基于机器学习算法构建心脏手术患者术后早期谵妄风险预测模型

目的基于极限梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)机器学习算法,构建心脏手术术后谵妄(postoperative delirium,POD)风险的预测模型,评价其与传统Logistic回归(logistic regression,LR)模型的预测效果,为早期识别、早期干预治疗POD提供参考。方法采用病例-对照研究设计方案,筛选2022年3~7月陆军军医大学第二附属医院病历系统内因心脏病择期行全麻下心脏手术治疗的患者684例。根据术后3天的随访结果将其分为谵妄组(n=38)和非谵妄组(n=646),将患者按7∶3比例随机分为训练集(479例)和测试集(205例)。使用LASSO回归分析筛选与POD相关的重要变量。LR和XGBoost用于构建预测模型。计算预测模型的受试者工作特征曲线下面积(under receiver operating characteristic curve,ROC-AUC)以及最佳阈值下的灵敏度和特异度,并比较不同模型的预测性能。结果心脏手术患者术后3天谵妄发生率为5.56%。与非谵妄组相比,谵妄组患者的年龄越大(P<0.05)、糖尿病史比例越高(P<0.05),且术前收缩压、术后睡眠评分更低(P<0.05),其余资料差异均无统计学意义(P>0.05)。最终纳入年龄、术前外周血氧饱和度、术前局部脑氧饱和度、术前收缩压、术后睡眠评分共5个变量进行建模。LR及XGBoost模型的AUC依次为0.732(95%CI:0.430~1.000)、0.659(95%CI:0.559~0.759),其中LR的AUC更高,预测性能更好,但其灵敏度为50%,低于XGBoost(67%),特异度为100%,高于XGBoost(98.5%)。结论基于XGBoost这种集成学习算法建立的心脏手术术后谵妄预测模型的效能并不优于传统的LR模型,LR模型可较好地预测心脏手术后谵妄的发生,为POD早期干预治疗提供参考。但XGBoost对术后谵妄的诊断更灵敏。

意识指数监测腹腔镜手术中七氟醚麻醉深度的效果

目的比较意识指数(IoC1)和脑电双频指数(BIS)在腹腔镜胆囊切除术或子宫附件切除术中监测七氟醚麻醉深度的一致性和准确性。方法选择择期行腹腔镜胆囊或子宫附件切除术患者100例,男9例,女91例,年龄18~75岁,BMI 18.5~24.9 kg/m^(2),ASAⅠ或Ⅱ级。常规麻醉诱导插管,吸入七氟醚麻醉维持,同时监测IoC1和BIS。记录清醒状态时、麻醉诱导开始时、意识消失时、气管插管前、气管插管时、七氟醚吸入开始、手术开始时、气腹充气完毕即刻、腹腔冲洗开始1 min后、气腹结束时、手术结束时、气道吸引时、意识恢复即刻、气管拔管前、气管拔管后、出PACU时的IoC1和BIS。采用Bland-Altman分析两种麻醉深度指数的95%一致性界线(LOA)。采用受试者工作特征(ROC)曲线分析两种麻醉深度指数预测意识状态的效能。结果从清醒至丙泊酚麻醉诱导完成,BIS和IoC1的平均差值为1.3(95%LOA-21.2~23.8)。从七氟醚吸入开始至出PACU,BIS和IoC1的平均差值为3.3(95%LOA-15.1~21.7)。麻醉诱导过程中,IoC1和BIS监测意识消失的AUC分别为0.987(95%CI 0.982~0.993)和0.980(95%CI 0.968~0.992),最佳界值分别为76.5(敏感性为98.0%,特异性为94.8%)和81.5(敏感性为95.0%,特异性为96.8%)。麻醉苏醒过程中,IoC1和BIS监测意识恢复的AUC分别为0.979(95%CI 0.977~0.989)和0.983(95%CI 0.972~0.987),最佳界值分别为72.5(敏感性为97.1%,特异性为93.3%)和76.5(敏感性为96.1%,特异性为94.9%)。结论麻醉深度监测指数IoC1和BIS的一致性较好,在腹腔镜胆囊或子宫附件切除术中均能准确反映七氟醚麻醉维持时的麻醉深度。

低氧条件下不同品牌近红外光谱仪测定脑氧饱和度数值的比较——一项健康志愿者的随机对照研究

目的通过健康志愿者降氧试验对比INVOS 5100C(美敦力),EGOS-600(爱琴)和BRS-1(中科搏锐)脑氧测量值的变化情况,仪器的一致性、相关性以及检测关键去饱和事件的能力。方法2021年12月6日至2022年1月18日,招募陆军军医大学第二附属医院健康志愿者20名。采用随机数字表法将受试者分为两组,其中E组使用INVOS 5100C和EGOS-600的单个传感器,B组使用INVOS 5100C和BRS-1的传感器,每组10人。将各自的单个传感器贴于受试者前额后,通过调节吸入氮气和氧气的比例来诱导和逆转缺氧,并连续记录局部脑组织氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rSO_(2)),受试者的心率(heart rate,HR)、脉搏氧饱和度(pulse oxygen saturation,SPO_(2))随时间的变化情况。统计方法使用Wilcoxon检验评估各设备之间rSO_(2)基线值及变化情况。Bland-Altman和Deming回归分析两组仪器的一致性及相关性。受试者工作特征曲线(receiver operator characteristic curve,ROC)分析不同仪器检测低氧的效能。结果所有设备都对吸入氧浓度的变化做出了相似的反应。①EGOS-600和BRS-1的rSO_(2)变化幅度及速率均小于INVOS 5100C,INVOS 5100C、EGOS-600和BRS-1的ΔrSO_(2)分别为(16%~34.15%)、(6%~20.81%)和(5%~23.81%),绝对中位数变化率分别为(2.81~4.40%/min)、(1.50~2.14%/min)及(1.77~2.41%/min)。②Bland-Altman分析显示EGOS-600和BRS-1与INVOS 5100C的差异均值分别为5.7、2.5;Deming回归显示Person系数分别为0.7224、0.8459,P<0.001,与INVOS 5100C的一致性及相关性均较好。③以INVOS 5100C相对降低10%、20%和50%的绝对值作为关键的干预性rSO_(2)阈值方面,EGOS-600检出率为90%、48%和40%,BRS-1检出率为80%、48%和50%。④ROC结果显示EGOS-600和BRS-1的AUC值分别为0.893、0.715,缺氧预测阈值(cut-off)分别为59.3%、56%。结论EGOS-600和BRS-1对氧合变化的反应与INVOS 5100C相似,相关性及一致性较好,可以准确地预测脑氧变化。

硝普钠控制性降压对猪脑局部血流和氧合的影响

目的探讨硝普钠控制性降压对猪脑局部血流和氧合的影响。方法健康雌性长白猪6头,4~6月龄,体重22~25 kg。在七氟醚麻醉下使用硝普钠进行控制性降压(分别较平均动脉压基础值降低20%、30%、50%,分别对应轻、中、重度降压),并使用氧立见(oxygen to see,O2C)直接测量猪脑前额部局部脑血流(regional cerebral blood flow,rCBF)以及局部脑组织氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rSO_(2))。记录不同平均动脉压(mean arterial pressure,MAP)下的rCBF、rSO_(2)、局部血红蛋白(regional cerebral haemoglobin,rHb)、心率(heart rate,HR)、外周血氧饱和度(peripheral oxygen saturation,SpO_(2))以及脑缺氧事件的发生情况。结果在整个降压过程中rCBF与MAP(r=0.793)和rSO_(2)(r=0.843)均显著相关。rSO_(2)与MAP、rHb和rCBF呈线性相关(R2=0.853,P<0.05),且与rSO_(2)的线性相关程度依次为rHb>MAP>rCBF。轻度降压时,rCBF和rSO_(2)分别较基线值增加约7.4%(P<0.05)和2.5%(P<0.05),以rCBF增加更显著;而中度降压时,rCBF较基线值下降0.9%(P>0.05),而rSO_(2)较基线值下降约5.8%(P<0.05);重度降压时,rCBF和rSO_(2)较基线值分别下降约7.6%(P<0.05)和12.1%(P<0.05)。轻至重度降压时均未出现脑缺氧事件。停药后5 min至15 min,rCBF与rSO_(2)均较基线值增加,分别增加8.4%(P<0.05)和3.7%(P<0.05)。结论使用硝普钠行控制性降压对维持大脑灌注、脑氧合有利,但轻度降压可增加脑血流,对颅内压已增高患者不利。

手术体积描记指数监测全凭静脉麻醉患者伤害性刺激的应用研究

目的探讨手术体积描记指数(surgical pleth index,SPI)监测全凭静脉麻醉患者伤害性刺激的准确性以及对伤害性刺激心血管反应的预测性。方法择期甲状腺手术患者102例,年龄18~65岁,ASAⅠ~Ⅱ级,BMI 18.5~30 kg/m^(2)。每例患者均采用静脉麻醉诱导,靶控输注丙泊酚和瑞芬太尼麻醉维持,采用SPI行镇痛深度监测。记录患者伤害性刺激前2 min和伤害性刺激时SPI、心率(HR)、平均动脉压(MAP)的绝对值以及伤害性刺激后2 min内SPI、HR、MAP的最大值。采用受试者操作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线对SPI、HR、MAP监测伤害性刺激的准确性以及SPI对伤害性刺激心血管反应的预测性进行分析。结果根据ROC曲线分析,在监测气管插管刺激准确性方面,SPI[曲线下面积(area under roc curve,AUC)=0.931,最佳截断值=30]优于HR(AUC=0.804,最佳截断值=68)、MAP(AUC=0.759,最佳截断值=80),ΔSPI(AUC=0.990,最佳截断值=4)优于ΔHR(AUC=0.972,最佳截断值=3)、ΔMAP(AUC=0.854,最佳截断值=3),ΔSPI优于SPI,ΔHR优于HR,ΔMAP优于MAP,以上AUC差异均具有统计学意义(P<0.05);在监测切皮刺激准确性方面,SPI(AUC=0.925,最佳截断值=43)优于HR(AUC=0.587,最佳截断值=65)、MAP(AUC=0.804,最佳截断值=76),ΔSPI(AUC=0.998,最佳截断值=7)优于ΔHR(AUC=0.833,最佳截断值=1)、ΔMAP(AUC=0.943,最佳截断值=3),ΔSPI优于SPI,ΔHR优于HR,ΔMAP优于MAP,以上AUC差异均具有统计学意义(P<0.05);SPI对气管插管刺激心血管反应具有预测意义(AUC=0.662,最佳截断值=17,P<0.05),但对切皮刺激心血管反应不具有预测意义(P>0.05)。结论SPI绝对值与变化差值在监测伤害性刺激准确性方面均较优于传统的血流动力学指标HR、MAP,能对术中伤害性刺激进行更准确地监测;SPI对气管插管刺激心血管反应具有预测价值,对判断合适的插管时机具有重要的临床意义。

4种近红外脑氧仪模拟4500m高海拔环境的检测效果对比

目的评价INVOS 5100C(美敦力)、EGOS-600(爱琴)和MNIR-P100(名希)、BRS-1(中科博锐)等4种近红外脑氧仪在高海拔环境中的检测效果。方法2021年3月3日~2021年3月16日招募到陆军军医大学男性健康志愿者174名,年龄18~22岁、身高(172.8±5.1)cm、BMI(22.5±2.2)kg/m^(2),用随机数字表法将受试者分为6组,每组29人,分别在平原(海拔300 m)和模拟4500 m海拔高度时采用4种近红外脑氧仪随机依次测量受试者的脑氧饱和度(regional cerebral oxygen saturation,rcSO_(2)),记录仪器的响应时间、受试者的血压(blood pressure,BP)、心率(heart rate,HR)、脉搏氧饱和度(pulse oxygen saturation,SPO_(2)),对比4种仪器检测响应时间、rcSO_(2)检测值之间的差异和一致性、rcSO_(2)与SpO_(2)之间的相关性。结果①4种脑氧仪在4500 m高原环境中检测成功率均为100%。INVOS 5100C、EGOS-600、MNIR-P100、BRS-1在平原响应时间分别为(2.13±0.34)s、(6.60±1.23)s、(2.87±0.48)s、(2.65±0.47)s,在高原响应时间分别为(2.22±0.41)、(6.83±1.25)、(2.86±0.49)、(2.67±0.49)s,其中EGOS-600的响应时间较其余3种仪器平均延长3 s以上(P<0.05)。MNIR-P100和BRS-1的响应时间与平原相比无显著差异(P>0.05),INVOS 5100C和EGOS-600的响应时间与平原相比分别平均增加了约0.1 s和0.2 s(P<0.05)。②在平原(300 m)BRS-1和INVOS 5100C的rcSO_(2)测量值一致性较EGOS-600和MNIR-P100更好,在模拟4500 m海拔高度,EGOS-600和INVOS 5100C的rcSO_(2)测量值一致性较BRS-1和MNIR-P100更好。受试者从平原至模拟高原环境时,BRS-1与INVOS 5100C测量rcSO_(2)下降幅度一致性比EGOS-600和MNIR-P100更好。③当INVOS 5100C达到以rcSO_(2)测量值下降超过基础值的20%为脑缺氧干预指标时,EGOS-600、MNIR-P100、BRS-1分别有78%、94%、76%的受试者未达到;当INVOS 5100C达到rcSO_(2)为50%绝对阈值作为脑缺氧干预指标时,EGOS-600、MNIR-P100、BRS-1分别有52.9%、54.6%、54.3%的受试者未达到。④INVOS 5100C、EGOS-600、MNIR-P100、BRS-1测量rcSO_(2)与SpO_(2)相关性系数分别为0.8764(P<0.0001)、0.6417(P<0.0001)、0.7618(P<0.0001)、0.6525(P<0.0001)。结论INVOS 5100C与3种国产仪器测量rcSO_(2)一致性较好,3种国产仪器反映rcSO_(2)降低的特异性较好,但敏感性稍差。

不同麻醉深度监测指数在临床应用中的对比研究进展

目前用于反映麻醉深度的监测指数已经超过10种,从最初的BIS到现在的多种指数,诸如意识指数、麻醉深度指数、熵指数、听觉诱发电位、相位滞后熵等。这些指数因算法不同而各有特点。文章重点介绍这些监测指数的基本原理、监测不同麻醉药镇静深度时的准确性、抗干扰因素、反映意识状态改变的即时性等,以及以BIS为对照的研究进展,为其在临床麻醉中的应用提供参考。