Artificial Neural Network Model Estimating the Initial Dose of Propofol Used in General Anesthesia

Genel Anestezide Kullanılan Propofolün Başlangıç Dozunu Tahmin Eden Yapay Sinir Ağları Modeli

Abstract

The right dosing of drugs has a pivotal role in anesthesia. In preoperative anesthesia, ananesthesiologist calculates the doses of hypnotic drugs according to the patient's factors implements them in theclinical setting in the form of an initial and continuation dose. In this study, the initial dose of hypnotic agentpropofol (mg) was estimated using a multilayer feed-forward artificial neural network (MNN) structure,assuming no premedication or additional medication was used. The factors of age (year), weight (kg), height (m)and concomitant diseases have constituted the inputs of the proposed predictive network. The data set for thisstudy consisted of 299 patient samples and was created by expert anesthesiologists. Many ANN models designedwith different hyperparameters were tested to find the best estimator, and the results were recorded. According tothe obtained results, the best estimator has estimated the initial dose of propofol with success rates over 92%.Thanks to this model, it has been proven that the initial doses of potentially anesthetic drugs can be calculated byANN so that the application can be considered as an aid to anesthesiologists.

Özet

Anestezide ilaç dozunun doğru hesaplanması çok önemli bir rol oynamaktadır. Preoperatif anestezide, bir anestezi uzmanı, hipnotik ilaçların dozlarını hastanın faktörlerine göre hesaplamakta ve bunları klinik ortamda bir başlangıç ve devam dozu şeklinde uygulamaktadır. Bu çalışmada, hipnotik bir ajan olan propofolün başlangıç dozu (mg), premedikasyon veya ek ilaç kullanılmadığı varsayılarak çok katmanlı ileri beslemeli yapay sinir ağı (ÇKYSA) yapısı kullanılarak tahmin edilmiştir. Yaş (yıl), ağırlık (kg), boy (m) ve eşlik eden hastalık faktörleri önerilen öngörücü ağın girdilerini oluşturmuştur. Bu çalışma için veri seti 299 hasta örneği ile uzman anestezistler tarafından oluşturulmuştur. En iyi tahmin ediciyi bulmak için farklı hiper parametrelerle tasarlanan birçok YSA modeli test edilmiş ve sonuçları kaydedilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, en iyi tahminci % 92'nin üzerinde başarı oranlarıyla propofolün başlangıç dozunu tahmin etmiştir. Bu model sayesinde, potansiyel anestezik ilaçların başlangıç dozlarının YSA tarafından hesaplanabileceği kanıtlanmıştır. Bu çalışmada, uygulamanın anestezistleri asiste edebileceği önerilmektedir.