Deciding on appropriate mechanical ventilator management strategies significantly impacts the health outcomes for patients with respiratory diseases. Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is one such disease that requires careful ventilator operation to be effectively treated. In this work, we frame the management of ventilators for patients with ARDS as a sequential decision making problem using the Markov decision process framework. We implement and compare controllers based on clinical guidelines contained in the ARDSnet protocol, optimal control theory, and learned latent dynamics represented as neural networks. The Pulse Physiology Engine's respiratory dynamics simulator is used to establish a repeatable benchmark, gather simulated data, and quantitatively compare these controllers. We score performance in terms of measured improvement in established ARDS health markers (pertaining to improved respiratory rate, oxygenation, and vital signs). Our results demonstrate that techniques leveraging neural networks and optimal control can automatically discover effective ventilation management strategies without access to explicit ventilator management procedures or guidelines (such as those defined in the ARDSnet protocol).


翻译:决定适当的机械通气管理策略对呼吸系统疾病患者的健康结果具有重要影响。急性呼吸窘迫综合征(ARDS)就是这样一种需要谨慎操作呼吸机才能有效治疗的疾病。在本研究中,我们将ARDS患者的呼吸机管理问题构建为基于马尔可夫决策过程的序列决策问题。我们基于ARDSnet协议中的临床指南、最优控制理论以及以神经网络表示的学习隐式动力学,实现并比较了多种控制器。利用Pulse Physiology Engine的呼吸动力学模拟器建立可重复的基准测试环境,收集模拟数据,并对这些控制器进行定量比较。我们根据已建立的ARDS健康指标(涉及改善的呼吸频率、氧合状态及生命体征)的测量改进来评估性能。研究结果表明,结合神经网络与最优控制的技术能够自动发现有效的通气管理策略,而无需依赖明确的呼吸机管理规程或指南(例如ARDSnet协议中定义的那些)。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
21+阅读 · 2022年12月20日
Arxiv
30+阅读 · 2021年7月7日
Arxiv
66+阅读 · 2021年6月18日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Single-Shot Object Detection with Enriched Semantics
统计学习与视觉计算组
14+阅读 · 2018年8月29日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
46+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员