在围手术期和重症监护过程中报道的ECG误报率高达86%。高误报率会导致“警报疲劳”,临床医生往往会关闭警报或忽略病人潜在的重要生理变化,误报也可能导致不适当或有害的治疗。ECG误报通常是由于环境中(如手术室)产生的不良信号或人为干扰造成的。
在某种程度上,可以通过使用滤波器或多模式信号处理法,也就是综合动脉压力波形或脉搏血氧饱和度信号使误报率降到最低。但是,手术室可能会出现无脉搏搏动的生理情况,例如循环衰竭期间或体外循环开始或结束时,此时心电监护误报的影响可能非常严重。
案例事件
2015年10月,我部购买了新的手术室监护系统(拥有X2和MMS模块的IntelliVueMX800)。这两个模块都配有版本为E.01.01的ECG硬件。我院重症监护室和其他机构拥有相配套的早期版本心电监护软件,该版本软件没有发生过心电信号丢失的情况。
到2015年11月,心脏和非心脏手术中都出现了几次心电图信号/波形丢失和明显的心搏停止警报。在使用有创动脉监测这一种可靠的替代监测方法后,这些警报很快就被作为人为干扰或信号问题而排除。然而,在两例心胸病患者外周血管灌注压较低期间,由于监护仪报警,我们启动了甚至准备实施有潜在危害的干预措施,包括推注肾上腺素,心脏起搏和心脏按压。其中一例,我们使用了经食管超声心动图排除了心肌缺血。另一例中,当体外循环停止,患者明显出现室性心动过速需要复律时,从心电监护上看其似乎处于心搏停止的状态。
我们所有的手术室都出现了多例心电图信号平直类似心搏停止的情况,这种情况通常出现在长时间正常/可接受的心电图形态之后,但有时也会出现在麻醉诱导前。监视器显示/发出'INOP'(不可操作)的警报或'ECG无信号'伴明显的心搏平直线的警报,而不是单单一个'心搏停止'警报。
遇到这些事件通常需要更换心电模块,电缆以及电极,这样做要么会推迟手术,要么会不时妨碍手术过程。然而,这些方法并不能可靠地解决心电信号丢失问题。
2015年12月,我们将这样的情况汇报了制造商和治疗用品管理部门。
首先,2016年1月,制造商建议:误报可能是由于皮肤与电极之间接触不良,并建议更换电极种类。然而这一方法无法解决该问题。随后,制造商认为心电图电缆可能因使用非离子型无酒精无氯化物湿巾进行常规清洁而受到污染。该方法也未能解决问题。我们将心电图电缆送至制造商,但未发现明显电缆问题。
上述措施均不能从根本上解决此类间歇性发作的问题,那么我们推测信号丢失的原因与监测仪对不良信号的反应有关。为此,我们进行了一项实验室测试,使用心电图模拟器和全新的飞利浦5'EASI'导联心电监护仪(与我们手术室使用的相同),判定安装有不同版本硬件(A.00.04和E1.01.01)的X2心电图模块在不同输入条件下是否表现一致。模拟器连接右臂,左臂,左腿,右腿和胸前5导联;两个模块都使用相同的导联连接法。人为控制电阻大小。心电图显示II导联以及胸导联。
当我们使用老版本J.10.30软件和重症监护病房中性能可靠的A.00.04硬件的X2 ECG模块时,发现当心前区导联的电阻逐渐增加时,尽管信号质量随之下降,但II导联或V5导联并没有丢失信号。
当使用带有错误版本即K.21.54软件和B.00.04硬件的较新的X2心电图模块重复此试验,逐渐增加右臂导联的电阻即出现了信号的完全丢失,此时系统“自动切换”至III导联,试图找到更有用的信号,这个过程耗时13秒。去除人为电阻即可恢复为 II导联和V5导联正常波形。当我们重复这个试验并增加胸导联的电阻时,V5导联出现信号丢失,并且没有自动切换到另一导联;此时去除电阻即可恢复V5导联正常信号。重要的是,我们观察到在新版ECG硬件中发生的信号丢失的阈值比旧版本要低的多,这就解释了为什么旧版本没有发生导联信号丢失。
讨论
本报告重点介绍了监护设备出现意外情况时面临的挑战,以及如何进行原因的识别和纠正。此外,报告还强调了在不同环境中了解设备使用的注意事项。尽管我们希望获得最佳质量的心电图波形,但在电磁干扰复杂的手术室中,即使是不良信号也比信号丢失更好。
制造商仅仅在我们试验后,才告知我们,是由于软件和硬件的重新开发之后,ECG系统对电阻的变化变得更加敏感所导致的。自动切换的阈值由制造商设定。与早期版本相比,新的监护仪/软件系统中该阈值已被重新设定,因此会在监护仪显示“直线”心电图信号。在较旧的版本中,尽管信号变差,仍然保留有部分ECG信号。
虽然我们的实验室试验显示电阻增加会产生故障,但制造商认定故障是由于电缆中的并联电阻降低引起的,其根本原因是ECG电缆连接点中的流体进入。我们同意这可能是一个触发因素,但我们认定,显示“直线”的根本原因是监护仪/软件处理不良信号的方式。
临床上,自动切换过程花费了极其漫长的时间(13 秒),这段时间里任何导联中都没有可见的心电图轨迹。此外,如果施加的电阻在自动切换阈值附近波动,则模块可能会在自动切换和恢复原导联之间来回变换,此时只有零星的ECG图形显示在满是“直线”的屏幕上。
虽然经验丰富的麻醉医生通过参考临床检查或其他来源的监测进行综合判断,如有创动脉血压或脉搏血氧仪也许能够区分真性心脏停搏,但有很多情况下是无法区分。例如,低体温的低血压患者可能无法显示可靠的脉搏血氧饱和度曲线,体外循环的患者对于去除主动脉夹钳或体外循环停止不会表现出脉动反应。这些情况下的心电信号丢失可能导致不恰当的干预措施,包括推注抢救药物,心外起搏,再次使用体外循环或除颤。
此外,重症监护环境下已经开发出一些算法,通过整合不同来源的信号,包括心电图,动脉血压和体积描记迹,以提高致命威胁相关警报检测的灵敏度和特异性。尽管如此,在手术室和重症监护环境中人为干扰/误报率仍然高达90%,导致医务人员的警报疲劳和不敏感,并因此导致无法及时应对危及生命的事件。
制造商提供的信息指出,当系统检测到并联电阻时,可能会发生信号丢失。新的ECG硬件具有增强的自检能力,可以检测导线和电缆内部屏蔽之间的并联电阻。以前的心电图硬件无法检测到电缆内部的并联电阻。当电极/电缆/机器连接器变湿时,例如在清洁,消毒,在手术或侵入性操作期间备皮时使用液体,患者出汗或环境湿度高时,并联电阻的大小可能发生变化。
自上述报道以来,制造商已经发布了一种改进的电缆设计,以减少由于液体进入电缆后出现的电阻改变,同时更新后的软件系统会显示“检查ECG电缆”代替不真实的心电图直线,并发出可能丢失信号的警报。故障的根源(不良信号的软件处理)没有改变,但自从制造商更新软件后,在我院没有出现过ECG误报事件。
Cowie B, Baker L, Shoghi B, et al. Electrocardiogram failure in the operating room – bench testing to prevent bed‐side disaster[J]. Anaesthesia, 2018, 73(6).
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