影响机器Learning-Derived预警系统对术中低血压和标准治疗的深度和持续时间选修非心脏手术时术中低血压:炒作随机临床试验

要点

问题可以一台机器learning-derived预测预警系统等待术中低血压结合血流动力学诊断指导和处理协议减少在非心脏手术时间加权平均低血压?

发现在这个单中心初步随机临床试验,包括68例择期非心脏手术,时间加权平均的低血压随机早期预警系统和那些接受标准治疗是0.10毫米汞柱vs 0.44毫米汞柱,统计上显著的差异。

意义而使用机器learning-derived预警系统与标准治疗相比少导致术中低血压,进一步研究人口规模更大的研究在不同环境下需要了解影响患者的治疗效果和充分评估安全性和普遍性。

重要性术中低血压与发病率和死亡率的增加有关。机器learning-derived预警系统预测低血压发生前不久已经开发和验证。

客观的测试是否早期预警系统的临床应用结合血流动力学诊断和治疗指导协议减少术中低血压。

设计,设定和参与者初步选取随机临床试验中执行三级中心在阿姆斯特丹,荷兰,成年患者安排在选修非心脏手术麻醉并表明连续侵入性血压监测,为2018年5月到2019年3月。低血压被定义为平均动脉压(MAP)低于65毫米汞柱至少1分钟。

干预措施病人被随机分配接受早期预警系统(n = 34)或标准治疗(n = 34),和一个目标映射在两组至少65毫米汞柱。

主要结果和措施低血压的主要时间加权平均的结果是在手术过程中,测量单位为毫米汞。这是计算如下低血压的深度的地图65 mm Hg(毫米汞柱)×时间低于65毫米汞柱的地图(分钟)除以总操作时间(分钟)。

结果68年随机患者、60(88%)完成了试验(平均年龄64(四分位范围{差},57 - 70)年;26(43%)的女性)。手术的平均长度为256分钟(IQR, 213 - 430分钟)。低血压的时间加权平均中位数是0.10毫米汞柱(差,0.01 - -0.43毫米汞柱)干预组与0.44毫米汞柱(差,0.23 - -0.72毫米汞柱)在对照组,平均差异0.38毫米汞柱(95% CI, 0.14 - -0.43毫米汞柱;P=措施)。每个患者低血压的平均时间为8.0分钟(差,1.33 - -26.00分钟)干预组vs 32.7分钟(差,11.5 - -59.7分钟)在对照组,平均16.7分钟的差异(95% CI, 7.7 - -31.0分钟;P<措施)。在干预组,0严重不良事件导致死亡发生vs 2(7%),对照组。

结论和意义在这个单中心初步研究择期非心脏手术的病人,使用机器learning-derived预警系统与标准治疗相比少导致术中低血压。进一步研究大研究种群在不同环境下需要了解影响其他病人的结果,充分评估安全性和普遍性。

试验注册ClinicalTrials.gov标识符:NCT03376347

2015年全世界估计有2.66亿的操作进行。¹病人通常面临的风险之一是术中低血压。一项研究报道,255名病人中87%经历了1或更多低血压的事件处理(低血压定义为平均动脉压(MAP) < 65毫米汞柱)。²报道引起麻醉药物,现有的并发症和手术操作。^3,4

临床队列研究显示术中低血压在非心脏手术术后并发症如肾功能不全,心肌损伤,增加死亡率。^{5- - - - - -10}

目前的术中低血压的管理主要是被动的。最近,Hatib et al¹¹开发了一个使用机器学习算法来预测低血压分钟前血压降低,低血压预测指数。这个算法(以下称为早期预警系统)开发使用动脉波形数据的1344名患者,和内部和外部验证,敏感性为88%,特异性为87%。^2,11这个预警系统是固定的,也就是说,它不包括动态学习在病人护理发展变化。使用一个早期预警系统来预测低血压并不一定导致低血压。相关因素需要考虑使用这个工具的可行性和执行及时和正确的干预的可能性。血流动力学变量,结合一个血流动力学诊断指导和治疗协议,允许测定即将低血压的根本原因。

一个初步的单中心随机临床试验(RCT)。假设,早期预警系统的使用将减少低血压(MAP <时间加权平均在65毫米汞柱)的主要非心脏手术。¹²

低血压预测(宣传)试验是初步研究者发起的单中心个随机对照试验。研究发生在阿姆斯特丹大学医学中心,位置AMC,在荷兰高等学术中心。该研究机构审查委员会批准的AMC (NL62115.018.17)。书面知情同意了所有患者手术前被指定的研究。第一个参与者是参加2018年5月,2019年3月最后随访。试验协议之前已经发表¹³和有补充1。

成人患者(≥18岁)将进行选修非心脏外科手术在全身麻醉下需要连续入侵每动脉血压监测线都包括在内。目标映射至少65毫米汞柱在手术过程中是必须确保学习小组在这方面是相似的。患者为谁参加麻醉医师要求目标地图高于或低于65毫米汞柱手术前被排除在外。接受紧急手术的患者并不合格。心脏衰竭患者、严重心脏分流术、严重主动脉瓣狭窄,或严重心律失常按照产品特点的总结被排除在外的早期预警系统。低血压患者手术前(MAP < 65 mm Hg)和患者需要透析也被排除在外。计划进行肝脏手术或血管手术患者被排除在外,因为血管夹的使用。试验过程中,麻醉医师不允许使用围手术期目标导向液体疗法因为研究血流动力学诊断和治疗指导协议血压作为起点,而目标导向液体治疗协议通常始于流评价为主要概念。

病人被随机分为术中早期预警系统(干预组)或标准治疗(对照组)(图1)。电脑置换块随机化(隐藏和不同置换块大小的4 6或8例)采用1:1比例分配。研究人员对病人团体执行统计分析是不分配。

在所有研究参与者动脉导管放置在桡动脉和连接到Flotrac智商传感器与早期预警系统软件()爱德华生命科学公司。动脉压力波形测量连续采样频率为100赫兹。HemoSphere监视器(爱德华兹Lifesciences)显示血流动力学参数计算波形每20秒。计算出的值预警系统是每20秒更新一次。¹¹

Flotrac智商压力传感器连接HemoSphere监视器(以下简称为研究监控),以及由此产生的电信号传送到飞利浦显示器(以下称为标准监控)。标准的监控显示地图,收缩、舒张,脉压变化研究中每标准治疗医院。动脉波形信号的质量视觉检查治疗麻醉师过阻尼和欠阻尼动脉线的位置和在手术之后。

参加麻醉医师和麻醉护士了解研究协议和早期预警系统的使用手术前的那一天。手术术中记录一个观察者在场,anesthesia-related细节。

使用研究的监控是额外的标准治疗监测。心血管疾病的早期预警系统探测恶化补偿机制,可能导致低血压。早期预警系统由23个变量从动脉压力波形中提取。¹¹当预警系统报警的价值(以下称为报警)超过85,发生低血压的事件的可能性约为85%。在接下来的15分钟²低血压的时间是不固定的;发展成低血压取决于底层的生理机制导致低血压和个别病人的特点。¹¹关于预测预警系统的性能分析了低血压的患者短期观察研究收集的数据根据Hatib先前描述的方法等¹¹和eFigure 1中给出补充2。

在这项研究中,当低血压的预测价值超过85% (eFigure 2补充2),这意味着声音和闪烁的光,麻醉师是提醒,最好在2分钟。研究监测与预警系统软件有第二个屏幕(eFigure 2)变量(心率、心输出量、压力的变化随着时间的变化,中风,中风的体积变化,动态动脉倒电容,和全身血管阻力)提供的信息预测低血压的根本原因。万博manbetx平台首页¹⁴血流动力学诊断和治疗指导协议(图2和eFigure 3补充2)是由作者设计来帮助治疗麻醉医师解释变量的变化二次屏幕上可见。¹³例如,增加(箭头)的组合中风体积变化和减少(箭头)在全身血管阻力导致vasoplegia的诊断(图2和eFigure 3)。血流动力学诊断和治疗指导协议是改编自品,Payen。¹⁵

在对照组,研究监控连接,但屏幕是完全覆盖和警报沉默;麻醉医师单独使用的变量显示在标准的监控指导血流动力学治疗。

启动个随机对照试验之前,我们进行了一个简短的观察研究,以确保护理标准治疗的对照组是代表研究医院(eTables 1和2补充2)。唯一的对照组和观察研究小组的区别是麻醉医师不知道学习的目的(评估低血压)观察研究小组。

所有数据都输入使用电子临床报告形式建立在Castor EDC,一个好的临床Practice-compliant数据管理系统。¹⁶

主要结果测量是在手术过程中低血压的时间加权平均。结果评估参与者的组随机化是不可见的。时间加权平均相结合的持续时间和严重程度(最小达到地图)低血压,纠正手术总时间。¹²低血压地图被定义为小于65毫米汞柱至少1分钟。低血压患者事件结束时的值归一化(地图≥65毫米汞柱)至少1分钟。时间加权平均计算通过计算阈值下的面积(AUT)除以总手术时间(eFigure 4补充2)^12,13时间加权平均:=(深度的低血压毫米汞柱的收缩压低于65毫米汞柱地图×时间在几分钟内花下面的地图65毫米汞柱)÷总操作时间分钟。AUT的单位是毫米汞×分钟,时间加权平均的单位是毫米汞。¹³

作为一个例子,一个病人经历了持续180分钟的手术,在经历10集的低血压,所有持续1分钟和60毫米汞柱的最小地图。AUT = 10分钟×(65−60 = 5毫米汞柱图阈值以下的65毫米汞柱)= 10×5 =每分钟50毫米汞柱。时间加权平均每分钟= 50毫米汞柱÷180分钟= 0.28毫米汞柱。

次要结果措施包括低血压的发生率(每个病人低血压的事件的数量),与低血压总时间,在手术过程中低血压的时间百分比。评估治疗的风险,上述变量也评估高血压(定义为一个地图> 100 mm Hg至少1分钟)。能够为高血压时间加权平均计算,首先需要计算曲线以上的面积(eFigure 4补充2)。这些时间和发病率变量也评估事后的警报。警报时被认为是当前预警系统预测价值达到85%或更高版本至少1分钟。警报结束时归一化值(< 85%)至少1分钟。

临床医生的行为对警报(干预组)和低血压治疗(对照组)进行评估。我们注意到(1)治疗的选择(即血管加压的,流体,inotropes,应仰卧,和减少麻醉剂);(2)累积剂量;和(3)时间从闹钟开始发作的治疗干预组和对照组治疗低血压开始。每个病人警报或低血压的事件都是用于分析。如果警报或低血压的事件有超过1治疗,使用第一次治疗的时间。在事后分析,对照组临床医生的治疗行为无声警报后他们所蒙蔽也评估并与警报后治疗行为干预组。我们计算(1)无声警报器的总数;(2)每个病人的警报数量;(3)数量的警报,导致治疗; (4) number of treatments per alarm; (5) time from alarm to treatment in the intervention group compared with time from silent alarm to treatment in the control group (all alarms per patient were used for this analysis; if an alarm had more than 1 treatment, the time to first treatment was used); and (6) time from first alarm to first treatment in the intervention group compared with time from first silent alarm to first treatment in the control group. The last analysis was performed because all actions after the first alarm might be influenced by and correlated with the first alarm.

的可行性与血流动力学诊断和治疗指导协议分析是基于违反协议的数量。

分析了主要和次要终点为术中时期。术中及术后不良事件和严重不良事件记录(定义,见eTable 3补充2)。

时间加权平均是一个相对新颖的终点,只是一个估计可以将临床相关的差异。之前的研究中,一个专家小组熟悉术中低血压是咨询的潜在影响,并决定减少75%低血压的深度和持续时间(时间加权平均)被认为是临床相关。在这项研究之前,时间加权平均研究诊所的低血压是指估计为0.5毫米汞柱。因此,估计均值差异组样本量的计算被认为是0.38毫米汞柱。初步试验结果的基础上,¹²低血压的时间加权平均标准差估计为0.51毫米汞柱。均值差除以0.74的标准偏差导致的影响大小。计算,60名患者的样本大小,30每组中,将有80%的力量来检测这种效果使用2组t测试一个α=。05年双向的显著性水平。3.3.3 R版本(R基金会)被用来执行这些计算。¹⁷

病人被随机分配但是来说,没有研究的测量进行了被排除在外(图1)。

所有符合入选标准的患者在研究期间的最后分析了根据他们的随机化。如果数据丢失,丢失的数据的数量和原因进行了评估。

连续数据提出了中位数和四分位范围(差)或与标准差意味着当正态分布。中值的置信区间与Hodges-Lehmann差异计算方法。常态分布的评估视觉与直方图和qq的情节。分类数据给出了频率和百分比。使用χ分类数据之间的差异进行了分析²测试。

为每个分析、双向的概率值P<。05年被认为是具有统计学意义。一个探索性回归分析进行评估可能的混杂因素的影响主要终点(eFigure 5补充2)。因为潜在的错误由于多个比较,发现二次端点和事后分析的终点应该解释为探索性。

所有分析使用Matlab版本R2018b (MathWorks公司)和SPSS版本25 (IBM . n:行情))。

初步个随机对照试验,157名患者进行了评估资格。共有68名患者,其中34被随机分配到干预组和对照组34 (图1)。68名患者,60(88%)完成了试验。年龄中位数为64(四分位范围,57 - 70)年);26例(43%)是女性。大多数病人完成试验(n = 54[90%])肿瘤胃肠手术。表1显示的基线特征干预组和对照组。简短的启动个随机对照试验之前进行观察研究,包括40例(eTables 1和2补充2)。所有的决定因素有缺失值分析。

低血压的时间加权平均中位数是0.10毫米汞柱(差,0.01 - -0.43毫米汞柱)干预组与0.44毫米汞柱(差,0.23 - -0.72毫米汞柱)在对照组,平均差异0.38毫米汞柱(95% CI, 0.14 - -0.43毫米汞柱;P=措施)(表2)。

在干预组,26例(84%)有经验1或更多在手术过程中低血压的插曲而对照组28例(97%),差异的13% (95% CI,−2%至28%;P= .09点)。低血压发生率的中位数是3.00(差,1.00 - -8.00)每个病人低血压患者发作在干预组vs 8.00(差,3.50 - -12.00)对照组,平均差异为4.00 (95% CI, 1.00 - -7.00)每个病人发作(P= 04)。低血压发生率的中位数计算包括0低血压的患者发作。每个病人有低血压总时间的中位数是8.00(差,1.33 - -26.00)分钟在干预组vs 32.67(差,11.50 - -59.67)分钟在对照组,平均差异为16.67 (95% CI, 7.67 - -31.00)分钟(P<措施)。

之间没有明显差异,低血压端点对照组和观察研究集团(eTable 2补充2)。

比较治疗选择,选择麻黄素的38 596倍(6%),干预组和37的258次(14%),对照组,差异的8%(95%置信区间,6% - -14%;P<措施)。Phenylephedrine选择110的596次(19%),与61年相比,干预组的258次(24%),对照组,差异的5%(95%置信区间,1%到11%;P= .04点)。流体丸是96的596次(16%)作为治疗选择干预组与16的258次(6%),对照组,差异的10%(95%置信区间,6% - -14%;P<措施)(eTable 4补充2)。

没有显著差异的累积剂量升压或液体在手术过程中(表3)。去甲肾上腺素累积剂量的中位数是1034μg (IQR, 770 - 1720年μg)干预组与925年相比μg (IQR, 428 - 2131μg)对照组(中位数差异,118μg;95%可信区间,418−534μg;P=正)。剂量的液体中值为1800毫升(IQR, 1500 - 2700毫升)干预组vs 1800毫升(IQR, 1450 - 2650毫升),对照组(中位数差异,150毫升;95%可信区间,470−600毫升;P= 58)。

中位数时间报警(干预组)或低血压(对照组)首先治疗53秒(IQR, 24 - 99秒)干预组vs 87秒(IQR 53 - 173秒),对照组(中位数差异,34秒;95%可信区间,23-47秒;P<措施)。

在事后分析,治疗时间中值报警(干预组)或中位数时间从无声警报(盲法临床医生)治疗(对照组)53秒(IQR, 24 - 99秒)干预组vs 161秒(IQR, 73 - 391秒)对照组(中位数差异,48秒;95%可信区间,13 - 97秒;P<措施)。中位数时间仅仅第一警报在所有患者(对照组)无声警报首先治疗57秒(IQR, 22 - 81秒)干预组vs 108 (IQR 44 - 204秒)对照组(中位数差异,91秒;95%可信区间70 - 117秒;P= (eTable 5 . 01)补充2)。

总共377预测警报持续时间超过1分钟出现在干预组。在377年警报中,81%(304警报)导致治疗在2分钟。在5%(20警报),治疗没有根据研究协议,和14%的警报(53警报)被麻醉医师忽视。

有几个理由忽视警报(违反协议)。在36%(19警报),当前的治疗模式筋疲力尽之前或治疗提供警报(表明高(> 85%)的机会发生低血压)被触发。在36%(19警报),麻醉师不想报警的报警,因为疲劳,即麻醉师拒绝治疗,因为警报的频率。报警疲劳是一种文学现象更详细地描述。²²在26%(14警报),有一个临时的原因(预测)低血压,如肺招聘或简短的外科腔静脉梗阻。在剩下的2%(1报警),麻醉医师有不同的优先级,即一个呼吸道问题。

高血压的时间加权平均中位数是0.09毫米汞柱(差,0.00 - -0.21毫米汞柱)干预组与0.05毫米汞柱(差,0.00 - -0.13毫米汞柱),对照组(中位数差异,0.00毫米汞柱;95%可信区间,0.85−0.17毫米汞柱;P=)。

在干预组,0严重不良事件导致死亡发生vs 2(7%),对照组。总共33不良事件发生在30干预组与对照组(eTable 3补充2)

这个机器的初步研究表明,应用learning-derived预警系统等待术中低血压结合血流动力学诊断和治疗指导协议显著降低时间加权平均手术期间的低血压。低血压是预防高血压事件的数量没有增加。作用于血管的药物的累积剂量给予和液体平衡明显高于干预组。在所有警报,81%是根据协议处理。在事后分析,从报警到治疗干预组显著降低。

本研究扩展了Hatib et al¹¹和戴维斯等人,²表明,早期预警系统是谁能够预测低血压具有良好的敏感性和特异性。这项研究增加了翻译从预测到实际预防低血压。

几项研究已经证明了术中低血压与心肌损伤有关,急性肾损伤,和死亡率。^{5- - - - - -10,23}基于这些研究,r2019围手术期质量倡议共识声明总结概念,麻醉医师应保持地图阈值大于60至70毫米汞柱在手术。²⁴此外,它表明,术后损伤是一个函数的时间有低血压的低血压和深度,使时间加权平均低血压特别感兴趣的终点。²⁴Futier等²⁵在一个随机对照试验证明保持更高的地图在腹部手术术后器官功能障碍的风险减少。在所有情况下,血管加压的(去甲肾上腺素)是用来保持更高的地图。在最近的研究中,预防低血压被预测低血压和防止进一步通过诊断和治疗的具体原因阻碍低血压(前负荷、后负荷,或者收缩性)。

本研究也有一些局限性。首先,低血压的定义(MAP < 65 mm Hg)是所有患者类似。维护这个阈值是当前最佳实践。^23,24然而,每个病人可能在手术过程中维持个人最少的地图。^26,27在未来,每个病人低血压的最佳阈值可能决定使用机器学习工具,进一步个性化治疗术中血流动力学。

其次,在实验过程中,麻醉的深度没有测量。在最近的一个随机对照试验,显著减少通过脑电图仪的观察去甲肾上腺素剂量监测麻醉的病人。¹⁷然而,由于病人被随机分配,将类似的麻醉深度之间的组织。事实上,累积剂量的异丙酚和七氟醚组之间没有统计学差异。

第三,因为入侵的预警系统是验证只有连续血压监测,患者在这项研究中更有重病,有低血压的风险高于一般人群。研究人口主要引起肿瘤病人胃肠道。此外,时间加权平均0.44毫米汞柱的对照组相比还是相当高的美国一项研究报告的时间加权平均低血压非心脏手术的0.30毫米汞柱。²³试验病人的选择,可能是术中低血压的重要性缺乏认识医院的研究中,或许可以解释这种差异。因此,不同的研究人群可能不是,或者不extent-benefit从早期预警系统的使用。

第四,一个观察者在手术室存在可能影响协议的依从性。在今后的试验中,更务实的方法没有一个观察者应该使用出现在手术室。

第五,这是一个初步研究,单中心个随机对照试验的小样本大小。在这个试验中,生理而非临床结果评估。未来试验应该驱动等临床和经济结果不会受到生存(2.0世界卫生协会残疾评估时间表),器官损伤、死亡率、和成本。^20.

在这个单中心初步研究择期非心脏手术的病人,使用机器learning-derived预警系统等待低血压与标准治疗相比少导致术中低血压。然而,进一步的研究更大研究种群在不同环境下需要了解影响其他病人的结果,充分评估安全性和普遍性。

通讯作者:亚历山大·p·Vlaar医学博士、MBA的重症监护,阿姆斯特丹联电,位置AMC, Meibergdreef 9, 1105阿兹阿姆斯特丹,荷兰(a.p.vlaar@amsterdamumc.nl)。

发表:2020年1月29日。

网上发表:2020年2月17日。doi:10.1001 / jama.2020.0592

作者的贡献:Drs Wijnberge Veelo有完全访问所有的数据研究,负责数据的完整性和数据分析的准确性。

概念和设计:Wijnberge、geert Hollmann、Vlaar Veelo。

数据的采集、分析或解释:所有作者。

起草的手稿:Wijnberge、geert Hollmann、Vlaar Veelo。

关键的修订手稿的重要知识内容:所有作者。

统计分析:Wijnberge Lemmers,穆德,Schenk。

获得资助:基尔特•、Hollmann Veelo。

行政、技术或材料支持:Lemmers Wijnberge geert,假日,van den河岸,Schenk,吉塞拉,Hollmann, Vlaar Veelo。

监督:基尔特•、Hollmann Vlaar Veelo。

利益冲突的披露:Wijnberge博士报告咨询费用从爱德华生命科学公司的收据外提交的工作。geert博士报道收到拨款从爱德华兹Lifescience外提交的工作和咨询费用和从飞利浦研究资助。Hollmann博士报道作为执行部分的编辑药理学麻醉与镇痛随着部分麻醉学的编辑器临床医学杂志和收据的演讲者费用从CSL贝林,从Eurocept BV Eurocept BV和咨询费用。从AKPA Vlaar博士报道个人费用的收据。Veelo博士报道个人费用和其他从爱德华生命科学公司的收据外提交的工作以及从飞利浦和Hemologic咨询费用和研究经费。没有其他信息披露报告。

资金/支持:爱德华生命科学公司"支持这项工作。

资助者的角色/赞助商:,爱德华生命科学公司的生产商低血压预测指数,早期预警系统,联系后设计的试验。爱德华兹Lifesciences并没有参与这项研究的设计和实施;的收集、管理、分析、解释数据;或准备和复习的手稿。没有爱德华生命科学公司批准的手稿和没有输入决定提交出版的手稿。提交前阅读手稿爱德华生命科学公司。然而,没有出版限制适用。

会议介绍:这项研究的结果提出了在重症监护医学会议的欧洲社会,9月30日,2019年,柏林,德国;在危重病医学的社会的第49届国会急救护理,2月17日,2020年,奥兰多,佛罗里达。

数据共享声明:看到补充3。