Entropie-analyse en complexe interacties tussen patiënt en beademingsapparaat tijdens mechanische beademing (ENTROPY-ICU)

methoden

1. Definitie van complexe interacties tussen patiëntventilatoren De onderzoekers definieerden "Complexe patiënt-ventilatorinteracties" (CP-VI) als de aanwezigheid alleen of in combinatie van een verandering in de ademhalingsfrequentie van meer dan 50%, en/of het optreden van enige vorm van asynchronie.
2. Data-acquisitie en data-analyse Paw- en Flow-signalen worden continu geregistreerd tijdens het verblijf van de patiënt op de Intensive Care Unit (UCI) met behulp van het BetterCare®-systeem (Better Care®, Barcelona, ​​Spanje). BetterCare gebruikt stuurprogramma's die speciaal zijn ontworpen om te communiceren met het uitgangssignaal van mechanische ventilatoren en bedmonitors in plaats van rechtstreeks met patiënten. Opgenomen signalen worden gesynchroniseerd en opgeslagen voor verdere analyse. MATLAB (The MathWorks, Inc., vR2018b, Natick, MA, VS) zal worden gebruikt om de signaalverwerking, gegevensanalyse en visuele beoordeling uit te voeren.
3. Onderzoekspopulatie De onderzoekers zullen gegevens verkrijgen uit een prospectief geconstrueerde database van een connectiviteitsplatform (Better Care®) om signalen van verschillende ventilatoren en monitoren met elkaar te laten samenwerken en vervolgens algoritmen te berekenen om patiënt-ventilator asynchronieën te diagnosticeren (ClinicalTrial.gov, NCT03451461). Al die patiënten die overeenkomen met een eerder geregistreerde zelfextubatiegebeurtenis, zullen worden gerekruteerd voor het karakteriserings- en validatieproces, om interacties tussen patiënt en beademingsapparaat en episodes te garanderen wanneer ze vechten tegen de ventilator. Ook zullen patiënten bij wie een spontane ademhalingsproef voorafgaand aan een poging om hem/haar van het beademingsapparaat los te krijgen, worden gerekruteerd om signalen van Paw en Flow te verkrijgen. Klinische en demografische gegevens worden verkregen uit de medische kaart. De institutionele beoordelingsraad keurde het protocol goed en zag af van geïnformeerde toestemming omdat de studie niet-interventioneel was, geen extra risico voor patiënten opleverde en de gebruikelijke zorg niet in de weg stond.
4. Visuele validatie van CP-VI Drie onderzoekers zullen de Flow- en Paw-opnamen van gebeurtenissen visueel beoordelen. De duur van de segmenten wordt geselecteerd op basis van eerdere studies waarbij asynchrone clusters worden geëvalueerd. De dataset wordt vooraf geselecteerd door een expert op het gebied van mechanische beademing en zorgt voor evenwicht per beademingsmodus (gegroepeerd op drukondersteunende beademing (PSV) en assist-control beademingsmodus) en een gelijke verdeling van CP-VI aan- of afwezigheid. De gecontroleerde modi omvatten volumeondersteunde beademing (VACV) en drukondersteunde beademing (PACV). Flow- en Paw-tracings worden willekeurig geordend in MATLAB voorafgaand aan visuele analyse om verblinding van de scorers te garanderen. Scorers krijgen een schriftelijke beschrijving van de CP-VI-kenmerken vóór visuele analyse, als referentie. Op basis van de eerder beschreven CP-VI-definitie zal elke onderzoeker scoren voor de aan- of afwezigheid van CP-VI-events, zonder tijdsbeperking. De visuele beoordeling wordt beschouwd als de gouden standaard.
5. Entropie Entropie is een niet-lineaire maatstaf waarmee de willekeur van een reeks gegevens kan worden beoordeeld. Entropieberekening vereist drie parameters: de inbeddingsdimensie, m (een positief geheel getal); de tolerantiewaarde of gelijkeniscriterium, r (een positief reëel getal); en de totale lengte, N, van de geanalyseerde reeks.
6. Automatische CP-VI-detectie Er wordt een geautomatiseerd algoritme voor CP-VI-detectie op basis van de Entropy-tool geïmplementeerd.
7. Statistische analyse De kappa-coëfficiënt van Fleiss zal worden gebruikt als betrouwbaarheid van overeenstemming tussen beoordelaars voor visuele beoordeling. Het geautomatiseerde algoritme voor CP-VI-detectie zal worden toegepast op de entropiereeksen die zijn afgeleid van dezelfde Flow en Paw. De prestaties van het geautomatiseerde algoritme zullen worden geëvalueerd op basis van gevoeligheid (Se), specificiteit (Sp), positieve en negatieve voorspellende waarden (respectievelijk PPV en NPV), nauwkeurigheid (ACC) en Matthews-correlatiecoëfficiënt (MCC).
8. Selectie van m, r en N In entropiestudies is een belangrijke stap het bepalen van de optimale instellingen om de willekeurigheid van een reeks gegevens robuust te extraheren. Daarom zal een optimalisatieprocedure van m, r en N worden uitgevoerd om CP-VI correct te schatten.