集中治療室での治療を最適化するためのパーソナライズされたシミュレーション技術 (PSTOTICU)

英国では、毎年約 142,000 人が ICU に入院しています。 これらの患者の大部分（10～20％）は、急性呼吸窮迫症候群（ARDS）と呼ばれる生命を脅かす呼吸器疾患を患っています。 これらの患者は、人工呼吸器と呼ばれる機械による呼吸の専門家の助けを必要としています。 この病気で生き残れるのは患者 10 人中 7 人だけであり、たとえ生き残ったとしても、時には退院後も長期間にわたり継続的な問題を引き起こす可能性があります。

ARDS の正確な数学的モデルとコンピューター モデルにより、ICU の外やコンピューターの仮想環境内で病気を調査できるようになります。 同じ「仮想」患者に対して異なる治療をシミュレートすることも、さまざまな程度の病気を持つ多くの異なる患者に対して同じ治療をシミュレートすることもできます。

これらのソフトウェア モデルの開発には、患者が治療の変更にどのように反応するかを記述するデータ ライブラリの収集が必要です。 例としては、人工呼吸器の設定の変更に患者の血圧がどのように反応するかを説明することが挙げられます。 患者の換気の変更は、患者の世話をする医師や看護師が提供する通常のケアの一環として行われる。

数学的記述は、本質的に患者の状態と治療の単一のスナップショットである単純なデータセットから以前に作成されてきました。 研究者らは、数時間にわたって一連のスナップショットを取得し、より正確なモデルを構築できるようにすることを目指しています。

Guy's and St Thomas' NHS Foundation Trust (GSTFT) は、このプロジェクトの臨床パートナーです。 そこで臨床研究者によって患者が特定され、治療を説明するデータが収集されます。 このデータは、学術研究者と共有するデータのライブラリに追加される前に匿名化されます。

ウォリック大学とノッティンガム大学のチームの学術メンバーは、複雑なソフトウェア モデルを開発するために必要な工学的および数学的専門知識を持っています。 また、モデルをデータに適合させるという困難なプロセスに必要な高性能コンピューティング クラスターの機能も提供します。

ソフトウェア モデルが構築され、治療がどのように改善されるかを検討するために使用されると、その結果は医学雑誌への論文の掲載を通じて世界中の臨床スタッフと共有されます。 モデル化プロセスによって得られた洞察は、ARDS 患者をサポートするために臨床スタッフが人工呼吸器を使用する方法に情報を与え、変更し、改善する可能性があります。