Zarządzanie wspomagane uczeniem maszynowym śródoperacyjnego niedociśnienia dla spersonalizowanego leczenia (HYPOGUARD)

Niedociśnienie śródoperacyjne, powszechnie definiowane jako spadek ciśnienia tętniczego podczas operacji, jest częstym i klinicznie istotnym zdarzeniem u pacjentów poddawanych znieczuleniu ogólnemu. Liczne badania wykazały, że nawet krótkie okresy niskiego ciśnienia krwi mogą być związane z upośledzoną perfuzją narządów i zwiększonym ryzykiem powikłań pooperacyjnych, w tym ostrego uszkodzenia nerek, uszkodzenia mięśnia sercowego, udaru, przedłużonego pobytu w szpitalu i zwiększonej śmiertelności. Pomimo rosnącej świadomości jego wpływu klinicznego, optymalne postępowanie w niedociśnieniu śródoperacyjnym pozostaje ciągłym wyzwaniem w praktyce anestezjologicznej.

Obecne podejścia do zarządzania ciśnieniem krwi podczas operacji w dużej mierze opierają się na ogólnych progach, zaleceniach wytycznych i indywidualnym doświadczeniu anestezjologów. W rutynowej praktyce klinicznej niedociśnienie jest często leczone poprzez podanie płynów, środków wazopresyjnych, leków inotropowych lub kombinacji tych interwencji. Jednak niedociśnienie nie jest pojedynczym, jednolitym bytem klinicznym. Może wynikać z różnych podstawowych mechanizmów fizjologicznych, takich jak hipowolemia, wywołane znieczuleniem rozszerzenie naczyń, depresja mięśnia sercowego lub nieprawidłowości rytmu serca. Mechanizmy te mogą współistnieć lub zmieniać się dynamicznie podczas operacji, co komplikuje podejmowanie decyzji klinicznych.

W wielu przypadkach podobne strategie leczenia są stosowane u pacjentów z różnymi fizjologicznymi przyczynami niedociśnienia, co może prowadzić do zróżnicowanych odpowiedzi na leczenie. Na przykład, podanie płynów może być skuteczne u pacjentów z hipowolemią, ale mniej korzystne lub nawet szkodliwe u pacjentów z dominującym rozszerzeniem naczyń lub upośledzoną funkcją serca. Podobnie, terapia wazopresorami może szybko przywrócić ciśnienie krwi w niedociśnieniu wazodylatacyjnym, ale może nie odpowiednio radzić sobie z niedociśnieniem spowodowanym niskim rzutem serca. Podkreśla to potrzebę bardziej zindywidualizowanego, opartego na fizjologii podejścia do zarządzania niedociśnieniem śródoperacyjnym.

Ostatnie postępy w monitorowaniu okołooperacyjnym umożliwiły ciągłe, wysokorozdzielcze rejestrowanie ciśnienia tętniczego krwi i zaawansowanych parametrów hemodynamicznych, takich jak rzut serca, objętość wyrzutowa i opór naczyniowy ogólnoustrojowy. Jednocześnie rozwój uczenia maszynowego i sztucznej inteligencji stworzył nowe możliwości analizy dużych i złożonych zbiorów danych, identyfikacji ukrytych wzorców oraz generowania opartych na danych wniosków, które mogą nie być widoczne za pomocą tradycyjnych metod statystycznych.

Głównym celem tego prospektywnego badania obserwacyjnego jest poprawa zrozumienia niedociśnienia śródoperacyjnego poprzez integrację szczegółowego monitorowania hemodynamicznego z analizą opartą na uczeniu maszynowym. Zamiast koncentrować się na pojedynczym progu ciśnienia krwi lub izolowanych zmiennych, badanie to ma na celu scharakteryzowanie epizodów niedociśnienia jako dynamicznych zdarzeń fizjologicznych oraz zidentyfikowanie odrębnych podtypów niedociśnienia na podstawie podstawowych wzorców hemodynamicznych.

Badanie to zostało zaprojektowane jako nieinterwencyjne, obserwacyjne dochodzenie i nie zmienia rutynowej opieki klinicznej. Wszystkie decyzje dotyczące zarządzania znieczuleniem, w tym zapobieganie i leczenie niedociśnienia, będą podejmowane przez dyżurujących anestezjologów zgodnie ze standardową praktyką kliniczną i protokołami instytucjonalnymi. Zespół badawczy nie będzie dostarczał zaleceń w czasie rzeczywistym ani wpływał na podejmowanie decyzji klinicznych podczas operacji. Rola zespołu badawczego ogranicza się do systematycznego gromadzenia danych, przetwarzania danych i analizy post hoc.

Dorośli pacjenci (≥18 lat) poddawani planowym zabiegom chirurgicznym w znieczuleniu ogólnym zostaną włączeni. Do włączenia wymagane jest ciągłe inwazyjne monitorowanie ciśnienia tętniczego krwi, ponieważ umożliwia ono precyzyjną, udar po udarze ocenę ciśnienia krwi i zmiennych hemodynamicznych pochodzących z fali. Operacje ratunkowe, pacjenci z ciężkim wstrząsem krążeniowym, zaawansowaną dysfunkcją serca lub stanami uniemożliwiającymi wiarygodne pomiary hemodynamiczne zostaną wykluczeni w celu zapewnienia jakości danych i bezpieczeństwa pacjentów.

W okresie śródoperacyjnym ciśnienie tętnicze krwi, częstość akcji serca, rzut serca, wskaźnik rzutu serca, objętość wyrzutowa, wskaźnik objętości wyrzutowej, opór naczyniowy ogólnoustrojowy oraz związane z nimi dynamiczne zmienne przedobciążenia będą stale rejestrowane w z góry określonych odstępach czasu. Niedociśnienie będzie definiowane jako średnie ciśnienie tętnicze poniżej klinicznie istotnego progu utrzymującego się przez minimalny czas trwania. Kiedy wystąpi niedociśnienie, zostanie udokumentowany czas wystąpienia, czas trwania, nasilenie i częstotliwość każdego epizodu.

Oprócz danych fizjologicznych zostaną zebrane szczegółowe informacje dotyczące interwencji terapeutycznych. Obejmuje to rodzaj i ilość podawanych płynów dożylnych, stosowanie środków wazopresyjnych lub leków inotropowych, strategie dawkowania oraz czas interwencji w stosunku do wystąpienia niedociśnienia. Odpowiedź na leczenie będzie oceniana poprzez pomiar czasu potrzebnego do powrotu ciśnienia krwi do z góry określonych wartości docelowych oraz poprzez ocenę zmian w innych parametrach hemodynamicznych po interwencji.

Techniki uczenia maszynowego zostaną zastosowane do zebranego zbioru danych w celu identyfikacji wzorców i klastrów w epizodach niedociśnienia. Metody uczenia nienadzorowanego, takie jak algorytmy klastrowania, zostaną wykorzystane do sklasyfikowania zdarzeń niedociśnienia na podtypy na podstawie profili hemodynamicznych. Oczekuje się, że te podtypy będą odzwierciedlać różne dominujące mechanizmy fizjologiczne, takie jak zmniejszenie objętości, rozszerzenie naczyń, depresja mięśnia sercowego lub niedociśnienie związane z częstością akcji serca.

Równolegle, nadzorowane modele uczenia zostaną wykorzystane do zbadania związków między cechami pacjenta, wzorcami hemodynamicznymi, strategiami leczenia i odpowiedziami na leczenie. Zmienne takie jak wiek, płeć, wskaźnik masy ciała, klasyfikacja stanu fizycznego, choroby współistniejące i charakterystyka chirurgiczna zostaną przeanalizowane w celu określenia ich związku z występowaniem niedociśnienia, rozkładem podtypów i wrażliwością na określone interwencje.

Jednym z kluczowych celów tego badania jest ocena, czy określone leczenie jest bardziej skuteczne dla konkretnych podtypów niedociśnienia lub profili pacjentów. Analizując czasy odpowiedzi na leczenie i wzorce odzyskiwania hemodynamicznego, badanie ma na celu wygenerowanie dowodów wspierających bardziej ukierunkowane i zindywidualizowane strategie leczenia. Analizy te nie będą wykorzystywane do kierowania opieką nad pacjentem podczas badania, ale będą stanowić podstawę do przyszłego generowania hipotez i badań interwencyjnych.

Wszystkie zebrane dane zostaną zanonimizowane i bezpiecznie przechowywane zgodnie z przepisami dotyczącymi ochrony danych. Tylko upoważnieni członkowie zespołu badawczego będą mieli dostęp do zbioru danych. Badanie będzie przestrzegać zasad etycznych badań klinicznych, a świadoma zgoda zostanie uzyskana od wszystkich uczestników przed włączeniem.

Ostatecznym celem tych badań jest przyczynienie się do rozwoju opartych na danych, spersonalizowanych podejść do zarządzania ciśnieniem krwi podczas operacji. Łącząc wysokiej jakości dane fizjologiczne z zaawansowanymi metodami analitycznymi, badanie to ma na celu zapewnienie głębszego zrozumienia niedociśnienia śródoperacyjnego i jego heterogenicznej natury. W dłuższej perspektywie wyniki mogą wspierać rozwój systemów wspomagania decyzji klinicznych, które pomagają anestezjologom w wyborze najbardziej odpowiedniej strategii leczenia dla każdego pacjenta na podstawie informacji fizjologicznych w czasie rzeczywistym.

Tego typu systemy mają potencjał poprawy bezpieczeństwa pacjentów, zmniejszenia obciążenia powikłaniami pooperacyjnymi i podniesienia jakości opieki okołooperacyjnej bez zastępowania osądu klinicznego. Zamiast tego mają one uzupełniać wiedzę anestezjologów, dostarczając obiektywnych, zindywidualizowanych spostrzeżeń pochodzących ze złożonych wzorców danych. Badanie to stanowi ważny krok w kierunku bardziej precyzyjnego, spersonalizowanego i opartego na fizjologii zarządzania niedociśnieniem śródoperacyjnym.