Разработана система сортировки пациентов на основе ИИ по тяжести заболевания

Группа исследователей из Йельского университета и других учреждений по всему миру разработала инновационную платформу сортировки пациентов на основе искусственного интеллекта, которая, по словам исследователей, способна предсказать тяжесть заболевания и продолжительность госпитализации пациента во время вирусной вспышки.

Эта платформа, использующая машинное обучение и данные метаболомики, призвана улучшить ведение пациентов и помочь медицинским работникам более эффективно распределять ресурсы во время серьезных вирусных вспышек, которые могут быстро перегрузить местные системы здравоохранения. Метаболомика — это изучение малых молекул, связанных с клеточным метаболизмом.

Возможность предсказать, каких пациентов можно отправить домой, а каким, возможно, потребуется госпитализация в отделение интенсивной терапии, крайне важна для работников здравоохранения, стремящихся оптимизировать состояние здоровья пациентов и наиболее эффективно использовать ресурсы больниц во время вспышки заболевания, — сказал старший автор исследования Василис Василиу, профессор эпидемиологии Йельской школы общественного здравоохранения (Yale School of Public Health, YSPH).

Результаты исследования опубликованы в журнале Human Genomics.

Платформа объединяет обычные клинические данные, информацию о коморбидности пациента и нецелевые данные метаболомики плазмы крови для прогнозирования.

Наша платформа для сортировки пациентов с помощью ИИ отличается от типичных моделей прогнозирования COVID-19, — говорит Джорджия Чаркофтаки, ведущий автор исследования и младший научный сотрудник кафедры наук о здоровье окружающей среды YSPH.

Она служит краеугольным камнем для проактивного и методичного подхода к борьбе с предстоящими вирусными вспышками.

Используя машинное обучение, исследователи построили модель тяжести COVID-19 и прогноза госпитализации на основе клинических данных и метаболических профилей, собранных у пациентов, госпитализированных с этим заболеванием.

Модель позволила нам определить панель уникальных клинических и метаболических биомаркеров, которые в высокой степени свидетельствуют о прогрессировании заболевания и позволяют предсказать необходимость ведения пациента уже вскоре после госпитализации, — пишут исследователи в своем исследовании.

Для проведения исследования группа ученых собрала комплексные данные 111 пациентов с COVID-19, госпитализированных в больницу Йель-Нью-Хейвен в течение двух месяцев в 2020 г., и 342 здоровых человека (медицинских работников), которые служили в качестве контроля. Пациенты были разделены на различные классы в зависимости от их потребностей в лечении: от не требующих внешнего кислорода до требующих положительного давления в дыхательных путях или интубации.

В ходе исследования был выявлен ряд повышенных метаболитов в плазме крови, которые четко коррелировали с тяжестью COVID-19. К ним относятся аллантоин, 5-гидрокситриптофан и глюкуроновая кислота.

Примечательно, что пациенты с повышенным уровнем эозинофилов в крови имели худший прогноз заболевания, что позволяет говорить о новом потенциальном биомаркере тяжести COVID-19. Исследователи также отметили, что у пациентов, которым требовалось положительное давление в дыхательных путях или интубация, наблюдалось снижение уровня серотонина в плазме крови, что, по их мнению, является неожиданным результатом, требующим дальнейшего изучения.

Платформа для сортировки пациентов с помощью искусственного интеллекта состоит из трех основных компонентов:

  • Дерево клинических решений. Этот инструмент точной медицины включает в себя ключевые биомаркеры прогноза заболевания и позволяет в режиме реального времени прогнозировать развитие болезни и возможную продолжительность пребывания пациента в стационаре. Протестированная прогностическая модель продемонстрировала в исследовании высокую точность.
  • Оценка продолжительности госпитализации. Платформа успешно оценила продолжительность госпитализации пациента в пределах 5-дневной погрешности. Важными факторами, влияющими на продолжительность госпитализации пациентов, оказались частота дыхания (>18 дыханий в минуту) и минимальный уровень азота мочевины в крови (BUN), побочного продукта белкового обмена.
  • Прогнозирование тяжести заболевания. Платформа достоверно предсказывала тяжесть заболевания и вероятность госпитализации пациента в отделение интенсивной терапии. Это помогает медицинским работникам выявлять пациентов, наиболее подверженных риску развития опасных для жизни заболеваний, и позволяет им быстро начать лечение для оптимизации исходов, говорится в исследовании.

В рамках исследования научная группа разработала удобное для пользователя программное обеспечение — программу COVID Severity by Metabolomic and Clinical Study (CSMC), которая объединяет машинное обучение и клинические данные для обеспечения ведения пациентов на догоспитальном этапе и классификации состояния пациентов при их поступлении в отделение неотложной помощи.

Наша модельная платформа обеспечивает персонализированный подход к ведению пациентов с COVID-19, но она также закладывает основу для будущих вирусных вспышек, — заключает Василиу, заведующий кафедрой наук о здоровье окружающей среды YSPH.

Пока мир продолжает бороться с COVID-19, а мы сохраняем бдительность в отношении возможных будущих вспышек, наша платформа на базе ИИ представляет собой многообещающий шаг на пути к более эффективным и основанным на данных мерам в области общественного здравоохранения.

29.08.2023


Подписаться в Telegram



Net&IT

Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее

Несколько лет назад исследователи Массачу...

Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам
Ученые приблизились к более легким и гибким оптоэлектронным устройствам

Органические оптоэлектронные устройства, такие...

PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить
PNAS Nexus: ИИ пока еще далеко до человеческих способностей мыслить

Атанасиос С. Фокас рассматривает актуальный во...

Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания
Nature: ИИ генерирует белки с исключительной прочностью связывания

В новом исследовании, опубликованном 18 декабр...

Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей
Nature Computational Science: ИИ может предсказывать события в жизни людей

Искусственный интеллект, разработанный для&nbs...

Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности
Nature Electronics: Изменение памяти дает новые вычислительные возможности

Ученые Рочестерского университета разработали ...

Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта
Nature: 2D-материал изменяет форму 3D-электроники для искусственного интеллекта

Многофункциональные компьютерные чипы эволюцио...

Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»
Началась регистрация на конкурс «Битва искусственных интеллектов»

Стартовал отборочный этап Международного техно...

ИИ помогает математикам находить закономерности
ИИ помогает математикам находить закономерности

Применение машинного обучения для поиска ...

Scientific Reports: Борьба с недоверием в Интернете может быть неэффективной
Scientific Reports: Борьба с недоверием в Интернете может быть неэффективной

Новое исследование, проведенное Университетом ...

JRCS: ChatGPT перегружает пользователей выбором
JRCS: ChatGPT перегружает пользователей выбором

За последние несколько лет в области...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
Новая реалистичная компьютерная модель поможет роботам собирать лунную пыль
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
С помощью GPT-4 создали видеоуроки по педиатрии для слабо обеспеченных больниц
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Телескоп Джеймс Уэбб обнаружил следы нейтронной звезды в легендарной сверхновой
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Нервная анорексия у мужчин опасна для жизни
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Nicotine & Tobacco Research: Запрет сигарет с ментолом помогает бросить курить
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Новое исследование роли дофамина поможет лечить болезнь Паркинсона
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Мальротацию кишечника новорожденных помогут распутать лягушачьи икринки
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Nature Comm: Младенцев с синдромом Дауна в древности почитали как особенных
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Крошечную метку на замену RFID сделали еще надежнее
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Освоение космоса: остановить нельзя развивать
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике
Как выглядит работающий рекламный баннер
Как выглядит работающий рекламный баннер
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте
Исследование: теряя товарищей по стае, овсянки отказываются зимовать на прежнем месте

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса