Search

Norsk sammendrag EN STUDIE AV BETENNELSESREAKSJONEN OG SIRKULASJONSSVIKTEN ETTER HJERTESTANS UTENFOR SYKEHUS Det har lenge vært kjent at hjertestans fører til en voldsom betennelsesreaksjon, som igjen fører til en dødelig flerorgansvikt. I 2019 ble 3715 personer forsøkt gjenopplivet i Norge, av disse ble 995 (27%) vellykket gjenopplivet og innlagt på sykehus. Etter 30 dager var 424 (11%) personer fortsatt i live. Selv om mange av de innlagte pasientene etter hjertestans har antatt dårlig prognose, må man som intensivlege fokusere på de faktorer man nå kan gjøre noe med, i håp om å bedre utfallet. Flere forskere forsøker derfor å finne svaret på hvilke faktorer som kan gruppere hjertestanspasienter og hvilken målrettet terapi som de ulike gruppene har effekt av. Fra januar 2016 til november 2017 inkluderte vi 50 pasienter som ble innlagt på St. Olavs Hospital etter hjertestans oppstått utenfor sykehus og fulgte dem tett, med hyppige målinger, i opptil seks dager etter innleggelse. Denne prospektive observasjonsstudien var godkjent av regional etisk komite, og alle pasienter, eller deres pårørende, samtykket til deltakelse. Studien resulterte i tre publikasjoner som ligger til grunn for denne avhandlingen. Vi har undersøkt betennelsesreaksjonen og sirkulasjonssvikten som oppstår etter hjertestans utenfor sykehus. Vi har konsentrert oss om de første seks dagene av intensivforløpet. Studie I tok for seg de store linjene i intensivforløpet etter hjertestans. Vi undersøkte både den overordnede utviklingen i sirkulasjonssystemet, organsvikt og forsøkte å finne pasientforløp som hadde fellestrekk. For å kunne vurdere fellestrekk mellom pasienter og utviklingen over tid, kodet vi målinger av sirkulasjonen (for eksempel blodtrykksnivå eller infusjonstakten av sirkulasjonsstøttende medikamenter) til sekvenser basert på et graderingssystem. Graderingssystemet var tredelt og gikk fra ”stabil sirkulasjon” til ”svært ustabil sirkulasjon”. I tillegg kodet vi årsaken til at pasienten forlot studien (”overført til sengepost”, ”fortsatt intensiv pasient” og ”død”). Til sammen gav dette oss en unik mulighet til å vurdere alle de enkelte pasientforløpene i ett samlet bilde og dernest finne pasientforløp som hadde fellestrekk. Vi fant at hjerteminuttvolumet steg, mens karmotstand falt i løpet av de første 48 timene etter hjertestans, og at majoriteten av pasientene stabiliserte seg innen 72 timer. Vi identifiserte fire undergrupper av pasientforløp med liknende utvikling og alvorlighetsgrad av sirkulasjonssvikt. Sjokkbar hjerterytme var assosiert med et fordelaktig forløp, mens høyt syreoverskudd i blodet ved innleggelse, som gjenspeiler langvarig tid uten tilstrekkelig sirkulasjon, var assosiert med et dårligere forløp. I studie II så vi først på sammenhengen mellom hjertestans og betennelsesmarkører i blodet, og dernest på sammenhengen mellom betennelsesmarkører og henholdsvis sirkulasjonssvikt og død. Vi fant at lang tid til gjenvunnet egensirkulasjon og høyt melkesyrenivå i blodet ved innleggelse var assosiert med komplement-aktivering, betennelsesfremmende cytokiner og markører for skade på åreveggen. Disse betennelsesmarkørene var igjen assosiert med lavere hjerteminuttvolum, blodtrykk, karmotstand og behov for sirkulatorisk støttende behandling i den initiale fasen av intensivforløpet. Dessuten var høye nivåer av komplementet TCC og cytokinet IL-6 ved innleggelse assosiert med 30-dagers dødelighet. I studie III undersøkte vi detaljer i sirkulasjonssvikten mer inngående. Vi ønsket å beskrive nærmere hvordan de to mekanismene, tap av karmotstand og hjertesvikt, bidro til sirkulasjonssvikten. Ved å beregne oksygen- og energileveransen, samt å vurdere dette i lys av markører på vevsmetabolisme, dannet vi oss et mer komplett bilde av hva svikten består i. Samtidig analyserte vi om høye nivåer av ulike betennelsesmarkører og hjertemarkører i blodet påvirket behandlingslengde med sirkulasjonsstøttende medikamenter og væskeinfusjoner. Vi fant at oksygen- og energileveransen tok seg opp, og vevsmetabolismen bedret seg i løpet av 48 timer. Til tross for at den matematisk beregnete karmotstanden var fallende, var det dominerende kliniske bildet en sirkulasjon i bedring. Høye nivåer av hjertesviktmarkøren pro- BNP, og ikke betennelsesmarkører, de første 52 timene, var avgjørende for hvor lenge pasienten hadde behov for det sirkulatorisk støttende medikamentet noradrenalin.

This thesis is a study of electrocardiography, blood pressure and glucose signals in the search for oscillatory physiological processes that are of importance for resilience and the development of disease. An oscillation is defined as a repetitive variation about a central value. Physiology shows oscillating behaviour over large spatial and temporal scales – from rapid variations of proteins and electrolytes on a cellular level to the female hormone cycle ranging over weeks and affecting the whole organism. The oscillatory processes are tightly linked to regulatory mechanisms, and several oscillations identified in biological signals are shown to be direct results of autonomic regulation. The loss of biological oscillations reduces the complexity of biological systems, which is seen with ageing and disease. It is believed that information about biological oscillations, if correctly extracted from biological signals, can be used in patient monitoring, diagnostics and prognostics. In the first paper, we explore three different analyses’ capabilities for identifying oscillatory components in a blood pressure signal. We focus on time-frequency analyses, which capture the time-variability of the oscillations, and we illustrate how such analyses have different temporal resolution among low frequencies. In the second paper, we analyse glucose recordings from pigs, identifying a previously not reported oscillation with frequency 0.01-0.02 Hz. Further, we observe that the oscillations are not constantly present, but rather come and go. In the third and fourth papers, we analyse time series of heart rate, systolic blood pressure and R-wave amplitude in healthy and cardiac surgery patients, respectively. We identify oscillatory components in all variables and subjects, showing large interindividual variations. In paper three, we identify slow oscillations in R-wave amplitude and illustrate cases where they are synchronized with oscillations in systolic blood pressure and heart rate. In paper four, we do not see distinct changes in the oscillatory distributions after cardiac surgery. The overall conclusion of this thesis is that the oscillatory distributions of electrocardiography and blood pressure signals of healthy and cardiac surgery patients are highly heterogenous and do not hold features that are either group-specific or common for both groups. Hence, we have not been able to identify information suitable for implementation in clinical decision tools. We are doubtful regarding biological oscillations’ capability of solely providing such valuable information. Consequently, there are major technological challenges that need to be overcome before automated tools are ready for clinical use.

Changes in surgical techniques and public attention to surgeons’ competencies in general, created a growth in simulation-based training in the late 90’s. The introduction of minimally invasive surgery, with its distinct set of techniques, gave a breeding ground to new ideas for acquisition of surgical skills outside of the operating room thus reducing the reliance on patients for surgical training. In parallel, an increase in adverse events following the introduction of laparoscopy and landmark cases revealing lack of external control, triggered a desire from healthcare management and other stakeholders to assure, through objective assessment, that surgeons have the skills and competencies necessary to perform surgery safely. In addition, organizational changes due to increased pressures on improved efficiency and reduced working hours, have altered the premises for the traditional apprenticeship model. In this context, the development of simulation-based training that reproduce vital parts of the surgical reality appeared as a promising adjunct to the apprenticeship model. Competency-based education, using simulators to assess surgical skills could fulfil patients’ and healthcare managements’ demand for greater accountability. However, simulationbased training and assessment require simulators that have enough support of validity for the intended use. Simulation-based training and assessment raises questions of whether training on simulators transfer to improved clinical performance and whether documented simulator competence equal clinical competence. The main objectives of this thesis were to contribute to the inquiry of these questions. In Paper 1 we explored operators’ appraisal of haptic feedback devices on a virtual reality (VR) simulator for laparoscopy, and investigated whether performance scores on simulators with and without haptic feedback differed. Twenty surgeons performed two tasks using two handles with and without haptic feedback in a blinded randomized cross-over set-up. Seventy-nine percent of the surgeons answered that haptic feedback is important, and eighty-five percent of the surgeons said they achieved better performance scores with handles without haptic feedback. In Paper 2 we explored procedural VR simulation in laparoscopy, endovascular surgery and flexible gastrointestinal endoscopy, through a literature review and an online questionnaire answered by simulator companies. The five simulator companies that answered had 78 procedural tasks, where only 17 of them were found in the literature review having been part of a validation study. We found that hardware-software combinations were sufficiently described in only 12 out of 116 retrieved articles. A large number of procedural tasks were available for training and further were in the pipeline, but most of them were still not part of studies investigating their validity. Paper 3 and 5 investigated whether documented simulator competence correspond with clinical competence for two different simulators: a VR simulator and a box trainer. Surgeons with different levels of experience tested two tasks on the VR simulator with haptics and four tasks on the box trainer with motion tracking. The tasks on the VR simulator and two of the tasks on the box trainer were not able to distinguish between levels of experience. This was probably due to limited physical resemblance of the haptic feedback on the VR simulator or the surgical space in the box trainer. The precision cutting and suture task was able to distinguish between the different groups; while the precision cutting task distinguished between novices and the two other groups, the suture task distinguished between experts and the two other groups, showing that the timing of an assessment task is important. Paper 4 investigated transfer of skills from a VR simulator with haptics to a clinical setting. An experimental group (N=16) trained on the simulator until they attained predefined score levels on the simulator, before they and a control group (N=14) performed a cholecystectomy on a porcine organ model in a box. Their videos were rated by two expert surgeons blinded to training status. The control group got significantly better scores on three out of four categories: “depth perception”, “bimanual dexterity” and “efficiency”. There was no difference between the groups for the fourth category: “tissue handling”. We believe additional friction in the haptic handles resulted in a negative training effect. In conclusion, this thesis has explored and validated simulation-based training and assessment in minimally invasive surgery. It was found that several VR simulated procedures are available on the market for training, though only a limited number have been part of a validation study. The validation studies often inadequately described the handles that were used. We found that training on haptic feedback with unrealistic friction resulted in a negative training effect. Presented in three of the papers, we found that haptic feedback is an essential part of VR simulators, and a feature that developers are struggling to make realistic enough. Further it was observed that assessment tasks should be adapted to level of training. Simulation-based training and assessment has unleashed potential both due to political and organizational aspects on one hand and potential technological improvements and educational evaluation on the other.

Norsk sammendrag Kommunikasjon i handling Forholdet mellom team-språk og teamarbeid i akuttsituasjoner Når alarmen går på sykehuset rykker leger og sykepleiere med forskjellig spesialkompetanse ut for å hjelpe pasienter med livstruende tilstander. For å utnytte den samlede kompetansen til et slik akutt-team, er det viktig med god kommunikasjon. Når sekundene teller, er teamkommunikasjon avgjørende for å jobbe sammen på en effektiv og sikker måte. De siste 30 årene har helsetjenesten fulgt anbefalinger fra andre høyrisiko organisasjoner (eks luftfart og forsvaret); «gullstandarder» for strukturert kommunikasjon er adoptert og tilpasset til medisinske team, og simulering er implementert som treningsmetode for å sikre godt samarbeid og god koordinering av oppgaver. Det overordnede målet med denne avhandlingen er å få mer kunnskap om forholdet mellom snakk og arbeid i team som jobber i medisinsk uavklarte akuttsituasjoner. Hensikten er å kunne påvirke kvaliteten på trening for tverrprofesjonelle akutt-team. Avhandlingen er basert på en kvantitativ (artikkel 1) og to kvalitative studier (artikler 2-4). Datagrunnlaget er videoopptak og observasjon av simulerte og reelle mottak av kritisk syke pasienter, som ikke har vært utsatt for traumer. Første artikkel utforsker gjennomførbarheten av å sette opp en simulert modell i en travel klinisk akuttavdeling (in-situ), for å studere «teamarbeid» og «situasjonsforståelse». I de tre siste artiklene ble team-snakk og teamaktiviteter transkribert fra videoopptak av tverrprofesjonelle mottaksteam på sykehus. I artikkel 2 og 3 ble data samlet inn under in-situ simulering i en mottaksavdeling, og i artikkel fire studerte vi reelle tverrprofesjonelle mottaksteam i arbeid. Data ble analysert ved bruk av aktivitetsanalyse som er en diskursanalytisk metode. Aktivitetsanalyse avdekket dynamikken og kompleksiteten i tverrprofesjonelt teamarbeid. Vi fant at språk har en viktig funksjon i «forhandling» om mening, i fordeling av oppgaver og ansvar, og i beslutningsprosesser i tverrprofesjonelle team som jobber i medisinsk uavklarte akuttsituasjoner. For økt pasientsikkerhet bør forholdet mellom språk og arbeid få større fokus i utdanning. I simuleringstrening for akutt-team bør man være bevisst på hvordan språk påvirker arbeidsprosesser, utover strukturerte «gullstandarder» fra andre høyrisiko organisasjoner. Summary Background Communication failures are a common cause of errors threatening patient safety in healthcare. Good communication skills are inextricably connected to good teamwork and are thus a prerequisite in complex medical emergencies when interdisciplinary teams, assembled in an ad hoc manner and under time pressure, treat patients with life-threatening illness. “Gold-standard” communication in medical emergencies is mainly derived from standards of crisis team management in other high reliability organizations (HROs), e.g., aviation and defence. As in these organizations, in the last 30 years, simulation has gained an international foothold as the training method for teamwork in healthcare. The overall objective of this thesis was to increase knowledge of the talk-work relationship in emergency teamwork to provide suggestions for improving team training. Methods This thesis is built on one quantitative and two qualitative studies using audio/video recordings and direct observations of teams admitting patients. Data have been collected from nursing team in situ simulations in an intensive care unit (ICU), interprofessional emergency team in situ simulations in an emergency department (ED), and real-life interprofessional emergency teamwork in an ED. The first study was based on a quantitative educational intervention study exploring the feasibility of using an in situ simulation model in the ICU assessing ‘‘Team Working’’ and ‘‘Situation Awareness’’ using the Anaesthetists' Non-Technical Skills (ANTS) system. In the second and third study, audio/video recordings were transcribed verbatim and activity analysis, a version of qualitative discourse analysis, was applied. The focus was to investigate functions of team-talk by analysing the interconnections between language and actions in communicatively and medically critical phases of teamwork. Results Paper 1: High clinical activity makes establishing an in situ simulation model within a busy ICU challenging but feasible. The intraclass correlation coefficient (ICC) between the two raters indicated moderate agreement in the two main categories of the ANTS system. Statistically, we found no differences. Paper 2-4: The activity analysis uncovered the dynamics and complexity of teamwork. In the knowledge-driven emergency team activities under study, language had an important influence in negotiating meaning, in the (re)distribution of responsibility and in team decisionmaking processes. Conclusion To improve communication skills in interprofessional knowledge-driven team activities, there is a need for focusing on the function of language in addition to standardized communication strategies. To improve the quality of team training, educators should include the influence that talking has on work processes. To influence patient safety, educators should be aware of the key role that simulation plays in building shared team mental models of how to speak during emergencies.