手術後のせん妄を予測する:早期発見の戦略
新しい研究で、外科患者の術後せん妄を予測する方法が明らかになったよ。
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目次
術後せん妄(POD)は手術後に起こる急な精神機能の変化で、患者に長期間影響を与える深刻な状態だよ。PODになると入院が長引いたり、認知症が進行したり、最悪の場合、死亡につながることもある。報告によれば、主要な手術や高齢者の中では、この状態を経験する患者の割合が3%から50%まで幅広いんだ。
早期発見の重要性
PODを早めに見つけることができれば、患者の結果が良くなるんだ。だから最近の研究では、手術後のリカバリールームでPODの評価が必要だって強調されてる。混乱評価法(CAM)や看護スクリーニングせん妄スケール(Nu-DESC)がよく使われて、PODの兆候を評価するために役立てられてる。CAMとは違って、Nu-DESCは観察のみに基づいていて、PODを特定するのに最大80%の効果があることが示されてるよ。
PODの要因
PODに関する研究は、リスクがある患者を見つけるだけでなく、PODを引き起こす要因も調べてる。例えば、医学的状態や年齢、手術中の合併症なんかが関係してるみたい。一部の研究では、患者の入院中のデータを使ってPODを予測するための複雑なモデルも適用してる。
いくつかのモデルは良い結果を示してるけど、異なる病院のデータを使うと信頼性が落ちることが多いんだ。数人の研究者は、機械学習技術を使ってPODを予測することを探求してるけど、結果はばらつきがある。例えば、ある研究では、大規模な患者記録データベースを使ってPODを予測しようとしたけど、一度のデータに依存してしまって難しさがあったよ。
研究の目的
この研究の目的は、リカバリールームでPODが発展するリスクが高い患者を特定することだったんだ。手術前、中、後のデータを活用して、PODの可能性を効果的に予測するためのさまざまなモデルを作りたかったみたい。PODを定義するためにNu-DESCスケールを選んで、手術後すぐに患者ケアをより良く管理できるようリスク評価の自動化を目指したんだ。
倫理的考慮
この研究は厳格な倫理基準に従っていて、独立した倫理委員会の承認を受けてる。データは患者のプライバシーを守る方法で収集されて、分析された情報には個人を特定する情報が関連付けられていないよ。
患者コホート
研究は2017年から2020年の間の入院患者データを検証してる。高リスク手術を受けた患者は除外して、より一般的なコホートに絞ったんだ。リカバリールームでNu-DESCを評価された成人患者のみが含まれて、全体で61,187人の患者が特定され、PODの全体的な発生率は9.3%と記録されたよ。
患者データの分析
研究は入院を手術前(術前)、手術中(術中)、手術後(術後)の三つの主要なフェーズに分けてる。すべてのフェーズのデータを考慮することで、PODに影響を与える要因をより包括的に理解しようとしてるんだ。
電子健康記録(EHR)からたくさんの臨床変数が特定された。研究には、PODのリスクに関連するかもしれない数百の変数が含まれていて、数値的なものとカテゴリー的なものの両方が分析されてるよ。
変数の評価
研究者たちは、どの臨床変数がPODのリスクと最も密接に関連しているかを評価するために統計的テストを適用したんだ。年齢、手術の時間、特定の医療歴が重要な指標であることがわかったよ。場合によっては、強い予測力を持つ変数でも欠損データが多く、PODを予測するのに効力が影響を受けることがあった。
機械学習技術
いくつかのタイプのモデル、従来の統計手法と新しい機械学習アプローチの両方がテストされた。さまざまなモデルを比較することで、PODに対する最良の予測ツールを特定する狙いだったんだ。特に、深層学習モデルやツリーベースのモデルに重点が置かれ、複雑なデータ関係を扱うための高度な方法が提供されてる。
研究は、不均衡なデータを扱う際にも良い予測ができるテクニックを利用したんだ。これは医療現場では一般的なことだよ。
モデルの訓練と評価
データを整理した後、研究者たちはデータを訓練セットとテストセットに分けてモデルを訓練した。彼らは、受信者動作特性曲線の下の面積(AUROC)や精度-再現率曲線(AUPRC)など、モデルの性能を評価するさまざまなテクニックを使ったんだ。これらの指標は、モデルがPODをどれくらい予測できるかを判断するのに役立ったよ。
結果は、最も優れたモデルが複数の時間フェーズからのデータを取り入れていることを示していて、包括的なアプローチが一つのフェーズのデータに集中するより効果的であるかもしれないことを示唆してる。
主要な発見
研究は、非線形モデル、特にツリーベースの方法に基づいたモデルが、従来の線形モデルよりも一般的に優れていることを発見したよ。すべての周術期のデータを含むモデルがPOD発生の予測に最も良い結果を出した。モデルには期待がかかるものの、実際の臨床設定での予測の信頼性には課題が残るんだ。
臨床的関連性
手術の過程でPODのリスクを早期に理解することは、患者ケアを向上させる大きな機会を提供するよ。手術後すぐに脆弱な患者を特定することで、医療提供者は積極的な対策を取れる。例えば、高リスク患者を静かなリカバリーエリアに移すことでPODの発症を防ぐ助けになるかもしれないね。
仮に1日に100件の手術があった場合、提案されたモデルが定義された感度と精度を持っていれば、PODのリスクがある患者の成功した移送数を増やすことにつながるかも。ただ、モデルの精度が低いことは、不要な移送を避けるために注意が必要だってことも示してる。
他の研究との比較
研究の結果は、他の設定で開発された既存のモデルと比較して、リカバリールームでのPODの予測ツールをより効果的に発展させる必要性を強調してるんだ。関連する研究は他のモデルである程度の成功を収めているけど、リカバリールームでのPOD評価の独自の側面に焦点を当てたこの研究のアプローチは、既存の知識に貴重な追加を提供しているよ。
制限事項と今後の方向性
この研究は大きな進展を遂げた一方で、いくつかの制限もあった。収集されたデータは、すべての変数に対して臨床的な正確性を保証できなかったし、特定の特徴に対する欠損データの割合が高くて課題があったよ。また、単一センターの性質から、異なる医療設定での発見を検証するためのさらなる研究が求められる。
今後の研究は、予測モデルを洗練させ、不均衡なデータをより効果的に管理する方法を探求し、これらの解決策が日常の臨床実践に実装できるようにすることを目指すべきだね。
結論
この研究は、リカバリールームでの術後せん妄の予測を向上させるための機械学習の可能性を示してる。複数の患者ケアのフェーズからのデータを活用することで、高リスクの患者をより効果的に特定することができたんだ。これらの予測モデルの正確性と実装を現実の臨床シナリオで改善するための継続的な努力が必要だよ。
タイトル: Predicting postoperative delirium assessed by the Nursing Screening Delirium Scale in the recovery room for non-cardiac surgeries without craniotomy: A retrospective study using a machine learning approach
概要: BackgroundPostoperative delirium (POD) contributes to severe outcomes such as death or development of dementia. Thus, it is desirable to identify vulnerable patients in advance during the perioperative phase. Previous studies mainly investigated risk factors for delirium during hospitalization and further used a linear logistic regression (LR) approach with time-invariant data. Studies have not investigated patients fluctuating conditions to support POD precautions. ObjectiveIn this single-center study, we aimed to predict POD in a recovery room setting with a non-linear machine learning (ML) technique using pre-, intra-, and postoperative data. MethodsThe target variable POD was defined with the Nursing Screening Delirium Scale (Nu-DESC) [≥] 1. Feature selection was conducted based on robust univariate test statistics and L1 regularization. Non-linear multi-layer perceptron (MLP) as well as tree-based models were trained and evaluated - with the receiver operating characteristics curve (AUROC), the area under precision recall curve (AUPRC), and additional metrics - against LR and published models on bootstrapped testing data. ResultsThe prevalence of POD was 8.2% in a sample of 73,181 surgeries performed between 2017 and 2020. Significant univariate impact factors were the preoperative ASA status, the intraoperative amount of given remifentanil, and the postoperative Aldrete score. The best model used pre-, intra-, and postoperative data. The tree-based model achieved a mean AUROC of 0.854 and a mean AUPRC of 0.418 outperforming linear LR, well as best applied and retrained baseline models. ConclusionsOverall, non-linear machine learning models using data from multiple perioperative time phases were superior to traditional ones in predicting POD in the recovery room. Class imbalance was seen as a main impediment for model application in clinical practice. Author SummaryCurrently, the pathophysiology of postoperative delirium (POD) is unknown. Hence, there is no dedicated medication for treatment. Patients who experience POD are oftentimes mentally disturbed causing pressure on related family members, clinicians, and the health system. With our study, we want to detect POD before onset trying to give decision support to health professionals. Vulnerable patients could be transferred to delirium wards mitigating the risk of severe outcomes such as permanent cognitive decline. We also provide insides into clinical parameters - recorded before, during, and after the surgery - that could be adapted for reducing POD risk. Our work is openly available, developed for clinical implementation, and could be transferred to other clinical institutions.
著者: Niklas Giesa, S. Haufe, M. Menk, B. Weiss, C. Spies, S. K. Piper, F. Balzer, S. D. Boie
最終更新: 2023-11-27 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.11.21.23298802
ソースPDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.11.21.23298802.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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