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研究生创新:使用AI,健康数据来改善中风和糖尿病护理

追求他的博士学位,Louis Gomez选择了bt356体育计算机科学实验室。现在他开发了AI驱动的方法,以告知更好的医学决策。

Louis Gomez, bt356体育 博士研究员t

每年约有80万美国人体验中风。在康马斯或其他最小意识的其他州的某些失效,在此期间,必须通过急诊室和重症监护室(ICU)临床医生快速进行治疗决策。

每年在美国诊断出超过100万型糖尿病病例。赶上时间,它通常可以用运动,生活方式改变和准确的血糖监测和预测来管理。

bt356体育路易斯戈麦斯 博士研究员工作在 Health & AI Lab (HAIL) 由完成的指导 计算机科学 Samantha Kleinberg.教授希望帮助解决这些医疗挑战。

“关于治疗ICU的患者有很多大问题,例如哪种中风患者仍然有意识,这可能是植物派,以及为什么意识变化,”戈麦斯解释道。 “这是指导指导临床护理的重要决定。但有时你需要通过检查较小的问题来开始回答大问题。

“我们如何评估意识?ICU数据的哪个来源是最容易获得的,并且不断监测有关该评估的帮助?我们如何以更自动的方式分析和理解数据来帮助做出决策?我们如何从葡萄糖中推断出膳食数据帮助糖尿病患者积极控制他们的葡萄糖水平?

“这是我现在正在看的一些。”

利用教师专业知识来帮助关键护理

戈麦斯第一次前往美国从他16岁时从他的本土尼日利亚进入威奇托州立大学的电气工程计划。

“我总是擅长数学,而且刚刚明确到那些善于数学的人最终成为工程师,”他回忆道。

虽然堪萨斯州的本科生,但戈麦斯了解到,他的本科研究教授从bt356体育获得了毕业生 生物医学工程 程序。

这足以让他的好奇心。注意到Kleinberg.在医疗保健分析中进行了领先的研究,他与教授达成了教授,讨论了他们的互惠互利地区 机器学习 和医疗保健分析,并申请并被大学的博士接受。与Kleinberg.作为他的顾问计划。

“虽然路易斯主修 电气工程学,我看到了他对计算的明确热情 健康,“说 Kleinberg.。 “他是如此动机,非常渴望利用我觉得我没有解决方向的问题。

“这一直令人兴奋地看着他成长并看到已经过来的项目。”

在bt356体育,戈麦斯的主要作品涉及神经系统重症监护单元(NICU)数据的分析。

Samantha Kleinberg. directs the Health & AI Lab (HAIL)

“当我加入冰雹时,博士。Kleinberg.给了我这个项目来工作,安排了与哥伦比亚大学医院的数据合作,并给了我计算的权力 - 然后指导我解决了剩下的问题,”他解释道。 “这是我的项目,建立在她的想法。”

从医院的大约90例中风患者(不识别个体患者),从大约90例中风患者中收集的数据,追踪两次生理迹象,如心率,呼吸率和颅内压。

有趣的是,史蒂文队是 为此目的收集和分析脑波EEG数据。

“此类分析类型由其他研究人员在现有工作中完成的,”戈麦斯注意到。 “心率,呼吸和其他生理数据总是在ICU中可以随时可用,我们试图基于此数据构建一个系统,以获得最佳,最不连续的准确性。”

卒中患者的当前治疗方案涉及在进行之前对其意识水平进行仔细评估。使用的大多数测试都是耗时的,并且不允许实时,持续洞察每个患者的状态以及它如何变化。

此外,患者通常只评估一次每天一次。

“我们的目标”,“戈麦斯说,”是制定一个可以以更加持续的方式监测和评估的模型,以便您可以看到实时评估并提出:这是患者全天变化的意识水平吗? 为什么 这一天都在变化吗?

“这些见解可能导致早期干预以及洞察预后:确定意识变化的原因可能进一步提前预测,从而产生更好的治疗决策并防止过早撤离护理。”

Gomez,Kleinberg.和其他人创建了一个分析系统,该系统学习根据来自90欧哥伦比亚卒中患者和已知人类观察的收集,跟踪的生理数据来分类意识状态,并诊断其意识状态。

“我们可以从这些信号中检测到一些模式吗?我们可以从他们那里提取有意义的信息,了解一个高或低意识的状态,这可能对人类观察者来说是显而易见的吗?这就是我们正在调查的,”他解释道。 “我们目前的结果表明了良好的表现归类意识状态。”

“一旦我们有这个系统调整,目标就是让临床医生用它作为关键护理患者的工具。”

在提交的调查结果中,同行评审和接受 在AI中黑色 与着名的2020年神经信息处理系统(Neurips)共同定位的研讨会,Gomez和Kleinberg.调查了37例中风患者的子集。其 人工智能 - 使用20个点的连续收集的生理数据系统,在分类患者意识状态下与当前正在使用的几个系统进行分类的患者的意识。

“我们已经获得了与使用FMRI或EEG数据的研究相同的准确性,这是令人兴奋的,”Gomez指出。

最终bt356体育团队希望将其检测系统概括为其他类型的ICU,例如监测心脏骤停或新生儿护理。

希望百万型糖尿病患者

Gomez还在研究一个项目来检测膳食,改善2型糖尿病患者的葡萄糖监测。

“很多人使用”人工胰腺“系统知道,在误差范围内,他们的血糖水平是什么,帮助预测他们未来的血糖并递送胰岛素以纠正高血糖水平,”他解释道。 “但这些监视器有延误。如果我正在吃早餐,通常在监测记录的增加和血糖的实际增加之间存在差距。

“如果您可以自动预测膳食正在发生 - 没有用户输入此数据 - 您可以预测血糖的增加,并通过在需要时给予右侧胰岛素剂量来提高血糖,并先发制人地纠正它。”

事实上,Kleinberg.的实验室先前已经发表了对系统的发展的研究,这些系统可以自动预测1型糖尿病的人们,其身体根本不能产生任何胰岛素,通常来自早期的时间 ​​- 使用连续葡萄糖,活性和胰岛素剂量消耗膳食数据。

现在戈麦斯希望将类似的预测系统扩展到2型糖尿病,这是一个更普遍的疾病形式,其中身体设施制造 一些 胰岛素 - 但不能有效地使用它来降低血糖。

“我们用于1型糖尿病的当前模型具有锻炼模块,使用心率与强度和胰岛素剂量信息的因子,以预测血糖水平。我们还没有这样做过2型糖尿病 - 包括在模型中的练习 - 我们也没有准确的胰岛素数据,这使得这种具有挑战性。所以我将致力于这个并希望能够产生有用的见解。“

bt356体育的强大学生支持

在整个Covid-19 Pandemic中,Gomez能够在很大程度上不断地继续他的研究。

“自3月份以来,我们真的没有跳过一个节拍,”他指出。 “由于我们正在使用的材料是数据,因此可以随时与正确的安全协议远程访问服务器。所以,我们继续进行。”

虽然今年由于Covid-19的限制,Gomez常常无法体验校园,但他确实加入了校园国家黑人工程师协会一章,并希望一旦大流行减少了额外的社会活动。

当他继续追求博士时,他也赞同他的科学严谨和愿意以多种方式支持他的bt356体育经验。

“博士。Kleinberg.毫无疑问,”戈麦斯总结道“总结道,但她真的闪耀在她对学生的支持下。她是一个伟大的人。作为一个黑人学生,唯一一个在冰雹中,她一直非常积极主动,不仅在bt356体育的支持服务,而且在大学外面也是如此。

“这对我来说很重要,专业地对我来说很重要,能够与校园和其他机构的黑人研究人员见面和互动。”

戈麦斯也积分他的博士学位。冰雹的学生。

“他们也非常有帮助,”他的结论是,“在我在bt356体育的旅程中提供知识和指导。”