Het effect van een met machine learning-ontwikkeld vroegtijdig waarschuwingssysteem voor hypotensie vs standaard behandeling op de diepte en duur van intra- en postoperatieve hypotensie in electieve hart chirurgie - de HYPE-2 gerandomiseerde klinische studie.

Intra-operatieve hypotensie (IOH) tijdens open hartchirurgie (CABG) is
geassocieerd met neurologische schade en mortaliteit. Intra-operatieve
hypotensie komt echter vaak voor. Bij een studie op de operatiekamers van het
AMC werd hypotensie (gedefinieerd als een MAP onder de 65 mm Hg) geobserveerd
in 60% van de patiënten voor gemiddeld 10% van de operatietijd. Na een CABG
operatie worden patiënten in ons centrum (AMC) opgenomen op de intensive care
(IC). Bij een recente, nog niet gepubliceerde studie op de intensive care werd
aangetoond dan 84% van de hartchirurgie patiënten een episode van hypotensie
doormaakt op de intensive care (IC). Hypotensie tijdens IC opname na een open
hartoperatie is geassocieerd met verlengde beademingsduur en verlengde IC
opname.
Niet alleen de tijd die wordt besteed in hypotensie, maar ook de diepte van
hypotensie is belangrijk voor associaties met postoperatieve uitkomsten. Het
tijdgewogen gemiddelde (TWA) combineert de tijd en diepte van hypotensie en is
daarom een goede uitkomst parameter om te bestuderen. De TWA berekent het
gebied onder de drempelwaarde (in deze studie nemen we een drempel van 65 mmHg)
per eenheid totale meettijd.
Huidige behandeling van intra-operatieve hypotensieve episodes is niet
proactief en gebeurd met vertraging. Een methode om hypotensie te voorkomen
tijdens (hart)chirurgie en post-operatieve IC opname ontbreekt momenteel.
Edwards Lifesciences heeft een algoritme ontwikkeld die door het analyseren van
continue invasief gemeten arteriële golfvormen met de HemoSphere monitor en
Acumen IQ sensor in staat is hypotensie te voorspellen met hoge nauwkeurigheid,
enkele minuten voordat de bloeddruk daadwerkelijk daalt. Theoretisch zou dit de
anesthesist, anesthesie medewerker, IC verpleegkundige of intensivist in staat
stellen de voorspelde hypotensie proactief te behandelen en daardoor de TWA van
hypotensie te verminderen.
Het ontwikkelde algoritme heet de hypotensiewaarschijnlijkheidsindex (HPI). Een
HPI van 75 staat ongeveer gelijk aan 75% kans op hypotensie in de volgende
minuten. Het secundaire scherm van de HPI toont variabelen als dp/dt, dynamisch
elastantie, systemische vasculaire weerstand, alsmede slagvolume en cardiale
output. Deze variabelen geven inzicht in de pathofysiologie van de voorspelde
hypotensie en op deze wijze kan de behandelend anesthesist, anesthesie
medewerker, IC verpleegkundige of intensivist de juiste therapie bieden om te
voorkomen dat hypotensie optreedt. We omschrijven deze variabelen daarom als
'diagnostic guidance'. Twee eerdere gerandomiseerde klinische studies met de
HPI en een treatment protocol hebben een vermindering van hypotensie aangetoond
zonder toename van (ernstige) complicaties. Eén gerandomiseerde studie liet
geen effect zien, maar deze studie maakte gebruik van een ingewikkelder
protocol en slechts 50% van de tijd werd het advies op basis van de HPI
opgevolgd. Ook deze studie liet geen negatieve effecten van het HPI algoritme
zien. In deze gerandomiseerde trial zullen we de hypothese testen dat het
gebruik van de HPI in combinatie met een diagnostic guidance protocol de tijd
doorgebracht in hypotensie kan verminderen in de perioperatieve periode
(tijdens operatie en intensive care opname) bij CABG patiënten.

Primaire doel
Doel van het onderzoek is uitzoeken wat het effect van HPI met diagnostic
guidance is op de ernst van hypotensie tijdens de open-hart operatie (tijd aan
de hartlongmachine uitgesloten) en kunstmatig beademde periode van IC opname
(of de eerste 8 uur).

Secondaire doel
Uitzoeken wat het effect van HPI met diagnostic guidance tijdens de open-hart
operatie (tijd aan de hartlongmachine uitgesloten) en kunstmatig beademde
periode van IC opname (of de eerste 8 uur) is op:
- de incidentie van- en tijd doorgebracht in hypotensie
- de ernst van, incidentie van- en tijd doorgebracht in hypertensie
- de ernst van, incidentie van- en tijd doorgebracht in een HPI alarm
- het effect van HPI met diagnostic guidance op de behandeling van hypotensieve
events

Exploratieve doelen
Daarnaast zullen kijken naar het effect van HPI met diagnostic guidance op
hypotensie, hypertensie en een HPI alarm tijdens specifieke tijdspunten
(operatietijd voor de hartlongmachine, operatietijd na de hartlongmachine, de
gehele operatie met uitzondering van de tijd aan de hart-longmachine, tijdens
de eerst fase van de IC-opname en tijdens de eerste uren van IC-opname na het
staken van de interventie).
Ook zullen we kijken naar het effect van ernst van hypotensie op biomarkers
voor orgaanschade.

Wij streven ernaar om 130 patiënten te includeren en we schatten dat dit 12-18
maanden gaat duren. Het betreft een gerandomiseerde gecontroleerde klinische
studie waarbij de patiënten en statisticus geblindeerd zijn. Daarnaast wordt de
behandelend anesthesist, anesthesie medewerker, IC verpleegkundige of
intensivist in de conventionele arm geblindeerd voor de Acumen IQ variabelen.
De twee studie armen worden hieronder beschreven:

1) Behandelingsarm: Hemosphere met HPI en diagnostic guidance. HPI wordt
berekend via de Acumen IQ sensor die verbonden is met de radiale arteriële
lijn. De hemodynamische variabelen (CO, SVR, dp/dt, enz.) inclusief HPI zullen
op de HemoSphere monitor zichtbaar zijn. Deze variabelen zijn verwerkt in een
flowchart waarmee de meest waarschijnlijke oorzaak van het voorspelde
hypotensieve event te achterhalen is (diagnostic guidance). De behandelend
anesthesioloog, anesthesie medewerker, IC-arts of IC-verpleegkundige is
getraind om de Acumen IQ variabelen te begrijpen. Op de IC zal behandeling
plaatsvinden via een nurse driven protocol, dit protocol bevat alleen standaard
behandelopties voor hypotensie.

2) conventionele arm: institutionele standaard van zorg. Standaard monitoring
voor deze patiëntengroep bestaat in ons centrum uit: hartslag, bloeddruk en
pulse pressure variation. De HemoSphere en Acumen IQ sensor worden aangesloten
maar volledig bedekt.

We kijken naar het effect van de invoering van voorspellende analyses (HPI) met een diagnostic guidance protocol (gebaseerd op Acumen IQ variabelen) op het tijdgewogen gemiddelde (TWA) van hypotensie tijdens CABG chirurgie en postoperatieve IC opname. Het HemoSphere apparaat met Acumen IQ sensor met HPI (hypotensie waarschijnlijkheidsindex) software kan hypotensie voorspellen voordat het optreedt, dat wil zeggen een HPI van 75 vertaalt in ongeveer 75% kans op hypotensie in de volgende minuten. De variabelen in het secundaire scherm geven informatie over de pathofysiologie van de voorspelde hypotensie. In het algemeen kan hypotensie verklaard worden door een probleem in de preload, afterload of contractiliteit. Of anders vermeld, de behandeling van hypotensie bestaat uit: vloeistoffen, vasopressor en of inotropica. De variabelen die door de Acumen IQ worden gegeven zijn: dp/dt, dynamisch elastantie (Eadyn), slagvolume (SV), slagvolume variatie (SVV), cardiac output (CO) en systemische vasculaire weerstand (SVR). Wanneer de HPI tussen de 50-75 komt zal de onderzoeker de oorzaak van de voorspelde hypotensie bepalen op basis van de hemodynamische variabelen van de Acumen IQ. Wanneer de HPI boven de 75 komt zal de onderzoeker de anesthesist, anesthesie medewerker, IC verpleegkundige of intensivist alarmeren over de verwachte hypotensie en de meest waarschijnlijke oorzaak. De anesthesist, anesthesie medewerker of intensivist is vrij om tijdstip en soort behandeling te kiezen. Op de intensive care is de verpleegkundige vrij om tijdstip van behandelen te bepalen, maar de behandelopties liggen vast in een nurse driven protocol. Dit protocol bevat enkel standaard behandelopties voor hypotensie. De onderzoeker geeft dus alleen advies over de timing van de behandeling, de anesthesist, anesthesie medewerker, IC verpleegkundige of intensivist is dus vrij om af te wijken van het protocol wanneer dat nodig wordt geacht.

Er zijn geen risico*s verbonden aan het gebruik van de HemoSphere en Acumen IQ
anders dan vermeldt in de brochure voor gebruik. De onderzoekdeelnemers die
zijn toegewezen aan diagnose volgens het HPI-algoritme, ontvangen voorzichtig
getitreerde vasopressors, inotropica of vloeistoffen minuten voordat hypotensie
zal optreden. Deze behandelopties zijn allen onderdeel van de huidige
standaardbehandeling van hypotensie. Theoretisch kan dit leiden tot
(kortdurende voorbijgaande) hypertensie (MAP > 100 mmHg). In een eerdere
gerandomiseerde trial werd er echter geen toename van hypertensie gezien bij
gebruik van HPI (Wijnberge, JAMA, 2020). Ook werd er geen toename in
complicaties, waaronder hartritmestoornissen, gemeld wanneer de HPI groep met
de niet HPI groep werd vergeleken. In deze studie worden dus geen bijwerkingen
verwacht. De anesthesist, anesthesie medewerker, IC verpleegkundige of
intensivist zijn vrij om af te wijken van de HPI algoritme protocol suggesties
wanneer hij/zij nodig acht. Monitoring met de HemoSphere monitor wordt gebruikt
naast standaardmonitoring. De HemoSphere monitor en de Acumen IQ sensors zijn
CE-goedgekeurd en worden alleen gebruikt binnen het beoogde doel. Daarom wordt
verwacht dat de risico's voor deelnemers aan de studie zeer laag zijn.