Intelligenza Artificiale: per prevedere e prevenire l'ipotensione durante l'intervento chirurgico

Ogni anno in Svezia vengono operati circa 800.000 pazienti. Di questi, una percentuale relativamente elevata soffre di gravi complicazioni dopo l'intervento chirurgico, come danni cardiaci e renali, ictus e persino la morte. Esiste una connessione dimostrata tra le complicanze di cui sopra e le cadute di pressione sanguigna durante l'intervento chirurgico, il che significa che in ogni caso alcune complicazioni sono potenzialmente evitabili se la pressione sanguigna viene mantenuta ad un livello stabile e adeguato in base alle condizioni di ogni singolo paziente.

Sfortunatamente, gli episodi di calo della pressione sanguigna sono difficili da prevedere con i metodi di monitoraggio standard disponibili e, quindi, purtroppo, spesso si verificano durante l’intervento chirurgico. Presso l’Ospedale universitario Karolinska stiamo costruendo un nuovo sistema che, con l’aiuto dell’intelligenza artificiale, può far suonare l’allarme anche prima che si verifichi il calo della pressione sanguigna. Nello studio raccogliamo e combiniamo i dati del monitoraggio standard durante l'intervento chirurgico; polso, pressione sanguigna, ossigenazione, gittata cardiaca, ECG, valori di laboratorio dei gas nel sangue di pazienti sottoposti a chirurgia addominale che è un gruppo di pazienti che ha un rischio maggiore di soffrire di complicanze postoperatorie. A queste informazioni aggiungeremo anche dati rilevanti provenienti da un nuovo metodo per il monitoraggio della circolazione basato sulle variazioni dell'anidride carbonica espirata. Registreremo anche il motivo per cui la pressione sanguigna è scesa, come sanguinamento, effetto dei farmaci, disidratazione, con l’obiettivo che gli algoritmi di intelligenza artificiale siano in grado di distinguere tra diverse cause di bassa pressione sanguigna perché richiedono misure diverse. Gli algoritmi di intelligenza artificiale saranno inizialmente sviluppati raccogliendo dati da un ampio gruppo di pazienti e poi valutandoli su un gruppo più piccolo di altri pazienti rappresentativi

I dati del nostro monitoraggio standard in relazione all'intervento chirurgico sono integrati con le stime della gittata cardiaca basate sul metodo capnodinamico. I soggetti di ricerca verranno addormentati e ventilati tramite un ventilatore per terapia intensiva modificato (servo-i(R) Getinge). Questo ventilatore è dotato di un software per uso di ricerca con marchio CE. Il software modifica il pattern respiratorio del ventilatore aggiungendo pause leggermente prolungate dopo tre respiri su nove. Questo modello di respirazione si traduce in una lieve variazione del livello di anidride carbonica espirata di circa 1 kPa. Il ventilatore è stato utilizzato in numerosi studi clinici e su animali di grandi dimensioni, due dei quali sono stati condotti dal nostro gruppo di ricerca. Poiché verrà utilizzato un ventilatore per terapia intensiva, i pazienti vengono anestetizzati con la cosiddetta anestesia endovenosa totale (TIVA) anziché con l'anestesia gassosa. Questo è diverso dalla nostra attuale routine in questo tipo di intervento chirurgico. Tuttavia, la TIVA viene utilizzata in molti altri tipi di interventi chirurgici e noi conosciamo bene il metodo. In diversi ospedali nel paese e all’estero, la TIVA viene utilizzata come metodo di prima linea anche nella chirurgia del cancro dell’addome di grandi dimensioni perché ci sono dati che suggeriscono che i pazienti subiscono ricadute minori (metastasi) in seguito. Nel corso della cura vengono registrati gli eventi che si verificano per poi essere inseriti nel materiale per analisi qualitative. Esempi di tali eventi sono: somministrazione di farmaci e liquidi, nonché probabile causa di ipotensione; cambiamenti di posizione del corpo sanguinanti, ecc. Per poter confrontare i calcoli della saturazione venosa mista effettuati con il metodo capno, durante l'intervento verranno prelevati campioni di sangue dal catetere venoso centrale ogni ora. Ogni campione contiene circa 2 ml di sangue. In un intervento di cinque ore ciò corrisponde a circa 1 cl di sangue. Contemporaneamente ai prelievi venosi verranno prelevati i gas del sangue arterioso con gli stessi volumi di sangue. Questi campioni vengono prelevati approssimativamente: Ogni/ogni due ore durante l'intervento chirurgico nella routine clinica, ma nel protocollo di studio verranno prelevati ogni ora in sincronia con i campioni dal catetere venoso centrale.

Vengono salvati anche i risultati clinici, come la durata della cura e le complicanze, in modo che la dose di ipotensione possa essere collegata alle complicanze. Quanto sopra descritto sono cose che misuriamo e registriamo nella routine clinica e quindi non implicano alcun ulteriore impatto sui soggetti di ricerca. L'analisi dei dati viene eseguita successivamente dai nostri ricercatori sui nostri computer e server. Attraverso l'intelligenza artificiale (AI) e l'apprendimento automatico (ML) addestreremo algoritmi AI con l'obiettivo di costruire metodi efficaci e accurati per prevedere preventivamente la pressione bassa. Poiché vengono utilizzati i dati registrati, possiamo recuperare il risultato degli stessi dati e confrontare i nostri algoritmi con ciò che è realmente accaduto.