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El aprendizaje de máquina puede predecir a pacientes pediátricos de ECMO a riesgo de lesión cerebral

Cuando los bebés o los niños recién nacidos con señal de socorro del corazón o del pulmón están luchando para sobrevivir, los doctores giran a menudo a una forma del conectado a una máquina que mantiene las constantes vitales que utiliza los pulmones artificiales. Este tratamiento, llamado la oxigenación Extracorporeal Membrane (ECMO), se ha ingresado en cuenta con salvar vidas incontables. Pero en algunos casos, puede también llevar a la lesión cerebral a largo plazo.

Ahora, un equipo de investigación llevado por los científicos al sudoeste de UT ha mostrado que un programa de aprendizaje de máquina puede predecir, más exacto que los doctores, que los bebés y los niños son más probable sufrir la lesión cerebral después de ECMO. El estudio fue publicado el mes pasado en el gorrón del remedio clínico.

Los doctores han tenido siempre cierta intuición sobre quién pudo ser en peligro, pero hasta ahora no hemos tenido realmente buenos datos para establecer claramente qué factores están precipitando la lesión cerebral de ECMO. No pienso que podremos eliminar completo estos daños, pero espero que con mejores predicciones poder atenuar el riesgo.”

Lakshmi Raman, M.D., líder del estudio, profesor adjunto de la pediatría en UT al sudoeste y especialista crítico del cuidado en la salud de niños

ECMO trabaja encaminando sangre fuera de la carrocería de un paciente, bombeándola a través de un dispositivo que agregue el oxígeno, quite el dióxido de carbono, y mantenga la sangre caliente antes de volverla a la carrocería. ECMO se utiliza en niños y adultos, pero los pacientes más frecuentes son recién nacidos. La terapia toma la presión del corazón y los pulmones mientras que se maduran o se recuperan de la lesión.

Muchos pacientes trataron con ECMO terminan hacia arriba con complicaciones del cerebro, sin embargo, y los doctores no entienden completo por qué. Las lesiones cerebrales se han atribuido a menudo a las drogas de sangre-reducción dadas durante ECMO, pero los estudios no han podido sostener ese eslabón.

“Hice realmente interesado ver si podríamos subir con un algoritmo que toma todos estos diversos factores e intenta determinar qué predispone a algunos pacientes a la lesión cerebral,” dice Raman.

Raman y sus colaboradores utilizaron datos sobre 174 pacientes bajo edad de 18, incluyendo 70 bebés bajo 30 días de viejo, que fueron tratados con ECMO en el centro médico Dallas de los niños entre 2010 y 2019. En cada caso, las imágenes del CT o de MRI del cerebro del paciente después de ECMO estaban disponibles. La lesión cerebral fue descubierta por una exploración en 81, o el 51 por ciento, de los pacientes.

Los investigadores incorporaron datos sobre cada paciente - incluyendo edad, peso, género, las medicaciones, tipo de ECMO, razón primaria de ECMO, y cuánto tiempo recibieron ECMO - en un programa de aprendizaje de máquina llamado una red neuronal que se diseña para determinar configuraciones en grupos de datos. El programa analizado sobre 35.000 horas clínicas de tratamiento de ECMO y 1,4 millones de puntos de referencias a través de 35 variables.

El modelo resultante tenía un índice de la sensibilidad del 73 por ciento de predecir la lesión cerebral después de ECMO y de régimen de la especificidad del 80 por ciento. Este bata fuera la potencia de la predicción de los clínicos, que habían sospechado la lesión cerebral en 61 pacientes, con una sensibilidad del 39 por ciento y de una especificidad del 69 por ciento.

, Si un paciente estaba en las drogas del anticoagulante, o la dosificación de esas drogas, tenía asombrosamente poco efecto sobre lesión cerebral. El ritmo cardíaco de un paciente y la presión arterial, sin embargo, fueron encontrados de ayudar al modelo a predecir daño cerebral.

“Pienso esto significa probablemente que necesitamos centrarnos más atención en esas variables del flujo de sangre,” dice Raman. “Estamos comenzando ya a hacer el trabajo en esa dirección.”

El modelo de la predicción no va a ser utilizado clínico en cualquier momento pronto; Raman y sus colegas están proyectando estudios más grandes que incluyan a pacientes de ECMO en otros centros médicos. Los investigadores esperan determinar las características que pueden ayudar a doctores a predecir qué pacientes la mayoría de la ventaja de ECMO con el menos riesgo.

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.