Planung, Durchführung und Analyse einer klinischen Studie zur Bewertung und zum Vergleich von Alarmsystemen in der Intensivmedizin
Creators: name: Kuhls, Silvia
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2008
Subjects: subject: Alarmsystem
subject: Online-Monitoring
subject: Intensivmedizin
subject: Signalextraktion
subject: Sensitivität
subject: Spezifität
subject: 310

description: In dieser Dissertation wird die Eignung neuer Alarm-Algorithmen für das intensivmedizinische Online-Monitoring untersucht. Hierfür wurde eine klinische Studie zur Erstellung eines klinisch annotierten Referenzdatensatzes geplant und durchgeführt, sowie eine statistische Validierungsmethodik entwickelt. Die neuen Verfahren wurden offline auf Basis des Referenzdatensatzes getestet. Die derzeit auf Intensivstationen eingesetzten Schwellwertalarmsysteme lösen Alarme basierend auf einem Vergleich der gemessenen Vitalparameterwerte mit Alarmgrenzen aus. Durch Artefakte oder kurze Schwankungen um die Alarmgrenze werden sehr viele Fehlalarme ausgelöst, welche zu einer Desensibilisierung des medizinischen Personals führen. Die neuen Alarm-Algorithmen vergleichen dagegen ein Signal mit den Alarmgrenzen, welches durch Anwendung einer robusten Regressionsmethode in einem gleitenden Fenster aus den Zeitreihen extrahiert wird. Der Referenzdatensatz für den Offline-Vergleich alter und neuer Alarm-Algorithmen enthält die sekündlich gemessenen Werte der überwachten Vitalparameter, die Alarme und Alarmeinstellungen des derzeit eingesetzten Alarmsystems und klinische Annotationen. In den Annotationen wurde anhand von Videoaufnahmen unter anderem beurteilt, ob während der aufgetretenen Alarmsituationen ein alarmrelevanter Zustand vorlag. Es ist nachzuweisen, dass die neuen Alarm-Algorithmen den einfachen Schwellwertalarmen hinsichtlich der Sensitivität bezüglich der Erkennung alarmrelevanter Zustände nicht unterlegen aber gleichzeitig in Bezug auf die Spezifität überlegen sind. In dieser Arbeit werden die Konzepte von Sensitivität und Spezifität auf den Alarmsystem-Kontext übertragen. Bei der Auswahl von Signifikanztests für den Sensitivitäts- und Spezifitätsvergleich werden mögliche Abhängigkeiten zwischen den Beobachtungen für einen Patienten berücksichtigt. Auf Basis einer Teilstichprobe des Referenzdatensatzes werden zunächst getrennt für die einzelnen Vitalparameter die geeignetsten Einstellungen für die neuen Alarm-Algorithmen bestimmt (Fensterbreite für die Signalextraktion, Zusatzregeln). Bei der Validierung kann für die ausgewählten Alarm-Algorithmen Folgendes gezeigt werden: Die neuen AlarmAlgorithmen für die arteriellen Blutdrücke und die Sauerstoffsättigung sind zwar hinsichtlich der Spezifität deutlich besser als das einfache Schwellwertalarmsystem, die Nicht-Unterlegenheit bezüglich der Sensitivität ist aber für den vorher gewählten noch akzeptablen Sensitivitätsunterschied von 5% nicht nachweisbar. Mit einem Sensitivitätsunterschied von ca. 10% und einer Reduzierung der Alarm-Häufigkeit um 45% stellen die neuen Alarme für die arteriellen Blutdrücke dennoch eine sinnvolle Alternative zu einfachen Schwellwertalarmen dar. Der erstellte Referenzdatensatz und die erarbeitete Validierungsmethodik können zudem zur Überprüfung weiterer neuer Alarm-Algorithmen verwendet werden.