Wytyczne anatomiczne do znieczulenia regionalnego

Coraz częściej stosuje się znieczulenie regionalne (RA) i blokadę nerwów obwodowych (PNB), chociaż znieczulenie ogólne (GA) jest nadal powszechniejsze w ogólnej praktyce chirurgicznej. Około 65% wszystkich procedur podlegających technice regionalnej wykorzystuje obecnie GA, a obecne wytyczne brytyjskiego Narodowego Instytutu Zdrowia i Doskonałości Klinicznej (NICE) mówią, że wszystkie znieczulenia regionalne należy wykonywać pod kontrolą ultrasonograficzną. Oczekuje się jednak dalszego wzrostu znieczulenia regionalnego, ponieważ istnieją znaczne korzyści dla pacjentów i korzyści ekonomiczne. W szczególności koszty znieczulenia regionalnego w przeliczeniu na jedną procedurę są znacznie niższe niż w przypadku znieczulenia ogólnego.

Chociaż rośnie, znieczulenie regionalne pod kontrolą USG jest trudne do nauczenia i trudne do wykonania. Istnieją znaczne problemy z koordynacją ręka-oko, ponieważ klinicysta musi jednocześnie manipulować zarówno igłą, jak i sondą ultradźwiękową, aby naprowadzić igłę na cel. Ponadto zarówno igła, jak i docelowa anatomia mogą być bardzo trudne do zauważenia na obrazie ultrasonograficznym.

Badacze uważają, że wspomagany komputerowo system, który podkreśla kluczowe cechy anatomiczne na obrazie ultrasonograficznym, uczyniłby tę procedurę bezpieczniejszą dla pacjentów i prostszą dla klinicysty.

Obecnie wiodąca metoda automatycznej segmentacji obrazu wykorzystuje głębokie uczenie, do którego potrzeba wielu tysięcy obrazów treningowych. Odnotowano kilka sukcesów w stosowaniu tych technik do obrazów medycznych, w tym ultrasonografii. Wydaje się jednak, że stosunkowo mało uwagi poświęcono automatycznej segmentacji obrazów ultrasonograficznych do znieczulenia regionalnego.

Najbliższe odniesienie do proponowanych przez nas badań opisuje metodę lokalizacji nerwu pośrodkowego w obrazach ultrasonograficznych przedramienia. Podjęto również wyzwanie Kaggle'a, aby podzielić nerwy splotu ramiennego na szyi. Jednocześnie można segmentować wiele regionów anatomicznych. Jednak żadne z tych badań nie ma bezpośredniego zastosowania klinicznego, ponieważ dotyczą one wyłącznie obrazów uzyskanych od zdrowych ochotników. Nie zastanawiają się również, w jaki sposób techniki te mogłyby pomóc anestezjologom wykonującym znieczulenie regionalne w klinice.

Celem tego badania jest ustalenie, czy automatyczne wyróżnianie kluczowych cech anatomicznych w czasie rzeczywistym może pomóc klinicystom w wykonywaniu znieczulenia regionalnego pod kontrolą USG.

Proponowany przez Medaphor system automatycznego podświetlania wykorzystuje głębokie uczenie się i wymaga wielu tysięcy obrazów, z których system może się uczyć. Jednak algorytmy uczenia maszynowego, takie jak głębokie uczenie się, są w dużym stopniu zależne od obrazów użytych do ich skonstruowania. W szczególności należy zadbać o to, aby algorytmy te były szkolone przy użyciu obrazów reprezentatywnych dla tych, które algorytm napotka podczas użytkowania.

Kluczową częścią znieczulenia regionalnego jest wstrzyknięcie środka znieczulającego w przestrzeń w pobliżu odpowiedniego nerwu. Po wprowadzeniu na obrazie ultrasonograficznym widać zarówno igłę, jak i środek znieczulający. Modele wyszkolone przy użyciu nieinwazyjnych obrazów zarejestrowanych od zdrowych ochotników nie będą wystarczające. Chociaż nieinwazyjne obrazy od ochotników mogą zawierać kluczowe cechy anatomiczne, nie będą one przedstawiać igły i środka znieczulającego.

Najprostszą opcją uzyskania reprezentatywnych obrazów jest wybranie pacjentów, którzy będą poddani znieczuleniu przewodowemu, i zarejestrowanie danych obrazu bezpośrednio z aparatu ultrasonograficznego podczas wykonywania zabiegu. Ta metoda rejestracji jest przejrzysta zarówno dla lekarza, jak i pacjenta i nie wpływa w żaden sposób na leczenie pacjenta.

Ponadto aparaty ultrasonograficzne używane do znieczulenia regionalnego nie są podłączone do systemu PACS, a do aparatu ultrasonograficznego nie są wprowadzane żadne informacje umożliwiające identyfikację pacjenta. Ponieważ nagrywany jest tylko obraz ultrasonograficzny, filmy są całkowicie anonimowe i nie można ich powiązać z żadną osobą.

To badanie jest częścią większego programu badawczego i zbuduje i zwaliduje system zdolny do podkreślenia kluczowych cech anatomicznych. Po ukończeniu systemu zostaną przeprowadzone dalsze badania w celu przetestowania go w klinice w celu określenia potencjalnych korzyści dla pacjentów i klinicystów.