Effect of Co-Alarming of Monitor Alarms on the Response Time and Accuracy of Recognition of Novel Hemodynamic Alarms

Negli ambienti ad alta intensità degli ospedali, dove i monitor emettono bip e lampeggiano per segnalare il cambiamento delle condizioni di un paziente, il suono è un linguaggio vitale. Questi allarmi uditivi sono progettati per farsi strada nel rumore di un reparto affollato e avvertire medici e infermieri di variazioni potenzialmente letali nella frequenza cardiaca o nella pressione sanguigna di un paziente. Tuttavia, quando troppi dispositivi suonano contemporaneamente, o quando i suoni stessi sono difficili da distinguere l'uno dall'altro, l'orecchio e il cervello umano possono essere sopraffatti. Questo fenomeno, noto come affaticamento da allarme, si verifica quando i clinici si abituano a un flusso costante di avvisi al punto da poter perdere un segnale critico o rispondere troppo lentamente. La sfida per ingegneri e ricercatori medici è progettare suoni che non siano solo abbastanza forti da essere uditi, ma che siano anche strutturati in modo che il cervello possa riconoscere istantaneamente cosa stia accadendo e quanto sia urgente la situazione, anche in presenza di rumori competitivi.

Un team di ricercatori ha deciso di testare un nuovo approccio a questi suoni critici, concentrandosi su come la struttura di un allarme influenzi la velocità e l'accuratezza con cui una persona lo identifica. Hanno creato nuovi segnali uditivi per la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna che si basano sui principi dell'udito umano, utilizzando specificamente suoni che mimano intuitivamente l'evento fisiologico che rappresentano. Per la frequenza cardiaca, hanno incorporato un suono "lub-dub" che imita un battito cardiaco, seguito da una sequenza rapida di toni per segnalare l'urgenza, e infine un pitch che sale o scende per indicare se il cuore sta battendo troppo velocemente o troppo lentamente. Hanno testato questi nuovi suoni insieme agli allarmi standard attualmente utilizzati dai principali produttori di apparecchiature mediche, che spesso condividono strutture melodiche simili. L'obiettivo era vedere se questi nuovi design, informati dalla percezione, potessero rimanere chiari e distinti anche quando gli allarmi proprietari familiari stavano suonando contemporaneamente.

Per condurre questo test, i ricercatori hanno portato trentanove adulti sani in un laboratorio silenzioso. I partecipanti non erano professionisti medici, ma gli è stato chiesto di svolgere un compito che simulasse il carico mentale di un ambiente clinico affollato. Indossando le cuffie, ascoltavano allarmi specifici e dovevano identificare se stavano sentendo una frequenza cardiaca alta o bassa, o una pressione sanguigna alta o bassa. Per rendere il compito più impegnativo e realistico, i partecipanti dovevano anche eseguire un compito visivo secondario su uno schermo computerizzato, premendo un tasto ogni volta che appariva una lettera specifica. Questa configurazione a doppio compito ha garantito che la loro attenzione fosse divisa, proprio come un clinico che monitora un paziente mentre svolge altre mansioni. Gli allarmi sono stati riprodotti in due scenari principali: primo, in isolamento; secondo, mescolati con gli allarmi standard di General Electric e Philips, che fungevano da rumore di fondo competitivo.

I risultati hanno rivelato che il cervello elabora diversi tipi di allarmi medici con velocità differenti. Quando i nuovi allarmi della frequenza cardiaca venivano riprodotti da soli, i partecipanti impiegavano più tempo per identificarli rispetto ai nuovi allarmi della pressione sanguigna. In media, la risposta ai suoni della frequenza cardiaca era più lenta di 763 millisecondi. I ricercatori hanno scoperto che questo ritardo era probabilmente dovuto alla tempistica delle informazioni all'interno del suono stesso. Gli allarmi della pressione sanguigna fornivano i loro indizi più importanti proprio all'inizio, permettendo una decisione più rapida. Al contrario, gli allarmi della frequenza cardiaca richiedevano al ascoltatore di attendere lo sviluppo dell'intera sequenza sonora prima che la direzione del cambiamento — se il cuore stesse accelerando o rallentando — diventasse chiara.

Quando i ricercatori hanno introdotto gli allarmi competitivi dei principali produttori, la difficoltà è aumentata per tutti. La presenza di questi suoni di sottofondo ha rallentato i tempi di reazione dei partecipanti di 89 millisecondi e ne ha ridotto l'accuratezza del 4%. Questo calo delle prestazioni suggerisce che anche i nuovi suoni ben progettati possono essere parzialmente oscurati dal disordine esistente del rumore ospedaliero. Tuttavia, lo studio ha anche svelato una specifica sfumatura su quanto la direzione del suono fosse importante. Quando l'allarme della frequenza cardiaca indicava un aumento della frequenza, la presenza di un allarme competitivo rendeva la risposta più lenta di 183 millisecondi. Al contrario, quando l'allarme indicava una diminuzione della frequenza cardiaca, il ritardo era trascurabile, solo 4 millisecondi. Questa differenza sembra essere legata alla frequenza dei suoni; il pitch crescente dell'allarme della frequenza cardiaca rapida occupava una gamma di frequenze simile a quella degli allarmi standard ad alta priorità dei produttori, causando tra loro un'interferenza maggiore rispetto ai suoni a frequenza più bassa dell'allarme del rallentamento cardiaco.

Lo studio conclude che, sebbene questi nuovi design di allarmi siano promettenti, non sono ancora perfetti per la realtà caotica di una stanza d'ospedale. I risultati suggeriscono che il momento in cui un suono fornisce le sue informazioni più critiche è importante tanto quanto il suono stesso. Anticipando i segnali più urgenti (front-loading), i progettisti potrebbero potenzialmente aiutare i clinici a prendere decisioni più rapide. La ricerca evidenzia inoltre come il pitch e la frequenza specifici di un allarme possano determinare se esso si perda nel rumore delle altre apparecchiature. Sebbene i ritardi osservati in laboratorio siano stati misurati in frazioni di secondo, in un contesto clinico, anche un breve esitazione può avere un impatto sull'assistenza al paziente. Gli autori suggeriscono che il lavoro futuro dovrebbe concentrarsi sul perfezionamento di questi suoni per garantire che rimangano distinti e riconoscibili, anche quando l'ospedale è al massimo del rumore, e che questi design debbano eventualmente essere testati con veri professionisti medici per confermarne l'efficacia negli scenari reali.