Applications ICU Cockpit : étude interventionnelle avec les premières applications logicielles ICU Cockpit (ICUCockpiApp)

Arrière-plan:

Depuis 2014, le projet "ICU-Cockpit" est mis en place à l'unité neuro-intensive de l'hôpital universitaire de Zurich en collaboration avec l'Université de Zurich et l'ETH Zurich. Une technologie de l'information de pointe collecte, synchronise et crypte les données de nombreux dispositifs médicaux en temps réel. Le projet vise à initier un développement fondamental de la médecine d'urgence et intensive - et à apporter une amélioration substantielle dans la manière dont le diagnostic, le traitement et la gestion des risques sont traités dans la pratique clinique quotidienne.

Sur la base de la surveillance vidéo, des algorithmes pour les systèmes d'alerte précoce et l'assistance thérapeutique ont déjà été développés. Afin de rendre les algorithmes utilisables pour la pratique clinique, une interface utilisateur (GUI) est actuellement en cours de développement en collaboration avec la Haute école spécialisée Suisse du Nord-Ouest (FHNW), voir annexe 15. L'interface graphique permet de visualiser et d'interpréter les données multimodales du patient de manière complète.

En 2016, un projet de recherche lancé à l'USIN de l'Hôpital universitaire de Zurich a débuté sous le titre "ICU Cockpit : Plateforme intégrée pour le suivi multimodal des patients et le soutien thérapeutique en soins neurocritiques" (BASEC n° 2016-01101). L'objectif du projet de site unique est de mettre en place une plateforme intégrée (prototype scientifique de la plateforme logicielle ICU Cockpit) pour le suivi multimodal des patients et l'accompagnement thérapeutique en soins neurocritiques, et dans un second temps de développer et valider des algorithmes pour certaines premières applications cliniques. En outre, les détections automatiques d'artefacts (c'est-à-dire le nombre de fausses et vraies alarmes dans le cockpit de l'ICU par rapport au système de surveillance standard) sont évaluées et des algorithmes sont développés pour la détection précoce des crises d'épilepsie et des troubles secondaires de la perfusion cérébrale.

L'objectif de cette investigation clinique en cours est la vérification et la validation de la plate-forme logicielle ICU Cockpit et des trois applications différentes suivantes pour le pronostic et la prédiction des complications :

a) ICU Cockpit COVID-19 pour la surveillance à distance des patients isolés, b) ICU Cockpit Stable State pour une visualisation complète des paramètres vitaux et comme aide supplémentaire dans la détection précoce de complications critiques imminentes c) ICU Cockpit Cerebral Ischemia pour la prédiction de ischémie chez les patients atteints d'hémorragie sous-arachnoïdienne (HSA).

1. ICU Cockpit COVID-19 pour le suivi à distance des patients isolés Ayant infecté plus de 100 000 personnes dans 100 pays, la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) est devenue une pandémie. En Chine, jusqu'à 10 % des patients atteints de COVID-19 sont tombés gravement malades nécessitant un traitement de soins intensifs, principalement en raison d'une pneumonie, d'un syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA) et d'une défaillance multiviscérale. En Italie, avec environ 5200 lits dans les unités de soins intensifs (USI), déjà 1028 étaient déjà consacrés aux patients atteints de COVID-19 au 11 mars. De plus, 20 % des professionnels de la santé, à l'heure actuelle, sont déjà infectés et certains sont décédés. Pour les États-Unis, sans auto-isolement et pour R0 = 2 et R0 = 2,5, respectivement, les admissions en soins intensifs devraient passer de 17,4 à 25,7 pour 1 000 habitants, ce qui dépasserait considérablement la capacité des 100 000 lits de soins intensifs existants aux États-Unis. De plus, en Suisse, le système de santé et en particulier les USI sont confrontés à des défis extraordinaires car les ressources humaines pour les professionnels des USI sont limitées.

   Les progrès de l'informatique médicale ont le potentiel de faciliter les soins médicaux et d'économiser les ressources humaines non seulement dans le secteur ambulatoire mais aussi dans les unités de soins intensifs, en particulier pendant les épidémies. En médecine intensive et d'urgence, la situation est aggravée par des signaux en temps réel provenant de plusieurs capteurs, ainsi qu'à l'intérieur du corps humain. Dans une situation d'urgence, en particulier, il n'est pas possible d'intégrer rapidement ce flot d'informations dans le processus décisionnel.

   La télésurveillance des patients strictement isolés permet surtout de réduire les trajets et déplacements du personnel, le nombre de contacts rapprochés avec des patients infectés et donc la transmission du virus. La sécurité des patients sera accrue par une réduction du stress et des épuisements chez les infirmières et les médecins, qui travaillent souvent en crise au fil du temps.

2. ICU Cockpit Stable State Comme première application, un logiciel appelé "stable state" a été développé récemment. Les paramètres vitaux tels que la pression artérielle, la pression intracrânienne et bien d'autres sont difficiles à lire en un coup d'œil en raison de leur forte densité d'informations. Étant donné que le corps humain est un système interconnecté de manière complexe, ces biosignaux sont également fortement corrélés. Les cliniciens expérimentés peuvent reconnaître des déviations dans la structure corrélationnelle de plusieurs signaux, mais il est impossible de saisir l'image complète pour l'énorme quantité de données disponibles. Cependant, des changements corrélationnels subtils peuvent indiquer un état instable d'un patient avant que ces changements ne soient visibles dans un signal spécifique ou sa mesure composée.

   Un algorithme qui calcule les interdépendances dans un ensemble arbitraire de signaux pendant une phase stable du patient a été récemment développé. Cet état stable est comparé à une estimation en ligne de l'état actuel. Les changements de corrélation sont didactiquement réduits et visualisés dans un affichage de type Mondrian pour des comparaisons rapides des états actuels et passés.

   L'application "état stable" dans le cadre du cockpit GUI ICU devrait être mise en œuvre comme une aide supplémentaire dans la détection précoce des complications critiques imminentes.

3. Cockpit de l'USI Ischémie cérébrale Le vasospasme cérébral (CVS) est un rétrécissement morphologique retardé des artères cérébrales, survenant 4 à 10 jours après une hémorragie sous-arachnoïdienne anévrismale. Classiquement, le CVS a été associé à une ischémie cérébrale retardée (DCI), qui conduit finalement à un infarctus cérébral associé à la morbidité et à la mortalité. Cela a été une sorte de paradigme, et le terme CVS a souvent été utilisé à mauvais escient pour décrire les signes cliniques de DCI. La majorité des recherches se sont concentrées sur l'hypothèse que le CVS est le seul responsable de l'ICD. Aujourd'hui, il est bien admis que tous les patients atteints de CVS ne développent pas d'ICD. Inversement, le DCI peut survenir en l'absence de CVS. Une revue récente de la littérature indique que le CVS n'est pas la seule cause de DCI et que l'ensemble du tableau de DCI est multifactoriel. Il y a un débat en cours sur cette question, mais l'infarctus cérébral sur les études d'imagerie pourrait être la mesure la plus appropriée de l'ICD à côté des résultats fonctionnels. Par conséquent, un algorithme pour prédire le DCI basé sur un modèle de forêt aléatoire a été développé, ce qui permet d'identifier des biomarqueurs pour l'occurrence 24h à 48 heures avant.