Sistema automatizado controla el coma inducido médicamente

Una nueva interfaz cerebro-máquina (BMI) podría automatizar el proceso de colocar a los pacientes en un coma inducido médicamente, abriendo la puerta a un control más avanzado de la anestesia.

Investigadores del Hospital General de Massachusetts (MGH; Boston, EUA) y el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, Cambridge, EUA) utilizaron un software desarrollado para analizar la actividad de las neuronas con el fin de crear algoritmos y analizar los patrones del electroencefalograma (EEG) en tiempo real para determinar un nivel objetivo de la actividad cerebral, en el coma inducido; esa etapa se conoce como supresión de explosión. Con base en ese objetivo, se construyó una BMI automatizada que ajusta el flujo de un anestésico con el fin de conseguir un control de retroalimentación óptima, con el análisis en tiempo real de las lecturas de EEG continuas alimentadas de nuevo al sistema para asegurar el mantenimiento del objetivo de supresión de explosión.

El nivel de supresión de explosión se deriva usando la probabilidad de supresión de explosiones (BSP), una medida instantánea de la probabilidad de estar en el estado de supresión, lo que representa el efecto del anestésico propofol utilizando un modelo de compartimento lineal, de dos dimensiones, ajustado para la experimentación. Los investigadores calcularon el BSP, en tiempo real, con el EEG, segmentado en una serie de tiempo binario, mediante la derivación de un algoritmo de espacio de estado de dos dimensiones. El dispositivo BMI resultante puede cambiar rápidamente el nivel de supresión de explosión sin rebasarlo o no alcanzarlo, manteniendo un control preciso de los niveles objetivos de variación de tiempo de supresión de la explosión.

Entre los beneficios de un sistema de este tipo sería la capacidad de mantener el coma médico a un nivel más preciso, consistente, lo que se puede hacer de forma manual, así como usar dosis más bajas de fármacos anestésicos, una reducción posible con la tecnología asistida por computador. Además, al eliminar la necesidad de dedicar una enfermera de la unidad de cuidados intensivos (UCI) en cada turno para la monitorización continua de un solo paciente, los hospitales podrían cambiar significativamente las necesidades de personal. El estudio, que describe el nuevo sistema, fue publicado el 1 de octubre de 2013, en la revista PLOS Computational Biology.

“Para usar una analogía que compara dar anestesia a volar un avión, la forma en que se ha hecho es como volar un en rumbo directo durante horas o incluso días sin necesidad de utilizar un piloto automático”, dijo el autor principal, Emery Brown, MD, PhD, del Departamento de Anestesia, Cuidados Críticos y Medicina del Dolor de MGH. “Imagínese que usted va a volar durante dos días y yo le voy a dar un curso muy específico que debe mantener durante largos períodos de tiempo, pero, sin embargo, quiero que usted mantenga su mano en el palo para volar el avión. Simplemente no tiene sentido”.

La supresión de la explosión es un marcador de EEG de profunda inactivación cerebral y pérdida del conocimiento consiste en estallidos de actividad eléctrica que se alternan con períodos de isoelectricidad (supresión). La supresión de la explosión es el objetivo en el coma médico para ayudar a la recuperación después de lesiones cerebrales y para tratar la epilepsia refractaria a los tratamientos farmacológicos convencionales. El coma inducido a menudo necesita ser mantenido durante varias horas o incluso días.

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Massachusetts General Hospital
Massachusetts Institute of Technology