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术后结果的术中血流动力学预测因子的机器学习建模

2020年6月27日 更新者:Janny Xue Chen Ke

非心脏手术后 30 天死亡率和主要院内发病率的术中血液动力学预测因子的机器学习建模:一项回顾性人群队列研究

随着人口老龄化和资源有限,改善手术后结果的策略变得越来越重要。 对麻醉下血流动力学变量的范围与更好的结果相关的了解有限。 这项回顾性队列研究将分析手术期间的血流动力学变量如何预测死亡率、发病率、重症监护室入院、住院时间和再入院率。 在大型、广泛的手术人群数据集中使用机器学习可以检测可能为当前实践提供信息的新关系和策略,并为未来的研究产生想法。

研究概览

详细说明

外行摘要

简介:世界卫生组织估计全世界每年进行 270-360 百万次手术。 手术后的死亡和并发症是一个巨大的挑战。 在加拿大,每 1000 例大手术中,就有 16 例患者在手术后死于医院。 在美国,每进行 1000 例手术,就有 67 名患者出乎意料地需要重症监护室的生命支持。 随着人口老龄化和资源有限,改善手术后健康的策略变得越来越重要。

血压和心率等生命体征显示身体的状况。 由于患者、手术和麻醉因素,生命体征在手术过程中会发生变化。 麻醉师可以通过药物改变生命体征。 然而,医疗专业人员才刚刚开始了解麻醉下哪些生命体征以及哪些范围的生命体征与更好的健康相关。 机器学习是一种可以提供理解数据的新方法的工具。 通过更好的理解,医疗专业人员可以努力改善手术后的结果。

目标:本研究将分析手术期间的生命体征与死亡、并发症(心脏、肺、肾脏、大脑、感染)、重症监护室入院、住院时间和再入院的关系。 这项研究将确定哪些生命体征以及哪些水平的生命体征可能有害。 研究人员预测,血压、心率、氧气水平、二氧化碳水平以及改变血压的药物需求将相互作用,与手术后的死亡相关。

方加拿大)从2013年1月1日到2017年12月1日。 大约有 35,000 名符合条件的患者。 研究人员将使用机器学习对数据进行建模,并测试我们的模型对手术后结果的解释程度。

意义:在大型、广泛的手术人群数据集中使用机器学习可以检测可能为当前实践提供信息的新关系和策略,并为未来的研究产生想法。 更好地了解手术期间生命体征的影响可能会揭示改善手术结果和资源分配的方法。 结果可能会建议如何识别手术后应更密切监测的高危患者。 如果模型表现良好,可能会激励其他研究人员在健康数据研究中使用机器学习。

有关详细信息,请参阅完整协议。

2020 年 5 月更新(在数据集聚合和分析之前)

  1. 添加了次要结果(术后 30 天存活天数和出院天数)
  2. 改进的血流动力学变量伪影处理算法
  3. 添加子研究:有创血压伪影去除算法的机器学习

研究类型

观察性的

注册 (预期的)

35000

参与标准

研究人员寻找符合特定描述的人,称为资格标准。这些标准的一些例子是一个人的一般健康状况或先前的治疗。

资格标准

适合学习的年龄

45年 及以上 (成人、年长者)

接受健康志愿者

有资格学习的性别

全部

取样方法

非概率样本

研究人群

对于 2019 年夏季的数据分析,我们可以访问截至 2017 年 12 月 31 日的死亡率数据。 我们选择 2017 年 12 月 1 日作为最后一次手术日期,以便在手术后 30 天获得完整的数据集。 选择 2013 年 1 月 1 日获得 5 年的学习期限。

描述

纳入标准:

  • 所有年龄≥ 45 岁的患者都接受了他们的指数(即 第一)非心脏手术,2013 年 1 月 1 日至 2017 年 12 月 1 日在加拿大哈利法克斯的新斯科舍省卫生局伊丽莎白二世 (QEII) 医院(维多利亚综合医院和哈利法克斯医院)过夜。
  • 对于进行过多次手术的患者,将仅包括在 QEII 过夜的第一次非心脏手术,以避免与之前的手术入院(即每位患者一次手术入院)混淆。

排除标准:

  • 无术中麻醉记录
  • 心脏手术患者
  • 遗体器官捐献

学习计划

本节提供研究计划的详细信息,包括研究的设计方式和研究的衡量标准。

研究是如何设计的?

设计细节

  • 观测模型:队列
  • 时间观点:追溯

队列和干预

团体/队列
干预/治疗
队列
年龄≥ 45 岁的患者接受他们的指数(即 第一) 2013 年 1 月 1 日至 2017 年 12 月 1 日在加拿大哈利法克斯的新斯科舍省卫生局伊丽莎白二世 (QEII) 医院(维多利亚综合医院和哈利法克斯医院)过夜的非心脏手术将包括在内。 接受心脏手术或遗体器官捐赠的患者将被排除在外。 手术期间没有电子麻醉记录的患者也将被排除在外。 术中数据库的初步分析估计该队列中大约有 35,000 名患者。

收缩压 (SBP)

  1. 与术前 SBP 相比的最大变化,a) 绝对变化 (mmHg),和 b) 相对变化 (%)(急诊和选择性病例分别分析)
  2. 累计持续时间(分钟)>=20% 低于术前 SBP
  3. 最长单集(分钟)低于 a) 80、b) 90 和 c)100 mmHg
  4. 低于 a) 80、b) 90 和 c)100 mmHg 的累积持续时间(分钟)

平均动脉压 (MAP)

  1. 术前 MAP 的最大变化,a) 绝对变化 (mmHg),和 b) 相对变化 (%)(急诊和选择性病例分别分析)
  2. 累计持续时间(分钟)>=20% 低于术前 MAP
  3. 最长单集(分钟)低于 a) 60、b) 65、c) 70 和 d) 80mmHg
  4. 低于 a) 60、b) 65、c) 70 和 d) 80mmHg 的累积持续时间(分钟)
  1. 术前心率(正心率和负心率)的最大变化(每分钟心跳次数,BPM)
  2. 与术前心率(正和负)相比的相对变化 (%)
  3. 最大脉搏变化(最大心率减去最小心率)
  4. 最长的单集(分钟)a) 低于 60,和 b) 高于 100BPM
  5. 累积持续时间(分钟)a) 低于 60,和 b) 高于 100BPM
  1. 使用血管加压药/正性肌力药(是与否):去氧肾上腺素、去甲肾上腺素、肾上腺素、血管加压素、多巴酚丁胺或米力农
  2. 输注上述任何血管升压药/正性肌力药(是与否)(随时间推移按重量单位确定)
  3. 去氧肾上腺素/麻黄碱丸剂(是与否)(仅按重量单位确定)
  4. 血管扩张剂的使用(是与否):拉贝洛尔、艾司洛尔、硝酸甘油、硝普钠
  5. 输注上述任何血管扩张剂(是与否)(随着时间的推移按重量单位确定)
  1. 最长单集(分钟)低于 a) 88,和 b) 90%
  2. a) 88 和 b) 90% 以下的累积持续时间(分钟)
  1. 最长的单次发作(分钟)a) 低于 30,和 b) 高于 45mmHg
  2. 累积持续时间(分钟)a) 低于 30,和 b) 高于 45mmHg

研究衡量的是什么?

主要结果指标

结果测量
措施说明
大体时间
死亡
大体时间:手术日期后 30 天
全因术后死亡率(是/否)
手术日期后 30 天

次要结果测量

结果测量
措施说明
大体时间
院内发病率:任何
大体时间:手术日期后 30 天
心脏、呼吸、肾脏、脑血管、精神错乱或感染性休克方面的任何并发症(是/否)
手术日期后 30 天
院内发病率:心脏病
大体时间:手术日期后 30 天
急性心肌梗死、心脏骤停、室性心动过速、充血性心力衰竭、肺水肿、完全性心脏传导阻滞、休克(不包括感染性休克)的复合(是/否)
手术日期后 30 天
院内发病率:呼吸系统
大体时间:手术日期后 30 天
肺炎、肺栓塞、急性呼吸衰竭、呼吸骤停、机械通气 >= 96 小时的综合症(是/否)
手术日期后 30 天
院内发病率:急性肾损伤
大体时间:手术日期后 30 天
急性肾损伤(是/否)
手术日期后 30 天
院内发病率:脑血管
大体时间:手术日期后 30 天
中风和短暂性脑缺血发作的复合(是/否)
手术日期后 30 天
院内发病率:谵妄
大体时间:手术日期后 30 天
谵妄(是/否)
手术日期后 30 天
院内发病率:感染性休克
大体时间:手术日期后 30 天
感染性休克(是/否)
手术日期后 30 天
术后入住ICU
大体时间:手术日期后 30 天
ICU 入住(是/否)
手术日期后 30 天
延长术后住院时间 (LOS)
大体时间:手术日期后 30 天
大于与小于或等于加拿大卫生研究所信息预期住院时间 (ELOS),由病例组合分组指定
手术日期后 30 天
再入院
大体时间:手术日期后 30 天
再入院(是/否)
手术日期后 30 天
术中死亡率
大体时间:手术日期后 30 天
术中死亡率(是/否)
手术日期后 30 天
术后 30 天存活和出院天数
大体时间:手术日期后 30 天
天数
手术日期后 30 天

合作者和调查者

在这里您可以找到参与这项研究的人员和组织。

出版物和有用的链接

负责输入研究信息的人员自愿提供这些出版物。这些可能与研究有关。

研究记录日期

这些日期跟踪向 ClinicalTrials.gov 提交研究记录和摘要结果的进度。研究记录和报告的结果由国家医学图书馆 (NLM) 审查,以确保它们在发布到公共网站之前符合特定的质量控制标准。

研究主要日期

学习开始 (实际的)

2013年1月1日

初级完成 (实际的)

2017年12月31日

研究完成 (实际的)

2017年12月31日

研究注册日期

首次提交

2019年7月7日

首先提交符合 QC 标准的

2019年7月7日

首次发布 (实际的)

2019年7月10日

研究记录更新

最后更新发布 (实际的)

2020年6月30日

上次提交的符合 QC 标准的更新

2020年6月27日

最后验证

2020年6月1日

更多信息

与本研究相关的术语

其他相关的 MeSH 术语

其他研究编号

  • 1024251

计划个人参与者数据 (IPD)

计划共享个人参与者数据 (IPD)?

药物和器械信息、研究文件

研究美国 FDA 监管的药品

研究美国 FDA 监管的设备产品

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血压的临床试验

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