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# Gesundheitswissenschaften# Kardiovaskuläre Medizin

Verbesserung der Ergebnisse bei Herzoperationen durch Daten

Maschinelles Lernen nutzen, um Komplikationen nach einer Herzoperation vorherzusagen.

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Herzchirurgie:Herzchirurgie:Datengetriebene LösungenPatientenversorgung nach der Operation.Maschinelles Lernen verbessert die
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Wenn ein Patient eine Herzoperation hat, kann es manchmal danach Probleme geben, die schnelles Handeln erfordern. Der beste Ort für Patienten in dieser Situation ist die Intensivstation (ICU), wo sie bessere Überlebenschancen haben. Forschung zeigt, dass Krankenhäuser sehr unterschiedliche Sterberaten nach Herzoperationen haben, was daran liegen könnte, wie gut sie mit Komplikationen umgehen. Ein wichtiger Begriff in diesem Zusammenhang ist "Failure to rescue", was bedeutet, dass man es nicht schafft, den Tod eines Patienten nach einem Problem zu verhindern.

Komplikationen und ihre Auswirkungen

Es gibt viele Komplikationen, die nach einer Herzoperation auftreten können. Dazu gehören:

  • Versagen mehrerer Organe
  • Koma
  • Herzstillstand
  • Nierenversagen, das Dialyse braucht
  • Sepsis
  • Probleme mit der Blutverdünnung
  • Probleme im Magen-Darm-Trakt
  • Rückkehr auf die ICU
  • Längere Nutzung eines Beatmungsgeräts
  • Rückkehr zur Operation wegen Blutungen
  • Pneumonie
  • Schlaganfall
  • Flüssigkeitsansammlung um das Herz
  • Blutgerinnsel in der Lunge
  • Tiefe Wunden, die sich infizieren
  • Herzblock
  • Probleme mit der Hauptschlagader des Herzens

Zu verstehen, welche Komplikationen am wahrscheinlichsten zu ernsthaften Problemen führen, hilft Krankenhäusern, ihre Pflege zu verbessern und Todesfälle zu verhindern.

Überwachung von Failure to Rescue

Ein Krankenhaus verfolgt seine Leistung im Umgang mit Failure to rescue anhand eines speziellen Diagramms, das zeigt, wie viele Patienten in den letzten fünf Jahren Komplikationen hatten. Das hilft dem medizinischen Team, Muster zu erkennen und ihre Reaktion auf Notfälle nach Herzoperationen zu verbessern.

Forschung zu Komplikationen

Einige Forschungen haben sich darauf konzentriert, Patienten zu identifizieren, die nach einer Herzoperation Komplikationen haben könnten. Eine Studie untersuchte spezifische Ereignisse, einschliesslich Nachoperationen, Nierenversagen, Infektionen, langfristiger Beatmung, Schlaganfälle und Todesfälle innerhalb von 30 Tagen nach der Operation. Durch das Sammeln von Daten aus einer grossen Gruppe von Patienten können Forscher anfangen zu verstehen, wer ein höheres Risiko haben könnte.

Bewertung von Modellen und ihren Einschränkungen

In der Vergangenheit haben Forscher Werkzeuge entwickelt, um Risiken nach Operationen vorherzusagen. Allerdings haben viele dieser Modelle einige Schwächen:

  • Sie erklären oft nicht klar, wie die Risikoeinschätzungen erstellt wurden.
  • Ihre Effektivität zur Vorhersage von realen Ergebnissen wird nicht vollständig geteilt.
  • Die Leistung wird normalerweise auf eine beschränkte Weise gemessen, oft nur mit einer einzigen Statistik.
  • Sie erklären nicht, wie viel jeder Faktor zum Gesamtrisiko beiträgt.

Diese Einschränkungen verhindern ein vollständiges Verständnis davon, wie gut die Modelle in der Praxis funktionieren können.

Verbesserung der Vorhersagen mit maschinellem Lernen

Um diese Probleme zu adressieren, haben einige Forscher Maschinelles Lernen eingesetzt. Das ist eine Methode, die es Computern ermöglicht, aus Daten zu lernen und Vorhersagen zu treffen. Durch die Verwendung eines Datensatzes aus einem Krankenhaus, der Tausende von Patienten über mehrere Jahre umfasste, haben Forscher ein Modell entwickelt, das Patienten identifizieren kann, die wahrscheinlich Komplikationen haben werden.

Das neue Modell schnitt besser ab als frühere, mit einer höheren Vorhersagegenauigkeit. Es nutzt verschiedene Patientenmerkmale, um seine Vorhersagen zu treffen, was bedeutet, dass es mehrere Faktoren gleichzeitig berücksichtigt und so zu besseren Ergebnissen in der Patientenversorgung führt.

Wichtige Merkmale, die die Ergebnisse beeinflussen

Das maschinelle Lernmodell identifizierte die wichtigsten Faktoren, die die Ergebnisse beeinflussen. Einige der wichtigsten Faktoren waren:

  • Zeitpunkt, zu dem bestimmte medizinische Geräte eingesetzt wurden
  • Niedrigste Blutwerte, die während der Operation gemessen wurden
  • Herzfunktion vor der Operation
  • Blutplättchenwerte kurz vor der Operation
  • Alter des Patienten

Diese Variablen helfen, die Vorhersagen des Modells zu formen, wodurch die Gesundheitsteams sich auf die wichtigsten Aspekte der Patientenversorgung konzentrieren können.

Bedeutung eines grossen Datensatzes

Obwohl die Daten in diesem Modell aus einem einzigen Krankenhaus stammen, decken sie eine grosse Anzahl von Patienten über mehrere Jahre ab. Künftige Verbesserungen können durch die Kombination dieser Daten mit zusätzlichen Informationen aus mehreren Krankenhäusern erzielt werden. Dieser grössere Datensatz kann helfen, das Modell weiter zu verfeinern.

Zukunft der Patientenversorgung

Durch den Einsatz von maschinellem Lernen und eine effektivere Nutzung von Daten können Krankenhäuser ihre Fähigkeit verbessern, auf Komplikationen nach Herzoperationen zu reagieren. Das Modell ist so gestaltet, dass es sich anpasst und im Laufe der Zeit verbessert, was letztlich zu besseren Patientenergebnissen führt.

In der Zukunft könnte die Sammlung von Daten in Echtzeit während der Operation oder auf der ICU sofortiges Feedback ermöglichen, das den Gesundheitsteams hilft, schneller in Notfällen zu handeln. Das könnte zu einem signifikanten Rückgang von Fällen führen, in denen Patienten, die nach der Operation Komplikationen haben, nicht gerettet werden.

Fazit

Zusammenfassend ist die Überwachung von Komplikationen nach Herzoperationen entscheidend, um Leben zu retten. Durch den Einsatz fortschrittlicher Methoden wie maschinelles Lernen können Krankenhäuser besser vorhersagen, welche Patienten nach ihrer Operation ein Risiko für schwere Probleme haben. Zu verstehen, welche Faktoren am wichtigsten sind, kann zu besserer Versorgung und höheren Überlebensraten führen. Fortgesetzte Bemühungen, diese Modelle zu verfeinern und mehr Daten einzubeziehen, werden Fortschritte in der Patientensicherheit und der Behandlungseffektivität vorantreiben.

Originalquelle

Titel: Predicting Adverse Events in the Cardiothoracic Surgery Intensive Care Unit Using Machine Learning: Results and Challenges

Zusammenfassung: It is highly important to anticipate impending problems in patients in the cardiothoracic intensive care unit (CTICU) and be proactive with respect to prediction of adverse events, enabling interventions to prevent them. In order to develop models that predict the occurrence of adverse events after cardiac surgery, a dataset of 9,237 patients was constructed of a single centers Society of Thoracic Surgeons (STS) internal database. 1,383 of those patients had developed at least one of seven defined adverse events for this analysis. For the control set, we randomly picked 1,383 patients from the group who did not develop any adverse event. The ensemble learning algorithm, random forest, was applied and outperformed the best reported logistic regression models for similar task (c-statistic of [~]0.81), by achieving an AUC of 0.86 with a 95% CI of [0.81-0.90], specificity of 0.72, sensitivity of 0.82, PPV of 0.78 and NPV of 0.77. In the future, we plan to run a similar evaluation process on a multicenter dataset, and then use this static prediction model as a context for using time-evolving data to develop algorithms for real-time feedback to care teams. In acute care settings, such as the operating room and intensive care unit, the ability to anticipate potentially fatal complications will be enhanced by using supervised machine learning algorithms.

Autoren: Saeed Amal, R. Kramer, D. Sawyer, J. B. Rabb, A. S. Maurais, C. S. Ross, A. Iribarne, R. L. Winslow

Letzte Aktualisierung: 2023-02-19 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.12.16.22283463

Quell-PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2022.12.16.22283463.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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