utilidad de una red neuronal artificial para predecir la necesidad de derivación endoluminal en la...

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Investigaci on cl ınica Utilidad de una red neuronal artificial para predecir la necesidad de derivaci on endoluminal en la cirug ıa carot ıdea Marko Aleksic, Thomas Luebke, Joerg Heckenkamp, Michael Gawenda, Viktor Reichert y Jan Brunkwall, Colonia, Alemania Predecir la tolerancia del paciente al clampaje ser ıa de utilidad en la cirug ıa carot ıdea, a fin de minimizar los riesgos de ictus perioperatorio. En este estudio cl ınico, se utiliz o una red neuronal artificial (RNA), y se compar o con los m etodos estad ısticos convencionales, con el objetivo de evaluar aquellos par ametros que permitan predecir la necesidad de derivaci on endoluminal. Se analiz o la necesidad de protecci on del flujo cerebral en 850 pacientes sometidos a endarterectom ıa carot ıdea, bajo anestesia local, por estenosis carot ıdea severa. Con este fin, se utiliz o una RNA est andar de alimentaci on directa y retropropagaci on (NeuroSolutions Ò ; NeuroDimensions, Gainesville, FL) con tres capas (una capa de entrada, una oculta y otra de salida). Se examinaron de forma separada los par ametros cl ınicos preoperatorios (n ¼ 9) y los hemodin amicos intraoperatorios (n ¼ 3) de las neuronas de entrada. La precisi on de la predicci on se compar o con los resultados de un an alisis de regresi on con las mismas variables. En 173 pacientes (20%) se realiz o una derivaci on debido a la aparici on de d eficits hemisf ericos op erdida del conocimiento durante el clampaje. La predicci on de la RNA de no necesidad de derivaci on se realiz o mediante par ametros preoperatorios e intraoperatorios con una exactitud del 96% y 91%, respectivamente, mientras que el an alisis de regresi on mostr o una exactitud del 98% y el 96%, respectivamente. Los pacientes que necesitaron una derivaci on fueron identifi- cados mediante par ametros preoperatorios en un 9% y por los intraoperatorios en un 56% al utilizar la RNA. El an alisis de regresi on predijo correctamente el uso de shunts en el 10% de los que utilizaron los par ametros preoperatorios y en el 41% de los que usaron los intraoperatorios. Los par ametros hemodin amicos intraoperatorios son m as adecuados que los preoperatorios a la hora de indicar la necesidad de shunt en los casos en que la aplicaci on de una RNA proporciona unos resultados ligeramente mejores que el an alisis de regresi on. Sin embargo, la exactitud global es demasiado baja para renunciar a los m etodos de neuromonitorizaci on perioperatoria, como la anestesia local. INTRODUCCI ON La endarterectom ıa carot ıdea (EAC) ha demostrado ser superior en t erminos de profilaxis del ictus en comparaci on con el tratamiento m edico de la este- nosis severa de la car otida interna (ACI), tanto sin- tom atica como asintom atica 1,2 . A estos efectos, no debe pasarse por alto la isquemia cerebral durante el clampaje carot ıdeo, que constituye una causa potencial de d eficits neurol ogicos 3 . La colocaci on de un shunt intraluminal previene las consecuencias de DOI of original article: 10.1016/j.avsg.2008.04.004. Division of Vascular Surgery, Department of Visceral and Vascular Surgery, University Clinic of Cologne, Colonia, Alemania. Correspondencia: Marko Aleksic, MD, Division of Vascular Surgery, Department of Visceral and Vascular Surgery, University Clinic of Cologne, Kerpener Str. 62, 50973 Colonia, Alemania. Correo electr onico: [email protected] Ann Vasc Surg 2008; 22: 635-642 DOI: 10.1016/j.acvsp.2008.10.005 Ó Annals of Vascular Surgery Inc. Publicado en la red: 2 de septiembre de 2008 688

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Investigaci�on cl�ınica

DOI of or

Division ofSurgery, Univ

CorrespondDepartment oCologne, KerpeMarko.Aleksic

Ann Vasc SurDOI: 10.1016/� Annals of VPublicado en l

688

Utilidad de una red neuronal artificial parapredecir la necesidad de derivaci�onendoluminal en la cirug�ıa carot�ıdea

Marko Aleksic, Thomas Luebke, Joerg Heckenkamp, Michael Gawenda, Viktor Reichert

y Jan Brunkwall, Colonia, Alemania

Predecir la tolerancia del paciente al clampaje ser�ıa de utilidad en la cirug�ıa carot�ıdea, a fin deminimizar los riesgos de ictus perioperatorio. En este estudio cl�ınico, se utiliz�o una red neuronalartificial (RNA), y se compar�o con los m�etodos estad�ısticos convencionales, con el objetivo deevaluar aquellos par�ametros que permitan predecir la necesidad de derivaci�on endoluminal. Seanaliz�o la necesidad de protecci�on del flujo cerebral en 850 pacientes sometidos aendarterectom�ıa carot�ıdea, bajo anestesia local, por estenosis carot�ıdea severa. Con este fin,se utiliz�o una RNA est�andar de alimentaci�on directa y retropropagaci�on (NeuroSolutions�;NeuroDimensions, Gainesville, FL) con tres capas (una capa de entrada, una oculta y otra desalida). Se examinaron de forma separada los par�ametros cl�ınicos preoperatorios (n ¼ 9) y loshemodin�amicos intraoperatorios (n ¼ 3) de las neuronas de entrada. La precisi�on de lapredicci�on se compar�o con los resultados de un an�alisis de regresi�on con las mismas variables.En 173 pacientes (20%) se realiz�o una derivaci�on debido a la aparici�on de d�eficits hemisf�ericoso p�erdida del conocimiento durante el clampaje. La predicci�on de la RNA de no necesidad dederivaci�on se realiz�o mediante par�ametros preoperatorios e intraoperatorios con una exactituddel 96% y 91%, respectivamente, mientras que el an�alisis de regresi�on mostr�o una exactitud del98% y el 96%, respectivamente. Los pacientes que necesitaron una derivaci�on fueron identifi-cados mediante par�ametros preoperatorios en un 9% y por los intraoperatorios en un 56% alutilizar la RNA. El an�alisis de regresi�on predijo correctamente el uso de shunts en el 10% de losque utilizaron los par�ametros preoperatorios y en el 41% de los que usaron los intraoperatorios.Los par�ametros hemodin�amicos intraoperatorios son m�as adecuados que los preoperatorios a lahora de indicar la necesidad de shunt en los casos en que la aplicaci�on de una RNA proporcionaunos resultados ligeramente mejores que el an�alisis de regresi�on. Sin embargo, la exactitudglobal es demasiado baja para renunciar a los m�etodos de neuromonitorizaci�on perioperatoria,como la anestesia local.

iginal article: 10.1016/j.avsg.2008.04.004.

Vascular Surgery, Department of Visceral and Vascularersity Clinic of Cologne, Colonia, Alemania.

encia: Marko Aleksic, MD, Division of Vascular Surgery,f Visceral and Vascular Surgery, University Clinic ofner Str. 62, 50973 Colonia, Alemania. Correo electr�onico:@uk-koeln.de

g 2008; 22: 635-642j.acvsp.2008.10.005ascular Surgery Inc.a red: 2 de septiembre de 2008

INTRODUCCI �ON

La endarterectom�ıa carot�ıdea (EAC) ha demostrado

ser superior en t�erminos de profilaxis del ictus en

comparaci�on con el tratamiento m�edico de la este-

nosis severa de la car�otida interna (ACI), tanto sin-

tom�atica como asintom�atica1,2. A estos efectos, no

debe pasarse por alto la isquemia cerebral durante el

clampaje carot�ıdeo, que constituye una causa

potencial de d�eficits neurol�ogicos3. La colocaci�on de

un shunt intraluminal previene las consecuencias de

Vol. 22, N.º 5, 2008 RNA para predecir la necesidad de shunt en la cirug�ıa carot�ıdea 689

la hipoperfusi�on, pero su uso rutinario podr�ıaaumentar el riesgo de ictus perioperatorios debido a

lesi�on arterial, tromboembolia, o disfunci�on del

propio shunt4. Seg�un una revisi�on sistem�atica que

analiz�o los resultados asociados con el uso rutinario

o selectivo de shunts en la EAC, no puede preferirse o

descartarse ninguno de los m�etodos debido a que los

datos son muy limitados5.

No obstante, si se apoya el concepto de utilizaci�on

selectiva de shunts, ser�ıa �util saber de antemano qu�epacientes no tolerar�an el clampaje de la car�otida,

ya que todos los m�etodos de neuromonitorizaci�on,

en particular bajo anestesia general (electro-

encefalograf�ıa [EEG], potenciales evocados somato-

sensoriales, eco-Doppler transcraneal, determinaci�on

de la presi�on del mun�on de la ACI), son inciertos6-8.

Una de las alternativas a la ‘‘valoraci�on subjetiva por

el cirujano del sangrado retr�ogrado desde la ACI

distal’’9 es la realizaci�on de la cirug�ıa carot�ıdea bajo

anestesia local. La observaci�on continuada del

estado neurol�ogico del paciente despierto es fiable a

la hora de determinar si es necesaria una derivaci�on

o no10.

M�as recientemente, se ha utilizado el an�alisis

mediante una red neuronal artificial (RNA). Este

modelo matem�atico no lineal se caracteriza princi-

palmente por un proceso de autoaprendizaje para

establecer y mejorar su valor predictivo. Del mismo

modo que los humanos aplicamos el conocimiento

adquirido con la experiencia pasada a nuevos pro-

blemas o situaciones, una red neural utiliza los

resultados de an�alisis previos para construir un sis-

tema de ‘‘neuronas’’ que haga nuevas predicciones.

En la pr�actica, esto significa que el resultado actual,

en un contexto determinado, se compara repetida-

mente con el resultado predicho, lo que influye en

el peso de las relaciones entre las variables y por

tanto determina de forma incremental su valor

predictivo11.

En la literatura m�edica se encuentran trabajos en

los que se han aplicado modelos de RNA para el

diagn�ostico (infarto de miocardio12,13, embolia pul-

monar14, hemorragia gastrointestinal15), el an�alisis

morfol�ogico de ondas (electrocardiogramas16,

EEG17,18), y la imagen radiogr�afica19. Las RNA

tambi�en se han utilizado con �exito en la predicci�on

de resultados cl�ınicos con respecto a la mortalidad

por traumatismo20,21, trasplantes22, y oncolog�ıa,

donde, p. ej., han predicho el resultado en pacientes

con c�ancer colorrectal de forma m�as precisa que con

el sistema de clasificaci�on clinicopatol�ogica23.

Adem�as, las redes pueden generalizarse, ya que

tambi�en han permitido predecir el resultado en

pacientes procedentes de una instituci�on

independiente.

Puesto que no puede darse por sentada una

asociaci�on lineal entre variables en la cirug�ıacarot�ıdea, que s�ı es requerida por otros an�alisis

estad�ısticos, una RNA podr�ıa ser de utilidad a la

hora de predecir la necesidad de shunt y podr�ıaincluso superar el rendimiento de los an�alisis de

regresi�on que se aplican habitualmente. Por tanto,

en el siguiente estudio se compar�o la exactitud de la

predicci�on de shunt entre una RNA y un an�alisis de

regresi�on convencional, en el que los par�ametros

pre e intraoperatorios se evaluaron de forma aislada.

La base de datos se origin�o a partir de intervenciones

realizadas solamente bajo anestesia local.

MATERIALES Y M�ETODOS

Desde enero de 2000 hasta agosto de 2006, un total

de 850 pacientes fueron sometidos a EAC bajo anes-

tesia local, y constituyeron la poblaci�on de estudio.

Todos los datos perioperatorios se obtuvieron de

forma prospectiva y posteriormente se utilizaron

de forma retrospectiva para el an�alisis de predicci�on.

El estudio se present�o al comit�e de �etica local, que no

puso ninguna objeci�on.

Las intervenciones se realizaron bajo la

supervisi�on de 5 cirujanos vasculares senior. Se rea-

lizaron de forma programada en pacientes asin-

tom�aticos, mientras que en los sintom�aticos, el

tiempo de intervenci�on dependi�o de la rapidez con

la que fue insertada la derivaci�on endoluminal. La

intervenci�on se clasific�o como urgente o inmediata

si se realiz�o en las primeras 2 semanas o 2 d�ıas tras

el inicio de los s�ıntomas, respectivamente. En un

4% de los pacientes se intervino una estenosis recu-

rrente de la ACI (35/850).

Los pacientes con s�ıntomas de m�as de 6 meses de

evoluci�on y s�ıntomas inespec�ıficos, como mareo,

v�ertigo, o alteraciones cognitivas, se consideraron

asintom�aticos desde el punto de vista neurol�ogico.

La gravedad de las comorbilidades se evalu�oseg�un la clasificaci�on de la American Society of Anest-

hesiologists (ASA). El grado de estenosis de la ACI se

determin�o principalmente mediante eco-Doppler,

diferenci�andose entre estenosis de la ACI> 70% y>90%. As�ı mismo se registr�o la permeabilidad de la

ACI contralateral.

Si los hallazgos ecogr�aficos no fueron concluyen-

tes o fue necesario descartar una oclusi�on de la ACI,

se realiz�o una angiograf�ıa intraarterial adicional con

el examen selectivo de la ACI mediante inyecci�on

directa en 286 pacientes, lo que permiti�o evaluar

la presencia y direcci�on del flujo cruzado transhe-

misf�erico (hacia el hemisferio homolateral o en

direcci�on contraria al hemisferio homolateral).

690 Aleksic et al Anales de Cirug�ıa Vascular

A petici�on de los colegas que refirieron el caso, se

realiz�o una tomograf�ıa computerizada (TC) o una

resonancia magn�etica (RMN) cerebral antes de la

intervenci�on en 418 pacientes (49%) para compro-

bar la presencia de lesiones isqu�emicas.

Se sigui�o administrando cualquier tratamiento

preexistente con antiagregantes plaquetarios. Los

pacientes recibieron sedaci�on (midazolam, 7,5 mg

v.o.) antes de administrar la anestesia local, que

incluy�o el bloqueo del plexo cervical superficial y

profundo.

Tras la exposici�on de los vasos carot�ıdeos se

determin�o el flujo sangu�ıneo de la ACI utilizando

un flux�ımetro con medici�on del tiempo de tr�ansito.

Adicionalmente se registr�o el gradiente de presi�on a

trav�es de la estenosis (presi�on en la ACI/presi�on en

la arteria car�otida com�un [ACC]), como otro indica-

dor hemodin�amico del grado de estenosis, y la

presi�on en el mun�on de la ACI, representativo del

flujo sangu�ıneo cerebral colateral tras puncionar

directamente los vasos mediante un transductor de

presi�on calibrado.

La tolerancia a la isquemia cerebral se comprob�omediante el clampaje temporal de la ACI durante apro-

ximadamente 90 s. Se insert�o un shunt intraluminal

(9F Pruitt-Inahara) solamente si el paciente present�onuevos d�eficits hemisf�ericos, o su agravamiento, o se

produjo p�erdida de conocimiento, independiente-

mente de sus caracter�ısticas o de los par�ametros

hemodin�amicos registrados intraoperatoriamente.

Tras administrar 5.000 UI de heparina por v�ıasist�emica, se realiz�o una endarterectom�ıa est�andar

seguida de una plastia con parche de Dacr�on en la

mayor�ıa de los pacientes (796/850 ¼ 94%). Nuestro

departamento prefiere este tipo de reconstrucci�on

debido a su amplia aplicabilidad y resultados en

t�erminos de un bajo�ındice de recurrencia de estenosis.

En 46 intervenciones se utiliz�o la t�ecnica de la eversi�on

cuando existi�o adem�as una elongaci�on de la ACI.

Debido a la situaci�on anat�omica, la arteriotom�ıa tuvo

que cerrarse mediante sutura directa u otra t�ecnica,

como la interposici�on de pr�otesis en 8 ocasiones.

La heparina se revirti�o s�olo parcialmente (dos ter-

cios) tras haber controlado la reconstrucci�on

mediante la determinaci�on con el flux�ımetro.

Durante el postoperatorio se recetaron de forma

rutinaria heparina de bajo peso molecular (dosis

en funci�on del peso) y �acido acetilsalic�ılico (100

mg/d�ıa) siempre que no existiese ninguna

indicaci�on para una anticoagulaci�on adicional.

Uso de shunt a lo largo del tiempo

Para descartar cualquier sesgo con respecto a la

frecuencia de inserci�on de shunts, debido a las

preferencias personales de los cirujanos que inter-

vinieron en este estudio, o los cambios de h�abito y

experiencia a lo largo del tiempo, todo el per�ıodo de

estudio se dividi�o en 4 intervalos de 20 meses cada

uno, comparando la variaci�on en la tasa de

derivaci�on entre ellos.

Par�ametros evaluados

Las caracter�ısticas del paciente relacionadas con la

necesidad potencial de shunt (edad, sexo,

clasificaci�on ASA, momento de la cirug�ıa con res-

pecto a la aparici�on de los s�ıntomas, grado de este-

nosis de la ACI homolateral, presencia de oclusi�on de

la ACI contralateral, presentaci�on cl�ınica, lesiones

isqu�emicas cerebrales detectadas radiol�ogicamente,

flujo cruzado transhemisf�erico angiogr�afico) fueron

definidas como par�ametros preoperatorios. La

especificaci�on de cada par�ametro se presenta en la

tabla I. Adicionalmente, los par�ametros hemo-

din�amicos intraoperatorios fueron seleccionados

como variables de entrada para el an�alisis estad�ıstico

porque tanto la reducci�on del aporte de flujo al

cerebro, que depende del grado de estenosis de la ACI

(representado por el flujo de la ACI y el gradiente de

presi�on a trav�es de la estenosis), como la presi�on en el

mun�on de la ACI como indicador de la protecci�on del

flujo de sangre colateral podr�ıan influir en la tasa de

derivaciones. Los par�ametros pre e intraoperatorios

se analizaron de forma separada mediante RNA y

an�alisis de regresi�on.

Red neuronal artificial

En este estudio se utilizaron dos RNA est�andar

Perceptr�on multicapa, de alimentaci�on directa, en

las que se implement�o un modelo de retroaprendi-

zaje, uno para procesar los factores preoperatorios

y otro para analizar las variables intraoperatorias.

Cada red neural estuvo formada por una capa de

entrada, una capa oculta y una capa de salida.

Para reducir el tamano del grupo de datos y deter-

minar el grupo �optimo de variables de entrada, se

analiz�o la sensibilidad de las redes entrenadas

b�asicamente para priorizar las variables en el grupo

de datos suministrados. En detalle, este m�etodo

comprueba cada variable de entrada utilizando

una red neural. Cada variable es descartada de la

lista de entrada, y se determina la p�erdida resultante

de exactitud predictiva. Solamente las variables que

provocan una p�erdida significativa de exactitud al

ser descartadas son retenidas en el diseno final de

la red. As�ı pues, la capa de entrada consisti�o en 9

(factores preoperatorios) y 3 (factores intraoperato-

rios) neuronas de entrada, respectivamente. Cada

capa oculta interconectada consisti�o en 10 y 14

Tabla I. Especificaci�on de los par�ametros

Par�ametros preoperatoriosPar�ametrosintraoperatorios

Edad Flujo ACI (ml/min)

Sexo: hombre, mujer Presi�on del mun�on ACI

(mmHg)

Clasificaci�on ASA: I-IV Cociente de presi�on

sobre la estenosis (Dp

¼ pICA/pCCA)

Momento de la cirug�ıa:

programada, urgente,

inmediata

Grado de estenosis

homolateral ACI:

70%, < 90%, > 90%

ACI contralateral: per-

meable, ocluida

Estadio cl�ınico: asin-

tom�atico, CIT, ictus

Indicios radiol�ogicos de

isquemia cerebral:

presentes, ausente

Flujo cruzado transhe-

misf�erico

angiogr�afico: homo-

lateral, contralateral,

ausente

ACI: arteria car�otida interna; ASA: American Society of

Anesthesiologists.

Vol. 22, N.º 5, 2008 RNA para predecir la necesidad de shunt en la cirug�ıa carot�ıdea 691

neuronas ocultas con una funci�on de transferencia.

La capa de salida estuvo formada por una neurona

de salida. Para limitar el sesgo en la asignaci�on de

los subgrupos, las historias cl�ınicas de los pacientes

se dividieron aleatoriamente en grupos de entrena-

miento, validaci�on cruzada, y prueba en una

proporci�on 300:300:250. Cuando la funci�on de error

del grupo de validaci�on cruzada empez�o a

aumentar, se par�o el proceso de entrenamiento

para evitar sobreentrenar la red. El tamano del

paso de aprendizaje se estableci�o en 1,0 y la veloci-

dad en 0,7. Las RNA fueron entrenadas para apren-

der 10.000 iteraciones. El n�umero de capas de la red,

las neuronas ocultas, y los criterios para el cese se

determinaron a trav�es de un proceso de ensayo y

error, dado que no existe ninguna teor�ıa com�un-

mente aceptada que predetermine el n�umero�optimo de neuronas en la capa oculta. La inclusi�on

de una segunda capa oculta de nodos, p. ej., no

mejor�o el rendimiento del modelo.

Modelo de regresi�on log�ıstica binaria

Los mismos par�ametros pre e intraoperatorios (tabla

I) se utilizaron como variables independientes al

realizar el an�alisis de regresi�on binaria para calcular

las probabilidades de la necesidad de shunt en cada

paciente concreto.

An�alisis mediante las caracter�ısticas

operativas del receptor de los par�ame-tros pre e intraoperatorios

El rendimiento de los modelos estad�ısticos se evalu�omediante el an�alisis de las caracter�ısticas operativas

del receptor (ROC). En el an�alisis ROC, el rendi-

miento pron�ostico (es decir, la predicci�on del uso

de shunt) se describe seg�un dos �ındices: la fracci�on

verdadero positivo y la fracci�on falso positivo. El�area bajo la curva (ABC) ROC como medida no

param�etrica de discriminaci�on generada a partir de

los grupos de prueba respectivos se utiliz�o para

comparar el rendimiento de las RNA y del an�alisis de

regresi�on con respecto a los par�ametros pre e

intraoperatorios.

Estad�ıstica

Para el an�alisis estad�ıstico se utiliz�o el programa

SPSS, versi�on 12.0 (SPSS, Inc., Chicago, IL). Los

datos continuos se presentan como media e inter-

valo. La comparaci�on entre grupos se realiz�omediante la prueba chi-cuadrado. Las diferencias

se consideraron significativas para un valor de p <0,05.

La RNA se estableci�o con Neurosolutions�,

versi�on 5.0 (NeuroDimension, Gainesville, FL).

RESULTADOS

Caracter�ısticas de los pacientes

La media de edad de los pacientes fue de 70 anos

(l�ımites 39-91). El 69% fueron hombres y el 31%

mujeres. La mayor�ıa de ellos presentaron comborbi-

lidades graves que fueron clasificadas seg�un la ASA

(78% ASA III y IV).

La intervenci�on se realiz�o por estenosis sin-

tom�atica en el 40% de los casos (195 accidentes

isqu�emicos transitorios hemisf�ericos incluyendo

s�ıntomas oculares y 128 ictus). El 60% de los pacien-

tes no presentaron s�ıntomas neurol�ogicos. Ochenta

y una intervenciones (10%) fueron realizadas de

forma urgente en pacientes sintom�aticos, mientras

que 37 se realizaron de forma inmediata (4%) tras

el inicio de los s�ıntomas.

La mayor�ıa de los pacientes (53%) presentaron

estenosis de la ACI homolateral suboclusiva (>90%). En 81 casos (10%) se observ�o una oclusi�on

de la ACI contralateral. No existieron diferencias

Tabla II. Tasa de derivaci�on a lo largo del tiempo

692 Aleksic et al Anales de Cirug�ıa Vascular

en el lado intervenido (derecho frente a izquierdo:

429/421).

Per�ıodo N�umero de EAC Tasa de derivaci�on (%)

01/2000-08/2001 166 21

Hallazgos radiol�ogicos preoperatorios 09/2001-04/2003 213 23

05/2003-12/2004 247 20

01/2005-08/2006 224 18

EAC: endarterectom�ıa carot�ıdea.

Las gammagraf�ıas cerebrales mostraron lesiones

isqu�emicas cerebrales en el 58% de los casos (243/

418). El flujo cruzado hacia el hemisferio homolate-

ral se detect�o mediante angiograf�ıa en el 52% de los

casos (148/286), mientras que el flujo cruzado hacia

el hemisferio contralateral estuvo presente en el

18% de los (53/286). En el 30% (85/286) de los

casos no se observ�o flujo cruzado transhemisf�erico.

Determinaciones hemodin�amicas

intraoperatorias

El flujo de la ACI antes de la endarterectom�ıa oscil�oentre 1 y 620 ml/min, con una media de 164 ml/

min. La presi�on media en el mun�on de la ACI fue

de 50 mmHg, con un intervalo de 4-140 mmHg. El

cociente de presiones oscil�o entre 0,16 y 1,0, con

una media de 0,88.

Tasa de derivaci�on y comparaci�on a lo

largo del tiempo

En 173 pacientes fue necesario insertar un shunt

(20%). La tasa de derivaci�on no difiri�o de forma

significativa a lo largo de los cuatro per�ıodos (p ¼0,724) (tabla II).

Resultado

En estas 850 intervenciones se produjeron 7 d�eficits

temporales menores (0,8%) y 12 ictus de nueva

aparici�on (1,4%) con deterioro neurol�ogico perma-

nente. Entre estos 19 pacientes, 12 presentaron

s�ıntomas neurol�ogicos ya antes de la intervenci�on.

En 10 de los 19 pacientes se hab�ıa colocado un shunt.

Predicci�on de derivaci�on

Seg�un el an�alisis de RNA. La tolerancia al clampaje

de la car�otida, y por tanto la no necesidad de realizar

una derivaci�on, se predijo correctamente en el 96%

de los casos cuando se utilizaron los par�ametros

preoperatorios como factores de entrada para la

RNA y en el 91% de los casos en que se utilizaron

los par�ametros intraoperatorios. Sin embargo, la

necesidad de derivaci�on se predijo solamente en

un 9% con los par�ametros preoperatorios y en un

56% con los par�ametros intraoperatorios.

Una vez aplicado el an�alisis de regresi�on, los

pacientes que no necesitaron una derivaci�on fueron

identificados correctamente por los par�ametros

preoperatorios en el 98% de los casos, y por los

intraoperatorios en el 96%. De nuevo, la necesidad

de derivaci�on no estuvo suficientemente indicada ni

por los par�ametros preoperatorios ni por los intrao-

peratorios (9 y 41%, respectivamente).

An�alisis ROC. Tras el an�alisis ROC de la RNA (fig.

1), el ABC de los par�ametros intraoperatorios (0,84,

intervalo de confianza [IC] del 95%: 0,781-0,9) fue

mayor que el de los par�ametros preoperatorios

(0,695, IC del 95%: 0,623-0,768). Se observ�o una

diferencia similar en el an�alisis de regresi�on, con un

ABC de 0,873 (IC del 95%: 0,83-0,916) para los

par�ametros intraoperatorios y de 0,713 (IC del 95%:

0,655-0,771) para los preoperatorios (fig. 2).

DISCUSI �ON

El an�alisis multivariante mediante regresi�on log�ıs-tica se utiliza ampliamente en investigaci�on m�edica

para definir los factores pron�osticos. Dicho m�etodo

estad�ıstico se basa en la suposici�on de que las varia-

bles son lineales e independientes. En los sistemas

biol�ogicos y epidemiol�ogicos, no obstante, se han

demostrado principalmente interacciones complejas

no lineales. Cuando dichas relaciones entre las

variables son multidimensionales, se supone que

las RNA se adecuan mejor para la predicci�on de

resultados que otros modelos de predicci�on estad�ıs-tica. El car�acter de autoaprendizaje de la RNA se des-

cribe mejor por el proceso de entrenamiento de

retropropagaci�on utilizado en este estudio, en el

que el peso de las relaciones entre las variables se

establece mediante la comparaci�on repetitiva entre

los resultados predichos y el resultado real en el

grupo de datos suministrados, que determina en

�ultimo lugar su grado de significaci�on.

La dificultad a la hora de desarrollar modelos que

utilicen las RNA es que no existen teor�ıas com�un-

mente aceptadas que definan la arquitectura de la

red. Otra limitaci�on de los modelos de redes neurales

es que los coeficientes estandarizados y los cocientes

de probabilidad correspondientes a cada variable no

pueden calcularse y presentarse f�acilmente, dado

que son modelos de regresi�on.

1,00,80,60,40,20,0

1 - Specificity

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

Sen

sitivity

intraop. parameters

preop. parameters

Fig. 2. Curvas ROC obtenidas del an�alisis de regresi�on

con respecto a los par�ametros pre e intraoperatorios.

1,00,80,60,40,20,0

1 - Specificity

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

Sen

sitivity

intraop. parameters

preop. parameters

Fig. 1. Curvas ROC obtenidas de la RNA con respecto a

los par�ametros pre e intraoperatorios.

Vol. 22, N.º 5, 2008 RNA para predecir la necesidad de shunt en la cirug�ıa carot�ıdea 693

El an�alisis de las redes neurales genera pesos, que

son dif�ıciles de interpretar ya que se ven afectados

por el programa utilizado para generarlos24. Esta

falta de interpretabilidad a nivel de las variables

individuales (predictores) es una de las caracter�ısti-cas m�as criticadas en los modelos de redes neura-

les25. Adem�as, en comparaci�on con los modelos de

regresi�on lineal y log�ıstica, los modelos de RNA

tienen m�as tendencia al sobreajuste si se permiten

demasiados par�ametros libres. En este estudio, se

evit�o sobreajustar la red con los datos del entre-

namiento utilizando una validaci�on cruzada para

minimizar el error de generalizaci�on al aplicar el

modelo a un grupo de prueba.

Varias publicaciones en la literatura m�edica han

demostrado el �exito de los protocolos de RNA. En

una revisi�on realizada por Sargent26 de 28 estudios

importantes, la RNA super�o a los modelos de

regresi�on en 10 casos (36%), se vio superada por los

modelos de regresi�on en 4 (14%), y su rendimiento

fue similar a los modelos de regresi�on en los res-

tantes. Se lleg�o a la conclusi�on de que deben seguir

utiliz�andose ambos m�etodos, explor�andose de

forma complementaria. Gaudart et al27, utilizando

datos simulados, compararon el rendimiento de los

modelos de RNA y regresi�on lineal de los datos

epidemiol�ogicos y observaron que el rendimiento y

la solidez de ambos eran comparables. En otra

revisi�on colectiva de 28 estudios que compararon las

RNA con modelos de regresi�on log�ıstica o Cox, las

RNA superaron a los modelos de regresi�on en 10 de

los 28 estudios, pero se vieron superadas por los

modelos de regresi�on en 4 estudios, y el rendimiento

de ambos m�etodos fue similar en los 14 estudios

restantes. En los 8 estudios de mayor tamano

(tamano de la muestra > 5.000), los modelos de

RNA y de regresi�on empataron en 7 casos.

En cirug�ıa vascular, las RNA fueron capaces de

predecir complicaciones card�ıacas perioperatorias28

y el resultado, p. ej., en pacientes con rotura de

aneurisma a�ortico abdominal29.

En una publicaci�on reciente, se aplic�o de nuevo

una RNA en la correcci�on de aneurismas a�orticos

abdominales para predecir la mortalidad y fue

menos exacta que el an�alisis de regresi�on m�ultiple30.

Sin embargo, las variables de entrada se escogieron

por los resultados de la regresi�on log�ıstica univa-

riante de la misma base de datos.

Por el contrario, en este estudio, las variables de

entrada para la posible necesidad de derivaci�on fue-

ron seleccionadas independientemente de los datos

reales, de acuerdo con la literatura que sugiri�o estos

factores de riesgo31-35.

En conjunto, la RNA y los an�alisis de regresi�on

presentaron resultados similares en t�erminos de

importancia cl�ınica dado que los pacientes que tole-

raron el clampaje fueron identificados bastante

bien, mientras que la detecci�on fue baja en los que

necesitaron un shunt. Eso significa que estos

pacientes se habr�ıan dejado sin protecci�on frente a la

isquemia cerebral con el riesgo de sufrir un ictus si

nos hubi�esemos fiado de la predicci�on generada por

cualquier modelo estad�ıstico. Por lo tanto, la

colocaci�on de un shunt no puede basarse en los

694 Aleksic et al Anales de Cirug�ıa Vascular

par�ametros preoperatorios, como los signos cl�ınicos

o radiol�ogicos de ictus previo y otros criterios

angiogr�aficos, como el flujo cruzado solo, como se

ha sugerido anteriormente en la literatura. En tales

casos, la necesidad de establecer una derivaci�on

estar�ıa claramente subestimada.

Se supon�ıa que los par�ametros intraoperatorios

reflejaban mejor la condici�on hemodin�amica

durante la intervenci�on y, por tanto, quiz�a pre-

dec�ıan mejor el uso de shunt. Sin embargo, de

nuevo, la no necesidad de derivaci�on se predijo casi

siempre de forma correcta, mientras que la necesi-

dad de derivaci�on se predijo solamente en la mitad

de los pacientes que la necesitaron realmente. Esta

discrepancia se observ�o con la RNA y el an�alisis de

regresi�on. Si bien las variables intraoperatorias

proporcionaron mejores resultados que las variables

preoperatorias, la precisi�on predictiva sigue siendo

demasiado baja en vista de las consecuencias

potenciales de, err�oneamente, dejar de colocar un

shunt.

As�ı mismo, el an�alisis ROC confirma la superiori-

dad de las variables intraoperatorias para predecir el

uso de shunt durante la EAC, entre las que destaca la

que se utiliza m�as habitualmente, la presi�on del

mun�on de la ACI.

Al analizar los pacientes sometidos a EAC

tambi�en bajo anestesia local, Calligaro y Doug-

herty36 sugirieron un umbral de 40 mmHg para la

colocaci�on del shunt, en el que la tasa de falsos

negativos ser�ıa del 1%. Con este umbral, el doble de

los pacientes que realmente necesitaban una

derivaci�on habr�ıan recibido una en nuestra serie, lo

que ilustra las limitaciones de este �unico par�ametro.

Otros autores consideran que la presi�on del mun�on

de la ACI por s�ı misma no es adecuada para selec-

cionar los pacientes candidatos a una derivaci�on37.

Si todos estos resultados se transfieren a la EAC

realizada bajo anestesia general sin

neuromonitorizaci�on, sencillamente no sabr�ıamos

cu�ando realizar una derivaci�on sin exponer al

paciente a un riesgo de lesi�on vascular o isquemia

cerebral.

En el estudio aqu�ı descrito, la tasa de derivaciones

alcanz�o el 20%, porcentaje similar al observado por

otros autores38,39. Otras publicaciones describen

tasas de derivaci�on menores, de s�olo el 5%, al rea-

lizar EAC en pacientes despiertos40, hecho que no se

explica dado que las caracter�ısticas demogr�aficas,

anat�omicas y cl�ınicas, as�ı como la estrategia

quir�urgica, no difieren b�asicamente entre estas

publicaciones. En este estudio tampoco se produjo

un exceso de sedaci�on que pudiese ser causa de un

aumento del uso de shunts. Adem�as, puede demos-

trarse que la tasa de derivaci�on no depende de la

estrategia de cada cirujano, ya que la frecuencia de

su utilizaci�on no vari�o a lo largo del tiempo en este

estudio.

RESUMEN

En resumen, la RNA no mostr�o de forma clara una

mayor precisi�on que el an�alisis de regresi�on a la

hora de predecir la necesidad de derivaci�on durante

una EAC. En particular, los par�ametros preoperato-

rios recomendados tradicionalmente subestimaron

la necesidad de derivaci�on, pero los par�ametros

intraoperatorios tambi�en definir�ıan aproximada-

mente en uno de cada 2 pacientes que no tolerar�ıaun clampaje. La no necesidad de derivaci�on podr�ıapredecirse bastante bien mediante ambos modelos

estad�ısticos, lo que, no obstante, es cl�ınicamente

menos importante. Como consecuencia, no puede

brindarse ning�un consejo general en cuanto a la

colocaci�on de shunt para un paciente concreto que

vaya a someterse a una EAC sin la adecuada

neuromonitorizaci�on, que, por tanto, sigue siendo

obligatoria.

BIBLIOGRAF�IA

1. Barnett HJ, Taylor DW, Eliasziw M, et al. Benefit of carotid

endarterectomy in patients with symptomatic moderate or

severe stenosis. North American Symptomatic Carotid

Endarterectomy Trial collaborators. N Engl J Med 1998;339:

1415-1425.

2. Halliday A, Mansfield A, Marro J, et al. Prevention of disa-

bling and fatal strokes by successful carotid endarterectomy

in patients without recent neurological symptoms: rando-

mised controlled trial. Lancet 2004;363:1491-1502.

3. McKinsey JF, Desai TR, Bassiouny HS, et al. Mechanisms of

neurologic deficits and mortality with carotid endarte-

rectomy. Arch Surg 1996;131:526-531.

4. Salvian AJ, Taylor DC, Hsiang YN, et al. Selective shunting

with EEG monitoring is safer than routine shunting for

carotid endarterectomy. Cardiovasc Surg 1997;5:481-485.

5. Bond R, Rerkasem K, Rothwell PM. Routine or selective

carotid artery shunting for carotid endarterectomy (and

different methods of monitoring in selective shunting).

Stroke 2003;34:824-825.

6. Arnold M, Sturzenegger M, Schaffler L, et al. Continuous

intraoperative monitoring of middle cerebral artery blood

flow velocities and electroencephalography during carotid

endarterectomy. A comparison of the two methods to detect

cerebral ischemia. Stroke 1997;28:1345-1350.

7. Wellman BJ, Loftus CM, Kresowik TF, et al. The differences

in electroencephalographic changes in patients undergoing

carotid endarterectomies while under local versus general

anesthesia. Neurosurgery 1998;43:769-773.

8. Illig KA, Sternbach Y, Zhang R, et al. EEG changes during

awake carotid endarterectomy. Ann Vasc Surg 2002;16:

6-11.

9. Nguyen TQ, Lind L, Harris EJ, Jr. Selective shunting during

carotid endarterectomy. Vascular 2005;13:23-27.

Vol. 22, N.º 5, 2008 RNA para predecir la necesidad de shunt en la cirug�ıa carot�ıdea 695

10. Naylor AR. There is more to preventing stroke after carotid

surgery than shunt and patch debates. Eur J Vasc Endovasc

Surg 2005;29:329-333.

11. Terrin N, Schmid CH, Griffith JL, et al. External validity of

predictive models: a comparison of logistic regression, clas-

sification trees, and neural networks. J Clin Epidemiol

2003;56:721-729.

12. Baxt WG. A neural network trained to identify the presence

of myocardial infarction bases some decisions on clinical

associations that differ from accepted clinical teaching. Med

Decis Making 1994;14:217-222.

13. Baxt WG, Skora J. Prospective validation of artificial neural

network trained to identify acute myocardial infarction.

Lancet 1996;347:12-15.

14. Kemeny V, Droste DW, Hermes S, et al. Automatic embolus

detection by a neural network. Stroke 1999;30:807-810.

15. Das A, Ben-Menachem T, Cooper GS, et al. Prediction of

outcome in acute lower-gastrointestinal haemorrhage based

on an artificial neural network: internal and external vali-

dation of a predictive model. Lancet 2003;362:1261-1266.

16. Vijaya G, Kumar V, Verma HK. ANN-based QRS-complex

analysis of ECG. J Med Eng Technol 1998;22:160-167.

17. Kloppel B. Application of neural networks for EEG analysis.

Considerations and first results. Neuropsychobiology

1994;29:39-46.

18. Jando G, Siegel RM, Horvath Z, et al. Pattern recognition of

the electroencephalogram by artificial neural networks.

Electroencephalogr Clin Neurophysiol 1993;86:100-109.

19. Penedo MG, Carreira MJ, Mosquera A, et al. Computer-aided

diagnosis: a neural-network-based approach to lung nodule

detection. IEEE Trans Med Imaging 1998;17:872-880.

20. DiRusso SM, Sullivan T, Holly C, et al. An artificial neural

network as a model for prediction of survival in trauma

patients: validation for a regional trauma area. J Trauma

2000;49:212-220.

21. Izenberg SD, Williams MD, Luterman A. Prediction of

trauma mortality using a neural network. Am Surg 1997;63:

275-281.

22. Dorsey SG, Waltz CF, Brosch L, et al. A neural network

model for predicting pancreas transplant graft outcome.

Diabetes Care 1997;20:1128-1133.

23. Bottaci L, Drew PJ, Hartley JE, et al. Artificial neural net-

works applied to outcome prediction for colorectal cancer

patients in separate institutions. Lancet 1997;350:469-472.

24. Baxt WG. Application of artificial neural networks to clinical

medicine. Lancet 1995;346:1135-1138.

25. Ohno-Machado L, Rowland T. Neural network applications

in physical medicine and rehabilitation. Am J Phys Med

Rehabil 1999;78:392-398.

26. Sargent DJ. Comparison of artificial neural networks with

other statistical approaches: results from medical data sets.

Cancer 2001;91:1636-1642.

27. Gaudart J, Giusiano B, Huiart L. Comparison of the perfor-

mance of multi-layer perceptron and linear regression for

epidemiological data. Comput Stat Data Analysis 2004;44:

547-570.

28. Lapuerta P, L’Italien GJ, Paul S, et al. Neural network

assessment of perioperative cardiac risk in vascular surgery

patients. Med Decis Making 1998;18:70-75.

29. Turton EP, Scott DJ, Delbridge M, et al. Ruptured abdominal

aortic aneurysm: a novel method of outcome prediction

using neural network technology. Eur J Vasc Endovasc Surg

2000;19:184-189.

30. Hadjianastassiou VG, Franco L, Jerez JM, et al. Optimal

prediction of mortality after abdominal aortic aneurysm

repair with statistical models. J Vasc Surg 2006;43:467-473.

31. Rosenthal D, Stanton PE, Jr, Lamis PA. Carotid endarte-

rectomy. The unreliability of intraoperative monitoring in

patients having had stroke or reversible ischemic neurologic

deficit. Arch Surg 1981;116:1569-1575.

32. Sandmann W, Kolvenbach R, Willeke F. Risks and benefits

of shunting in carotid endarterectomy. Stroke 1993;24:

1098-1099.

33. Schneider JR, Droste JS, Schindler N, et al. Carotid endar-

terectomy with routine electroencephalography and selec-

tive shunting: influence of contralateral internal carotid

artery occlusion and utility in prevention of perioperative

strokes. J Vasc Surg 2002;35:1114-1122.

34. Wain RA, Veith FJ, Berkowitz BA, et al. Angiographic cri-

teria reliably predict when carotid endarterectomy can be

safely performed without a shunt. J Am Coll Surg 1999;189:

93-100.

35. Lopez-Bresnahan MV, Kearse LA, Jr, Yanez P, et al. Anterior

communicating artery collateral flow protection against

ischemic change during carotid endarterectomy. J Neuro-

surg 1993;79:379-382.

36. Calligaro KD, Dougherty MJ. Correlation of carotid artery

stump pressure and neurologic changes during 474 carotid

endarterectomies performed in awake patients. J Vasc Surg

2005;42:684-689.

37. Lacroix H, Van Gertruyden G, Van Hemelrijck J, et al. The

value of carotid stump pressure and EEG monitoring in

predicting carotid cross-clamping intolerance. Acta Chir

Belg 1996;96:269-272.

38. Allen BT, Anderson CB, Rubin BG, et al. The influence of

anesthetic technique on perioperative complications after

carotid endarterectomy. J Vasc Surg 1994;19:834-842.

39. Mayer RC, Bingley J, Westcott MJ, et al. Intraoperative

neurological changes in 1665 regional anaesthetic carotid

endarterectomies predicts postoperative stroke. Aust NZJ

Surg 2007;77:49-53.

40. McCarthy RJ, Walker R, McAteer P, et al. Patient and hos-

pital benefits of local anaesthesia for carotid endarte-

rectomy. Eur J Vasc Endovasc Surg 2001;22:13-18.