用于重症监护病房血糖管理的基于随机模型的控制方法
最优化与控制
2024-07-09 v2
摘要
重症监护病房（ICU）患者的血糖（BG）波动剧烈，包括低血糖和高血糖发作，需要外源性胰岛素输送以将其 BG 保持在健康范围内。通过血糖管理（GM）进行的血糖控制与 ICU 中死亡率和发病率的降低相关，但 GM 增加了临床医生的认知负荷。稳健、准确且具有可操作性的临床决策支持（CDS）工具的可用性减轻了这一负担，并辅助决策过程以改善健康结果。临床医生目前遵循 GM 协议流程图来计算患者静脉胰岛素输送速率。我们提出了一种基于机制模型的控制算法，该算法可预测最佳静脉胰岛素速率以将 BG 保持在目标范围内；目标是开发此方法以最终用于 CDS 系统。在此控制框架中，我们采用了表示 ICU 环境中 BG 动力学的随机模型，并使用线性二次高斯控制方法开发了控制器。我们设计了两个实验，一个使用虚拟（模拟）患者，另一个使用真实世界的回顾性数据集。利用这些实验，我们评估了这种基于模型的血糖控制方法的安全性和有效性。所提出的控制器避免了虚拟患者出现低血糖和高血糖，比两种现有的 GM 协议更稳定地将 BG 水平维持在目标范围内。此外，该方法在理论上可以预防真实世界回顾性数据集中记录的大部分低血糖和高血糖事件。
引用
@article{arxiv.2403.14934,
title = {A Stochastic Model-Based Control Methodology for Glycemic Management in the Intensive Care Unit},
author = {Melike Sirlanci and George Hripcsak and Cecilia C. Low Wang and J. N. Stroh and Yanran Wang and Tellen D. Bennett and Andrew M. Stuart and David J. Albers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.14934},
year = {2024}
}
备注
26 pages, 4 figures, 5 tables