AReS: A patient simulator to facilitate testing of automated anesthesia
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND AND OBJECTIVE: This paper presents the Anesthesia Response Simulator, a novel, open-source patient simulator developed to replicate physiological responses to four commonly used drugs: propofol, remifentanil, norepinephrine, and rocuronium during anesthesia. It models depth of hypnosis, cardiac output, mean arterial pressure, heart rate, stroke volume, and neuromuscular blockade. Developed through integrated clinical practice, literature models, and medical expertise, it aims to facilitate the development of decision-making systems for anesthesia. METHODS: The simulator integrates population-based and subject-specific pharmacokinetics-pharmacodynamics models, a target-controlled infusion system, and a novel approach to simulate surgical stimuli based on drug concentrations. Both surgical stimuli and intravascular volume status are modeled as disturbances to the anesthesia state. The simulator was evaluated through a series of experiments. The median absolute error between the simulated response and clinical recordings from 10 patients is compared with each output's maximum reasonable measurement errors. To ensure that the model's response aligns with existing literature and clinical practice, we analyzed the output sensitivities to drug infusion rates and illustrated the output responses to the simulated disturbances. RESULTS: For most patients, the median absolute errors between simulated and clinical recordings were within reasonable measurement ranges for each output. Although we incorporate inter-individual variability using subject-specific pharmacokinetics-pharmacodynamics models, the median response accurately reflected clinical trends for depth of hypnosis, cardiac output, mean arterial pressure, heart rate, and stroke volume. This finding validates the simulator's representation of the median population response. The output sensitivity analysis, conducted across various drug infusion rates, identifies the impact of each drug on each output. Finally, the sensitivity analysis and illustration of disturbance effects confirm that the simulator's performance is consistent with the literature and clinical practice. CONCLUSION: This simulator models median responses of the population to four drugs, inter-individual variability, and disturbances according to current literature and expert knowledge. This open-source tool is suitable for various objectives in developing and evaluating multi-variable closed-loop controllers and decision support systems for anesthesia. We also identify limitations that encourage future work on improving the simulator.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».