研究文章|
m .博罗夫斯基,s . Siebig c . Wrede英霍夫
减少假警报的重症监护在线监测系统:一个评估两种信号提取算法
m .博罗夫斯基,<年代up>1年代p一个n><年代pan class="">美国Siebig
1年代up><年代p一个n>科技大学Fakultat Statistik,多特蒙德,44227多特蒙德,德国年代p一个n>
2年代up><年代p一个n>Universitatsklinikum雷根斯堡,93042雷根斯堡,德国年代p一个n>
3年代up><年代p一个n>Helios Klinikum Berlin-Buch, 13125年柏林,德国年代p一个n>
4年代up><年代p一个n>一个bteilung毛皮Medizinische Informatik、Biometrie和Epidemiologie Ruhr-Universitat,波鸿,44801波鸿,德国年代p一个n>
文摘
在线监测系统在重症监护是影响高假阈值警报。这些是由不相关的噪声和离群值的测量时间序列数据。高误报率可以降低分离相关信号从噪声和离群值在线,这样信号估计,而不是原始的测量,比较报警限制。介绍两个最近开发的临床验证研究在线信号过滤器。过滤器是基于鲁棒重复回归中值不同宽度的windows移动。验证完成离线使用大型带注释的参考数据库。敏感性和性能标准的比例假警报信号抑制的过滤器。
<年代p一个nclass="end-abs">1。介绍
在重症监护病人的条件是由在线监测监管系统测量几个生命体征的高采样率高达每秒一个观察。这些设备生产不同类型的警报,提醒临床工作人员。最常见的这些警报是所谓的简单阈值警报,给出当生命体征的测量值超出指定的报警限制。无关紧要的高速率阈值警报,文物和短期波动造成的,是一个著名的问题,一些研究中所示;参见[<一个href="#B3">1一个>]或[<一个href="#B25">2一个>例如,]。高误报率可能导致危险的脱敏向警报和医务人员,因此,大大降低整个报警系统的有效的灵敏度<一个href="#B2">3一个>- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -- - - - - -
gydF4y2Ba提出了几种方法来提高报警系统。例如,中位数过滤器可以用来消除噪声和文物<一个href="#B18">6一个>];在[<一个href="#B13">7一个>),一个方法开发了基于控制图检测收缩压的变化;在[<一个href="#B4">8一个>),预处理算法,提供了一个依据在线趋势提取方法(<一个href="#B5">9一个>]。急救护理监测报警算法的概述在[<一个href="#B12">10一个>]。
gydF4y2Ba减少误警率的一个方法是统计信号提取或过滤。假设数据由一个真实的但未知相关信号覆盖不相关噪声和离群值。信号可以提取<我>在线我>,这意味着信号提取的顺序与每个新传入的测量。然后,报警限制可以比作在线提取信号代替原始测量数据,从而减少阈值警报。图<一个href="//www.newsama.com/journals/cmmm/2011/143480/fig1/" target="_blank">1一个>说明了这种方法。
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因为闹钟验证时间,aoRM / aoTRM-LS信号估计<我>可以我>违反警报上限(因此产生警报)虽然旧系统没有事先给定的警报。然而,这种情况很少见,只有测量波动发生警报的极限。在这种情况下,警报很有用:设置报警范围太窄,或病人的病情恶化。
gydF4y2Ba由于这些因素和考虑SP的事实不允许一个公平的比较,我们得出这样的结论:FARR是一个更明智的在我们的情况下性能标准。
gydF4y2Ba在下面,我们解释我们估计SE和确定一个新的FARR报警系统基于信号的抽取。为简单起见,现在SE表示估计的敏感性。
gydF4y2Ba如上所述,SE新的报警系统可以被检测到的比例确定真正的警报,所有真正的警报。真正的报警可以视为发现如果信号估计违反报警限制接近真正的报警发生的时间。因此,我们考虑所有<我>真正的报警时间点我><年代vgheight="17.549999" id="M129" style="vertical-align:-3.88597pt;width:22.9125px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.9125 17.549999" width="22.9125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
gydF4y2Ba相反,FARR决定使用所有报警注解为时间点<我>假我>,也就是说,<年代vgheight="20.612499" id="M132" style="vertical-align:-5.4309pt;width:116.975px;" version="1.1" viewbox="0 0 116.975 20.612499" width="116.975" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
gydF4y2Ba为了指定范围在真正的报警时间点<年代vgheight="17.549999" id="M134" style="vertical-align:-3.88597pt;width:22.9125px;" version="1.1" viewbox="0 0 22.9125 17.549999" width="22.9125" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
gydF4y2Ba类似于真正的警报,范围后,一场虚惊<年代vgheight="20.612499" id="M142" style="vertical-align:-5.4309pt;width:26.012501px;" version="1.1" viewbox="0 0 26.012501 20.612499" width="26.012501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
gydF4y2Ba的决心SE和FARR基于真实和假警报间隔不工作没有进一步的并发症:我们必须记住一些假警报出现接近真正的警报,这样相应的报警间隔重叠。因此,可能存在不一致以来检测到新的警报可能被视为真正的报警<我>和我>抑制假警报。自检测真正的警报比假警报的压制,更重要的我们只是排除那些假警报的假警报分析区间重叠与真正的报警的间隔。因此,大约有10%的假警报被排除在分析。
在本节中,我们首先分析数据库并提出一个策略来处理咨询警报;即警报没有报警相关但有帮助。然后,我们分析的结果对SE和新aoRM FARR aoTRM-LS报警系统。
我们参考数据库包含记录在线监测数据从85种不同的情况下,2006年1月至2008年5月。案例代表一种疾病的病人,这意味着一些病人对应几个案例。
gydF4y2Ba整个监测时间1245:52:28小时,平均监测时间为每个案件14:39:26小时(最小0:55:01小时,最大31:35:25小时)。监控系统生成的总数量9290警报,其中4825(52%)简单阈值警报。总数量9290警报意味着每小时7 - 8警报的频率。然而,考虑到85例,the-alarm-per小时频率相当不同。此外,报警频率更高的早上和下午,这可能是白天相关护理措施。
gydF4y2Ba几个重要参数监测心率、脉搏、血氧饱和度和温度、呼吸率、收缩压,舒张动脉血压。然而,只有平均动脉血压、心率、血氧饱和度监测在每种情况下。
gydF4y2Ba自90%的阈值警报是由于收缩压和平均动脉血压(艺术。年代和ART.M)、心率(HR)和氧饱和度(热点<年代ub>2年代ub>),我们的分析集中于这四个生命体征。的数量真的,假的,关于艺术和咨询阈值警报。年代,艺术。米,人力资源,和热点;<年代ub>2年代ub>表中列出<一个href="//www.newsama.com/journals/cmmm/2011/143480/tab2/" target="_blank">2一个>。
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只有10%的警报是真的而43%是假的,47%咨询警报。这种低利率的相关警报匹配其他研究;参见[<一个href="#B12">10一个>]。(所有警报意味着所有警报的四个生命体征在以下。)产生的大多数警报是艺术。年代(42%)。这生命体征展品虚报率较低但比平均咨询警报。热点;<年代ub>2年代ub>产生26%的警报。误警率最高,最低比例的咨询警报。人力资源,生产21%的警报,情况恰恰相反:大多数人力资源警报都咨询。ART.Mproduced the least alarms (11%), of which 11% were true, 49% advisory, and 40% false alarms.
咨询警报是有问题的,因为我们的分析是基于真/假的决定。一种可能性是简单地排除咨询警报的分析。然而,这种方法并不令人满意的近一半的警报以来咨询、心率甚至超过四分之三。太多的情况下将被排除在外,因此分析的信息价值,将大幅降低。此外,咨询警报还涉及一个警报声音,因此,需要考虑。因此,我们决定每个咨询评估报警,或真或假。评估有关<我>报警的长度我>警报是活跃的,也就是说,之外的时间跨度测量报警限制。想法是短的报警限制违规没有表现出明显的临床相关性和干扰而不是有用的<一个href="#B10">24一个>,
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由于评估咨询警报,我们能够执行的分析关于SE和FARR节中描述<一个href="#sec4">4一个>。在下面,我们将解释aoRM和aoTRM-LS是如何应用到数据。后来,我们现在的结果。
的离线应用程序aoRM和aoTRM-LS记录监测数据,我们使用开源软件R, 2.10.1版本。R包<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">robfilter年代p一个n>(
gydF4y2Ba使用R,一个可以处理广泛的数据存储格式,还包括文本文件格式的参考数据。每个85例指的是一个数据集,也就是说,一个文本文件。每个数据集加载文本文件形式的数据矩阵R<年代vgheight="14.3625" id="M151" style="vertical-align:-3.2316pt;width:12.75px;" version="1.1" viewbox="0 0 12.75 14.3625" width="12.75" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
gydF4y2Ba的<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">adore.filter年代p一个n>函数用于单变量时间序列中对应向量r .因此,<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">adore.filter年代p一个n>应用函数列的列。相比之下,<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">madore.filter年代p一个n>函数用于多变量时间序列,因此,适用于整个数据矩阵。信号估计的输出<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">adore.filter年代p一个n>和<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">madore.filter年代p一个n>功能是存储在文本文件中,这样他们可以分析关于SE和FARR节中解释道<一个href="#sec4">4一个>。这个分析也通过R 2.10.1完成。
gydF4y2Ba为应用程序的过滤器在临床实践中,缺失值的处理是我们关心的一个问题:由于技术问题,在线监测数据可以包含缺失值在单点以及长时间的缺失值。的函数<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">adore.filter年代p一个n>和<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">madore.filter年代p一个n>有类似的策略来处理缺失值。他们的算法给输出只有在足够的观察一个合理的信号估计。否则,信号输出是一个缺失值估计。更多细节,请参见R帮助或<一个href="#B22">15一个>,
gydF4y2Ba自监测生命体征块依赖结构(cf。部分<一个href="#sec2.2">2.2一个>),我们应用aoTRM-LS块明智的一块组成的艺术。年代,艺术。米,d我一个年代tol我c artery blood pressure, and to one block consisting of HR and pulse. SpO<年代ub>2年代ub>有一个特殊的地位,因为它是一个“块”。在这种情况下,<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">madore.filter年代p一个n>算法适用于单变量<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">adore.filter年代p一个n>这意味着<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">madore.filter年代p一个n>和<年代p一个n年代tyle=”font- - - - - -family:monospace">adore.filter年代p一个n>信号估计是相等的热点<年代ub>2年代ub>。我们的分析还仅仅集中在艺术。米,艺术。年代,人力资源,和热点;<年代ub>2年代ub>尽管aoTRM-LS也应用于舒张动脉血压和脉搏率measurements-these aoTRM-LS测量提供额外的信息过滤器。
gydF4y2Ba节中解释<一个href="#sec2">2一个>,最低窗口宽度<年代vgheight="10.925" id="M155" style="vertical-align:-3.13504pt;width:29.1875px;" version="1.1" viewbox="0 0 29.1875 10.925" width="29.1875" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
我们确定SE和aoRM FARR, aoTRM-LS报警系统分别为每个四个生命体征的艺术。米,艺术。年代,人力资源,和热点;<年代ub>2年代ub>。在图<一个href="//www.newsama.com/journals/cmmm/2011/143480/fig5/" target="_blank">5一个>,我们对SE情节FARR每个生命体征和每个最小窗口宽度<年代vgheight="14.6" id="M160" style="vertical-align:-3.13504pt;width:133.22501px;" version="1.1" viewbox="0 0 133.22501 14.6" width="133.22501" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
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