Limitazioni cognitive umane. Un'applicazione clinica ampia e coerente dei principi fisiologici richiederà supporto decisionale | Jiotower

André Cournand, Werner Forssmann e Dickinson Richards hanno ricevuto il premio Nobel per i contributi fisiologici che hanno permesso lo sviluppo della moderna cardiologia, pneumologia e terapia intensiva. Tra i contributi seminali del loro gruppo, le relazioni tra il contenuto di gas nel sangue e le pressioni parziali sono concetti importanti pertinenti a molte importanti decisioni cliniche oggi (1). Pertanto, ho notato con sgomento l’assenza di consapevolezza di questi concetti in due incontri internazionali nel 2016 in Nord America e in Asia. Durante i periodi di discussione, qualcuno ha chiesto al pubblico di esperti se una persona al livello del mare con pressione arteriosa di ossigeno (PaO2) di 95 mm Hg e saturazione di ossigeno (SaO2) del 95% potrebbe essere ipossiemica. La risposta uniforme era ” no “- non una persona si offrì volontaria” contenuto di ossigeno ridotto (concentrazione di ossigeno arterioso)”, fino a quando non fu menzionata l’anemia. A quel punto in entrambi gli incontri, il pubblico ha riconosciuto il legame tra l’anemia e la conseguente riduzione della concentrazione di ossigeno arterioso. Limitare l’interpretazione dell’ipossiemia a SaO2 o PaO2 porta a un’incoerenza logica fondamentale. Un paziente con PaO2 normale o SaO2 e insufficienza cardiaca ad alto rendimento a causa della bassa emoglobina soffre di ipossiemia grave (bassa concentrazione di ossigeno arterioso), con insufficienza dell’organo terminale (cuore). Limitare l’interpretazione a una normale PaO2 o SaO2 indica che il paziente non ha ipossiemia. L’incoerenza logica è: ipossiemia ( bassa concentrazione di ossigeno arterioso) = nessuna ipossiemia (normale PaO2 o SaO2), cioè “a = non a”. Tutti e tre i riflessi di O2 nel sangue dovrebbero essere esaminati. Una diminuzione di uno di essi (PAO2, SaO2 o concentrazione di ossigeno arterioso) indica ipossiemia.

Queste due esperienze rappresentano esempi particolari di un problema su larga scala-il fallimento dei nostri sistemi educativi per consentire un’ampia comprensione tra i medici dei principi fisiologici fondamentali (2). L’enfasi degli ultimi decenni sulla scienza riduzionista, comprese le varie branche di ricerca “omiche”, ha probabilmente contribuito a una diminuzione della comprensione dei concetti di fisiologia applicata di base. Alcune istituzioni accademiche hanno, come la mia, eliminato i loro dipartimenti di fisiologia. Questo fallimento del sistema educativo suggerisce che non ci si può aspettare che i medici prendano costantemente decisioni cliniche legate alle migliori prove fisiologiche—un problema su larga scala con più determinanti (vide infra) che probabilmente sarà almeno parzialmente risolto dall’applicazione di protocolli informatici dettagliati che includono una logica fisiologica sana (3). L’attuale apparente de-enfasi dei principi fisiologici fondamentali sembra parte di un più ampio problema di decisione clinica—il fallimento dei medici di collegare costantemente le loro decisioni alle migliori prove (4, 5).

I medici non applicano costantemente le cure sulla base delle migliori prove. Ad esempio, i medici critici attualmente non applicano in modo coerente il potenziale salvavita ampiamente riconosciuto della ventilazione meccanica ai pazienti con lesioni polmonari acute (6) 16 anni dopo una pubblicazione storica (7). I cardiologi non applicano costantemente trattamenti basati sull’evidenza per i pazienti della clinica di insufficienza cardiaca che sembrano essere candidati appropriati (8). In effetti, le opinioni dei medici spesso riflettono male le loro effettive prestazioni. Questa è una carenza umana diffusa (9). Gli esseri umani comunemente sopravvalutano le loro prestazioni (9-11). Inoltre, i medici non riescono a eseguire ai livelli desiderati, quando valutano i dati quantitativamente. Ad esempio, una chiara traccia della pressione di occlusione del palloncino dell’arteria polmonare è stata correttamente interpretata da infermieri e medici esperti solo per metà del tempo (12-14). Anche quando i medici sono assolutamente certi, la loro stima del risultato è imperfetta. Il sedici percento dei pazienti in unità di terapia intensiva, ritenuto da tutti i medici curanti di non essere in grado di sopravvivere al loro soggiorno in unità di terapia intensiva, è sopravvissuto (15). Risultati simili sono stati riscontrati nello studio sull’Sepprofene nella sepsi quando i pazienti moribondi, inequivocabilmente attesi a morire, sono stati esclusi dall’arruolamento nello studio (16). Il tredici percento di questi pazienti esclusi è sopravvissuto (comunicazione scritta personale, G. Bernard, 2012).

La nostra incapacità di collegare le decisioni con le migliori prove è dovuta in parte ai limiti cognitivi dei decisori umani, inclusi i decisori clinici. La memoria umana a breve termine o di lavoro è stata stimata limitata a 7 ± 2 variabili negli anni ‘ 50 (17). Una stima più attuale è 4 ± 1 costrutti (18). La qualità delle decisioni diventa generalmente degradata una volta superato questo limite di quattro costrutti (18). A causa di questa limitazione la maggior parte delle decisioni cliniche si basano su una o tre variabili. Questa limitazione ci consente di sviluppare regole razionali per il processo decisionale, poiché ogni decisione si basa su così poche variabili di input (3). Il limite di quattro costrutti sembra sorprendente per gli umani, che comunemente sovrastimano le loro prestazioni (10). Tuttavia, questo limite di quattro costrutti si riflette nei comportamenti comuni. La spirometria è comunemente valutata con display grafici di due coppie di variabili (curve volume–tempo e flusso–volume). Anche se l’espirazione forzata coinvolge solo tre variabili (flusso, volume e tempo), non visualizziamo comunemente le tre variabili in una trama tridimensionale perché è troppo difficile da interpretare per la maggior parte degli spettatori. Un costrutto fisiologico del nucleo associato alla limitazione del flusso e alla dimensione e alla forma di strutture multiple di diversi sistemi corporei coinvolge solo quattro pressioni: ingresso, uscita, interno ed esterno. Pinlet-Poutlet è la caduta di pressione flusso-resistiva associata ai sistemi di conduzione che spostano il materiale da un punto all’altro. Pinside-Pousside è la differenza di pressione transmurale che determina la dimensione e la forma di un corpo tridimensionale con proprietà elastiche. Queste quattro semplici pressioni costituiscono il fondamento di importanti comportamenti fisiologici di condurre vasi nel sistema vascolare, le vie aeree e il tratto urogenitale, tra gli altri. Una pubblicazione della American Physiological Society ha riconosciuto la difficoltà di comprendere questo e altri principi fisiologici fondamentali sperimentati da studenti e professionisti clinici. La pubblicazione ha esplorato le strategie per affrontare questo basso livello di comprensione dei principi fisiologici fondamentali tra i medici (2).

Protocolli informatici sensibili al contesto dettagliati possono generare istruzioni mediche personalizzate che sono ben adattate alle esigenze individuali del paziente nel tempo (19-24). Abbiamo sviluppato i protocolli informatici dettagliati sensibili al contesto iniziale per uno studio clinico di rimozione extracorporea di CO2 per i pazienti con sindrome da distress respiratorio acuto (19). Tali protocolli sono associati a risultati clinici più favorevoli rispetto a quelli associati a decisioni cliniche non assistite (20). I protocolli possono anche servire a tradurre prontamente i risultati della ricerca in pratica clinica (23). La fattibilità di sviluppare, convalidare e implementare tali protocolli non è più in discussione. Tuttavia, ancora senza risposta sono questioni importanti riguardanti la frazione di compiti clinici e le sfide suscettibili di tale supporto decisionale protocollo, e la capacità di scalare l’attuazione di tali protocolli tra le grandi istituzioni e tra le istituzioni. Un’applicazione diffusa sarebbe probabilmente un mezzo efficace per garantire un miglioramento continuo della qualità e realizzare un sistema di assistenza sanitaria di apprendimento. Sarebbe anche un mezzo per incorporare informazioni fisiologiche sia per scopi decisionali che educativi. Ciò potrebbe consentire un’ampia distribuzione degli importanti contributi fisiologici di Cournand, Richards, Riley e colleghi a una comunità di medici.

Per esplorare una fonte di sovraccarico di informazioni clinico, ho contato il numero di categorie variabili per un paziente di terapia intensiva supportato con ventilazione meccanica. Ho limitato il conteggio a quelle variabili facilmente identificabili nella cartella clinica e ho ignorato le note dei medici, le note degli infermieri, le note dei terapeuti, le note dei consulenti, tutti i rapporti di imaging e patologia e altre fonti di informazione. Ho contato 236 categorie variabili considerate dai medici dell’unità di terapia intensiva. Le decisioni sulla sindrome da distress respiratorio acuto indotta da sepsi potrebbero, ad esempio, coinvolgere più ventilazione meccanica, ossigenazione arteriosa, variabili circolatorie, renali, farmacologiche e per infusione endovenosa, oltre a molteplici suggerimenti di consulenti. Sebbene il sovraccarico di informazioni dei medici sia stato riconosciuto per oltre un secolo (25, 26), molti percepiscono che la medicina ha sempre richiesto ai medici di gestire enormi quantità di dati e che la capacità di gestire la complessità distingue i buoni medici dal resto (27). Sembra corretto, sul valore nominale, che avere una maggiore capacità di gestire più elementi in memoria a breve termine o di lavoro contribuirà a prestazioni superiori. La capacità di memoria di lavoro rappresenta una grande componente (da un terzo a metà) dell’intelligenza generale (28). Tuttavia, la capacità di memoria di lavoro anche di quei medici con prestazioni superiori è molto piccola rispetto al numero di variabili affrontate dai decisori clinici in contesti clinici complessi comuni. Anche i migliori medici commettono errori ed eseguono in modo incoerente (4).

Se i risultati dei pazienti non fossero influenzati dalle variazioni nel processo decisionale del clinico, le suddette osservazioni non sarebbero importanti. Tuttavia, l’Istituto di Medicina stima che l’errore medico sia responsabile di più decessi di quelli prodotti da molte categorie di malattie o lesioni temute (5). Stime più recenti sono ancora più alte (29), con un rapporto che stima che l’errore medico sia la terza causa di morte negli Stati Uniti (30). A peggiorare le cose, l’Istituto di Medicina stima che un terzo dei nostri trillion 3 trilioni di spesa sanitaria nazionale viene erogato per cure inutili o inefficaci. Questa è una spesa di circa trillion 1 trilione, o circa 1,4 volte il nostro bilancio totale della difesa nazionale. Gli sforzi per ridurre o eliminare le variazioni ingiustificate nell’assistenza dovrebbero pertanto essere una priorità nazionale (31, 32). In effetti, è l’oggetto di una serie di strategie di processo aziendale, intese a migliorare questo insieme di problemi e sfide (33). Sfortunatamente, le strategie di processo aziendale ampiamente applicate che includono il miglioramento continuo della qualità, il miglioramento della qualità totale, zero danni al paziente, Six Sigma e altri non abbracciano il problema principale di sostenere e alleggerire il decisore clinico cognitivamente limitato. Non riescono quindi ad affrontare un problema fondamentale nell’assistenza sanitaria: i decisori clinici sono un fattore determinante delle spese sanitarie. Si potrebbe sospettare che i problemi in discussione sarebbero migliorati istituendo un sistema integrato con un unico pagatore (non abbiamo un sistema sanitario integrato negli Stati Uniti). Di nota è un rapporto del Canadian Institute for Health Information che indica una spesa simile (circa il 30%) per cure inappropriate nel sistema sanitario canadese a pagamento singolo (34, 35). Pertanto, l’organizzazione del sistema sanitario e la struttura dei pagamenti non sembrano essere il fattore determinante. Questa somiglianza di prestazioni degli Stati Uniti e i sistemi canadesi riguardanti la spesa sanitaria inappropriata sono coerenti con l’interpretazione che il problema principale spetta ai decisori clinici. Tuttavia, non conosco nessun programma sistematico diretto ad esplorare la rigorosa applicazione scientifica di protocolli informatici dettagliati che potrebbero alleggerire i medici sovraccarichi di informazioni, indurre decisioni coerenti legate alle prove, garantire un’applicazione coerente di sani principi fisiologici e persino controllare automaticamente dispositivi come ventilatori meccanici o macchine di sostituzione renale extracorporea. La frazione del processo decisionale clinico suscettibile di controllo a circuito chiuso (automatico) o di controllo a circuito aperto (un clinico esamina e accetta o rifiuta un’istruzione) rimane inesplorata.

Mi chiedo perché l’ampia modellazione fisiologica del corpo umano non sia abbracciata ampiamente in tali protocolli in uno sforzo nazionale sistematico, dal momento che sembra fattibile farlo (19, 20, 24, 36-39). Data la de-enfasi della formazione di fisiologia per i medici e il basso livello di comprensione dei principi fondamentali fisiologici (2), questo sembra un passo logico per le comunità cliniche e fisiologiche. Tuttavia, uno sforzo sistematico richiederebbe decisioni da parte di più dirigenti e finanziamenti da parte di agenzie nazionali. Non vedo prove che questo sarà imminente nel prossimo futuro. Richiederebbe il riconoscimento dei limiti cognitivi umani, l’accettazione della necessità di perseguire un supporto decisionale fisiologicamente forte per la ricerca clinica e scopi di assistenza clinica e la ristrutturazione dell’infrastruttura di conservazione e promozione nel mondo accademico per consentire ai giovani medici interessati di assumere ruoli di primo piano in questo sforzo. I giovani medici che supervisionano la cura di un protocollo informatico dettagliato che fornisce istruzioni cliniche personalizzate potrebbero, sospetto, avere poche pubblicazioni all’anno, rispetto alle loro controparti nei laboratori scientifici riduzionisti. La cura richiederebbe probabilmente il monitoraggio della letteratura con attenzione a tutte le pubblicazioni correlate; revisione della logica quando nuove informazioni lo indicano; test, in silico, della nuova logica rispetto ai dati di input convalidati e agli output del protocollo; revisione del protocollo rivisto con un piccolo gruppo di esperti appropriato; testare e convalidare la sicurezza del protocollo rivisto in un ambiente clinico che può funzionare come un laboratorio di esiti clinici umani; e infine pubblicare la revisione, sostituendo le copie web esistenti della versione precedente. Questo è un grande impegno che richiederebbe finanziamenti garantiti e un importante cambiamento culturale nella comunità sanitaria. Al centro di questo cambiamento culturale sarebbe il riconoscimento che i nostri obiettivi sanitari non saranno probabilmente raggiunti con la continua insistenza sul modello clinico ippocratico (esperto senza aiuto, autoritario). Piuttosto, anche se continueremo ad avere bisogno di esperti, quegli esperti dovrebbero essere aiutati da protocolli informatici dettagliati che abbracciano costrutti fisiologici fondamentali e forniscono istruzioni cliniche personalizzate. Questi protocolli potrebbero fornire un’efficace educazione medica continua riflettendo i costrutti logici e fisiologici contenuti nelle regole del protocollo, al momento opportuno per l’educazione—quando il decisore clinico si interroga su un’istruzione di protocollo. Tale educazione potrebbe portare i contributi fisiologici di Cournand, Richards e colleghi direttamente ai decisori clinici all’interno dell’ampia comunità sanitaria.