Stappen vooruit naar een veilige en stille neonatale intensive care

Vroeggeboren kinderen lopen vanwege hun fysiologische onrijpheid een groot risico op medische complicaties. Daarom worden dergelijke kinderen in de gaten gehouden met een bewakingsmonitor in NICU's. Als er zich een probleem voordoet kan er een alarm afgaan om de zorgverleners op de situatie te wijzen. Het kan daarbij echter soms ook om een vals alarm gaan.

“Een vals alarm kan leiden tot stress bij de patiënt en bij familieleden, terwijl het de zorgverleners dwingt hun aandacht te richten op het betreffende kind, ook al is er niets aan de hand,” aldus promovendus Gabriele Varisco. „Het zou fantastisch zijn als het aantal valse alarmen verminderd zou kunnen worden.”

Strategie om alarmgevallen te verminderen

Voor het eerste deel van zijn onderzoek heeft Varisco samen met het team van de NICU en van e/MTIC gekeken naar manieren om het aantal alarmen te verkleinen en daarbij toezicht te kunnen blijven houden op de staat van het kind.

“Het alarmbeheer binnen een NICU is verbeterd door eerst een nieuwe alarmbeheersoplossing in te voeren en daarna de alarmen en protocollen te optimaliseren,” aldus Varisco. “Dit heeft geleid tot een aanzienlijke vermindering van het aantal alarmen, terwijl de zuurstofsaturatie bij patiënten verbeterde en er zich minder kritieke situaties voordeden. Dit leidde tot een vergroting van de patiëntveiligheid.”

Daarna heeft Varisco artificiële intelligentie ingezet om te voorspellen wanneer onmiddellijke reactie door een zorgverlener vereist was. “We hebben de beschikbare informatie over alarmsituaties en de reactie van zorgverleners uit eerdere rapportages gebruikt om in te schatten wanneer een reactie in de toekomst nodig zou kunnen zijn. De resultaten die we hebben verkregen zijn veelbelovend en kunnen in de toekomst leiden tot nieuwe, relevantere alarmen.”

Ten slotte heeft Varisco door de variatie in hartslagen te onderzoeken kunnen bevestigen dat interventie met muziektherapie, bestaande uit gitaarspel door een muziektherapeut en begeleidend praten of zingen door ouders, kan leiden tot een verminderd stressgehalte bij vroeggeboren kinderen, wat leidt tot een verhoging van patiëntstabiliteit.

Focus op apneu

Voor het tweede deel van zijn promotieonderzoek heeft Varisco zich gericht op een van de grote problemen bij vroeggeboren kinderen. Ze hebben problemen met het reguleren van hun ademhaling en stoppen vaak kort met ademhalen (apneu). Dit wordt in verband gebracht met verschillende medische complicaties maar vaak is een apneu alarm niet relevant, uit sommige onderzoeken blijkt dat zelfs 65% van alle apneu alarmen vals of irrelevant zijn.

Daarom heeft Varisco een algoritme voor het herkennen van apneu bij vroeggeboren kinderen geoptimaliseerd. “Daarna hebben we de tijdelijke onderbreking van de ademhaling gesimuleerd met een cardiorespiratoir model om ons begrip van de aandoening te verbeteren en hebben we belangrijke overeenkomsten met de data over echte kinderen gevonden,” aldus de jonge onderzoeker.

Om de centrale apneusignalering te verbeteren heeft Gabriele een tweetrapsaanpak ontwikkeld, bestaande uit een eerste signalering van apneuaanvallen, gevolgd door het gebruik van artificiële intelligentie om vast te stellen of het een centraal apneu betreft.

Bij gebruik van het best presterende model waren Varisco en zijn collega's in staat om in 93% van de gevallen centraal apneu gevolgd door bradycardie (waarbij de hartslag te langzaam is), wat als de meest kritieke vorm wordt gezien, correct te signaleren.

“Bij een laatste onderzoek is een artificiële intelligentie model gemaakt dat meerdere kanalen gebruikt om centraal apneu direct te herkennen aan de hand van fysiologische signalen,” merkt Varisco op. “Dit nieuwe model het geoptimaliseerde algoritme uit ons eerdere onderzoek, maar is veel sneller omdat het geen twee stappen hoeft te doorlopen. Dit maakt dat het in de toekomst ingezet kan worden in klinische bewakingsmonitoren.”

“In dit onderzoek hebben mijn collega's en ik laten zien dat het mogelijk is het aantal alarmen in NICU's veilig te verlagen door het optimaliseren van de workflow, het herzien van de protocollen, de invoering van nieuwe therapeutische interventies en het gebruik van artificiële intelligentie. We willen nu graag het onderzoek uitbreiden met data uit meerdere ziekenhuizen, om zo de veelbelovende resultaten die we tot nu toe verkregen hebben te valideren,” aldus Varisco.

Aanvullende informatie

Dit project is uitgevoerd binnen e/MTIC, een samenwerkingsverband van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e), het Máxima MC en Philips, en is gefinancierd door NWO-TTW binnen het ALARM-project.

Gabriele Varisco heeft op 21 maart zijn proefschrift aan de faculteit Applied Physics (TU/e) verdedigd.

Titel van het proefschrift: Monitoring the critical newborn – Towards a safe and more silent neonatal intensive care unit. Begeleiders: Carola van Pul, Xi Long en Peter Andriessen.