Research on Respiratory Support Decision-Making for Mechanically Ventilated ICU Patients Based on a Physiological World Model
Mechanical ventilation is essential for ICU patients with respiratory failure, yet ventilator adjustment and weaning decisions remain experience-dependent and highly variable. Current single-point metrics such as the oxygenation index cannot distinguish true recovery from support-dependent stability-the same oxygenation level may reflect either. This study uses EHR data from 4,232 invasively ventilated ICU patients at Ruijin Hospital (2016-2026) to develop LAVENT, a deep learning-based physiological world model of respiratory dynamics. LAVENT learns the co-evolution of patient physiology and respiratory support, generates 96-hour multivariate trajectories under candidate FiO₂/PEEP settings, and compares alternative ventilation strategies within the same patient state. External validation uses the MIMIC-IV database (n = 29,899). This retrospective observational study uses only existing EHR data, with no prospective intervention or biospecimen collection.
Panoramica dello studio
Stato
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Condizioni
Condizioni
Descrizione dettagliata
Mechanical ventilation is the cornerstone of life support for critically ill patients with respiratory failure in the ICU. However, adjustments to ventilator settings and decisions regarding weaning remain highly dependent on clinical experience, resulting in substantial inter-clinician variability. A fundamental limitation of current practice is that commonly used single-point metrics-such as the oxygenation index-cannot reliably reflect a patient's true recovery state across different levels of respiratory support. The same oxygenation level may indicate genuine recovery in a patient on low support, or persistent respiratory failure masked by high ventilatory support. This conflation of "true recovery" with "support-dependent stability" is a major contributor to weaning failure and delayed extubation.
To address this challenge, this study will leverage electronic health record (EHR) data from ICU patients who received invasive mechanical ventilation at Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, between 2016 and 2026 (RuiICU-P1 cohort, n = 4,232), to develop a deep learning-based physiological world model of respiratory dynamics (LAVENT). The model is designed to: (1) learn the co-evolutionary dynamics between a patient's physiological state and respiratory support; (2) generate 96-hour multivariate clinical trajectories given the current patient state and candidate ventilator settings (FiO₂, PEEP); and (3) compare the differential clinical outcomes of alternative ventilator adjustment strategies within the same patient state. External validation will be performed using the public MIMIC-IV database (n = 29,899) to assess model transferability across healthcare systems.
This is a retrospective, observational study using only existing EHR data, without any prospective patient intervention, additional examinations, or biospecimen collection.
Tipo di studio
Tipo di studio
Iscrizione (Stimato)
Iscrizione
Contatti e Sedi
Contatto studio
Contatto studio
- Nome: Jing Xu
- Numero di telefono: +8618217732985
- Email: xj40952@rjh.com.cn
Luoghi di studio
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Shanghai Municipality
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Shanghai, Shanghai Municipality, Cina, 200025
- Ruijin hospital
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Contatto:
- Jing Xu
- Numero di telefono: +8618217732985
- Email: xj40952@rjh.com.cn
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Criteri di partecipazione
Criteri di ammissibilità
Criteri di ammissibilità
Età idonea allo studio
Accetta volontari sani
Sessi ammissibili allo studio
Metodo di campionamento
Popolazione di studio
Adult ICU patients (≥18 years) who received invasive mechanical ventilation at the Department of Critical Care Medicine, Ruijin Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, between January 2016 and June 2026.
Descrizione
Inclusion Criteria:
- Inclusion criteria:
- age ≥ 18 years
- received invasive mechanical ventilation during ICU stay
- had complete 48hour baseline data and 96hour followup data.
Exclusion Criteria:
- age < 18 years
- duration of mechanical ventilation < 24 hours
- missing rate > 50% for key variables (FiO₂, PEEP, SpO₂, respiratory rate)
- received ECMO therapy.
Piano di studio
Come è strutturato lo studio?
Dettagli di progettazione
- Modelli osservazionali: COHORT
- Prospettive temporali: RETROSPECTIVE
Cosa sta misurando lo studio?
Misure di risultato primarie
Misure di risultato primarie
Misura del risultato |
Misura Descrizione |
Lasso di tempo |
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success rate of ventilator weaning
Lasso di tempo: 28 days
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The proportion of participants who successfully achieve liberation from invasive mechanical ventilation (weaning success), expressed as a percentage of all participants who undergo a weaning attempt |
28 days
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Collaboratori e investigatori
Sponsor
Sponsor
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Studia le date principali
Inizio studio (Stimato)
Inizio studio
Completamento primario (Stimato)
Completamento primario
Completamento dello studio (Stimato)
Completamento dello studio
Date di iscrizione allo studio
Primo inviato
Primo inviato
Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
Primo inviato che soddisfa i criteri di controllo qualità
Primo Inserito (Effettivo)
Primo Inserito
Aggiornamenti dei record di studio
Ultimo aggiornamento pubblicato (Effettivo)
Ultimo aggiornamento pubblicato
Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC
Ultimo aggiornamento inviato che soddisfa i criteri QC
Ultimo verificato
Ultimo verificato
Maggiori informazioni
Termini relativi a questo studio
Parole chiave
Altri numeri di identificazione dello studio
Altri numeri di identificazione dello studio
- RJ2026681
Piano per i dati dei singoli partecipanti (IPD)
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Descrizione del piano IPD
Privacy and confidentiality constraints: The source data contain sensitive clinical information derived from electronic medical records. Although all data are de-identified before analysis, the combination of detailed longitudinal physiological variables, ventilator parameters, and clinical outcomes carries a residual risk of re-identification. Institutional privacy policies and the approved ethics protocol do not permit public deposition of individual-level data.
Ethics approval and consent limitations: This study is approved with a waiver of informed consent for retrospective use of existing EHR data. The ethics approval covers secondary analysis for the specified research purpose only, and does not extend to unrestricted sharing or redistribution of individual-level records.
Informazioni su farmaci e dispositivi, documenti di studio
Studia un prodotto farmaceutico regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti
Studia un dispositivo regolamentato dalla FDA degli Stati Uniti
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