MAGIX Sequoia: DAW na operačních sálech - Rozhovor s Dr. Martinem Friedrichem o využití DAW v oblasti kardiochirurgie

Výrobce: 
Distributor: 

Sequioa je odborníky považována za jedno z nejuznávanějších softwarových řešení v oblasti počítačové zvukové produkce. Není tedy divu, že softwarové „know-how“ dokazuje své schopnosti rovněž i mimo hudební oblast, nicméně využití i na operačních sálech je opravdu neobvyklé.



Od roku 2010 pomáhají tvůrci programu Sequioa na oddělení doktora Martina Friedricha v univerzitní nemocnici v Göttingenu při výzkumu zaměřeném na zlepšení operačních podmínek v oblasti kardiochirurgie. O jeho zkušenosti a poznatky s užíváním tohoto softwaru požadal věhlasného lékaře Dr. Friedricha také zástupce firmy Magix Emanuel Hoisl. Dozvíte se je v následujícím rozhovoru: Pane Friedrichu, od roku 1998 pracujete na klinice hrudní a kardiovaskulární chirurgie univerzitní nemocnice v Göttingenu. Od roku 2005 působíte jako kardiochirurgický poradce a za tuto dobu jste provedl stovky operací. Co je příčinou vaší snahy o další optimalizaci operačních postupů?

U většiny srdečních operací se stále používá jeden kardiopulmonární bypass. Ten představuje, navzdory optimalizovanému systému pump a vedení, rozsáhlý zásah do organismu pacienta, neboť ve smyslu konzervace krve dochází ke zničení značné části krevních složek. Aktivní odsávání a "srkání" během operací má nezanedbatelný hemolytický účinek, tento hraje důležitou roli zejména při operacích srdečních chlopní, během kterých zabírají nevyhnutelné úkony (například odsávání krve) podstatnou část operačního času.


Vzhledem k tomu, že v průběhu těchto operací je nutné zamezit srážení krve, lze se jen těžko vyhnout odsávání velkého množství krve a je proto během složitých operací nezbytná především retransfůze krve za použití kardiopulmonárního bypassu. To v důsledku může způsobit, že zpět do pacientova krevního řečiště (oběhu) proudí poškozená krev. Vlivem působení smykových sil, zvýšené rychlosti proudění na hranách, ale také následkem kontaktu se vzduchem a turbulencemi, které představují hlavní příčiny hemolýzy, působí nucené odsávání problémy zejména v místě, kde k odsávání dochází. Právě kontakt krve se vzduchem je v literatuře, ve smyslu pozorovaného poškození krve, udáván jako velmi významný patofyziologický činitel.


Jaké jsou tedy důsledky pro pacienta, který podstoupí takovouto operaci?

V souhrnu lze říci, že v důsledku hemolýzy během operace dojde k poškození červených krvinek a do těla pacienta se uvolní hemoglobin, který představuje jeden z nejsilnějších jedů. Uvolněný hemoglobin může v omezeném množství být z těla odstraněn pomocí specifického proteinu. Pokud dojde k uvolnění většího množství hemoglobinu, je kapacita proteinu rychle vyčerpána a uvolněný hemoglobin má toxický účinek v kapilárách orgánů, zejména ledvinách. Tím lze vysvětlit výrazně vyšší výskyt akutního selhání ledvin u pacientů po delších srdečních operacích, zejména po operacích srdečních chlopní. Téměř každý asi slyšel o současné vlně výskytu infekce "EHEC" (Enterohemoragicá Escheria coli). Tato bakterie je rovněž příčinou, ovšem za působení jiného mechanismu, destrukce červených krvinek. V důsledku uvolnění velkého množství krevního barviva pak dochází k selhání ledvin. Mnoho pacientů tak musí být napojeno na čističku krve.


Problémy jsou tudíž způsobeny metodou odsávání krve. Neexistují v souvislosti s touto problematikou optimalizované postupy?

Zajisté, tlakem řízené pumpy se ovšem ukázaly být neúčinné, odsávací systémy řízené světlem mohou být nasazeny v situacích, kdy je odsávání zcela ponořeno v krvi, tudíž ani tato metoda není zcela účinná. Žádná z uvedených metod není tudíž v praxi samostatně použitelná. Ve sku-tečnosti operujeme dodnes s asistentem, který ručně, podle potřeby, řídí odsávání krve. Naším cílem byl vývoj akusticky řízeného systému na odsávání krve, který by navíc zabránil přisání tkáně na sací konec.


Zde tedy vstupuje na scénu Sequoia. Jak ovšem celý postup funguje v praxi?

Princip je jednoduchý: snímač zaznamenává vibrace vznikající v důsledku nuceného odsávání buď v držadle, nebo na hadici odsávání. Jak jsme zjistili, odsávání vede ke vzniku typického spektra frekvencí, které lze snadno oddělit od ostatních zvuků (šumů) během operace. V první fázi je signál zesílen v předzesilovači s vysokou vstupní impedancí 200 MOhm a dále zpracován strmou pásmovou propustí (FFT 1.5 – 9 kHz). Takto před-zpracovaný signál je přiveden na vstup systému Sequoia. Tento vstupní signál prochází kvůli dalšímu zvýšení citlivosti řízení přes šumový filtr. Komprese / rozklad signálu v systému Sequoia slouží k nastavení míry reakce ovládacích prvků pumpy odsávání. Takto získaný signál je pak použit ke korekci předvolených otáček peristaltického čerpadla.


Takže jakmile se ve spektru objeví frekvence vznikající v důsledku silného sání, dojde přes řídící napětový signál ke snížení sacího výkonu pumpy?

Správně. Rychlost otáčení je snížena na úroveň, při které již nejsou nežádoucí vibrace detekovatelné a tím dojde ke zvýšení účinnosti odsávání. Jak si jistě dokážete představit, prahové hodnoty a další parametry zpracování signálu mohou být proměnné, stejně jako použitý hardware a software. Prototyp je navržen s množstvím různých nastavení parametrů, aby bylo možné testovat různé rozsahy řízení, které tak mohou být implementovány v dalších automatizačních procesech. Navíc testujeme podmínky, za kterých může pumpa být odstavena, čímž chceme minimalizovat sání vzduchu. Jste tedy stále ve fázi testování zařízení? Ve skutečnosti jsme již o krok dále. Za použití akusticky řízené pumpy jsme již provedli několik operací pacientů. V současné době jsme již za tímto účelem použili systém Sequoia V.10. Do systému jsme integrovali druhé, vylepšené řízení, což pochopitelně pro systém Sequioa nepředstavuje žádný problém. To je v současnosti pochopitelně zatím stále ve fázi testování, jehož výsledky jsme potěšeni a předpokládáme provedení širší studie založené na získaných datech. Tuto studii chceme poté předložit úřadům ke schválení.


Skvělé! Pochopitelně máme radost, že jste se pro svůj výzkum rozhodl použít systém Sequoia. Pokud se ovšem podíváte na vaše potřeby ohledně zpracování zvukového signálu, tak by člověk mohl získat dojem, že tyto cíle řízení lze dosáhnout s jiným, mnohem jednodušším softwarovým řešením. Je to možné?

Naprosto ne. Soukromě používám program Samplitude a jsem ohromen jeho výkonem a stabilitou. Důležitým důvodem pro výběr systému Sequoia pro náš výzkum řízení pumpy byla doplňková možnost synchronního záznamu videosignálu. Pokud chcete posoudit celý signálový řetězec, je pro kontrolu obrazový signál nezastupitelný. Videosignál z pumpy je zaznamenáván přímo do systému Sequoia a stupeň řízení pumpy je pro účely statistického vyhodnocení dat porovnáván s doprovodným zvukem. Mimoto použité řešení nevyžaduje existenci žádné pracovní stanice a umožnilo nám tak v první řadě v rámci projektu provést rozsáhlý výzkum.


Pane doktore Friedrichu, moc vám děkujeme za rozhovor a těšíme se na další spolupráci s Univerzitní klinikou Göttingen.