СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОВНЯ СЕДАЦИИ ВО ВРЕМЯ АНЕСТЕЗИОЛОГИЧЕСКОГО ПОСОБИЯ
METHOD FOR PREDICTING THE SEDATION LEVEL DURING ANAESTHETIC SUPPORT

Предполагаемое изобретение относится к области медицины, а именно к анестезиологии - реаниматологии и может быть использовано при проведении анестезиологического обеспечения пациентов с различной патологией.
Известно, что существующие способы проведения мониторинга адекватности седации направлены на регистрацию изменений физических или химических параметров организма, возникших в ответ на болевое раздражение.
Известен способ контроля уровня седации при ингаляционной анестезии, в котором уровень седации во время наркоза оценивают по динамике перикортикального насыщения кислородом тканей головного мозга, регистрируемой церебральной оксиметрией - оптической спектроскопией в диапазоне 700-1500 нм. При увеличении показателя регионарной сатурации (rSat) более 2% от исходных величин фиксируют адекватность уровня седации (Заявка 2009136063 Российская Федерация, МПК А61В 10/00. Способ контроля уровня седации при ингаляционной анестезии / Лазарев В.В., Цыпин Л.Е. и др. - заявл. 30.09.2009; опубл. 10.04.2011).
К недостаткам данного способа следует отнести низкую точность и специфичность оценки адекватности уровня седации, что, по мнению авторов предлагаемого способа, связано с размером вариативности данных от 2 до 100%. Кроме этого, на точность также оказывает влияние значительное количество артефактов, обусловленных диспозицией датчиков и примесью экстрацеребральной крови.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому, является способ прогнозирования неадекватной седации при нейроаксиальной анестезии, включающий регистрацию постоянного потенциала головного мозга. За 12-24 часа до операции проводят исследование сверхмедленных биопотенциалов, для этого методом омегаметрии проводят регистрацию фонового постоянного потенциала (ПП) аппаратно-компьютерным комплексом «Омега-4». Активный электрод располагают в области центральной точки срединной линии лба на 1 см выше надбровных дуг, референтный электрод - в области тенара кисти доминирующей руки. Поскольку фоновая величина ПП отражает уровень оперативного покоя и неспецифической резистентности организма к стрессорным воздействиям по предоперационным омегаграммам, оценивают величину постоянного ПП после выхода на плато.
При значениях ПП более 19 мВ прогнозируют развитие неадекватной седации. При значениях постоянного потенциала менее 20 мВ прогнозируют достаточную седацию. Это позволяет выявить группу пациентов, склонных к развитию психоэмоционального дискомфорта в течение нейроаксиальной анестезии, и требующих предварительной индивидуальной коррекции премедикации (Пат. 2340280 Российская Федерация, МПК А61В 5/0476. Способ прогнозирования неадекватной седации при нейроаксиальной анестезии / Заболотских И.Б., Песняк Е.В. и др.; №2007108184; заявл. 05.03.2007, опубл.: 10.12.2008).
К недостаткам известного способа так же следует отнести его низкую специфичность, связанную с использованием субъективной шкалы Ramsay, а также оценкой достаточности седации - по наличию тошноты и рвоты в постнаркозном периоде.
Кроме этого, известный способ позволяет оценить только наличие или отсутствие седации и не разделяет ее уровни.
Задачей заявляемого изобретения является разработка способа прогнозирования уровня седации во время анестезиологического пособия, основанного на моделировании вариабельности сердечного ритма и гемодинамических параметров пациента.
Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности и специфичности прогноза уровня седации во время анестезиологического пособия, за счет проведения анализа вариабельности сердечного ритма в реальном режиме времени (on line) и за счет регистрации болевой реакции у пациента еще до ее клинических проявлений.
Технический результат заявляемого способа достигается тем, что для прогнозирования уровня седации во время анестезиологического пособия определяют показатели электрофизиологической активности головного мозга пациента.
Отличительные приемы заявляемого способа заключаются в том, что методом омегаметрии регистрируют сверхмедленные биопотенциалы головного мозга и проводят анализ вариабельности сердечного ритма и гемодинамических параметров с формированием визуальной демонстрации.
Отличие способа заключается и в том, что установленным статистически значимым факторам присваивают числовые значения.
1
2
3
Отличие способа так же заключается и в том, что границы седации соответствуют прогностическим коэффициентам F, F и F: первый уровень -BIS 60-100% - пациент реагирует на раздражитель; второй уровень - BIS 40-60% - достаточная седация и третий уровень - BIS менее 40% - глубокая седация. Уровни седации определяют по формулам линейного дискриминантного анализа:
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
F=-3,21+2,7×х-0,78×х+1,52×*x-3,41×x+3,6×х-1,56×x+0,69×х+1,04×х+1,07×х-0,23×х-0,09×х;
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
F=-0,75-0,74×x+0,39×х+1,51×х+1,15×x-1,22×х+0,67×x+0,11×х-0,21×х-0,29×х+0,14×x-0,02×х;
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
F=-5,22-1,55×x+1,02×х+1,94×х+0,91×х-1,13×х+0,65×х+1,02×х-0,75×х-0,26×х+0,87×х+0,36×x, где:
1
F - 1-й уровень седации - BIS 60-100% - легкая седация, пациент реагирует на раздражитель;
2
F - 2-й уровень седации - BIS 40-60% - достаточная седация;
3
F - 3-й уровень седации - BIS менее 40% - глубокая седация;
1
11
x….статистически значимые параметры вариабельности сердечного ритма и гемодинамики:
1
x - частота сердечных сокращений (ЧСС);
2
x - АМо - амплитуда моды (доля КИ соответствующая значению моды);
3
x - АД сист. - систолическое артериальное давление
4
x - CV - коэффициент вариации RR-интервалов;
5
х - Дельта X (ΔХ),
6
x - Мо - мода (наиболее часто встречающийся RR-интервал);
7
x - АД диаст. - диастолическое артериальное давление
8
x - СКОС As - асимметрия;
9
x - Мин - минимальный кардио интервал (КИ) в выборке;
10
х - Эксцесс,
11
x - ИН - индекс напряжения регуляторных систем.
1
2
3
Авторами предлагаемого способа установлено, что если абсолютная величина F больше абсолютной величины F и F то прогнозируют высокую вероятность состояния пациента, которое соответствует легкой седации или уверенной реакции на раздражитель - первый уровень седации.
2
1
3
При абсолютной величине F больше абсолютных величин F и F прогнозируют высокую вероятность состояния пациента, соответствующего достаточной седации или стабильному отсутствию чувствительности на раздражитель - второй уровень седации.
3
1
2
Если абсолютная величина F больше абсолютных величин F и F прогнозируют высокую вероятность состояния пациента, которое соответствует глубокой седации, граничащей с тяжелым угнетением коры головного мозга - третий уровень седации.
Проведенный сопоставительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается от известного вышеперечисленными приемами и, следовательно, соответствует критерию изобретения «новизна».
Из проведенного анализа патентной и специальной литературы авторами установлено, что предлагаемый способ имеет признаки, отличающие его не только от прототипа, но и других технических решений в данной и смежных областях медицины. В доступной литературе авторами не выявлено способа прогнозирования уровня седации во время анестезиологического пособия по вышеприведенным факторам.
В заявляемом способе авторы используют модель прогнозирования уровня седации во время анестезиологического пособия, основанную на вариабельности сердечного ритма (ВСР) и «золотом стандарте» адекватности седации - биспектральном индексе (BIS), полученного из электроэнцефалограммы, с последующим графическим построением в реальном режиме времени. При этом в модель вошли как параметры ВСР, так и гемодинамические параметры. Установленные статистически значимые параметры, которые были рассчитаны при анализе ритмограммы в программе ORTO Science и MATLAB 6.1, представлены в нижеприведенной таблице 1.
1
где x - частота сердечных сокращений (ЧСС);
2
х - АМо - амплитуда моды (доля КИ соответствующая значению моды);
3
х - АД сист.- систолическое артериальное давление;
4
х - CV - коэффициент вариации RR-интервалов;
5
х - Дельта X (АХ);
6
х - Мо - мода (наиболее часто встречающийся RR-интервал);
7
х - АД диаст.- диастолическое артериальное давление;
8
х - СКОС As - асимметрия;
9
х - Мин - минимальный КИ в выборке;
10
х – Эксцесс;
11
х - ИН - индекс напряжения регуляторных систем (ИН=АМо/2ΔХ×Мо).
X
Y
Для наглядного подтверждения результатов, проводится демонстрация изменения уровня седации в системе координат с использованием канонической линейной дискриминантной функции (КЛДФ), где коэффициенты К и K соответствуют осям абсцисс и ординат (Фиг. 1-4, приложения к описанию):
X
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
К=0,21-1,26×x+0,43×х-0,71×х+1,65×x-1,75×х+0,81×х-0,2×х-0,46×х-0,5×х+0,14×х+0,05×x
Y
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
К=-0,04+0,6×x-0,4×х+1,25×х-0,07×x+0,16×х-0,09×х-0,47×х+0,35×х+0,04×х-0,42×х-0,19×х
Клинические наблюдения авторов предлагаемого способа свидетельствуют о том, что использование предлагаемого технического решения позволяет осуществить прогноз уровня седации во время анестезиологического пособия. При этом точность прогноза первого уровня составляет 85,7%, для второго уровня - 93,3%) и для третьего уровня - 46,3%.
Общий процент достоверности матрицы классификации составил 90,1%). Низкий результат достоверности для глубокой седации - третий уровень, легко объясняется малым числом наблюдений, связанных с нецелесообразностью достижения такой глубины анестезии при эндоскопических вмешательствах.
Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».
Способ прогнозирования уровня седации во время анестезиологического пособия, составляющий заявляемое изобретение, предназначен для использования в здравоохранении. Осуществление его возможностей подтверждено описанными в заявке приемами и средствами. Из изложенного материала следует, что заявляемое изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
Ввод значений сердечного ритма в персональный компьютер выполняют с использованием оборудования HeartSense (производства «НПП Живые системы» соответствует ГОСТу 11.040 РМЭК 601-1-1-96 (беспроводное оборудование для записи сердечного ритма), которое состоит из кардиоэлектродов и приемника радиосигналов. От приемника радиосигналов информация, в виде расстояния между двумя сокращениями желудочков (R-R интервал) в миллисекундах на каждое сокращение сердца, в цифровой форме подается через com (usb) - port персонального компьютера, расшифровывается в специализированном программном обеспечении и записывается.
Приемами перемещения данных посредством макросов, вычисляется результирующие параметры - линейная дискриминантная функция (ЛДФ) для уровня 1 - это легкая седация, пациент реагирует на раздражитель - BIS 60-100%, для уровня 2 - достаточная седация - BIS 40-60% и 3 - глубокая седация - BIS менее 40%. Из полученных значений ЛДФ выбирают максимальный, который и является соответствующим уровнем седации.
Также в параллельном режиме проходит вычисление канонической линейной дискриминантной функции (КЛДФ) и построение точечного графика. После предварительного расчета координат «центроидов» (среднее значение канонических оценок для каждого уровня седации), вычисляют величины координат точек X и Y с каждым R-R интервалом. В результате по положению найденной точки на осях в плоскости координат X и Y оценивают удаленность от «центроидов» значений КЛДФ пациента с легкой седацией - реакцией на раздражитель - BIS 60-100%, достаточной седацией - BIS 40-60% и глубокой седацией - BIS менее 40%. Глубина седации устанавливается по «центроиду», от которого получено наименьшее удаление. Каждое новое значение, получаемое в результате беспрерывной кардиоинтервалометрии и записи гемодинамики, позволяет увидеть картину смоделированных изменений BIS по ВСР.
Такое отображение данных позволяет наблюдать на 2-х графиках: линейном (ЛДФ) и точечном (КЛДФ) изменение реакции пациента: легкая седация - BIS 60-100%, достаточная седация - BIS 40-60% и глубокая седация - BIS менее 40%, что предваряет клинические проявления болевой реакции в зависимости от уровня седации.
Предлагаемая динамическая оценка стресс напряжения регуляторных систем организма, а именно: смещение линий (ЛДФ) на 1, 2 или 3 уровень седации или появление новых точек (КЛДФ) по отношению к «центроидам», позволяет своевременно заметить развитие болевой реакции на хирургическую агрессию во время наркоза еще до появления ее клинических проявлений и, следовательно, своевременно провести адекватную седацию и анальгезию.
Предложенный способ прогнозирования уровня седации во время анестезиологического пособия поясняется примерами конкретного выполнения.
Клинический пример 1. Больной А., поступил с диагнозом: Дивертикулярная болезнь толстой кишки. Во время подготовительного периода были определены значения параметров гемодинамики и их стандартизованные значения, которые представлены в таблице 2.
Для определения состояния анестезии использовали установленные формулы дискриминантного анализа:
1
F=-3,21+(2,7*l,66)-(0,78*0,96)+(l,52*4,22)-(3,41*-0,15)+(3,6*-0,45)-(l,56*-1,66)+(0,69*-0,48)+(1,04*0,73)+(1,07*-0,16)+(0,23*-0,85)-(0,09*-0,23)=8,5
2
F=-0,75-(0,74*1,66)+(0,39*0,96)+(1,51*4,22)+(1,15*-0,15)-(1,22*-0,45)+(0,67*-1,66)+(0,11*-0,48)-(0,21*0,73)-(0,29*-0,16)+(0,14*-0,85)-(0,02*-0,23)=3,8
3
F=-5,22-(1,55*1,66)+(1,02*0,96)+(1,94*4,22)+(0,91*-0,15)-(1,13*-0,45)+(0,65*-1,66)+(1,02*-0,48)-(0,75*0,73)-(0,26*-0,16)+(0,87*-0,85)+(0,36*-0,23)=-1,2
1
2
3
Абсолютная величина F больше абсолютных величин F и F, следовательно, прогнозируют высокую вероятность состояния пациента, которое соответствует легкой седации - уверенной реакции на раздражитель.
Демонстрация изменений уровня седации в системе координат происходит при использовании КЛДФ:
Х
К=0,21-(1,26*1,66)+(0,43*0,96)-(0,71*4,22)+(1,65*-0,15)-(1,75*-0,45)+(0,81*-1,66)-(0,2*-0,48)-(0,46*0,73)-(0,5*-0,16)+(0,14*-0,85)+(0,05*-0,23)=-5,56
Y
К=-0,04+(0,6*1,66)-(0,4*0,96)+(1,25*4,22)-(0,07*-0,15)+(0,16*-0,45)-(0,09*-1,66)-(0,47*-0,48)+(0,35*0,73)+(0,04*-0,16)-(0,42*-0,85)-(0,19*-0,23)=6,8
На фиг. 1 приложения к описанию отображено состояние седации больного в системе координат при использовании КЛДФ, относительно центроидов, определяющих уровни седации по BIS. Выявлено максимальное сближение с центроидом, соответствующим реакции на раздражитель, что «говорит» о BIS 60-100%.
Максимальное сближение с центроидом, соответствующим достаточной седации, свидетельствует о BIS 40-60% - втором уровне седации (фиг. 2 приложение к описанию).
При дальнейшем наборе КИ, происходит обсчет всех исследуемых параметров и построение КЛДФ (фиг. 3 приложения к описанию).
Полученные данные позволяют сделать заключение о совпадении уровня седации по BIS с реакцией на раздражитель (BIS 60-100%) как в преднаркозном периоде по ЛДФ и КДЛФ, так и с дальнейшим переходом, после введения препаратов для наркоза, на уровень достаточной анестезии - BIS 40-60%, а далее отмечен возврат к состоянию реакции на раздражитель -BIS 60-100%.
На основании расчетных формул и дополнительного программного обеспечения поинтервальное визуальное изображение BIS представлено на фиг.4 (приложения к описанию), которая демонстрирует уровень анестезии больного в системе координат при использовании ЛДФ, в динамике с BIS мониторингом.
Клиническое исследование заявляемого способа проведено на базе Иркутского клинико-консультативного Диагностического центра с 2008 года. Всего обследовано 114 человек, из которых 50 женщин и 64 - мужчин. Дополнительная группа, не участвовавшая в создании модели, состояла из 52 больных (мужчин - 31 чел., женщин - 21 чел.), проходивших обследование по поводу патологии ЖКТ под внутривенным наркозом. Правильное распознавание составило 81%. Проведенный анализ позволил выявить высокую сопряженность большинства показателей ВСР и АД с уровнями легкой седации и достаточной седации при проведении краткосрочного наркоза при эндоскопических вмешательствах.
Предлагаемый способ может быть использован в клинической практике.