埃默里大学启动AI研究以降低败血症患者死亡率

留学申请微信咨询

微信扫描左侧二维码

或点击下方按钮咨询

埃默里大学（2024USNews美国大学排名：24）的研究人员即将启动一项关于人工智能（AI）在降低败血症患者死亡率方面的研究。败血症是一种严重的疾病，常常导致感染后的器官功能障碍，甚至死亡。根据美国疾病控制与预防中心的数据，败血症每年导致至少170万成年住院病例和至少35万例死亡。埃默里大学获得了凯撒永久增强智能医学与医疗保健计划（AIM-HI）协调中心提供的高达75万美元的两年资助，以展示AI在多样化的现实环境中提高诊断决策的价值。埃默里的AI和败血症研究提案是从120个申请中选出的五个获得AIM-HI资助的提案之一。

通过埃默里的精准晶体液复苏败血症（PRECISE）试验，研究人员希望确定他们的AI算法是否能识别出一组可能受益于简单干预措施的败血症患者——更换静脉输液的类型。埃默里大学医学院肺病、过敏、重症监护和睡眠医学系助理教授兼试验首席研究员Sivasubramanium Bhavani博士表示，静脉输液是医院中最常见的治疗方法之一，但我们不知道哪种类型的液体——生理盐水或平衡晶体液——对患者更好。过去的临床试验在全球范围内累计招募了超过35000名重症患者，以比较这两类液体，但尚未为整体重症患者群体确定一致的益处。研究人员希望PRECISE试验能揭示是否有一组败血症患者从一种液体中受益多于另一种液体。

研究人员指出，在其他亚组（A、B和C组）中，液体选择可能无关紧要，但在D组（老年患者，血压低，心率、呼吸频率和体温相对较低）中，液体选择可能至关重要。PRECISE试验预计将于2024年夏季开始，在埃默里医疗系统的六家医院的急诊科和重症监护病房进行。试验期间，埃默里的AI算法将用于识别D组患者，并将其随机分配到常规护理或干预组，干预组将收到电子健康记录（EHR）提醒，提示临床医生使用平衡晶体液而非生理盐水。最终目标是评估在医院护理30天内的潜在死亡率降低。埃默里希望在一年内招募超过1500名患者参与试验。

埃默里大学的AI研究不仅仅是一个孤立的案例，它反映了一个更广泛的趋势，即越来越多的美国医疗机构正在开设创新中心或枢纽，以开发、测试和实施新兴技术和其他尖端解决方案，以提高医疗质量和患者护理。例如，加州大学圣地亚哥分校健康系统的Jacobs Center for Health Innovation（JCHI）通过部署AI败血症预测算法，帮助其急诊科的败血症死亡率降低了17%。该中心还推出了一个家庭患者监测计划，医疗团队可以远程监测生命体征，并在需要时通过虚拟访问主动联系患者。JCHI还在建设一个全天候指挥中心，以便其364床的Jacobs Medical Center的跨职能团队能够更有效地协调护理工作。

其他医疗机构也在采取类似措施。例如，埃默里医疗系统在2018年启动了一个创新中心，旨在解决行业面临的关键问题，如改善患者体验、减轻员工负担和通过以相同或更低的成本提供服务来增加价值。MaineHealth在2020年成立了一个创新部门，帮助员工提出和加速改善护理和运营的新想法。该中心为护理团队成员的项目提供投资资金、教育和与内部和外部专家的联系。

这些创新中心通常与其他医疗机构、科技公司和教育机构合作开展项目，有些还提供资助以支持员工和研究人员追求他们的想法。这些创新枢纽还可以作为孵化器，帮助员工将产品商业化。IT团队在创新中心的成功中起着关键作用，从试点技术到部署它们。

人工智能在改善诊断决策方面的作用也得到了广泛认可。近年来，AI在皮肤病学领域的科学研究呈指数级增长。本研究的目的是进行系统综述和荟萃分析，以评估AI算法在皮肤癌分类中的表现，并与不同专业水平的临床医生进行比较。根据PRISMA指南，筛选了截至2022年8月的PubMed、Embase和Cochrane Library三大电子数据库中的相关文献。使用QUADAS-2评估研究质量，并对AI和临床医生的准确性进行了敏感性和特异性荟萃分析。系统综述共纳入53项研究，其中19项符合荟萃分析的纳入标准。综合所有研究和所有临床医生亚组，AI算法的敏感性（Sn）和特异性（Sp）分别为87.0%和77.1%，而所有临床医生的Sn为79.78%，Sp为73.6%；两者在Sn和Sp上的差异具有统计学意义。AI表现（Sn 92.5%，Sp 66.5%）与普通医生（Sn 64.6%，Sp 72.8%）相比，差异更大，而与专家临床医生相比，AI算法（Sn 86.3%，Sp 78.4%）与专家皮肤科医生（Sn 84.2%，Sp 74.4%）的表现在临床上相当。AI算法在临床实践中的局限性应予以考虑，未来的研究应侧重于真实世界的环境，并朝向AI辅助方向发展。

败血症是全球最常见的死亡原因之一，但在收集可靠的群体数据方面存在挑战。2020年数据显示，全球有4890万例败血症病例和1100万例相关死亡，占全球死亡总数的20%。其中近一半（2000万）病例发生在5岁以下儿童中。每1000名住院患者中，估计有15人会因接受医疗护理而并发败血症。败血症在低中等收入国家的发病率和死亡率最高。败血症的治疗费用高昂，在高收入国家每位患者的平均住院费用超过32000美元。败血症是一种危及生命的疾病，当身体的免疫系统对感染产生极端反应时，会导致器官功能障碍。它会导致休克、多器官衰竭，有时甚至死亡，特别是如果未能早期识别和及时治疗。败血症通常由细菌感染引起，但也可能由病毒、寄生虫或真菌感染引起。其治疗需要医疗护理，包括使用抗菌药物、静脉输液等措施。败血症在医疗环境中是最常见的不良事件之一，每年影响全球数亿患者。抗菌药物耐药性是导致临床治疗无效和迅速发展为败血症和败血性休克的主要因素。2019年，估计有495万例死亡与抗菌药物耐药性有关，其中127万例死亡直接归因于此。预防感染的措施，如良好的卫生习惯、确保疫苗接种计划的实施、改善卫生设施和水质等，是减少败血症发生的关键步骤。早期诊断和及时、适当的临床管理，如最佳抗菌药物使用和液体复苏，对于提高生存率至关重要。尽管败血症的发病可能是急性的，并带来短期的死亡风险，但它也可能导致显著的长期发病率，需要治疗和支持。败血症需要多学科的治疗方法。任何感染、严重受伤或严重非传染性疾病的患者都可能发展为败血症，但老年人、孕妇、新生儿、住院患者、重症监护病房患者、免疫系统较弱的人（如艾滋病、癌症患者）和患有慢性疾病的人（如肾病、肝硬化）是高风险人群。常见症状包括发热、心率快、呼吸急促、意识模糊和身体疼痛。预防败血症的最佳方法是避免感染，包括良好的个人卫生、避免不洁水源或不卫生的厕所、接种疫苗、健康饮食和母乳喂养。医院和诊所应遵循有效的感染预防和控制规则。败血症的治疗在早期开始最为有效。医务人员会观察令人担忧的症状，并使用测试来诊断败血症，然后努力找到感染源。早期使用抗菌药物治疗细菌、寄生虫、真菌或病毒感染对于改善败血症的预后至关重要。低血压通过静脉输液和有时使用称为血管加压药的药物来治疗，这些药物可以增加血压。抗生素耐药性可能使治疗更加困难。败血症是导致孕产妇、新生儿和儿童死亡的重要原因。因此，抗击败血症将有助于实现可持续发展目标（SDGs）3.8关于护理质量的目标，以及通过改善这些弱势群体的死亡率来实现3.1和3.2目标。败血症也可能最终导致艾滋病、结核病、疟疾和其他传染病患者的死亡，这些疾病包括在目标3.3中。预防和/或适当诊断和管理败血症也与足够的疫苗覆盖率、优质的全民健康覆盖、遵守国际卫生条例的能力、准备工作以及水和卫生服务有关。然而，挑战在于如何实现败血症的普遍预防、诊断和管理。为了应对这一重要的全球健康威胁，世界卫生组织（WHO）在2017年5月的第七十届世界卫生大会上通过了关于改善败血症预防、诊断和临床管理的WHA70.7号决议。该决议的关键支柱包括：制定败血症临床管理和预防血流感染的WHO指南；关注败血症的公共卫生影响并估计全球败血症负担；支持成员国定义和实施标准，并建立指南、基础设施、实验室能力、策略和工具，以识别、减少败血症的发病率和死亡率；与联合国组织、合作伙伴、国际组织和利益相关者合作，加强败血症治疗和感染预防控制，包括疫苗接种。

PRECISE试验的设计和方法学也值得深入探讨。佛罗里达国际大学罗伯特·斯坦佩尔公共卫生与社会工作学院正在通过一种新的功能性精准医学方法，实时指导个性化癌症治疗。该方法通过分析患者肿瘤组织样本，并将其暴露于超过120种FDA批准的药物中，从而为患者的医生提供最有效的治疗建议。根据发表在《自然医学》上的可行性研究结果，83%的接受指导治疗的患者显示出改善。该方法为医生提供了更安全、更易获得、更有效和更经济的选择。

在一个临床试验中，三岁的急性髓性白血病患者Logan Jenner在接受这种个性化治疗后，在33天内达到了缓解，并在两年多后仍然无癌。Azzam实验室正在继续其癌症研究，并积极招募佛罗里达州的参与者，以证明功能性精准医学是一种可行的癌症治疗方法。

Azzam实验室的研究包括功能性精准医学、研究导致癌症复发和转移的细胞以及环境毒素对癌症的影响。斯坦佩尔学院在公共卫生领域的NIH资助中排名全州第二，全国第十五。学院位于迈阿密，致力于解决影响最弱势群体的复杂健康和社会福利问题。

综上所述，埃默里大学的AI研究不仅在败血症治疗中具有重要意义，还反映了AI在医疗领域的广泛应用和潜力。通过PRECISE试验，研究人员希望能够揭示AI在识别和治疗败血症患者中的具体作用，从而为未来的医疗实践提供宝贵的参考。同时，这也展示了AI在改善诊断决策和提高医疗质量方面的巨大潜力。未来，随着技术的不断进步和应用的深入，AI有望在更多的医疗领域发挥重要作用，为患者带来更好的治疗效果和生活质量。