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L'apprentissage automatique peut prévoir les patients pédiatriques d'ECMO en danger de lésion cérébrale

Quand les bébés ou les enfants nouveau-nés avec défaillance de coeur ou de poumon luttent pour survivre, les médecins se tournent souvent vers une forme de l'assistance vitale qui utilise les poumons artificiels. Cette demande de règlement, l'oxygénation appelée d'Extracorporeal Membrane (ECMO), a été créditée de sauver des durées innombrables. Mais dans certains cas, elle peut également mener à la lésion cérébrale à long terme.

Maintenant, une équipe de recherche aboutie par les scientifiques du sud-ouest d'UT a prouvé qu'un programme d'apprentissage automatique peut prévoir, plus exactement que les médecins, que les bébés et les enfants sont le plus susceptibles de subir la lésion cérébrale après ECMO. L'étude était le mois dernier publié dans le tourillon de la médecine clinique.

Les médecins ont toujours eu une certaine intuition au sujet de qui pourrait être en danger, mais jusqu'ici nous réellement pas avons eu de bonnes caractéristiques pour indiquer exactement quels facteurs précipitent la lésion cérébrale d'ECMO. Je ne pense pas que nous pourrons éliminer entièrement ces blessures, mais j'espère qu'avec de meilleures prévisions nous pourrons atténuer le risque. »

Lakshmi Raman, M.D., chef d'étude, professeur agrégé de la pédiatrie à UT du sud-ouest et un spécialiste critique en soins à la santé enfantile

ECMO fonctionne à côté de cheminer le sang hors du fuselage d'un patient, le pompant par un dispositif qui ajoute l'oxygène, élimine le dioxyde de carbone, et maintient le sang chaud avant de le renvoyer au fuselage. ECMO est employé dans des enfants et des adultes, mais les patients les plus fréquents sont des nouveaux-nés. Le traitement prend la pression hors du coeur et les poumons tandis qu'ils mûrissent ou récupèrent des blessures.

Beaucoup de patients ont traité avec ECMO finissent avec des complications de cerveau, cependant, et les médecins ne comprennent pas entièrement pourquoi. Les lésions cérébrales ont été souvent attribuées aux médicaments de sang-éclaircissement donnés pendant l'ECMO, mais les études n'ont pas sauvegardé cette tige.

« Je suis devenu réellement intéressé de voir si nous pourrions proposer un algorithme qui prend tous ces différents facteurs et essaye de recenser ce qui prédispose quelques patients à la lésion cérébrale, » dit Raman.

Raman et ses collaborateurs ont employé des caractéristiques sur 174 patients sous l'âge de 18, y compris 70 bébés au-dessous de 30 jours de, qui ont été traités avec ECMO au centre médical Dallas des enfants entre 2010 et 2019. Dans chaque cas, le CT ou les images IRM du cerveau du patient après ECMO était procurable. La lésion cérébrale a été trouvée par une échographie dans 81, ou 51 pour cent, des patients.

Les chercheurs ont saisi des caractéristiques sur chaque patient - comprenant l'âge, grammage, genre, des médicaments, type d'ECMO, raison principale pour ECMO, et combien de temps elles ont reçu ECMO - dans un programme d'apprentissage automatique appelé un réseau neuronal qui est conçu pour recenser des configurations dans les ensembles de données. Le programme analysé plus de 35.000 heures cliniques de demande de règlement d'ECMO et de 1,4 millions de points d'informations en travers de 35 variables.

Le modèle donnant droit a eu un régime de sensibilité de 73 pour cent de prévoir la lésion cérébrale après ECMO et régime de spécificité de 80 pour cent. Ce battez à l'extérieur le pouvoir de prévision des cliniciens, qui avaient soupçonné la lésion cérébrale dans 61 patients, présentant une sensibilité de 39 pour cent et d'une spécificité de 69 pour cent.

Étonnant, si un patient était sur des médicaments d'anticoagulant, ou le dosage de ces médicaments, a exercé peu d'effet sur la lésion cérébrale. La fréquence cardiaque et la pression sanguine d'un patient, cependant, ont été trouvées d'aider le modèle à prévoir le dommage au cerveau.

« Je pense ceci signifie probablement que nous devons concentrer plus d'attention sur ces variables de flux sanguin, » indique Raman. « Nous commençons déjà à effectuer le travail dans ce sens. »

Le modèle de prévision ne va pas être employé cliniquement n'importe quand bientôt ; Raman et ses collègues planification de plus grandes études qui comprennent des patients d'ECMO à d'autres centres médicaux. Les chercheurs espèrent recenser les caractéristiques qui peuvent aider des médecins à prévoir quels patients la plupart d'avantage d'ECMO avec le moins risque.

Source:
Journal reference:

Shah,N., et al. (2020) Neural Networks to Predict Radiographic Brain Injury in Pediatric Patients Treated with Extracorporeal Membrane Oxygenation.  Journal of Clinical Medicine. doi.org/10.3390/jcm9092718.