Построение и проверка модели прогнозирования смертности от всех причин в течение 30 дней после операции у пациентов в критическом состоянии, перенесших неотложную операцию на желудочно-кишечном тракте (EGS-30MP)

1. Обоснование исследования. Желудочно-кишечные операции играют фундаментальную роль в лечении заболеваний пищеварительного тракта. Тем не менее, из-за их продолжительности, присутствия разнообразных бактерий в кишечнике, что может привести к бактериальной транслокации во время операции, в сочетании со снижением иммунной функции и снижением функции кишечника после операции, частота послеоперационных инфекций относительно высока. Это не только ставит под угрозу эффективность операции и выздоровление пациентов, но также удлиняет время пребывания в больнице и увеличивает экономическое бремя. В тяжелых случаях может возникнуть сепсис, потенциально приводящий к смерти. Предыдущие исследования показали, что риск смертности, связанный с экстренными операциями на желудочно-кишечном тракте, может варьироваться от 15% до 25%.

   Хотя широко используемые системы оценки, такие как APACHE-Ⅱ и SOFA, используются для оценки риска и прогнозирования прогноза у пациентов в критическом состоянии, они преимущественно предназначены для пациентов в отделениях интенсивной терапии (ОИТ). В результате они неадекватно учитывают уникальные характеристики пациентов в критическом состоянии после неотложных операций на желудочно-кишечном тракте, такие как отсутствие хирургических факторов, и, следовательно, не имеют специфической для конкретного заболевания прогностической силы для риска смерти. Кроме того, хотя некоторые модели машинного обучения были разработаны для прогнозирования риска смерти пациентов с распространенным раком желудка и колоректального рака, этим моделям не хватает независимой проспективной проверки, что ограничивает их клиническую применимость.

2. Цели исследования 2.1 Основная цель Основная цель данного исследования – построить модель прогнозирования смертности от всех причин в течение 30 дней после экстренной желудочно-кишечной операции у пациентов в критическом состоянии. Используя передовые алгоритмы машинного обучения, мы стремимся выявить ключевые факторы, связанные со смертностью, и разработать надежную модель, которая сможет точно предсказать вероятность смерти в этот критический период времени.

   2.2 Вторичная цель На основе прогнозов смертности, полученных с помощью модели, мы стремимся количественно оценить тяжесть заболеваний пациентов. Это позволит врачам выявлять пациентов с высоким риском на ранней стадии и осуществлять своевременные и целенаправленные вмешательства. Поступая таким образом, мы надеемся улучшить результаты лечения пациентов, снизить уровень смертности и повысить общее качество медицинской помощи, предоставляемой этим пациентам.

3. План исследования 3.1. Условия и участники исследования. Исследование будет проводиться в Первой больнице Цзилиньского университета и разделено на два отдельных этапа.

На этапе разработки будет проведено ретроспективное исследование пациентов в критическом состоянии, перенесших экстренную операцию на желудочно-кишечном тракте в период с июля 2019 года по июль 2024 года. Клинические данные, имеющие отношение к смерти пациентов, будут систематически собираться из системы электронных медицинских карт больницы. Пациенты, которые соответствуют критериям включения, но не соответствуют критериям исключения, будут включены в группу развития. Данные этих пациентов будут использованы для создания первоначальной модели прогнозирования.

Критерии включения пациентов следующие: они должны быть старше 18 лет, перенесли экстренное хирургическое вмешательство на желудочно-кишечном тракте, как это определено десятым пересмотром Международной классификации болезней (МКБ-10), и соответствовать любому из следующих критических диагностических критериев пациента. критерии после операции: необходимость искусственной вентиляции легких в конце операции, необходимость инфузии норадреналина в дозе более 1,0 мкг/кг/мин или даже в сочетании с другими вазопрессорными препаратами для поддержания артериального давления, испытывая тяжелая аритмия или нарушение функций других органов.

Критерии исключения включают пациентов с поверхностными участками хирургического вмешательства, не затрагивающими брюшную полость, пациентов, у которых отсутствует более 30% данных, пациентов, умерших во время операции или прекративших лечение, пациентов с множественными травмами и пациентов, участвующих в других клинических исследованиях. .

На этапе проверки будет проведено проспективное одноцентровое обсервационное исследование. Планируется, что период набора пациентов продлится 5 месяцев, а период послеоперационного наблюдения за каждым пациентом составит 30 дней. Ожидается, что все исследование, от начала до завершения анализа данных, продлится полгода.

3.2 Определение размера выборки Размер выборки для данного исследования будет рассчитываться с использованием методов, предложенных Harrell et al. и Педуцци и др. Учитывая примерно 8 ключевых клинических факторов, предполагается, что потребуется не менее 80 пациентов с событиями (т. е. 30-дневной смертностью от всех причин). Учитывая прогнозируемую частоту возникновения событий в 15 %, для обучающего набора потребуется примерно 534 случая, а для проверочного набора — 229 случаев. При соотношении 7:3 между группой моделирования и группой проверки общий размер выборки составляет 763 случая. Кроме того, планируется провести внешнюю проверку из примерно 100 случаев для дальнейшей оценки обобщаемости модели.

3.3 Сбор данных 3.3.1 Факторы воздействия Демографические характеристики: Будет собрана информация о поле и возрасте пациентов. Эти факторы могут влиять на физиологические реакции организма и возможности восстановления, потенциально влияя на риск смертности.

История болезни: Подробная информация о прошлых заболеваниях пациентов, включая гипертонию, диабет, сердечно-сосудистые заболевания, цереброваскулярные заболевания, предыдущие операции на 颅脑 или позвоночнике, заболевания почек, нарушения иммунной системы, фибрилляцию предсердий, хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) и другие соответствующие заболевания. условия будут записаны. Кроме того, будут документированы факторы риска, связанные с образом жизни, такие как курение и употребление алкоголя.

Предоперационные показатели: сюда входит полный набор результатов лабораторных исследований, таких как гематокрит, гемоглобин, количество тромбоцитов, количество лейкоцитов, международное нормализованное соотношение, протромбиновое время, активированное частичное тромбопластиновое время, pH артериальной крови, парциальное давление кислорода, парциальное давление. углекислого газа, уровень лактата, аспартатаминотрансфераза, общий билирубин, альбумин, сывороточный натрий, сывороточный калий, высокочувствительный С-реактивный белок, прокальцитонин, головной мозг натрийуретический пептид (BNP), тропонин, D-димер, креатинин и азот мочевины крови. Также будут собраны другие предоперационные данные, такие как классификация физического состояния Американского общества анестезиологов (ASA), температура тела, частота сердечных сокращений, частота дыхания, среднее артериальное давление и индекс оксигенации.

Интраоперационные показатели: такие данные, как продолжительность операции, объем интраоперационной инфузии жидкости, объем интраоперационной переливания эритроцитов, интраоперационный диурез, интраоперационная кровопотеря, среднее интраоперационное артериальное давление, а также наличие или отсутствие абдоминальной инфекции. быть записано. Эти факторы могут напрямую влиять на физиологическое состояние пациента во время и после операции.

Послеоперационные показатели: Как и в случае с предоперационными лабораторными анализами, будет собран ряд послеоперационных лабораторных результатов. Кроме того, будет документирована информация о том, были ли перелиты продукты крови, классификация ASA и жизненно важные показатели, такие как температура тела, частота сердечных сокращений, частота дыхания, среднее артериальное давление и индекс оксигенации.

Послеоперационная патология: будут получены подробности послеоперационной патологии, включая длину опухоли, дифференцировку опухоли, стадию pT, pN, pM и pTNM, а также количество раковых узелков. Эти патологические особенности могут предоставить важную информацию о тяжести заболевания и прогнозе пациента.

3.3.2 Измерения результатов Первичная конечная точка: Первичной конечной точкой данного исследования является смерть от всех причин в течение 30 дней после операции. Смерть от всех причин относится к смерти, наступившей по любой причине, что обеспечивает комплексную оценку исхода заболевания пациента.

Вторичная конечная точка: Вторичная конечная точка — это статус осложнения в течение 30 дней после операции. Осложнения будут оцениваться с использованием системы классификации Clavien-Dindo, а осложнения Ⅱ степени и выше будут регистрироваться и анализироваться. Они могут включать, помимо прочего, внутрибрюшное кровотечение, желудочно-кишечное кровотечение, несостоятельность анастомоза, хилезную фистулу, инфекцию области хирургического вмешательства (включая внутрибрюшную инфекцию и инфекцию разреза), кишечную непроходимость, послеоперационную диарею, легочную инфекцию, инфекцию мочевыводящих путей, сердечно-сосудистые катастрофы, нарушения мозгового кровообращения и тромботические заболевания.

3.4 Управление данными и статистический анализ 3.4.1 Управление данными Координаторы клинических исследований (CRC) будут отвечать за скрининг пациентов, перенесших экстренную операцию на желудочно-кишечном тракте в период с июля 2019 года по май 2024 года. Данные будут собираться из системы электронных медицинских карт, и будут регистрироваться пациенты, соответствующие критериям включения, но не критериям исключения. Для пациентов, которые умирают во время госпитализации, данные будут записываться напрямую. Данные об осложнениях в течение 30 дней после операции и смертности после выписки будут получены в ходе последующего наблюдения.

Во время каждой хирургической процедуры имя оперирующего хирурга будет записано в медицинской карте. Все пациенты, соответствующие критериям включения, включая тех, кто отказался от участия, были исключены из-за критериев исключения или впоследствии исключены из-за критериев исключения, будут документированы вместе с причинами их исключения.

Сбор данных будет осуществляться ежедневно CRC, который будет проверять и регистрировать зачисление пациентов, прекращение участия, достижение первичной конечной точки и измерение вторичной конечной точки. Два аспиранта будут выполнять функции операторов ввода данных и вместе с CRC будут собирать исходные данные. Будет использоваться система двукратного ввода данных, при которой один человек вводит данные, а другой проверяет их точность. Будут использоваться как бумажные, так и электронные формы отчетов о случаях заболевания (CRF). Исходные данные будут введены в день операции. Для пациентов, которые умирают во время госпитализации, данные первичной конечной точки будут введены до их смерти. Патологоанатомическая и другая больничная информация будет введена в течение одной недели после выписки пациента. Данные об осложнениях в течение 30 дней после операции и смертности после выписки будут внесены в течение 30 дней после операции.

3.4.2 Статистический анализ Будет создана база данных, и статистический анализ будет выполнен с использованием SPSS 25.0 и R 4.0.2. программное обеспечение. Для непрерывных данных, которые соответствуют нормальному распределению, для описания будет использоваться среднее ± стандартное отклонение (x ± s), а для групповых сравнений будет использоваться t-критерий. Для данных, которые не соответствуют нормальному распределению, будут использоваться медиана и межквартильный размах [M(P25 - P75)], а для групповых сравнений будет использоваться U-критерий Манна-Уитни. Категориальные данные будут представлены в процентах, а для групповых сравнений будет использоваться критерий хи-квадрат. Недостающие данные будут вменены с использованием метода множественного вменения Монте-Карло.

Во-первых, будет проведен одномерный анализ для выявления факторов, которые в значительной степени связаны с результатом. Затем переменные, которые показывают статистическую значимость в одномерном анализе, будут включены в регрессию оператора наименьшего абсолютного сокращения и выбора (LASSO), чтобы выбрать окончательные переменные для построения модели. Производительность модели будет оцениваться с использованием нескольких показателей, включая площадь под кривой рабочей характеристики приемника (AUC), чувствительность, специфичность, положительную прогностическую ценность, отрицательную прогностическую ценность, индекс Юдена и показатель F1. Все статистические тесты будут двусторонними, а статистическая значимость будет установлена ​​на уровне P <0,05.

3.5 Контроль предвзятости и управление качеством Чтобы свести к минимуму предвзятость, будут установлены строгие критерии отбора хирургов. Врачи скорой помощи, участвующие в исследовании, должны владеть методами неотложной желудочно-кишечной хирургии и провести не менее 50 таких операций. Будет создан руководящий комитет исследования, в состав которого войдут хирурги с более чем 10-летним опытом работы в желудочно-кишечных операциях. Прежде чем хирургу будет разрешено записать пациентов, они должны будут предоставить видеозапись трех последних последовательных экстренных операций на желудочно-кишечном тракте. Комитет будет использовать метод Дельфи для оценки качества хирургического вмешательства и определения соответствия хирурга критериям включения.

В ходе клинического исследования качество хирургического вмешательства будет оцениваться с помощью видео и фотографий. Хирурги должны будут получить изображения исследования таза во время операции. Если невозможно получить такие данные визуализации, необходимо документально подтвердить причины невозможности этого.

Хирурги должны будут записывать хирургический процесс в хирургическую тетрадь, предоставленную исследовательским центром, и объяснять любые отклонения от стандартизированных хирургических процедур. Руководящий комитет исследования будет ежемесячно проверять статус регистрации и качество зарегистрированных случаев, чтобы гарантировать количество и качество случаев, зарегистрированных каждым хирургом.

Чтобы обеспечить точный сбор первичных конечных точек и прогностических факторов, старшая медсестра будет назначена координатором клинических исследований (CRC). CRC будет ежедневно проверять зачисление пациентов, их выбывание и достижение первичной конечной точки. Два аспиранта совместно с ЦРК оперативно внесут данные в электронную форму истории болезни (ЭКРФ).

3.6 Оценка безопасности Перед началом исследования будут измерены базовые физические признаки и симптомы участников, включая температуру тела, частоту пульса, частоту дыхания и артериальное давление. Предоперационные гематологические и визуализирующие исследования будут завершены, чтобы убедиться, что участники соответствуют критериям включения и исключения.

После операции непрерывные переменные будут использоваться для описания послеоперационных измерений каждого участника и их изменений по сравнению с предоперационным исходным уровнем. Лабораторные показатели будут классифицироваться как низкие, нормальные или высокие на основании нормального референтного диапазона. Будут записываться изменения от нормальных или высоких исходных значений до низких значений после операции и от нормальных или низких исходных значений до высоких значений после операции. Самые низкие или самые высокие значения, наблюдаемые после операции, будут использоваться для расчета низких или высоких значений после исходного уровня. Врачи оценят эти аномальные показатели, чтобы определить, имеют ли они клиническое значение, и будет сообщено о доле участников с «аномальными и клинически значимыми» изменениями.

Будут проведены физические осмотры, включая общий осмотр, осмотр головы, шеи, грудной клетки, легких, сердца, кровеносных сосудов, живота, позвоночника, конечностей и нервной системы, а также жизненно важные показатели, такие как артериальное давление, частота сердечных сокращений и температура тела. выполненный. Будут статистически описаны измерения физического обследования, жизненно важных показателей и массы тела до и после лечения, а также их изменения относительно исходного уровня. Любые показатели жизнедеятельности, выходящие за пределы нормального диапазона или демонстрирующие аномальные изменения, будут документированы.

3.7 Этические соображения. Перед началом исследования будет получено этическое одобрение от Комитета по этике Первой больницы Цзилиньского университета. Подходящие пациенты будут проинформированы лично их лечащими хирургами и должны будут подписать форму информированного согласия. Процесс информированного согласия будет проводиться лечащими врачами или выше.

Информация, предоставляемая пациентам в информированном согласии, включает: заявление об исследовательском характере исследования; всестороннее и справедливое объяснение процедур, которым необходимо следовать; подробное описание характера, ожидаемой продолжительности и цели исследования; описание любых прогнозируемых рисков или неудобств; описание любых потенциальных выгод; заявление о бережном обращении и конфиденциальности данных пациентов, а также о сроке хранения данных 15 лет; заявление о том, что биологические материалы пациентов будут храниться в течение 15 лет; и заявление о добровольном участии и выходе, разъясняющее, что отказ от участия не приведет к какому-либо наказанию или потере преимуществ, на которые пациент имеет право, и что пациент может выйти из исследования в любое время без штрафных санкций или потери преимуществ. В случае отказа пациент получит стандартное лечение того же уровня.