心臓手術後の血糖管理におけるAIモデルの導入(AI-Driven Model Supports Safer and More Precise Blood Sugar Management After Heart Surgery)

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2025-05-29 マウントサイナイ医療システム (MSHS)

心臓手術後の血糖管理におけるAIモデルの導入(AI-Driven Model Supports Safer and More Precise Blood Sugar Management After Heart Surgery)
Representative cases showing how GLUCOSE’s insulin dosing compares to actual clinician decisions in internal (a–c) and external (d–f) testing. Solid lines show glucose levels; dashed lines show insulin doses. Colored bands mark glucose ranges. Credit: Desman, et al., NPJ Digital Medicine

マウントサイナイ医科大学の研究チームは、心臓手術後の集中治療室(ICU)での血糖管理を支援するAIモデル「GLUCOSE」を開発しました。この強化学習ベースのツールは、患者ごとのデータに基づき最適なインスリン投与量を提案し、実際の臨床医と同等かそれ以上の精度で血糖値を安全範囲内に維持することが確認されました。GLUCOSEは、医師の判断を補完する臨床意思決定支援ツールとして設計されており、将来的には電子カルテシステムへの統合や他の病院環境への適用が検討されています。現在の課題として、栄養データの考慮が挙げられていますが、限られたリアルタイムデータからの高精度な提案能力は、術後ケアの安全性と効率性の向上に寄与する可能性があります。

<関連情報>

心臓手術後の最適なグルコースコントロールのための分布強化学習モデル A distributional reinforcement learning model for optimal glucose control after cardiac surgery

Jacob M. Desman,Zhang-Wei Hong,Moein Sabounchi,Ashwin S. Sawant,Jaskirat Gill,Ana C. Costa,Gagan Kumar,Rajeev Sharma,Arpeta Gupta,Paul McCarthy,Veena Nandwani,Doug Powell,Alexandra Carideo,Donnie Goodwin,Sanam Ahmed,Umesh Gidwani,Matthew A. Levin,Robin Varghese,Farzan Filsoufi,Robert Freeman,Avniel Shetreat-Klein,Alexander W. Charney,Ira Hofer,Lili Chan,… Ankit Sakhuja
npj Digital Medicine  Published:27 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41746-025-01709-9

Abstract

This study introduces Glucose Level Understanding and Control Optimized for Safety and Efficacy (GLUCOSE), a distributional offline reinforcement learning algorithm for optimizing insulin dosing after cardiac surgery. Trained on 5228 patients, tested on 920, and externally validated on 649, GLUCOSE achieved a mean estimated reward of 0.0 [–0.07, 0.06] in internal testing and –0.63 [–0.74, –0.52] in external validation, outperforming clinician returns of –1.29 [–1.37, –1.20] and –1.02 [–1.16, –0.89]. In multi-phase human validation, GLUCOSE first showed a significantly lower mean absolute error (MAE) in insulin dosing, with 0.9 units MAE versus clinicians’ 1.97 units (p < 0.001) in internal testing and 1.90 versus 2.24 units (p = 0.003) in external validation. The second and third phases found GLUCOSE’s performance as comparable to or exceeding that of senior clinicians in MAE, safety, effectiveness, and acceptability. These findings suggest GLUCOSE as a robust tool for improving postoperative glucose management.

医療・健康
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