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Enregistrement W7119436397

Automated multi-variable anesthesia : from physiological model to control strategies

2025· other· en· W7119436397 sur OpenAlexaff
Sara Hosseinirad

Notice bibliographique

RevuecIRcle (University of British Columbia) · 2025
Typeother
Langueen
Domaine
Thématique
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésReinforcement learningController (irrigation)Adaptive controlAdaptation (eye)AutomationModel predictive controlSet (abstract data type)Control (management)
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The automation of intravenous anesthesia is a complex control problem hindered by significant inter-individual variability, model uncertainty, and surgical disturbances. While classical systems improve precision, their reliance on generalized population-based models limits adaptation to individual patient responses. This thesis systematically overcomes these challenges, progressing from an analysis of population-based models to the development and validation of a novel, adaptive framework for multi-variable anesthesia. We critically evaluate whether more complex Pharmacokinetic (PK) models are inherently superior for control system design due to their ability to capture demographic-based variability in response. A rigorous comparison reveals that the choice of the PK model does not significantly reduce control-relevant variability. This highlights the fundamental need for robust, adaptive feedback systems rather than sole reliance on achieving model perfection. To facilitate the development of such a system, we designed and validated the Anesthesia Response Simulator (AReS). AReS provides a realistic in-silico environment by incorporating state-of-the-art models for nonlinear drug interactions, simulating surgical disturbances, and including a diverse set of patient-specific models to simulate variability beyond demographics. The primary contribution of this thesis is a novel, hierarchical control framework that merges model-based control with data-driven intelligence. This architecture features a safety-constrained Generalized Predictive Controller (GPC) to manage the multi-variable administration of drugs for hypnosis, nociception, and hemodynamics. A high-level Reinforcement Learning agent acts as an intelligent supervisor, learning an adaptive policy to dynamically tune the GPC’s parameters. Evaluated using AReS across a diverse cohort of virtual patients and surgical scenarios, this adaptive framework demonstrated superior performance over a fixed-parameter baseline. It achieved faster induction and maintained physiological stability more consistently despite surgical stimuli. The system successfully adapts to different phases of anesthesia despite inter-individual response variability, demonstrating a capacity for personalization that presents a viable pathway toward safer, more reliable automated anesthesia. Furthermore, a theoretical investigation within a multi-agent framework demonstrated that formulating the problem to guarantee convergence of data-driven algorithms would require an overly simplistic formulation of this complex problem. This finding justifies our focus on rigorous experimental validation for the proposed hierarchical framework.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,204
Écart entre enseignants0,190 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2025
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