Korelacja dynamiki EEG z modyfikacją świadomości w znieczuleniu

Celem badania jest identyfikacja i walidacja wspólnych biomarkerów EEG obejmujących cały mózg, które dokładnie śledzą przejście między stanami świadomości (czuwanie, sedacja, nieświadomość) w przypadku pięciu dożylnych środków anestetycznych o odrębnych mechanizmach działania: Propofolu, Ciprofolu, Remimazolamu, Esketaminy i Fospropofolu.

Projekt:

Jest to jednoośrodkowe, prospektywne, obserwacyjne badanie kohortowe. Kolejni kwalifikujący się pacjenci zostaną włączeni do badania i podzieleni na grupy w oparciu o kliniczny wybór leku anestetycznego użytego do indukcji znieczulenia ogólnego. Analiza danych zostanie przeprowadzona przez badaczy, którzy nie będą znali przydziału do grup podczas fazy ekstrakcji cech i rozwoju modelu.

Około 250 dorosłych pacjentów (w wieku ≥18 lat) zakwalifikowanych do planowej operacji w znieczuleniu ogólnym w Szpitalu Tongji w Wuhan w Chinach zostanie zrekrutowanych między kwietniem 2026 a grudniem 2027. Uczestnicy muszą mieć stan fizyczny ASA I lub II, prawidłową funkcję poznawczą (wynik MMSE ≥24) i wyrazić pisemną świadomą zgodę.

Interwencje i procedury:

Wszystkie procedury stanowią standardową opiekę kliniczną; nie są podawane żadne interwencje eksperymentalne.

1. Ocena przedoperacyjna: Dane demograficzne, historia choroby i wynik MMSE zostaną zarejestrowane.
2. Pozyskiwanie danych EEG i behawioralnych: Podczas indukcji znieczulenia, 32-kanałowy EEG będzie rejestrowany w sposób ciągły przy użyciu systemu Greentek z elektrodami umieszczonymi zgodnie z międzynarodowym systemem 10-20. Jednocześnie, wartość BIS (czujnik umieszczony podoczodołowo)[referencja] oraz stan behawioralny pacjenta będą rejestrowane co 30 sekund przy użyciu zmodyfikowanej skali oceny czujności/sedacji obserwatora (MOAA/S) jako standardu odniesienia oraz braku odruchu źrenicznego na światło. Na podstawie tych odpowiedzi behawioralnych głębokość znieczulenia zostanie skategoryzowana na trzy etapy: sedację, odpowiednią głębokość znieczulenia i głębokie znieczulenie.
3. Protokół anestetyczny: Indukcję znieczulenia przeprowadzi ordynator anestezjolog zgodnie ze standardową praktyką instytucji. Jeden z pięciu badanych leków zostanie podany jako bolus dożylny, a dawka indukcyjna będzie utrzymywana poprzez ciągłą infuzję przez 5 minut.

Przetwarzanie i analiza danych

1. Kontrola danych: Dane zostaną sprawdzone pod kątem jakości, a epoki z artefaktami lub brakującymi danymi klinicznymi zostaną wykluczone.
2. Ekstrakcja cech EEG: Wstępnie przetworzone dane EEG zostaną przeanalizowane w celu wyodrębnienia cech, w tym, ale nie ograniczając się do, gęstości widmowej mocy, entropii permutacji, entropii opóźnienia fazowego i metryk łączności funkcjonalnej.
3. Analiza danych: Podczas indukcji nieświadomości pięcioma odrębnymi środkami anestetycznymi ogólnymi zostaną zidentyfikowane biomarkery EEG odpowiadające przejściom między trzema stanami behawioralnymi: sedacją, odpowiednią głębokością znieczulenia i głębokim znieczuleniem. Wydajność tych biomarkerów w śledzeniu głębokości znieczulenia zostanie ilościowo porównana z wydajnością Indeksu Bispektralnego (BIS).
4. Modelowanie uczenia maszynowego: Zbiór danych zostanie podzielony na zestaw treningowy (70%) i walidacyjny (30%). Model zespołowy oparty na drzewach (np. Random Forest) zostanie wytrenowany do klasyfikacji stanów świadomości na podstawie cech EEG. Wydajność modelu zostanie oceniona przy użyciu AUC, dokładności, precyzji i walidacji krzyżowej.