App per cabina di pilotaggio in terapia intensiva: studio interventistico con le prime applicazioni software per cabina di pilotaggio in terapia intensiva (ICUCockpitApp)

Sfondo:

Dal 2014, il progetto "ICU-Cockpit" è stato istituito presso l'unità di neurointensiva dell'ospedale universitario di Zurigo in collaborazione con l'Università di Zurigo e l'ETH di Zurigo. La tecnologia informatica all'avanguardia raccoglie, sincronizza e crittografa i dati di numerosi dispositivi medici in tempo reale. Il progetto ha lo scopo di avviare uno sviluppo fondamentale nella medicina di emergenza e intensiva e di apportare un sostanziale miglioramento nel modo in cui la diagnostica, il trattamento e la gestione del rischio sono gestiti nella pratica clinica quotidiana.

Sulla base del monitoraggio video, sono già stati sviluppati algoritmi per sistemi di allarme precoce e supporto terapeutico. Al fine di rendere gli algoritmi utilizzabili per la pratica clinica, è attualmente in fase di sviluppo un'interfaccia utente (GUI) in collaborazione con la Scuola universitaria professionale della Svizzera nordoccidentale (FHNW), vedere allegato 15. La GUI consente di visualizzare e interpretare i dati del paziente multimodale in modo completo.

Nel 2016 è iniziato un progetto di ricerca presso la NICU dell'Ospedale universitario di Zurigo dal titolo "ICU Cockpit: piattaforma integrata per il monitoraggio multimodale dei pazienti e il supporto terapeutico nell'assistenza neurocritica" (BASEC n. 2016-01101). Lo scopo del progetto del sito unico è quello di creare una piattaforma integrata (prototipo scientifico della piattaforma software ICU Cockpit) per il monitoraggio multimodale dei pazienti e il supporto terapeutico in terapia neurocritica e, come secondo passo, sviluppare e validare algoritmi per alcune prime applicazioni cliniche. Inoltre, vengono valutati i rilevamenti automatici degli artefatti (ovvero il numero di falsi e veri allarmi in ICU Cockpit rispetto al sistema di monitoraggio standard) e vengono sviluppati algoritmi per la diagnosi precoce delle crisi epilettiche e della compromissione secondaria della perfusione cerebrale.

L'obiettivo di questa attuale indagine clinica è la verifica e la validazione della piattaforma software ICU Cockpit e delle seguenti tre diverse applicazioni per la prognosi e la previsione delle complicanze:

a) ICU Cockpit COVID-19 per il monitoraggio remoto di pazienti isolati, b) ICU Cockpit Stable State per una visualizzazione completa dei parametri vitali e come ulteriore aiuto nella diagnosi precoce di imminenti complicanze critiche c) ICU Cockpit Cerebral Ischemia per la previsione dell'ischemia cerebrale ritardata ischemia nei pazienti con emorragia subaracnoidea (SAH).

1. ICU Cockpit COVID-19 per il monitoraggio remoto di pazienti isolati Dopo aver infettato più di 100.000 persone in 100 paesi, la malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) è diventata una pandemia. In Cina, fino al 10% dei pazienti con COVID-19 si è ammalato gravemente richiedendo un trattamento di terapia intensiva principalmente a causa di polmonite, sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) e insufficienza multiorgano. In Italia, avendo circa 5200 posti letto in unità di terapia intensiva (ICU), già 1028 erano già dedicati ai pazienti con COVID-19 entro l'11 marzo. Inoltre, il 20% degli operatori sanitari, in questo momento, si è già infettato e alcuni sono morti. Per gli Stati Uniti, senza autoisolamento e per R0 = 2 e R0 = 2,5, rispettivamente, si prevede che i ricoveri in terapia intensiva diventeranno da 17,4 a 25,7 per 1.000 abitanti, il che supererebbe significativamente la capacità degli attuali 100.000 posti letto in terapia intensiva negli Stati Uniti. Inoltre, in Svizzera il sistema sanitario e in particolare le unità di terapia intensiva stanno affrontando sfide straordinarie poiché le risorse umane per i professionisti delle unità di terapia intensiva sono limitate.

   I progressi nell'informatica medica hanno il potenziale per facilitare l'assistenza medica e risparmiare risorse di personale non solo nel settore ambulatoriale ma anche nelle unità di terapia intensiva, specialmente durante le epidemie. Nella medicina intensiva e d'urgenza, la situazione è aggravata dai segnali in tempo reale provenienti da più sensori all'interno e all'interno del corpo umano. In una situazione di emergenza, in particolare, non è possibile integrare rapidamente questo flusso di informazioni nel processo decisionale.

   Il monitoraggio remoto di pazienti rigorosamente isolati riduce in particolare i percorsi e gli spostamenti del personale, il numero di contatti stretti con pazienti infetti e quindi la trasmissione del virus. La sicurezza dei pazienti sarà aumentata da una riduzione dello stress e del burnout di infermieri e medici, che spesso lavorano in crisi nel tempo.

2. ICU Cockpit Stable State Come prima applicazione è stato recentemente sviluppato un software chiamato "stable state". Parametri vitali come la pressione arteriosa, la pressione intracranica e molti altri sono difficili da leggere a colpo d'occhio a causa della loro elevata densità di informazioni. Poiché il corpo umano è un sistema complesso e interconnesso, anche questi biosegnali sono fortemente correlati. I medici esperti possono riconoscere le deviazioni nella struttura correlazionale di diversi segnali, ma è impossibile cogliere il quadro completo per l'enorme quantità di dati disponibili. Tuttavia, sottili cambiamenti di correlazione possono indicare uno stato instabile di un paziente prima che questi cambiamenti siano visibili in un segnale specifico o nella sua misura composta.

   Recentemente è stato sviluppato un algoritmo che calcola le interdipendenze in un insieme arbitrario di segnali durante una fase stabile del paziente. Questo stato stabile viene confrontato con una stima online dello stato attuale. I cambiamenti di correlazione sono ridotti didatticamente e visualizzati in un display simile a Mondrian per rapidi confronti tra stati attuali e passati.

   L'applicazione "stato stabile" come parte del GUI ICU Cockpit dovrebbe essere implementata come ulteriore aiuto nella diagnosi precoce di complicazioni critiche imminenti.

3. Il vasospasmo cerebrale (CVS) è un restringimento morfologico ritardato delle arterie cerebrali, che si verifica da 4 a 10 giorni dopo l'emorragia subaracnoidea aneurismatica. Classicamente, CVS è stato associato a ischemia cerebrale ritardata (DCI), che alla fine porta a infarto cerebrale associato a morbilità e mortalità. Questo è stato una sorta di paradigma e il termine CVS è stato spesso usato impropriamente per descrivere i segni clinici della MDD. La maggior parte della ricerca si è concentrata sul presupposto che CVS fosse l'unico responsabile della MDD. Oggi è risaputo che non tutti i pazienti con CVS sviluppano MDD. Al contrario, la MDD può verificarsi in assenza di CVS. Una recente revisione della letteratura indica che la CVS non è l'unica causa di MDD e che l'intero quadro delle MDD è multifattoriale. C'è un dibattito in corso su questo problema, tuttavia l'infarto cerebrale negli studi di imaging potrebbe essere la misura più appropriata di MDD accanto all'esito funzionale. Pertanto, è stato sviluppato un algoritmo per prevedere la DCI basato su un modello forestale casuale, che consente di identificare i biomarcatori per l'occorrenza da 24 a 48 ore prima.