Konstruksjon og validering av en prediksjonsmodell for alle – forårsaker dødelighet innen 30 dager etter operasjon hos kritisk syke pasienter som gjennomgår akutt gastrointestinal kirurgi (EGS-30MP)

1. Forskningsbakgrunn Gastrointestinale operasjoner spiller en grunnleggende rolle i behandlingen av forstyrrelser i fordøyelseskanalen. Likevel, på grunn av deres forlengede varighet, tilstedeværelsen av forskjellige bakterier i tarmen, som kan føre til bakteriell translokasjon under operasjonen, kombinert med nedsatt immunfunksjon og redusert tarmfunksjon etter operasjonen, er forekomsten av postoperative infeksjoner relativt høy. Dette kompromitterer ikke bare effektiviteten av operasjonen og pasientens utvinning, men forlenger også sykehusopphold og øker økonomiske byrder. I alvorlige tilfeller kan sepsis oppstå, som potensielt kan resultere i død. Tidligere studier har indikert at dødelighetsrisikoen forbundet med akutte gastrointestinale operasjoner kan variere fra 15 % til 25 %.

   Selv om mye brukte skåringssystemer som APACHE - Ⅱ og SOFA brukes for å vurdere risikoen og forutsi prognosen for kritisk syke pasienter, er de hovedsakelig designet for pasienter på intensivavdelingen (ICU). Som et resultat redegjør de ikke tilstrekkelig for de unike egenskapene til kritisk syke pasienter etter akutte gastrointestinale operasjoner, slik som fravær av kirurgiske relaterte faktorer, og mangler dermed sykdomsspesifikk prediktiv kraft for dødsrisiko. I tillegg, mens noen maskinlæringsmodeller er utviklet for å forutsi dødsrisikoen for pasienter med vanlige mage- og tykktarmskreft, mangler disse modellene uavhengig prospektiv validering, noe som begrenser deres kliniske anvendelighet.

2. Forskningsmål 2.1 Primærmål Hovedmålet med denne studien er å konstruere en prediksjonsmodell for dødelighet av alle årsaker innen 30 dager etter akutt gastrointestinal kirurgi hos kritisk syke pasienter. Ved å utnytte avanserte maskinlæringsalgoritmer søker vi å identifisere nøkkelfaktorer knyttet til dødelighet og utvikle en pålitelig modell som nøyaktig kan forutsi sannsynligheten for død innenfor denne kritiske tidsrammen.

   2.2 Sekundært mål Basert på dødelighetsprediksjonene generert av modellen, tar vi sikte på å kvantifisere alvorlighetsgraden av pasientenes sykdommer. Dette vil gjøre det mulig for klinikere å identifisere høyrisikopasienter på et tidlig stadium og iverksette rettidige og målrettede intervensjoner. Ved å gjøre det håper vi å forbedre pasientresultatene, redusere dødeligheten og forbedre den generelle kvaliteten på omsorgen som gis til disse pasientene.

3. Forskningsdesign 3.1 Forskningsmiljø og deltakere Studien vil bli utført ved First Hospital of Jilin University og er delt inn i to distinkte faser.

I utviklingsfasen vil det bli gjennomført en retrospektiv studie på kritisk syke pasienter som har gjennomgått akutt gastrointestinale operasjoner mellom juli 2019 og juli 2024. Kliniske data med relevans for pasientdødsfall vil systematisk samles inn fra sykehusets elektroniske journalsystem. Pasienter som oppfyller inklusjonskriteriene, men ikke oppfyller eksklusjonskriteriene, vil bli registrert i utviklingskohorten. Disse pasientenes data vil bli brukt til å etablere den innledende prediksjonsmodellen.

Inklusjonskriteriene for pasienter er som følger: de må være over 18 år, ha gjennomgått akutt gastrointestinal kirurgi som definert av den tiende revisjonen av International Classification of Diseases (ICD - 10), og oppfylle en av følgende kritiske pasientdiagnostikker. kriterier etter operasjonen: krever respiratorhjelp ved slutten av operasjonen, trenger en noradrenalin infusjonsdose større enn 1,0 μg/kg/min eller til og med i kombinasjon med andre vasopressormedisiner for å opprettholde blodtrykket, opplever alvorlig arytmi eller har svikt i andre organfunksjoner.

Eksklusjonskriteriene inkluderer pasienter med overfladiske operasjonssteder som ikke involverer bukhulen, de med mer enn 30 % av dataene som mangler, pasienter som døde under operasjonen eller fikk behandlingen trukket tilbake, de med flere skader og pasienter som deltar i andre kliniske studier .

I valideringsfasen vil det bli gjennomført en prospektiv enkeltsenterobservasjonsstudie. Pasientregistreringsperioden er planlagt å vare i 5 måneder, og den postoperative oppfølgingsperioden for hver pasient vil være 30 dager. Hele studien, fra starten til ferdigstillelse av dataanalysen, forventes å strekke seg over et halvt år.

3.2 Bestemmelse av prøvestørrelse Prøvestørrelsen for denne studien vil bli beregnet ved å bruke metodene foreslått av Harrell et al. og Peduzzi et al. Tatt i betraktning omtrent 8 viktige kliniske faktorer, er det estimert at minst 80 pasienter med hendelser (dvs. 30 - dagers hele årsak dødelighet) er nødvendig. Basert på en anslått hendelsesforekomst på 15 %, vil opplæringssettet kreve omtrent 534 tilfeller, og valideringssettet vil trenge 229 tilfeller. Med et forhold på 7:3 mellom modelleringsgruppen og valideringsgruppen utgjør den totale utvalgsstørrelsen 763 tilfeller. I tillegg er det planlagt en ekstern valideringskohort på omtrent 100 tilfeller for å vurdere modellens generaliserbarhet ytterligere.

3.3 Datainnsamling 3.3.1 Eksponeringsfaktorer Demografiske kjennetegn: Informasjon om pasienters kjønn og alder vil bli samlet inn. Disse faktorene kan påvirke kroppens fysiologiske responser og restitusjonsevner, og potensielt påvirke risikoen for dødelighet.

Medisinsk historie: Detaljer om pasienters tidligere medisinske tilstander, inkludert hypertensjon, diabetes, kardiovaskulære sykdommer, cerebrovaskulære sykdommer, tidligere 颅脑- eller spinaloperasjoner, nyresykdommer, immunsystemforstyrrelser, atrieflimmer, kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) og andre relevante forhold, vil bli registrert. I tillegg vil livsstilsrisikofaktorer som røyking og alkoholforbruk bli dokumentert.

Preoperative indikatorer: Dette inkluderer et omfattende sett med laboratorietestresultater, som hematokrit, hemoglobin, antall blodplater, antall hvite blodlegemer, internasjonalt normalisert forhold, protrombintid, aktivert partiell tromboplastintid, arterielt blod pH, partialtrykk av oksygen, partialtrykk av karbondioksid, laktatnivåer, aspartataminotransferase, total bilirubin, albumin, serum natrium, serumkalium, høysensitivt C-reaktivt protein, prokalsitonin, natriuretisk peptid i hjernen (BNP), troponin, D-dimer, kreatinin og ureanitrogen i blodet. Andre preoperative data, som American Society of Anesthesiologists (ASA) fysisk statusklassifisering, kroppstemperatur, hjertefrekvens, respirasjonsfrekvens, gjennomsnittlig arterielt trykk og oksygeneringsindeks, vil også bli samlet inn.

Intraoperative indikatorer: Data som varigheten av operasjonen, volumet av intraoperativ væskeinfusjon, volumet av intraoperativ overføring av røde blodlegemer, intraoperativ urinproduksjon, intraoperativt blodtap, intraoperativt gjennomsnittlig arterielt trykk og tilstedeværelse eller fravær av abdominal infeksjon vil bli registrert. Disse faktorene kan direkte påvirke pasientens fysiologiske tilstand under og etter operasjonen.

Postoperative indikatorer: I likhet med de preoperative laboratorietester, vil en rekke postoperative laboratorieresultater samles inn. I tillegg vil informasjon om hvorvidt blodprodukter ble transfundert, ASA-klassifiseringen og vitale tegn som kroppstemperatur, hjertefrekvens, respirasjonsfrekvens, gjennomsnittlig arterielt trykk og oksygeneringsindeks dokumenteres.

Postoperativ patologi: Detaljer om postoperativ patologi, inkludert tumorlengde, tumordifferensiering, pT-, pN-, pM- og pTNM-stadie, samt antall kreftknuter, vil bli innhentet. Disse patologiske trekkene kan gi avgjørende informasjon om alvorlighetsgraden av sykdommen og pasientens prognose.

3.3.2 Resultatmål Primært endepunkt: Det primære endepunktet for denne studien er alt - forårsake død innen 30 dager etter operasjonen. Alle – årsak død refererer til død som følge av en hvilken som helst årsak, og gir et omfattende mål på pasientens utfall.

Sekundært endepunkt: Det sekundære endepunktet er komplikasjonsstatus innen 30 dager etter operasjonen. Komplikasjoner vil bli evaluert ved hjelp av Clavien - Dindo klassifiseringssystemet, og komplikasjoner av grad Ⅱ og høyere vil bli registrert og analysert. Disse kan inkludere, men er ikke begrenset til, intraabdominal blødning, gastrointestinal blødning, anastomotisk lekkasje, chylous fistel, infeksjon på operasjonsstedet (inkludert intraabdominale og snittinfeksjoner), tarmobstruksjon, postoperativ diaré, lungeinfeksjon, urinveisinfeksjon, kardiovaskulære ulykker, cerebrovaskulære ulykker og trombotiske sykdommer.

3.4 Databehandling og statistisk analyse 3.4.1 Databehandling Kliniske forskningskoordinatorer (CRC) vil være ansvarlig for screening av pasienter som gjennomgikk akutt gastrointestinal kirurgi mellom juli 2019 og mai 2024. Data vil bli samlet inn fra det elektroniske journalsystemet, og pasienter som oppfyller inklusjonskriteriene men ikke eksklusjonskriteriene vil bli registrert. For pasienter som dør under sykehusinnleggelse vil dataene bli direkte registrert. Data om komplikasjoner innen 30 dager etter operasjon og dødsfall etter utskrivning vil innhentes gjennom oppfølging.

Ved hvert kirurgisk inngrep vil navnet på operasjonskirurgen bli registrert i journalen. Alle pasienter som oppfyller inklusjonskriteriene, inkludert de som nektet å delta, ble ekskludert på grunn av eksklusjonskriterier, eller senere ble fjernet på grunn av eksklusjonskriterier, vil bli dokumentert, sammen med årsakene til eksklusjon.

Datainnsamling vil bli utført daglig av CRC, som vil verifisere og registrere pasienters innmelding, uttak, oppnåelse av det primære endepunktet og måling av det sekundære endepunktet. To doktorgradsstudenter vil fungere som dataregistreringsoperatører, og de vil sammen med CRC samle inn grunndata. Det vil bli benyttet et dobbeltregistreringssystem, hvor en person legger inn dataene, og den andre verifiserer nøyaktigheten. Det vil bli brukt både papirbaserte og elektroniske saksrapportskjemaer (CRF). Grunnlinjedata vil bli lagt inn på operasjonsdagen. For pasienter som dør under sykehusinnleggelse, vil de primære endepunktdataene legges inn før deres død. Patologiske og andre sykehusopplysninger vil bli lagt inn innen en uke etter utskrivning av pasienten. Data om komplikasjoner innen 30 dager etter operasjonen og dødsfall etter utskrivning vil bli lagt inn innen 30 dager etter operasjonen.

3.4.2 Statistisk analyse En database vil bli etablert, og statistisk analyse vil bli utført ved bruk av SPSS 25.0 og R 4.0.2 programvare. For kontinuerlige data som følger en normalfordeling vil gjennomsnitt ± standardavvik (x ± s) brukes for beskrivelse, og t - testen vil bli brukt for gruppesammenlikninger. For data som ikke følger en normalfordeling vil median- og interkvartilområdet [M(P25 - P75)] brukes, og Mann - Whitney U-testen vil bli brukt for gruppesammenlikninger. Kategoriske data vil bli presentert som prosenter, og chi-kvadrat-testen vil bli brukt til gruppesammenlikninger. Manglende data vil bli imputert ved hjelp av Monte Carlo multiple imputeringsmetoden.

Først vil univariat analyse bli utført for å identifisere faktorer som er signifikant assosiert med resultatet. Deretter vil variabler som viser statistisk signifikans i den univariate analysen inkluderes i Least Absolute Shrinkage and Selection Operator (LASSO) regresjonen for å velge de endelige variablene for modellbygging. Ytelsen til modellen vil bli evaluert ved hjelp av flere beregninger, inkludert arealet under mottakerens driftskarakteristiske kurve (AUC), sensitivitet, spesifisitet, positiv prediktiv verdi, negativ prediktiv verdi, Youden-indeks og F1-score. Alle statistiske tester vil være tosidige, og statistisk signifikans settes til P < 0,05.

3.5 Biaskontroll og kvalitetsstyring For å minimere skjevhet vil det bli satt strenge kriterier for utvelgelse av kirurger. Akuttleger som deltar i studien må være dyktige i akutte gastrointestinale kirurgiske teknikker, etter å ha gjennomført minst 50 slike operasjoner. En prøvestyringskomité, sammensatt av kirurger med over 10 års erfaring innen gastrointestinale operasjoner, vil bli etablert. Før en kirurg får lov til å registrere pasienter, vil de bli pålagt å gi videoer av de siste tre påfølgende akutte gastrointestinale operasjonene. Komiteen vil bruke Delphi-metoden for å evaluere den kirurgiske kvaliteten og avgjøre om kirurgen oppfyller innmeldingskriteriene.

I løpet av den kliniske studien vil den kirurgiske kvaliteten bli evaluert gjennom videoer og bilder. Kirurger vil bli pålagt å få bilder av bekkenutforskningen under operasjonen. Dersom det ikke er mulig å få tak i slike bildedata, må årsakene til manglende evne til dette dokumenteres.

Kirurger vil bli pålagt å registrere den kirurgiske prosessen i en kirurgisk notatbok levert av forskningssenteret og forklare eventuelle avvik fra de standardiserte kirurgiske prosedyrene. Prøvestyringskomiteen vil gjennomgå påmeldingsstatusen og kvaliteten på de registrerte tilfellene månedlig for å sikre mengden og kvaliteten på sakene som er registrert av hver kirurg.

For å sikre nøyaktig innsamling av det primære endepunktet og prediktive faktorer, vil en oversykepleier bli oppnevnt som klinisk forskningskoordinator (CRC). CRC vil daglig verifisere pasientenes registrering, uttak og oppnåelse av det primære endepunktet. To doktorgradsstudenter, sammen med CRC, vil umiddelbart legge inn dataene i det elektroniske saksrapportskjemaet (ECRF).

3.6 Sikkerhetsevaluering Før studiens start vil de fysiske grunnlinjene og symptomene til deltakerne, inkludert kroppstemperatur, puls, respirasjonsfrekvens og blodtrykk, bli målt. Preoperative hematologiske og bildediagnostiske undersøkelser vil bli gjennomført for å sikre at deltakerne oppfyller inklusjons- og eksklusjonskriteriene.

Etter operasjonen vil kontinuerlige variabler bli brukt for å beskrive de postoperative målingene til hver deltaker og deres endringer i forhold til den preoperative baseline. Laboratorieindikatorer vil bli klassifisert som lav, normal eller høy basert på det normale referanseområdet. Endringene fra normale eller høye baseline-verdier til lave verdier etter operasjonen, og fra normale eller lave baseline-verdier til høye verdier etter operasjonen, vil bli registrert. De laveste eller høyeste observerte verdiene etter operasjonen vil bli brukt til å beregne lave eller høye post-baseline-verdier. Leger vil vurdere disse unormale indikatorene for å avgjøre om de har klinisk betydning, og andelen deltakere med «unormale og klinisk signifikante» endringer vil bli rapportert.

Fysiske undersøkelser, inkludert generelle undersøkelser, undersøkelse av hode, nakke, bryst, lunge, hjerte, blodåre, mage, ryggrad, lemmer og nervesystem, samt vitale tegn som blodtrykk, hjertefrekvens og kroppstemperatur, vil bli utført. Målingene av fysiske undersøkelser, vitale tegn og kroppsvekt før og etter behandling, samt deres endringer i forhold til baseline, vil bli statistisk beskrevet. Eventuelle vitale tegn som overskrider normalområdet eller viser unormale endringer vil bli dokumentert.

3.7 Etiske vurderinger Før studien starter, vil etisk godkjenning innhentes fra den etiske komiteen ved det første sykehuset ved Jilin University. Kvalifiserte pasienter vil bli informert ansikt til ansikt av sine behandlende kirurger og vil bli bedt om å signere et informert samtykkeskjema. Prosessen med informert samtykke vil bli utført av behandlende leger eller høyere.

Informasjonen gitt til pasienter i det informerte samtykket inkluderer: en erklæring om studiens forskningskarakter; en omfattende og rettferdig forklaring av prosedyrene som skal følges; en detaljert beskrivelse av arten, forventet varighet og formålet med studien; en beskrivelse av eventuelle forutsigbare risikoer eller ubehag; en beskrivelse av potensielle fordeler; en erklæring om forsiktig håndtering og konfidensialitet av pasientdata, samt datalagringsperioden på 15 år; en erklæring om at pasientens biologiske materiale vil bli lagret i 15 år; og en uttalelse om frivillig deltakelse og tilbaketrekking, som klargjør at nektelse av å delta ikke vil resultere i noen straff eller tap av ytelser som pasienten har rett til, og at pasienten kan trekke seg fra studien når som helst uten straff eller tap av ytelser. Ved uttak vil pasienten få standardbehandling av samme pleienivå.