Automated Pulse Oximeter Waveform Analysis to Track Changes in Blood Pressure During Anesthesia Induction: A Proof-of-Concept Study

Introduction L'hypotension arterielle peroperatoire est associee a une augmentation de la morbi-mortalite postoperatoire. Lors d'une intervention chirurgicale, la pression arterielle est principalement mesuree par la methode oscillometrique a l'aide d'une manchette sur le membre superieur. De par l'intermittence des mesures, des changements rapides de pression arterielle peuvent etre manques et par consequent nuire au patient. Les outils de mesures de la pression arterielle en continu de maniere non-invasive existants, sont compliques a mettre en œuvre et restent peu fiables. Dans la presente etude, nous posons l'hypothese que l'analyse d'une courbe d'oxymetre de pouls, a l'aide d'un algorithme dedie, permet de detecter des changements de pression arterielle systolique (PAS) et moyenne (PAM) pendant l'induction d'une anesthesie generale. Methode La performance d'un algorithme d'analyse d'onde d'oxymetrie de pouls (oBPM®) d'estimer la PAS et la PAM et les changements de celles-ci durant l'induction anesthesique chez 40 patients, prevus pour une chirurgie elective, necessitant une anesthesie generale et la mise en place d'un catheter de mesure de pression arterielle invasive a ete evaluee. Des changements rapides de PAS et de PAM de plus de 20 %, mesures par la reference invasive et par l'oBPM® ont ete compares puis representes dans des graphiques a quatre quadrants (four quadrant plot) et en coordonnees polaires (polar plot). La capacite de suivi de la pression arterielle de l'algorithme a ete evaluee pour des changements survenant sur une duree de 30 secondes a cinq minutes. Le second objectif de l'etude etait d'evaluer la compliance de l'algorithme oBPM® aux criteres de l'Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI). L'exactitude et la precision de la mesure de PAS et de PAM par l'oBPM®ont ete comparees a la mesure invasive par catheterisme a divers intervalles apres calibration allant de 30 secondes a cinq minutes. Resultats Des changements rapides (survenant sur des periodes de 60 secondes ou moins) de la PAS et la PAM evalues par l'oBPM® sont fortement correles et montrent une excellente concordance avec les changements de la pression arterielle invasive. Le coefficient de correlation de Pearson dans le pire des cas (worst-case Pearson's correlation) est de 0,94 [0,88, 0,97) (intervalle de confiance de 95 %) avec un taux de concordance de 100 % [100 %, 100 %], et un taux de concordance angulaire a 30° de 100 % [100 %, 100 %]. La capacite de suivi de la pression arterielle de l'algorithme a tendance a diminuer progressivement a mesure que la periode pendant laquelle les changements produits s'accroit, atteignant 0,89 [0,85, 0,91) (correlation de Pearson), 97 % [95 %, 100 %] (taux de concordance) et 90 % [85 %, 94 %] (taux de concordance angulaire) dans le pire des cas. En ce qui concerne l'exactitude et la precision, les valeurs PAS derivees de l'OBPM® sont conformes aux criteres AAMI jusqu'a 2 minutes apres calibration, tandis que les valeurs de PAM derivees de l'oBPM® correspondent aux criteres en tout temps. Conclusion L'analyse de la forme de l'onde pouls d'un oxymetre est utilisable pour suivre des changements rapides de PAS et de PAM pendant l'induction d'une anesthesie. Une bonne concordance avec les mesures invasives de reference est observee pour la PAM jusqu'a au moins 5 minutes apres l'etalonnage initial. A l'avenir, cette methode pourrait etre utilisee pour suivre les variations de pression arterielle survenant entre les mesures oscillometriques intermittentes, et pourrait par exemple declencher automatiquement l'inflation des manchettes a pression lorsqu'un changement significatif de la pression arterielle est detecte, contribuant a ameliorer la securite des patients lors d'une anesthesie par une methode simple. -- BACKGROUND: lntraoperative hypotension is associated with postoperative complications and death. 0scillometric brachial cuffs are used to measure arterial pressure (AP) in most surgical patients but may miss acute changes in AP. We hypothesized that pulse oximeter waveform analysis may help to detect changes in systolic AP (SAP) and mean AP (MAP) during anesthesia induction. METHODS: ln 40 patients scheduled for an elective surgery necessitating general anesthe­ sia and invasive AP monitoring, we assessed the performance of a pulse oximeter waveform analysis algorithm (optical blood pressure monitoring [oBPM]) to estimate SAP, MAP, and their changes during the induction of general anesthesia. Acute AP changes (>20%) in SAP and MAP assessed by the reference invasive method and by oBPM were compared using 4-quad­ rant and polar plots. The tracking ability of the algorithm was evaluated on changes occurring over increasingly larger time spans, from 30 seconds up to 5 minutes. The second objective of the study was to assess the ability of the oBPM algorithm to cope with the Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) standards. The accuracy and precision of oBPM in estimating absolute SAP and MAP values compared to the invasive method was evalu­ ated at various instants after algorithm calibration, from 30 seconds to 5 minutes. RESULTS: Rapid changes (occurring over time spans of s:60 seconds) in SAP and MAP assessed by oBPM were strongly correlated and showed excellent concordance with changes in invasive AP (worst-case Pearson correlation of 0.94 [0.88, 0.97] [95% confidence interval], concordance rate of 100% [100%, 100%], and angular concordance rate at ±30° of 100% [100%, 100%]). The trend­ ing ability tended to decrease progressively as the time span over which the changes occurred increased, reaching 0.89 (0.85, 0.91) (Pearson correlation), 97% (95%, 100%) (concordance rate), and 90% (85%, 94%) (angular concordance rate) in the worst case. Regarding accuracy and precision, oBPM