Ο μετεγχειρητικός πόνος σε υπερήλικες ασθενείς με υποθρεψία

Abstract

Introduction: Nutritional screening is gaining recognition in perioperative medicine, as Anesthesiologists need to assess patients' nutritional status to identify malnutrition risks. Although the definitions of malnutrition remain unclear, poor nutritional status is associated with increased perioperative complications, including postoperative pain. Effective pain management is crucial to prevent acute pain from developing into chronic pain. However, the link between undernutrition and pain is not well-established, prompting interest in whether nutritional assessment tools correlate with pain severity. The Mini Nutritional Assessment Short-Form (MNA-SF) is a validated screening tool for geriatric patients, recommended by ESPEN (European Society of Clinical Nutrition and Metabolism) for routine use. The modified NUTRIC (mNUTRIC) score evaluates critically ill patients’ nutritional risk, guiding interventions to improve outcomes. This prospective, non-interventional study aimed to assess whether nutritional screening tools and biochemical biomarkers of nutrition and inflammation are related to acute and chronic postsurgical pain and could predict postoperative pain trajectories, both acute and chronic, in elderly surgical patients, using interpretable machine learning methods. Materials and Methods: A total of 108 patients aged ≥70 undergoing elective surgery under anesthesia were enrolled. Preoperative assessments included the Mini Nutritional Assessment-Short Form (MNA-SF), the modified Nutritional Risk in the Critically Ill score (mNUTRIC), the Acute Physiology and Chronic Health Evaluation (APACHE), the Sequential Organ Failure Assessment (SOFA), red cell distribution width (RDW), C-reactive protein (CRP), serum bilirubin, serum albumin, serum calcium, and serum ferritin. Pain was recorded at four time points: re-surgery, immediately post-surgery, 30 days, and six months. Statistical analysis and machine learning analysis were conducted. Results: Statistical analysis found significant links between nutritional status and pain outcomes. Higher mNUTRIC and APACHE scores correlated with increased pain, while higher albumin and MNA-SF scores were associated with lower pain levels. Chronic pain at six months was strongly linked to poor preoperative nutritional and inflammatory status. Regarding machine learning, XGBoost classifiers were trained to predict pain at each time point, using a custom ordinal-aware loss function and evaluated via accuracy, F1-scores, and confusion matrices. Feature importance was analyzed with SHAP values for model interpretability. The results were the following: Predictive accuracy varied across timepoints: 36% (pre-surgery), 52% (acute post-surgery), 42% (30 days), and 55% (six months). Misclassifications were predominantly within one ordinal level of the true pain score. SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis revealed APACHE, CRP, albumin, ferritin, and MNA-SF as key predictors across models. Chronic pain predictions at six months showed the highest accuracy and stability, highlighting the relevance of preoperative nutritional and inflammatory markers in long-term pain outcomes. Conclusion: Findings suggest that nutritional deficiencies and inflammation contribute to postoperative pain and recovery. Integrating nutritional screening into preoperative assessments could improve outcomes by guiding interventions. Also, this study uses interpretable machine learning in an innovative way to link nutritional screening and inflammation markers to postoperative pain in elderly patients. The findings emphasize the predictive role of nutritional and inflammatory status in pain trajectories and suggest that integrating such assessments into perioperative care may improve personalized pain management and recovery outcomes in the elderly. Future research should refine predictive models to better understand the complex interplay between nutrition, inflammation, and pain in perioperative care.

Εισαγωγή: Ο έλεγχος της θρέψης αποκτά όλο και σπουδαιότερο ρόλο στην περιεγχειρητική ιατρική, καθώς οι Αναισθησιολόγοι καλούνται να αξιολογήσουν τη θρεπτική κατάσταση των ασθενών για τον εντοπισμό του κινδύνου της υποθρεψίας. Παρότι οι ορισμοί της υποθρεψίας παραμένουν ασαφείς, η φτωχή θρεπτική κατάσταση σχετίζεται με αυξημένες περιεγχειρητικές επιπλοκές, συμπεριλαμβανομένου και του μετεγχειρητικού πόνου. Η αποτελεσματική αναλγητική αντιμετώπιση είναι κρίσιμη για την αποτροπή της μετάβασης του οξέος πόνου σε χρόνιο. Ωστόσο, η συσχέτιση μεταξύ υποθρεψίας και πόνου δεν έχει τεκμηριωθεί επαρκώς, γεγονός που εγείρει ενδιαφέρον σχετικά με το κατά πόσο τα εργαλεία διατροφικής αξιολόγησης σχετίζονται με τη βαρύτητα του μετεγχειρητικού πόνου. Το σύντομο ερωτηματολόγιο Mini Nutritional Assessment Short-Form (MNA-SF) αποτελεί επικυρωμένο εργαλείο διατροφικού ελέγχου για γηριατρικούς ασθενείς και συνιστάται για συστηματική χρήση από την ESPEN (European Society of Clinical Nutrition and Metabolism). Ο τροποποιημένος δείκτης NUTRIC (mNUTRIC) εκτιμά τον διατροφικό κίνδυνο σε κρίσιμα πάσχοντες ασθενείς και καθοδηγεί τις παρεμβάσεις με στόχο τη βελτίωση της έκβασης. Η παρούσα προοπτική, μη παρεμβατική μελέτη στόχευσε στη διερεύνηση του ερωτήματος αν και πόσο τα εργαλεία διατροφικού ελέγχου και οι βιοδείκτες θρέψης και φλεγμονής συνδέονται με τον οξύ και χρόνιο μετεγχειρητικό πόνο και μπορούν να προβλέψουν την πορεία του μετεγχειρητικού πόνου – τόσο του οξέος όσο και του χρόνιου – σε ηλικιωμένους χειρουργικούς ασθενείς, μέσω ερμηνεύσιμων μεθόδων μηχανικής μάθησης.Υλικά και Μέθοδοι: Συνολικά 108 ασθενείς ηλικίας ≥70 ετών που υποβλήθηκαν σε προγραμματισμένη χειρουργική επέμβαση υπό αναισθησία εντάχθηκαν στη μελέτη. Η προεγχειρητική αξιολόγηση περιλάμβανε τα εξής: MNA-SF, mNUTRIC, APACHE, SOFA, εύρος κατανομής ερυθρών αιμοσφαιρίων (RDW), C-αντιδρώσα πρωτεΐνη (CRP), ολική χολερυθρίνη, αλβουμίνη ορού, ασβέστιο ορού και φερριτίνη ορού. Ο πόνος καταγράφηκε σε τέσσερα χρονικά σημεία: Προεγχειρητικά, άμεσα μετεγχειρητικά, στις 30 ημέρες και στους έξι μήνες. Πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση και ανάλυση μηχανικής μάθησης. Αποτελέσματα: Η στατιστική ανάλυση ανέδειξε σημαντικές συσχετίσεις μεταξύ της θρεπτικής κατάστασης και της έντασης του πόνου. Υψηλότερες τιμές στους δείκτες mNUTRIC και APACHE συσχετίστηκαν με αυξημένο πόνο, ενώ υψηλότερα επίπεδα αλβουμίνης και MNA-SF συνδέθηκαν με ηπιότερο πόνο. Η εμφάνιση χρόνιου πόνου στους έξι μήνες συσχετίστηκε έντονα με κακή προεγχειρητική θρεπτική και φλεγμονώδη κατάσταση. Αναφορικά με τη μηχανική μάθηση, χρησιμοποιήθηκε ο ταξινομητής XGBoost για την πρόβλεψη του πόνου σε κάθε χρονικό σημείο και αξιολογήθηκαν με βάση την ακρίβεια, τους δείκτες F1 και τους πίνακες σύγχυσης. Η σημασία των μεταβλητών αναλύθηκε με τις τιμές SHAP (SHapley Additive exPlanations) για την ερμηνεία των μοντέλων. Τα αποτελέσματα ήταν τα εξής: Η ακρίβεια πρόβλεψης παρουσίασε διακύμανση στα χρονικά σημεία: 36% (προεγχειρητικά), 52% (οξύς μετεγχειρητικός πόνος), 42% (30 ημέρες), και 55% (έξι μήνες). Η ανάλυση SHAP ανέδειξε τους δείκτες APACHE, CRP, αλβουμίνη, φερριτίνη και MNA-SF ως καθοριστικούς προβλεπτικούς παράγοντες. Οι προβλέψεις χρόνιου πόνου στους έξι μήνες εμφάνισαν τη μεγαλύτερη ακρίβεια και σταθερότητα, υπογραμμίζοντας τη σημασία των προεγχειρητικών βιοδεικτών θρέψης και φλεγμονής στην έκβαση του πόνου μακροπρόθεσμα. Συμπεράσματα: Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι οι διατροφικές ελλείψεις και η φλεγμονή συμβάλλουν στην εμφάνιση μετεγχειρητικού πόνου και επηρεάζουν την αποκατάσταση. Η ενσωμάτωση του διατροφικού ελέγχου στην προεγχειρητική αξιολόγηση θα μπορούσε να βελτιώσει την έκβαση μέσω στοχευμένων παρεμβάσεων. Επιπλέον, η παρούσα μελέτη χρησιμοποιεί ερμηνεύσιμη μηχανική μάθηση με καινοτόμο τρόπο για να συνδέσει την υποθρεψία και τους βιοδείκτες φλεγμονής με τον μετεγχειρητικό πόνο σε ηλικιωμένους ασθενείς. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν τον προβλεπτικό ρόλο της θρεπτικής και φλεγμονώδους κατάστασης στην εξέλιξη του πόνου και προτείνουν την ενσωμάτωση τέτοιων αξιολογήσεων στη περιεγχειρητική φροντίδα, με στόχο την εξατομικευμένη διαχείριση του πόνου και τη βελτίωση της ανάρρωσης στους ηλικιωμένους. Η μελλοντική έρευνα πρέπει να στραφεί στο να βελτιστοποιήσει τα προβλεπτικά μοντέλα, ώστε να κατανοηθεί βαθύτερα η πολύπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ διατροφής, φλεγμονής και πόνου κατά την περιεγχειρητική φροντίδα.