Пока ребёнок находится под общей анестезией, медики постоянно контролируют, нормально ли он дышит. Один из ключевых показателей при этом — уровень углекислого газа в крови.
Самый точный способ — установить тонкий катетер в артерию и взять кровь. Однако у новорождённых и грудных детей сосуды очень тонкие, поэтому поставить катетер сложно. Повторные заборы крови также могут повышать риск повреждения сосудов и усиливать нагрузку, связанную с анемией.
Южнокорейские исследователи предложили подход, позволяющий оценивать дыхательный статус ребёнка по нескольким биосигналам, которые измеряются во время операции, — без дополнительного забора крови. Группа профессора Ким Хёнхо из отделения педиатрии Центра детской больницы Святого Николая при Сеульской больнице Святой Марии Католического университета Кореи 21-го июля сообщила о разработке модели искусственного интеллекта (ИИ) для оценки уровня углекислого газа в крови. Первые авторы работы — ординатор Пак Чухён из отделения анестезиологии и медицины боли Сеульской больницы «Асан» и студентка медицинского факультета Университета Корё Чо Чхэын.
Во время операций у детей анализ выдыхаемого воздуха может заменить часть анализов крови.
Существует метод контроля дыхания без забора крови — измерение «концентрации углекислого газа в конце выдоха», то есть показателя CO₂, который фиксируется, когда пациент полностью выдыхает.
Однако этот показатель не всегда совпадает с уровнем углекислого газа в крови. Если нарушен баланс между вентиляцией лёгких и кровотоком либо есть проблемы с функцией сердца или лёгких, расхождение может увеличиваться.
Чтобы уменьшить эту погрешность, исследователи дополнили показатель CO₂ в выдыхаемом воздухе данными о температуре тела, настройках аппарата ИВЛ, возрасте, информации о заболеваниях и другими параметрами. Всего ИИ обучили на 10 видах данных.
При анализе данных 3586 детей средняя погрешность метода уменьшилась на 23%.
Команда проанализировала 8 853 пары измерений у 3 586 педиатрических пациентов, зарегистрированных в VitalDB — открытой базе биосигналов из операционных.
По данным VitalDB значения, оценённые ИИ, в среднем отличались от результатов реального анализа крови на 2,73 mmHg. При использовании только показателя CO₂ в выдыхаемом воздухе средняя погрешность составляла 3,56 mmHg. Когда учли несколько биосигналов одновременно, ошибка уменьшилась на 0,83 mmHg — примерно на 23%.
Исследователи также проверили модель на отдельных данных пациентов, которые не использовались при разработке ИИ. В выборке из 92 измерений у 50 педиатрических пациентов больницы Университета Чхуннам средняя погрешность составила 3,65 mmHg. В данных из Сеульской национальной университетской больницы, собранных заново с января 2024 года по июнь 2025 года (2 138 измерений у 499 детей), показатель составил 3,67 mmHg.
На независимых данных погрешность оказалась примерно на 0,9 mmHg выше, чем при оценке на VitalDB. То есть при применении к новым пациентам точность несколько снизилась. При этом, несмотря на различия между больницами и периодами сбора данных, ошибки в двух проверочных группах были почти одинаковыми.
Нужно дополнительно проверить, удастся ли сократить число анализов крови
Попытки оценивать уровень углекислого газа в крови у детей с помощью ИИ предпринимались и ранее. В 2024 году исследователи Детской больницы при Сеульском национальном университете представили схожую модель на данных 32 педиатрических пациентов, находившихся на ИВЛ.
Нынешняя работа отличается тем, что использует данные 3 586 детей, перенёсших операцию, и дополнительно тестирует модель на двух отдельных группах пациентов.
Однако делать вывод, что анализы крови можно сократить, пока рано. В исследовании анализировали уже накопленные медицинские записи. Насколько уменьшатся заборы крови или необходимость установки артериального катетера при использовании ИИ непосредственно в операционной, не проверяли.
В расчёты ИИ также входят данные, получаемые только по анализу крови, например уровень гемоглобина перед операцией. Поэтому речь идёт не о технологии, полностью исключающей забор крови, а скорее о вспомогательном инструменте для решения, как часто во время операции нужно проводить анализы.
Профессор Ким Хёнхо отметил: «Полностью заменить анализ газов артериальной крови он не сможет, но может стать полезным вспомогательным инструментом в ситуациях, когда сложно установить артериальный катетер или трудно часто проводить обследование». Он добавил: «Чтобы применять это в реальной клинической практике, нужны дополнительные исследования с непосредственным использованием у пациентов и проверкой эффекта».
Результаты опубликованы в международном научном журнале 《«Анестезиология» (Anesthesiology)》.
