Tecnologie di simulazione personalizzate per l'ottimizzazione del trattamento nell'unità di terapia intensiva (PSTOTICU)

Nel Regno Unito, ogni anno vengono ricoverate in terapia intensiva circa 142.000 persone. Un'ampia percentuale, dal 10 al 20%, di questi pazienti ha una malattia respiratoria potenzialmente letale chiamata sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS). Questi pazienti hanno bisogno di un aiuto specialistico con la loro respirazione, da una macchina chiamata ventilatore. Solo sette pazienti su dieci sopravvivranno a questa malattia e anche la sopravvivenza può portare problemi continui, a volte per molto tempo dopo aver lasciato l'ospedale.

Accurati modelli matematici e informatici dell'ARDS permetterebbero di indagare sulla malattia al di fuori della terapia intensiva e all'interno dell'ambiente virtuale di un computer. Diversi trattamenti potrebbero essere simulati sullo stesso paziente "virtuale" o lo stesso trattamento su molti pazienti diversi con vari gradi di malattia.

Lo sviluppo di questi modelli software richiede la raccolta di una libreria di dati che descrivono come i pazienti rispondono ai cambiamenti nel loro trattamento. Un esempio potrebbe essere quello di descrivere come la pressione sanguigna di un paziente risponde a un cambiamento nelle impostazioni del ventilatore. Le modifiche alla ventilazione di un paziente verrebbero apportate come parte della normale assistenza fornita dai medici e dalle infermiere che si occupano di loro.

Le descrizioni matematiche sono state create in precedenza, da insiemi di dati più semplici che erano essenzialmente singole istantanee delle condizioni e del trattamento di un paziente. Gli investigatori mirano a catturare sequenze di istantanee per diverse ore, consentendo loro di costruire modelli più accurati.

Guy's and St Thomas' NHS Foundation Trust (GSTFT) è il partner clinico del progetto. I pazienti sarebbero stati identificati lì dai ricercatori clinici, che avrebbero poi raccolto i dati che descrivono il loro trattamento. Questi dati verrebbero resi anonimi prima di essere aggiunti alla libreria di dati da condividere con i ricercatori accademici.

I membri accademici del team dell'Università di Warwick e dell'Università di Nottingham possiedono le competenze ingegneristiche e matematiche necessarie per sviluppare i complessi modelli software. Forniscono inoltre la struttura di un cluster di calcolo ad alte prestazioni necessario per il difficile processo di adattamento dei modelli ai dati.

Una volta che i modelli di software sono stati costruiti e utilizzati per esaminare il modo in cui il trattamento potrebbe essere migliorato, i risultati sarebbero condivisi con il personale clinico di tutto il mondo, attraverso la pubblicazione di articoli su riviste mediche. È possibile che le conoscenze acquisite dal processo di modellazione possano informare, modificare e migliorare il modo in cui il personale clinico utilizza i ventilatori per supportare i pazienti con ARDS.