Opis projektu
Znieczulenie sterowane komputerowo
Podawaniem leków znieczulających podczas zabiegu chirurgicznego zajmuje się anestezjolog, który uwzględnia bardzo swoiste parametry fizjologiczne i spodziewaną reakcję pacjenta na bodźce chirurgiczne. W skomplikowanych sytuacjach, na przykład w przypadku chorób współistniejących u pacjenta lub antagonizmu leków, optymalizacja szybkości podawania leku wydaje się jednak niemożliwa. Głównym celem projektu AMICAS, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, jest utorowanie drogi do wspomaganej komputerowo optymalizacji leków z wykorzystaniem modeli wieloczynnikowych. Pomysł polega na połączeniu tych modeli z wiedzą anestezjologów w celu maksymalnego ograniczenia dużej niepewności dotyczącej reakcji pacjenta pod znieczuleniem i poprawy skuteczności zabiegów chirurgicznych.
Cel
A major challenge in anesthesia is to adapt the drug infusion rates from observed patient response to surgical stimuli. The patient models are based on nominal population characteristic response and lack specific surgical effects. In major surgery (e.g. cardiac, transplant, obese patients) modelling uncertainty stems from significant blood losses, anomalous drug diffusion, drug effect synergy/antagonism, anesthetic-hemodynamic interactions, etc. This complex optimisation problem requires superhuman abilities of the anesthesiologist.
Computer controlled anesthesia holds the answer to be the game changer for best surgery outcomes. Although few, clinical studies report that computer based anesthesia for one or two drugs outperforms manual management. In reality, clinical practice mitigates a multi-drug optimization problem while accommodating large patient model uncertainty. The anesthesiologist makes decisions based on future surgeon actions and expected patient response. This is a predictive control strategy, a mature methodology in systems and control engineering with potential to faster recovery times and lower risk of complications.
The goal of this proposal is to advance the scope and clinical use of computer based constrained optimization of multi-drug infusion rates for anesthesia with strong effects on hemodynamics. I plan to identify multivariable models and minimize the large uncertainties in patient response. With adaptation mechanisms from nominal to individual patient models, we design multivariable optimal predictive control methodologies to manage strongly coupled dynamics. To maximize performance of the closed loop, we model the surgical stimulus as a known disturbance signal and additional bolus infusions from anesthesiologist as known inputs.
I am convinced that integration of human expertise with computer optimization is a successful solution for breakthrough into clinical practice.
Dziedzina nauki
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcontrol systems
- medical and health sciencesclinical medicinesurgery
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringcontrol engineering
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
9000 Gent
Belgia