Tai, kokiu mastu anesteziologas tinkamai valdo chirurginio paciento skausmo apdorojimą arba „nocicepciją“, tiesiogiai paveiks šalutinio pooperacinio vaisto poveikio laipsnį ir tolesnio skausmo valdymo poreikį. . Tačiau skausmas yra subjektyvus jausmas, kurį reikia išmatuoti, net kai pacientai yra pabudę, o tuo labiau, kai jie yra be sąmonės.
Naujame tyrime MIT ir Masačusetso bendrosios ligoninės (MGH) mokslininkai aprašo statistinių modelių rinkinį, kuris objektyviai kiekybiškai įvertino nocicepciją operacijos metu. Galiausiai jie tikisi padėti anesteziologams optimizuoti vaisto dozę ir sumažinti pooperacinį skausmą bei šalutinį poveikį.
Išvados paskelbtos žurnale Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
Naujieji modeliai integruoja duomenis, kruopščiai užregistruotus per 18 582 minutes iš 101 pilvo operacijos vyrams ir moterims MGH. Vadovaujami buvusios MIT magistrantūros studentės Sandya Subramanian, dabar UC Berkeley ir UC San Francisco docentės, tyrėjai rinko ir išanalizavo duomenis iš penkių fiziologinių jutiklių, nes pacientai patyrė iš viso 49 878 skirtingus „nociceptinius dirgiklius“ (pvz., pjūvius ar katerius). .
Be to, komanda užregistravo, kokie vaistai buvo vartojami, kiek ir kada, kad atsižvelgtų į jų poveikį nocicepcijai ar širdies ir kraujagyslių sistemos priemonėms. Tada jie panaudojo visus duomenis, kad sukurtų statistinių modelių rinkinį, kuris gerai retrospektyviai rodytų organizmo reakciją į nociceptinius dirgiklius.
Grupės tikslas yra pateikti tokią tikslią, objektyvią ir fiziologiškai pagrįstą informaciją realiu laiku anesteziologams, kurie šiuo metu turi labai pasikliauti intuicija ir ankstesne patirtimi, spręsdami, kaip operacijos metu skirti skausmą malšinančius vaistus.
Jei anesteziologai duoda per daug, pacientai gali patirti šalutinį poveikį nuo pykinimo iki kliedesio. Jei jie duoda per mažai, pacientai pabudę gali jausti pernelyg didelį skausmą.
„Sandyos darbas padėjo mums sukurti principinį būdą, kaip suprasti ir išmatuoti nocicepciją (nesąmoningą skausmą) bendrosios anestezijos metu“, – sakė vyresnysis tyrimo autorius Emery N. Brownas, Edwardas Hudas Taplinas, Picowerio mokymosi instituto medicinos inžinerijos ir kompiuterinės neurologijos profesorius. Atmintis, Medicinos inžinerijos ir mokslo institutas bei MIT Smegenų ir pažinimo mokslų katedra. Brownas taip pat yra MGH anesteziologas ir Harvardo medicinos mokyklos profesorius.
„Kitas mūsų tikslas yra padaryti, kad įžvalgos, kurias įgijome iš Sandya studijų, būtų patikimos ir praktiškos, kad anesteziologai galėtų panaudoti operacijos metu.
Chirurgija ir statistika
Tyrimas prasidėjo kaip Subramaniano daktaro disertacijos projektas Browno laboratorijoje 2017 m. Geriausi ankstesni bandymai objektyviai modeliuoti nocicepciją buvo pagrįsti tik elektrokardiograma (EKG, netiesioginiu širdies ritmo kintamumo rodikliu) arba kitomis sistemomis, kurios gali apimti daugiau nei vieną Subramanianas sakė, kad buvo atliktas matavimas, tačiau jie buvo pagrįsti laboratoriniais eksperimentais, naudojant skausmo dirgiklius, kurių intensyvumas nėra lyginamas su chirurginiu skausmu, arba buvo patvirtinti statistiškai apibendrinant tik kelis laiko taškus per kelių pacientų operacijas.
„Nėra kitos vietos, kur būtų galima tirti chirurginį skausmą, išskyrus operacinę“, – sakė Subramanianas.
„Mes norėjome ne tik sukurti algoritmus, naudodamiesi operacijos duomenimis, bet ir iš tikrųjų patvirtinti juos kontekste, kuriame norime, kad kas nors jį naudotų. Jei prašome jų stebėti momentinį nocicepciją individualios operacijos metu, mes reikia patvirtinti tuo pačiu būdu“.
Taigi ji ir Brown dirbo siekdamos pažangos, rinkdamos kelių jutiklių duomenis per visą faktinių operacijų eigą ir atsižvelgdamos į klaidinantį vartojamų vaistų poveikį. Tokiu būdu jie tikėjosi sukurti modelį, kuris galėtų tiksliai prognozuoti, kuris galioja tam pačiam pacientui visą operacijos laiką.
Dalis patobulinimų, kuriuos komanda pasiekė, atsirado dėl širdies susitraukimų dažnio ir odos laidumo stebėjimo. Abiejų šių fiziologinių veiksnių pokyčiai gali rodyti pirminę organizmo reakciją „kovok arba bėk“ į nocicepciją ar skausmą, tačiau kai kurie operacijos metu naudojami vaistai tiesiogiai veikia širdies ir kraujagyslių būklę, o odos laidumas (arba „EDA“, elektroderminis aktyvumas) lieka nepakitęs. .
Tyrimo metu matuojamas ne tik EKG, bet ir palaikomas PPG – optinis širdies ritmo matas (kaip deguonies jutiklis išmaniajame laikrodyje), nes EKG signalus kartais gali sukelti triukšminga visa operacinėje zujanti elektros įranga.
Panašiai Subramanianas EDA priemones stabdė odos temperatūros matavimais, siekdamas užtikrinti, kad odos laidumo pokyčiai dėl prakaito būtų susiję su nocicepcija, o ne tik dėl to, kad pacientas yra per šiltas. Tyrimas taip pat stebėjo kvėpavimą.
Tada autoriai atliko statistinę analizę, kad sukurtų fiziologiškai svarbius rodiklius iš kiekvieno širdies ir kraujagyslių bei odos laidumo signalo. Ir kai buvo nustatytas kiekvienas indeksas, tolesnė statistinė analizė leido sekti indeksus kartu, kad būtų sukurti modeliai, kurie galėtų tiksliai ir principingai numatyti nocicepcijos atsiradimo laiką ir organizmo reakciją.
Prikalimas nocicepcija
Keturiose modelio versijose Subramanianas juos „prižiūrėjo“ suteikdamas jiems informaciją apie tai, kada atsirado tikrieji nociceptiniai dirgikliai, kad jie galėtų sužinoti ryšį tarp fiziologinių matavimų ir skausmą sukeliančių įvykių. Kai kuriose iš šių parengtų versijų ji nepateikė informacijos apie narkotikus, o kai kuriose versijose ji naudojo skirtingus statistinius metodus („tiesinę regresiją” arba „atsitiktinį mišką”).
Penktojoje modelio versijoje, pagrįstoje „būsenos erdvės“ metodu, ji paliko jį be priežiūros, o tai reiškia, kad jis turėjo išmokti daryti išvadą apie nocicepcijos momentus vien iš fiziologinių rodiklių. Ji palygino visas penkias savo modelio versijas su vienu iš dabartinių pramonės standartų – EKG sekimo modeliu, vadinamu ANI.
Kiekvieno modelio išvestis gali būti vizualizuota kaip grafikas, vaizduojantis numatomą nocicepcijos laipsnį laikui bėgant. ANI veikia kiek daugiau nei tikimybę, bet yra įgyvendinama realiuoju laiku. Neprižiūrimas modelis veikė geriau nei ANI, nors ir ne taip gerai, kaip prižiūrimi modeliai.
Geriausias iš jų buvo tas, kuris įtraukė informaciją apie vaistus ir naudojo „atsitiktinio miško“ metodą. Vis dėlto, autoriai pažymi, kad faktas, kad neprižiūrimas modelis veikė žymiai geriau nei atsitiktinumas, rodo, kad iš tiesų yra objektyviai aptinkamas kūno nocicepcinės būsenos požymis, net ir žiūrint į skirtingus pacientus.
„Būsenos erdvės sistema, naudojanti multisensorinius fiziologinius stebėjimus, yra veiksminga atskleidžiant šią numanomą nocicepcinę būseną su nuosekliu apibrėžimu keliems subjektams“, – rašė Subramanianas, Brownas ir jų bendraautoriai.
„Tai svarbus žingsnis siekiant nustatyti nocicepcijos stebėjimo metriką neįtraukiant nociceptinės „pagrindinės tiesos“ informacijos, kuri yra praktiškiausia keičiant mastelį ir įgyvendinant klinikinėje aplinkoje.
Iš tiesų, kiti tyrimo žingsniai yra padidinti duomenų atranką ir toliau tobulinti modelius, kad galiausiai juos būtų galima pritaikyti operacinėje. Tam reikės leisti jiems numatyti nocicepciją realiuoju laiku, o ne atliekant post-hoc analizę. Kai bus padaryta ši pažanga, anesteziologai ar intensyviosios terapijos gydytojai galės informuoti savo sprendimus dėl skausmo vaistų dozavimo.
Ateityje modelis galėtų informuoti uždaro ciklo sistemas, kurios automatiškai dozuoja vaistus prižiūrint anesteziologui.
„Mūsų tyrimas yra svarbus pirmasis žingsnis kuriant objektyvius žymenis, kad būtų galima sekti chirurginį nocicepciją“, – padarė išvadą autoriai.
„Šie žymenys leis objektyviai įvertinti nocicepciją kitose sudėtingose klinikinėse situacijose, tokiose kaip ICU, taip pat katalizuoti būsimą uždaro ciklo kontrolės sistemų, skirtų nocicepcijai, plėtrą.”