算法精度和视觉检查触发异步检测的关键的患者:一个系统的复习

文摘

客观的。本研究旨在总结不同检测方法的准确性触发异步在机械通气病人的床边。方法。系统回顾了从1990年到2020年在PubMed,紫丁香,斯高帕斯,ScienceDirect数据库。确定研究的参考列表、评论、和荟萃分析也是手动搜索相关研究。参考标准是食管压力导管和/或隔膜的电活动。研究评估后QUADAS-2建议,根据棱镜标准评审准备。结果。一千一百一十一选择研究,四人资格进行分析。食管压力是主要的参考标准,而视觉检验和算法/软件由指数测试。触发异步、无效的呼气,双触发,并扭转触发进行了分析。敏感性和特异性范围从65.2%到99%和80%到100%,分别。阳性预测值达到100%至80.3,而阴性预测值达到100%到92。对于大多数研究不能计算精度。结论。算法/软件验证直接或间接使用参考标准目前的高敏感性和特异性,诊断能力类似于目视检查的专家。

1。介绍

过程中(PVA)由病人通气需要之间的不协调和机械支持(1]。百分之二十五的病人在人工通风经历一些异步事件(2]。这些异步不纠正与滥用使用镇静剂、呼吸肌肉损伤,长时间机械通气(MV),认知变化,睡眠障碍,动态恶性通货膨胀和肺损伤3- - - - - -5),从而导致脱机失败,增加的长度在重症监护室(ICU),和更高的死亡风险6,7]。

几种方法被认为是黄金标准检测PVA,包括食管压力(Pes)分析(8),隔膜的Pes和电活动之间的联系(EAdi),或膈印迹8- - - - - -10]。然而,这些方法通常应用在临床研究和某些ICU病例。在日常生活中使用的局限性是由于这一事实都是额外的侵入性装置,它也可能是相关的技术特异性插入和导管的合理安排、可行性、和测量结果的解释3,8,11,12]。

非侵入性方法包括图形分析压强,体积,和流波形在床边,系统分析、软件自动PVA检测(2,13]。在这种情况下,软件开发可靠的和可再生的PVA检测正在增长,这是一个伟大的方法来检测不同类型的多样性异步。

考虑到触发异步ICU是最常见的类型,代表至少80%的异步事件(1,7,14),本研究提出了一个系统回顾总结方法诊断的准确性触发异步在呼吸衰竭患者床边用Pes导管和EAdi作为参考标准,因此,协助重症监护专业早期诊断和临床管理。

2。方法

2.1。审查阶段

这个系统评价是在国际前瞻性登记注册系统评价(普洛斯彼罗)数据库(登记号CRD42020203676)。准确地说,未来的横断面观察、回顾和验证研究,涉及到两性的机械通气患者,年龄≥18年,并提供至少两种方法检测PVA(包括参考标准)都包括在内。

这些研究没有评估的准确性的方法检测PVA或触发异步,患者无创机械通气下,谁不承认ICU和/或机械通风与睡眠障碍或神经肌肉疾病被排除在外。

参考标准是Pes和EAdi。比较方法的视觉检查压力,体积,和流波形和软件/自动检测算法。进一步分析之间的软件/算法(已经确认使用参考标准)和视觉检验进行了讨论。关于触发异步和PVA检测的方法中描述的补充文件1。

一个穷举搜索使用索引器结合布尔逻辑运算符“,”进行了“,或者”和“不”在以下数据库:医学文献分析和检索系统在线通过PubMed数据库(Medline)(从1990年到2020年),拉美和加勒比地区健康科学文献(紫丁香)(从1990年到2020年),SciVerse斯高帕斯(斯高帕斯)(从1990年到2020年),和ScienceDirect(从1990年到2020年(补充文件2)。使用的关键词和同义词没有语言或发布状态限制,建立了基于健康科学(DeCS)和医学主题词(网)描述符。的参考书目中所确定的研究都是手动寻找潜在的相关研究。

2.2。数据收集和分析

最初,两位研究人员(MB和AC)独立搜索使用预定的索引器和阅读的文章的标题和摘要。研究有可能相关或保留小心全文分析提出疑问。两个审稿人同意的文章包括保留了进一步分析,在分歧解决三分之一研究员(SLC)。这个系统评价的选拔过程流程图给出了根据系统评价和荟萃分析的首选报告项目(棱镜)(补充文件3)。

2.3。偏见的风险评估和数据合成

每个研究和偏见的风险的特征进行质量评估的诊断准确性的研究(QUADAS-2)使用审查管理器5.4软件(RevMan 5.4,北欧Cochrane中心,哥本哈根,丹麦)(补充文件4)。

3所示。结果

生成的数据库搜索1111条结果,消除重复和阅读1061摘要后,只有49被选为全文分析的文章。其中45被排除在外进行无创性通气模式,没有数据的准确性和没有呈现本研究结果措施。因此,只有四个符合资格的标准,包括在这项研究:Chang et al。15),陈等人。16),漂白等。17],罗德里格斯et al。18]。

3.1。研究特点

包括在台湾进行了研究(2007和2008)(15]、[16)、西班牙(2012)(17)和阿根廷(2019)(18)和使用软件和目视检查方法诊断测试(指数测试)。它可以强调的标准定义触发异步时,所使用的算法和协议的措施专家研究之间是不同的。包括的描述性特征和结果感兴趣的研究显示,和补充文件中所示的定性分析5。

3.2。个人研究结果

感兴趣的结果补充文件所示6。

3.3。局域网Chang Pau-Choo涌,Chang-Wen陈,2007

本研究提出评估神经网络和小波相结合的特征提取为触发异步检测(定义为1而言不啻₂O Pes下降,下降的气道压力,上升7呼吸气道流)的序列,每一个持续超过1000秒。

神经网络分析评估分别吸气和呼气阶段。神经网络之间的比较和视觉检查气道流动和压力波形显示令人满意的精度。然而,很少情况下触发异步可以生成不足真正积极的统计。在未来,触发异步属性,包括宽度,深度,和主要频带形状,应该探索改进算法,实现更好的结果。

3.4。Chang-Wen陈、林Wei-Chieh Chih-Hsin Hsu Kuo-Sheng Cheng和Chien-Shun Lo, 2008

在这项工作中,一个算法进行分析,以检测无效触发在呼气相(ITE) 24急性呼吸衰竭患者机械通气。Pes(参考标准检测吸气努力)、气道压力和流量波形记录一段10 - 30分钟。在1831年只有14个病人提出工艺上气不接下气的5899段分析。其中,1703只有一个异步事件,而128年段包含多个无效触发。

最初,气道流量和压力波形进行了可视化分析没有可见的Pes跟踪验证是否病人提出尽管之前使用算法分析。三个ICU专家、医生、或呼吸治疗师进行目视检查。该方法的敏感性和特异性分别为93.4%和96%,分别。

流的分布和压力波形偏转进行了量化的诊断性能这两个变量在确定尽管使用算法。最优值采用检测异步事件检测的最大流量是5.45升/分钟(值敏感性和特异性分别为91.5%和96.2%)和0.45而言不啻₂O为最大气道压力偏差(敏感性为93.3%,特异性为92.9%)。

通过分析包含多个工艺段,更高的最大气道压力偏差。此外,这些呼气段持续超过2.95秒。因此,执行工艺检测算法只基于最大气道压力偏差0.74而言不啻的截断值₂O和呼气段2.95秒的长度,导致敏感性为88.4%,特异性为98.8%。

因此,该算法提出了良好的精度,其敏感性和特异性的价值比得上视觉检查气道流量和压力波形。

3.5。漂白et al ., 2012

漂白et al。17)进行了初步研究,以确定计算机系统的准确性(更好的保健®)的自动识别在过期无效的努力(IEE)通过分析流波形。这个软件估计最优呼气流量曲线,与病人的实际流相比,和表达这种差异百分比值。无效的呼气努力被认为在实际的流波形曲线倾斜42%理想呼气。这种方法与目视检查(5个独立的专家在这个领域)和EADi(随意调整通气导管)。

总研究样本分为两组八个病人。第一组相比更好的保健®软件和目视检查方法使用数据从1024年随机选择的呼吸,和观察以下结果:敏感性为91.5%,特异性为91.7%,阳性预测值为80.3%,阴性预测值为96.7%,和k指数为79.7%(95%可信区间(CI): 75.6%至83.8%)。在第二组,使用EADi算法验证与数据从9600年开始呼吸。与EADi相比,IEE算法提出了一种灵敏度为65.2%,特异性为99.3%,阳性预测值为90.8%,阴性预测值为96.5%,和k指数为73.9% (95% ci: 71.3%至76.3%)。

因此,更好的护理®软件能够识别在MV IEE援助与目视检查方法和EADi精度相似。

3.6。罗德里格斯et al ., 2019

罗德里格斯et al。18)开发了一个算法基于气道流量和压力信号分类正常呼吸,反向触发异步(RT)有或没有breath-stacking (BS),和patient-initiated双触发(DT)。一种食管气球被用来作为参考标准。因此,本研究的目的是验证一个算法来检测这些变化过程的相互作用。

诊断使用两种分类算法的性能验证。首先是基于视觉检查Pes 699呼吸信号记录在11急性呼吸窘迫综合征患者。另一个是通过目视检查(2 5医生和理疗师)气道压力和流量信号的1881次(99名患者)。RT有或没有b代表19%和37%的呼吸Pes数据集,而他们的频率在专家的数据分别是3%和12%。DT是非常罕见的在这两个数据集。该算法分类精度为0.92(95%置信区间:0.89—-0.94,< 0.001)和0.96(95%置信区间:0.95—-0.97,< 0.001)与Pes和视觉检查(kappa值分别为0.86和0.84,分别)。算法的精度、灵敏度和特异性为个人异步是优秀的。这个算法产生一个很好的精度检测临床相关异步相关RT。

4所示。临床影响

异步检测使用算法/软件演示了敏感性和特异性值类似于所有包括研究专家目视检查。

尽管标准引用之间的差异,所有研究特异性值高于90%。陈等人提出的算法。16]给出了很好的敏感性和特异性值最大流量偏差和最大压力偏差,并与目测结果可比。尽管罗德里格斯等人提出了很好的敏感性和特异性RT值没有废话,该算法更敏感和特定的检测与b RT分析(食管压力和目视检查)。

漂白等人提出的软件提出了很好的敏感性和特异性值与ICU专业人员目视检查相比,发现类似于Chen等人的研究。16),罗德里格斯et al。18常,et al。15]。然而,算法之间的比较和EADi显示下降敏感性和高特异性检测触发异步。本研究仅限于没有膈神经损伤和神经肌肉疾病的患者因为这些条件可以干扰EADi。

一些因素可能会影响信号的可靠性在创建算法基于Pes和EAdi信号,如保留气道分泌,心脏振荡,呼气肌肉收缩和放松16]。在这项研究中,陈等人。16),气管愿望之前执行数据收集;因此,噪声没有过滤,减少由于气道分泌物是常见的临床适用性ICU环境。在漂白的研究等,软件没有控制气道分泌物;然而,这种仪器是接近临床现实由于其良好的敏感性和特异性。

尽管演化,机械通风仍无法自动检测PVA (1,17]。触发异步使用软件的自动检测算法提出了敏感性和特异性的价值观与目视检查包括流量和压力波形的研究。

一个理想的解决方案是,机械通风越来越自主,响应和智能,能够提供连续调整通风监测呼吸参数或检测的需要,使它更舒适和优化(12,19]。

努力发现和分类异步发生,如本文所述,已经刺激了发展,使用,和整合算法,软件或工具在一些商用机械通风通气同步的更好的控制,比如更好的保健®系统,IntelliSync +技术汉密尔顿医疗呼吸器,滚动块的博智®软件,清教徒贝内特™980泄漏同步软件,贝拉™1000通风筒。

视觉检查是由软件自动检测和算法的选择,因为它是一个简单的和低成本的方法。此外,专业培训和能力建设是必不可少的对于识别异步事件使用图形化监视可用性和适用性的入侵以来,高成本,或复杂的方法是有限的,和PVA可能导致MV持续时间、ICU停留的长度,数量的气管造口术,和医院成本(1,6]。

一个重要的限制是在证据的适用性。一般来说,研究异构关于病人数量,参考标准方法,疾病,和MV品牌不同流量和压力曲线分析(妥协),通气模式,和参数。因此,荟萃分析没有进行综述。

进一步研究关于检测异步方法应考虑样本容量,病人的选择,协议标准化、通气模式和参数,和其他类型的异步。

5。结论

算法设计/软件的自动检测触发异步使用Pes和EADi作为参考标准目前的高敏感性和特异性;然而,他们类似于专家目视检查。进一步的研究是必要的,增加的准确性和临床应用这些方法适用于不同的情况。

数据可用性

数据支持这个系统回顾之前报道的研究和数据集,已被引用。处理数据是可用的。

附加分

临床意义。算法/软件自动检测触发异步通气管理是一个有前途的创新,与潜在的影响在减少错误,更安全,效率的关键。

的利益冲突

作者没有利益冲突的声明。

确认

这项研究的部分经费由改善高等教育的协调人员,巴西(披肩),财务代码:001。作者感谢大学联邦德伯南布哥/ PROPESQI和国家科学技术发展委员会(CNPq)开展本研究的所有补贴。这项工作得到了巴西研究机构:UFPE-PROPESQI, UFPE PROEXC,斗篷,CNPq(403341/2020-5)和FACEPE (apq - 0249 - 4.08/20)。

补充材料

补充文件1。术语的定义关于触发异步和检测方法。补充文件2。搜索策略。补充文件3。流程图本文的选择过程根据首选项报告系统评价和荟萃分析(棱镜)。补充文件4。偏见的风险分析。补充文件5。个人偏见的风险研究。 Supplementary File 6. Study results.(补充材料)

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