elastizität Eadyn), ihr relativer Beitrag zum endgültigen Index ist jedoch nicht bekannt.

Die endgültigen Indexwerte des HPI liegen zwischen 1 und 100, wobei steigende Zahlen eine größere Wahrscheinlichkeit eines bevorstehenden blutdrucksenkenden Ereignisses bedeuten. Diese Ereignisse sind definiert als mittlerer arterieller Druck (MAP) <65 mmHg, der länger als eine Minute auftritt. HPI-Werte sagen das Auftreten einer Hypotonie fünf bis fünfzehn Minuten vor dem Ereignis voraus, mit einer Sensitivität und Spezifität in beiden Zeiträumen von mehr als 80 %. In den meisten Studien sagt ein Wert von 85 HPI eine blutdrucksenkende Episode voraus, und dieser Wert ist willkürlich im HemoSphere-Monitor vorprogrammiert, um den Arzt zu alarmieren und proaktive Reaktionen zu ermöglichen, um eine intraoperative Hypotonie zu minimieren oder sogar vollständig zu verhindern.

Die im HemoSphere-Monitor verwendeten und integrierten Parameter können einen Arzt bei der optimalen Behandlung von IOH unterstützen. Zu diesen „sekundären Bildschirm“-Variablen gehören der linksventrikuläre Kontraktilitätsparameter (dP/dt), der dynamische Vorlastparameter (SVV) und der Nachlastparameter dynamische arterielle Elastizität Eadyn.

Der maximale linksventrikuläre (LV) Druckanstieg (LV dP/dt max) ist ein klassischer Marker für die LV-Leistung und die systolische Funktion. Sie wird herkömmlicherweise als Druckänderung in der linken Ventrikelhöhle während der isovolumetrischen Kontraktionsperiode definiert und erfordert ursprünglich eine LV-Katheterisierung. In der klinischen Praxis wird eine Ersatzkurve des peripheren arteriellen Drucks verwendet, um den dP/dt-Wert abzuschätzen und den Bedarf an inotroper Unterstützung vorherzusagen.

SVV ist ein dynamischer Vorlastparameter und stellt die Differenz im linksventrikulären Schlagvolumen infolge von durch mechanische Beatmung verursachten Änderungen des intrathorakalen Drucks dar.

Die dynamische arterielle Elastanz Eadyn repräsentiert das Verhältnis der Pulsdruckschwankung (PPV) zum SVV. Es kann zur Beurteilung des Gefäßtonus verwendet werden, wodurch die Reaktion des arteriellen Drucks nach Volumenbelastung und/oder eine mögliche Reaktion auf die Verabreichung von Vasopressoren vorhergesagt werden kann.

Sowohl PPV als auch SVV gelten als den statischen Indizes überlegen, um die Flüssigkeitsreaktivität vorherzusagen. Sie basieren beide auf Herz-Lungen-Wechselwirkungen und spiegeln hämodynamische zyklische Veränderungen wider, die durch mechanische Beatmung bei geschlossenem Brustkorb hervorgerufen werden. Ihre Werte korrelieren signifikant mit der Stärke der VT. Die derzeitige intraoperative Beatmungsstrategie mit niedrigem Atemzugvolumen schützt die Lunge, verringert jedoch gleichzeitig die Zuverlässigkeit dynamischer Indizes, insbesondere bei Bedingungen mit offenem Brustkorb. Aufgrund begrenzter Änderungen des intrathorakalen Drucks während des Atemzyklus bei Erkrankungen mit offener Lunge besteht das Risiko, falsch negative Parameterwerte zu erhalten. PPV und SVV scheinen bei der Vorhersage der Flüssigkeitsreaktivität in einer Umgebung mit offenem Brustkorb während einer Herz-Thorax-Operation ungenau zu sein.

Der HPI wurde in Fällen der Allgemeinchirurgie und der Intensivstation validiert, jedoch nicht bei einseitigen Eingriffen am offenen Brustkorb in der Thoraxchirurgie. Zu diesen Eingriffen zählen nicht nur deutlich abnormale physiologische Zustände (offene Pleura und Ein-Lungen-Protektivbeatmung), sondern auch eine hohe Inzidenz plötzlicher manueller chirurgischer Eingriffe. All diese Faktoren können die HPI-Leistung erheblich beeinflussen und beeinträchtigen.

Ziel dieser Studie ist die Validierung der HPI-Technologie bei Lungenresektionsverfahren am offenen Brustkorb unter Verwendung einer Ein-Lungen-Beatmung. Die Studiengruppe wird aus 60 aufeinanderfolgenden erwachsenen Patienten bestehen, die für Lungenresektionsverfahren unter Vollnarkose mit offener Brust und Ein-Lungen-Beatmung qualifiziert sind.

Die Patienten werden während der Operation mittels standardmäßiger invasiver hämodynamischer Überwachung mit arteriellem Druckwandler und gleichzeitig mit dem HemoSphere-Monitor mit der an den Acumen IQ-Wandler angeschlossenen HPI-Software (Edwards LifeSciences, Irvine, CA, USA) überwacht. Die Ärzte sind für die Ausgabe des HemoSphere-Monitors blind. Hämodynamische Wellenformen und HPI-Vorhersagedaten, einschließlich blutdrucksenkender Ereignisse (IOH), werden vom Zeitpunkt der Einführung der Arterienkanüle bis zum Verlassen des Operationssaals aufgezeichnet. Die aufgezeichneten Daten werden in sieben Kohorten unterteilt, die durch separate Zeitrahmen dargestellt werden:

0. Basislinie vor der Einleitung, Rückenlage, Spontanatmung (sofern verfügbar und arterielle Kanüle vor der Einleitung eingeführt)

1. Rückenlage, Narkose bei geschlossenem Brustkorb, intubiert, Zwei-Lungen-Beatmung
2. Seitendekubitus, geschlossener Brustkorb, Zwei-Lungen-Beatmung
3. Seitendekubitus, geschlossener Brustkorb, Ein-Lungen-Beatmung (OLV)
4. Seitendekubitus, offener Brustkorb, Ein-Lungen-Beatmung (OLV)
5. Seitendekubitus, geschlossener Brustkorb, Zwei-Lungen-Beatmung nach Resektion
6. Rückenlage, geschlossener Brustkorb, Zwei-Lungen-Beatmung

Wir werden die Sensitivität (Recall) und den positiven Vorhersagewert (Präzision) des HPI-Algorithmus schätzen und die Anzahl der Fehlalarme sowie verpassten Ereignisse beschreiben, ohne explizit auf die Spezifität oder den negativen Vorhersagewert zu verweisen.

Die Durchführung und Berichterstattung der Studie erfolgt gemäß den STARD-Richtlinien.