Expertensysteme – dringendes Erfordernis für die Frühdiagnostik der Sepsis

Zusammenfassung

Das Expertensystem FLORIDA (Fuzzy Logic Oriented Rule Interpreter for Diagnostic Applications) arbeitet mit einer Wissensbasis auf der Grundlage linguistischer Regeln klinischer Experten, von „fuzzy logic“ und unabhängig von jedwedem subjektiven Faktor mit den pathophysiologischen Vorgaben der Sepsis-3-Definition. FLORIDA erkennt die Sepsis durch Anstieg von ≥25 % des 2. eingehenden Werts gegenüber dem Referenzwert und setzt damit eine Wertedynamik voraus. Fehlt die Dynamik, ist das System außerstande, die Sepsis zu erkennen. Für eine retrograde klinische Validierung wurden von FLORIDA 498 fortlaufende Patienten einer internistischen Intensivstation gescannt. Das entspricht 1700 Patiententagen. Für den Untersuchungszeitraum lag die Prävalenz der Sepsis bei 10 %. 423 Patienten wurden als negativ erkannt und vom klinischen Experten bestätigt. Von den 48 von FLORIDA als septisch erkannten Patienten wurden 26 klinisch bestätigt (richtig-positiv, RP). Bei 22 Patienten konnte der Kliniker die Sepsisdiagnose nicht bestätigen (falsch-positiv, FP). Bei 4 Patienten hat FLORIDA keine Sepsis erkannt, der Kliniker aber eine Sepsis diagnostiziert (falsch-negativ, FN). Bei den 22 falsch-positiven Patienten handelt es sich um lebensbedrohliche Erkrankungen, die alle eine intensivmedizinische Versorgung erfordern. Unter der Berücksichtigung, dass FLORIDA aufgrund seiner Systemphilosophie die 4 falsch-negativen Fälle nicht erkennen konnte, ergeben sich eine Sensitivität von 1,0 und eine Spezifität von 0,95 für die Früherkennung einer sich entwickelnden Sepsis. Die Sepsis wird im Mittel 12,5 ± 8,6 h nach Festlegung des Sepsisbeginns durch den Experten erkannt. FLORIDA eignet sich besonders für den Einsatz auf Normalstationen und sollte über die Sepsisfrüherkennung und die potenziell frühere therapeutische Intervention zur hospitalen Sterblichkeitssenkung beitragen können. Aktuell ist die prospektive Validierung von FLORIDA erforderlich.

Abstract

The expert system FLORIDA (Fuzzy Logic Orientated Rule Interpreter for Diagnostic Applications) is equipped with a knowledge base applying linguistic rules of clinical experts according to the pathophysiologic conception of the sepsis-3 definition and the mathematics of fuzzy logic. It works independently of any subjective factors. FLORIDA detects sepsis by an increase of a second incoming value ≥ 25% compared with the reference value. It requires dynamics of the parameters used in knowledge base; thus, if the dynamics are absent, the system is unable to detect sepsis. In a retrospective clinical validation study, FLORIDA was used to scan 498 consecutive patients in a medical intensive care unit, which corresponded to 1700 patient–days. During the study period, the prevalence of sepsis was 10%. In all, 423 patients were identified as not having sepsis, which was confirmed by clinical experts. Among the 48 patients identified as having sepsis, 26 were confirmed (true positive). In 22 patients, sepsis could not be confirmed by the clinician (false positive). FLORIDA did not detect sepsis in 4 patients, but was diagnosed by the clinician (false negative). In the 22 false-positive patients, a life-threatening disease existed requiring intensive care. Because of the system philosophy, FLORIDA is unable to recognize patients with full blown sepsis at admission. With this in mind, the sensitivity was 1.0 and specificity was 0.95. Thus, FLORIDA is qualified for the early detection of a developing sepsis. Sepsis is detected on average 12.5 ± 8.6 h after the start of sepsis has been determined by a clinical expert. FLORIDA should be used on normal wards and should contribute to early detection of sepsis and potentially earlier therapeutic intervention in order to decrease hospital mortality. However, prospective validation is needed.