Система содействия принятию решений для острых функциональных заболеваний

Система содействия принятию решений для острых функциональных заболеваний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к способу содействия клиницисту при лечении пациентов, в частности пациентов, страдающих острыми функциональными заболеваниями.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сепсис является тяжелым заболеванием, например, в форме поражения иммунной системы, вызванного инфекцией или другими травмами.

Если пациент, пораженный сепсисом, не лечится, или если терапия не оптимальна, то пациент может умереть.

Сепсис является осложненным заболеванием, вовлекающим реакции нескольких компонентов иммунной системы на инфекцию. Контролировать такие реакции сложно вследствие того, что они вовлекают многие типы клеток, обменивающихся между собой информацией посредством химических мессенджеров, которые повседневно не измеряют в клинике, а если бы даже измерялись, то соответствующие измерения трудно интерпретировать, поскольку динамика их откликов является очень сложной и сильно различается для разных пациентов. Сложность сепсиса можно понять с учетом того, что сепсис является десятой ведущей причиной смертности в США и ведущей причиной смертности в отделениях интенсивной терапии некардиологического профиля, несмотря на несколько десятилетий исследований.

Современная терапия сепсиса основана на опыте и квалификации клиницистов, однако, вследствие сложности сепсиса, даже опытные клиницисты могут быть лишены способности выполнять оптимальную терапию, или клиницист может выполнять даже такую терапию, которая приводит к ухудшению состояния пациента.

Некоторые из проблем, с которыми сталкиваются клиницисты, когда пораженный сепсисом пациент нуждается в лечении, обусловлены большим числом неизвестных биологических и физиологических факторов, влияющих на развитие заболевания, а также динамичным и часто быстрым изменением характера заболевания.

Соответственно, создание системы, способной содействовать клиницисту при выполнении подходящей терапии пациентов, пораженных такими заболеваниями, как сепсис, может представляться проблематичным.

Заявка США 2003/0097220 раскрывает систему поддержки принятия решений для рекомендации оптимального протокола лечения для конкретного человека. Система содержит, как правило, системную модель, множество протоколов лечения, модификатор системной модели, при этом упомянутая системная модель модифицируется модификатором системной модели на основе параметров, специфических для отдельного человека; и селектор для выбора оптимального протокола лечения из упомянутого множества протоколов лечения на основе модифицированной системной модели.

Способ, описанный в заявке США № 2003/0097220, связан с лечением рака и поэтому не может служить для лечения заболеваний с очень динамичным характером развития, который быстро изменяется через короткие временные промежутки (например, часы), и, следовательно, не пригоден для содействия клиницисту при лечении сепсиса.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, основной целью изобретения является ослабление, облегчение или устранение, по меньшей мере, одной из вышеупомянутых проблем поодиночке или в любой комбинации. В частности, целью настоящего изобретения можно считать предоставление способа и устройства, способных моделировать острые функциональные заболевания и прогнозировать будущие показатели пациентов для содействия клиницисту при организации лечения заболевания.

Упомянутая цель и различные другие цели достигаются в первом аспекте изобретения, предоставлением способа согласно независимому пункту формулы изобретения.

Изобретение, в частности, но не исключительно, полезно для прогнозирования показателей пациента в отношении пациента с острым функциональным заболеванием и выдачи информации по организации лечения заболевания, полученной из прогнозируемых показателей пациента, для содействия клиницисту при организации лечения заболевания.

Соответственно, в варианте осуществления первого аспекта изобретения, способ содержит этап адаптации математической модели к начальным показателям пациента. То есть множество показателей пациента, полученных из измерений биологических и/или физиологических параметров пациента, используют для адаптации или индивидуализации модели к пациенту или, точнее, к заболеванию пациента. Поскольку клиническое состояние пациента, вероятно, должно изменяться, например, вследствие развития заболевания, то, возможно, потребуется или будет полезно выполнить новую адаптацию модели к последним показателям пациента, чтобы модель лучше подходила для прогнозирования будущих показателей пациента. Таким образом, путем продолжения адаптации модели к динамике пациента с использованием последних показателей пациента и с использованием множества начальных показателей пациента, модель подстраивают к самому последнему состоянию здоровья пациента. Преимущество непрерывной адаптации модели может состоять в том, что модель способна прогнозировать будущие показатели пациента, даже когда острое функциональное заболевание характеризуется очень динамичными изменениями различных показателей пациента. Таким образом, посредством непрерывного определения прогнозируемых показателей пациента, информацию по организации лечения заболевания можно выдавать в блок вывода медицинского устройства для содействия клиницисту при организации лечения острого функционального заболевания. То есть информация по организации лечения заболевания может снабжать клинициста руководящими указаниями по выполнению конкретного вмешательства.

Преимущество первого аспекта изобретения может состоять в том, что модель сначала адаптируют к начальным показателям пациента, поскольку это может обеспечить возможность выдачи первого прогноза показателей пациента. Первый прогноз показателей пациента может быть выдан блоком вывода, что позволяет клиницисту сделать первую быструю оценку состояния здоровья пациента. Другое преимущество первого аспекта изобретения может состоять в том, что способ устойчив к потере показателей пациента, так как модель выполнена с возможностью использования множества показателей пациента, и, поэтому, способ будет продолжать обеспечивать допустимые прогнозы будущих показателей пациента, даже если некоторые показатели пациента, подаваемые в медицинское устройство, опаздывали.

Другое преимущество может состоять в том, что способ в соответствии с первым аспектом может объединять математическую модель динамики иммунной системы с последовательными измерениями ключевых химических мессенджеров и алгоритмами, способными подстраивать модель к отдельному пациенту и представлять клиницистам информационные дисплеи, которые показывают информацию по организации лечения заболевания, например текущее состояние пациента и/или его вероятное будущее направление развития.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 2 формулы изобретения информация по организации лечения заболевания содержит вмешательство. Пользователю или клиницисту может быть предоставлено, по меньшей мере, одно вмешательство в виде предложения режимов лекарственной терапии или вмешательств, например, в форме перечня возможных вмешательств или в виде графической иллюстрации возможных вмешательств. Предлагаемые вмешательства могут быть определены анализом прогнозируемых показателей пациента.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 3 формулы изобретения информация по организации лечения заболевания содержит временные данные для выполнения вмешательства, представляемые блоком вывода. Таким образом, выдача времени начала лекарственной терапии может оказаться полезной, так как это может усилить терапевтический эффект лекарственной терапии. Другое преимущество может быть в том, что клиницисту содействуют начать лекарственную терапию в оптимальное время. Временные данные могут быть определены анализом прогнозируемых показателей пациента.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 4 формулы изобретения информация по организации лечения заболевания содержит оценки степени достоверности прогнозируемых показателей пациента. Соответственно, обеспечение оценки степени достоверности прогнозов может оказаться полезным, поскольку это может позволить клиницисту судить о допустимых отклонениях оцененных показателей пациента, например, временной диаграммы наступления и пика гипервоспаления.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 5 формулы изобретения медицинское устройство выполнено с возможностью приема терапевтических показателей вмешательств. Терапевтические показатели могут обеспечиваться посредством блока ввода, или клиницист может вручную обеспечивать показатели для медицинского устройства с пользовательского интерфейса. При использовании терапевтических показателей прогнозируемые показатели пациента могут быть определены применением упомянутых терапевтических показателей в модели. Терапевтические показатели могут содержать показатели лекарственной терапии, например уровень антибиотика в сыворотке крови, противовоспалительный уровень или уровни других лекарственных препаратов в сыворотке крови. В качестве альтернативы или дополнительно, терапевтические показатели могут содержать показатели генератора режимов дозирования лекарственной терапии, например амплитуду дозы лекарственной терапии, период времени между лекарственными терапиями, рабочий цикл лекарственной терапии, т.е. время в процентах от периода, в течение которого применяют лекарственную терапию, время начала исполнения режима лекарственной терапии и/или время окончания исполнения режима лекарственной терапии. Использование терапевтических показателей в модели может оказаться полезным потому, что прогнозируемые будущие показатели пациента включают в себя терапевтический эффект лекарственной терапии, которая уже проведена. В качестве альтернативы или дополнительно, использование терапевтических показателей в модели может оказаться полезным, потому что позволяет обеспечить возможность проверки разных лекарственных терапий, чтобы клиницист мог выбрать конкретную лекарственную терапию с благоприятным результатом для пациента. Следовательно, предоставление клиницистам возможности изучать вероятное течение заболевания при различных лечебных стратегиях, разработанных самим клиницистом, может быть полезным, так как позволяет клиницистам применять знание об обстоятельствах, которые могут быть неизвестны системе (например, сочетанных заболеваниях).

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 6 формулы изобретения применяют вычислительный блок для определения последующего времени отбора проб для снабжения медицинского устройства новыми показателями пациента, которые могут быть определены с использованием начальных и последних показателей пациента в связи с моделью. Полученное определением время для обеспечения новых показателей пациента может быть выдано в блоке вывода для содействия клиницисту, когда следует отбирать новые биологические и/или физиологические пробы от пациента, чтобы снабдить медицинское устройство последними показателями пациента через блок ввода или пользовательский блок ввода.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 7 формулы изобретения определяют время отбора проб из предшествующих показателей пациента, путем анализа динамики показателей пациента, например путем вычисления частотного спектра с использованием БПФ-анализатора (использующего алгоритм быстрого преобразования Фурье) или скорости изменения показателей пациента. Таким образом, если последние показатели пациента показывают стабильное состояние пациента, например, показывая низкочастотный спектр или низкую скорость изменений, то следующее время снабжения медицинского устройства новыми показателями пациента можно отсрочить, или новые показатели пациента, возможно, не потребуются совсем, пока клиницисты не начнут наблюдать изменение состояния пациента. Если последние показатели пациента показывают нестабильное состояние пациента, например, показывая высокочастотный спектр или высокую скорость изменений, то следующее время снабжения медицинского устройства новыми показателями пациента можно ускорить для повышения точности прогнозируемых показателей пациента.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 8 формулы изобретения время отбора проб является периодическим с фиксированной частотой. Частоту можно определять из динамики показателей пациента. Периодичность времени отбора проб может быть менее 10 часов, предпочтительно менее 5 часов, более предпочтительно менее 2 часов, например менее 1 часа.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 9 формулы изобретения определяют области состояния здоровья для распознавания результатов изменения состояния здоровья в пространстве модели посредством снабжения адаптированной модели данными пациента для прогнозирования результатов изменения состояния здоровья. Определение областей состояния здоровья может оказаться полезным, так как области состояния здоровья могут обеспечивать полезный способ анализа данных пациента и определения возможных вмешательств.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 10 формулы изобретения в пространстве модели определяют траектории различных результатов изменения состояния здоровья пациента. Определение траекторий пациента может оказаться полезным, так как траектории пациента могут снабдить клинициста легко понятным графическим представлением состояния здоровья пациента, результатами вмешательств и будущим развитием показателей пациента.

В варианте осуществления изобретения в соответствии с зависимым пунктом 11 формулы изобретения блок вывода выполнен с возможностью показа информации по организации лечения заболевания, например траекторий пациента, областей состояния здоровья и вмешательств, для содействия клиницисту.

Во втором аспекте настоящее изобретение относится к медицинскому устройству в соответствии с независимым пунктом 13 формулы изобретения.

В третьем аспекте настоящее изобретение относится к компьютерной программе, позволяющей процессору выполнять способ в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.

Каждый из первого, второго и третьего аспектов настоящего изобретения можно сочетать с любым из других аспектов. Упомянутые и другие аспекты изобретения станут очевидными и будут поясняться на примере нижеописанных вариантов осуществления.

В общих словах, настоящее изобретение относится к варианту осуществления медицинского устройства для содействия клиницистам, медсестрам и другим пользователям при выборе вмешательства для лечения пациента, страдающего острым функциональным заболеванием, например, пораженного сепсисом. Медицинское устройство основано на способе, в котором модель заболевания адаптируется или индивидуализируется соответственно пациенту. Чтобы обеспечить сохранение устройством способности к прогнозированию состояния здоровья пациента, устройство постоянно снабжают новыми показателями пациента, и модель непрерывно адаптируют соответственно к новым показателям пациента. Поскольку медицинское устройство выполнено с возможностью непрерывной адаптации соответственно к текущему состоянию здоровья, то устройство способно содействовать пользователю посредством генерации информации по организации лечения заболевания, например предложений по лекарственным терапиям, для блока вывода.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже настоящее изобретение поясняется, но только для примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 показывает медицинское устройство 100 для содействия клиницисту при организации лечения острого функционального заболевания,

Фиг.2A-E показывает временные течения болезни, соответствующие пяти динамикам состояния здоровья пациента,

Фиг.3 показывает данные пациента в сравнении с прогнозируемой динамикой пациента,

Фиг.4 показывает функцию r генератора режимов дозирования,

Фиг.5A-B показывает пример антибиотикотерапии, примененной при динамике тяжелого иммунодефицита,

Фиг.6A-B показывает пример противовоспалительной терапии, примененной при динамике хронического неинфекционного воспалительного процесса,

Фиг.7 показывает пример пользовательского блока ввода и блока вывода,

Фиг.8A показывает карту областей состояния здоровья для распознавания результатов изменения состояния здоровья в пространстве модели,

Фиг.8B показывает карту областей состояния здоровья с использованием такой же модели, как на Фиг.8A, но с увеличением k _pm от 30 до 40,

Фиг.9 показывает пример медицинского устройства, содержащего блок вывода,

Фиг.10 показывает этапы способа в соответствии с вариантом осуществления изобретения,

Фиг.11 показывает прогнозируемые показатели пациента в сочетании с доверительными огибающими.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Вариант осуществления настоящего изобретения относится к заболеваниям, относимым к категории воспалительных заболеваний или функциональных заболеваний иммунной системы, например сепсису. Упомянутые тяжелые заболевания характеризуются очень динамичным характером, то есть упомянутые заболевания часто развиваются динамично, что предполагает сложность прогнозирования наступления и течения заболевания. Кроме того, упомянутые заболевания быстро развиваются за короткое время. Вмешательство приносит пользу в течение короткого временного интервала, иначе возможен очень неблагоприятный результат (например, смерть). Когда клиницист не может справиться с большим числом факторов, влияющих на заболевание, что может произойти в клинических условиях, клиницист может выбрать оптимальную терапию с использованием медицинского устройства, способного анализировать большое число показателей пациента, для содействия клиницисту при выборе терапии.

В контексте настоящего описания термин вмешательство следует понимать в смысле любого вида вмешательства, например лечебных вмешательств, диагностических вмешательств, административных вмешательств или паллиативных вмешательств.

В контексте настоящего описания термин клиницист следует понимать в смысле, эквивалентном терминам проводящее лечение лицо, медицинский работник, врач, медсестра, техник или администратор больницы.

Иммунная система является многократно избыточной системой управления, которая в результате развития стала очень стойкой. Сепсис является осложненным заболеванием, вовлекающим реакции нескольких компонентов иммунной системы на инфекцию. Упомянутые реакции сложно контролировать из-за того, что они вовлекают многие типы клеток, обменивающихся между собой информацией посредством химических мессенджеров, которые не измеряются в клинике в плановом порядке, и даже если бы измерялись, то соответствующие измерения трудно интерпретировать, так как динамика их откликов очень сложна и различается в широких пределах для разных пациентов. По описанной причине организация клинического лечения случаев сепсиса является сложной задачей, когда очевидно, что ни один терапевтический подход не является оптимальным для всех пациентов; недостаточный иммунный отклик может потребовать лечения антибиотиками, а острая реакция иммунной системы может потребовать противовоспалительной и/или антикоагулянтной терапии, и, как известно, время вмешательств является критичным, но с трудом допускающим его точную оценку.

Как упоминалось, вариант осуществления настоящего изобретения относится к сепсису. Однако изобретение не ограничено сепсисом, воспалительными заболеваниями или функциональными заболеваниями иммунной системы, так как варианты осуществления изобретения можно также применять к другим заболеваниям, например автоиммунным заболеваниям типа артрита, и воспалительной составляющей рака или заболеваний сердца. В общих вариантах осуществления изобретение можно применять к различным заболеваниям группы острых функциональных заболеваний, которые охватывают заболевания, упомянутые в настоящем описании, а также другие заболевания. Другими примерами острых функциональных заболеваний являются фибрилляция сердца, когда нарушается нормальная динамика стимуляции сердца, и эпилептические припадки, когда нарушается нормальная координация нервного возбуждения.

Вариант осуществления изобретения относится к группе заболеваний, называемых острыми функциональными заболеваниями. Острые функциональные заболевания содержат такие заболевания, при которых сущностью заболевания является дисфункция биологической динамики, когда ни один из биологических механизмов не поражен или не нарушен. Соответственно, некоторые острые функциональные заболевания можно рассматривать как нарушение биологической динамики иммунной системы. Лечение острых функциональных заболеваний можно рассматривать как восстановление биологической динамики или приведение биологической динамики к нормальному виду.

Когда в контексте применяют конкретный термин сепсис, такой контекст нельзя понимать как ограниченный сепсисом, а следует понимать, в широком смысле, как воспалительные заболевания, функциональные заболевания иммунной системы или острые функциональные заболевания в упомянутом контексте. Соответственно, ссылку на сепсис может использовать для удобства, когда фактический контекст равным образом применим к другим заболеваниям более обширной группы острых функциональных заболеваний или менее широкой группы воспалительных заболеваний или функциональных заболеваний иммунной системы.

В противоположность острым функциональным заболеваниям, например, рак является заболеванием, вызываемым поврежденными генами. Таким образом, течение ракового заболевания очень сильно отличается от течения острых функциональных заболеваний, так как рак развивается на протяжении намного большего времени (недель, месяцев или даже лет), рак отличается не динамичным, а более монотонным характером, и, поэтому, рак легче прогнозировать, по меньшей мере, на такой короткий срок, как несколько недель.

Следовательно, при раке опухолевые клетки являются поврежденными модификациями тех клеток, которые раньше были нормальными собственными клетками, и, поэтому, целью лечения является уничтожение опухолевых клеток. При остром функциональном заболевании необязательно имеет место какое-то нарушение каких-либо клеток иммунной системы, поэтому лечение не нацелено на уничтожение каких-либо упомянутых клеток. Разумеется, патогенные клетки (клетки возбудителя инфекции) должны уничтожаться, если сама иммунная система не способна сделать это. Заболевание состоит в том, что поведение множества таких клеток начинает отклоняться от здоровой реакции, которая обычно возвращает организм в гомеостаз (стабильное состояние организма). Поэтому цель лечения состоит в том, чтобы так или иначе модифицировать передачу сигналов между упомянутыми клетками, чтобы восстановить здоровую динамику управления. Упомянутая задача осложняется тем, что упомянутая система, в результате развития, стала очень стойкой; система является многократно избыточной, чем объясняются многочисленные неудачи при использовании предназначенных для этого монолекарств.

Острые функциональные заболевания обычно можно классифицировать по характеру динамики, вовлекающей быстрые изменения различных данных о состоянии здоровья или показателей пациента, например уровня патогенных факторов и различных типов лейкоцитов. Например, постоянные времени, описывающие динамику воспаления, явно отличаются от постоянных времени при раковом заболевании, так как динамика воспаления может развиваться за время от нескольких минут до нескольких часов, тогда как припадки и фибрилляции (особенно острые функциональные заболевания) развиваются даже за время от нескольких секунд до нескольких минут. Соответственно, данные о состоянии здоровья, связанные с острыми функциональными заболеваниями, могут значительно изменяться в течение нескольких часов, например в течение 4 часов, в течение 2 часов или даже в течение 1 часа. Однако данные о состоянии здоровья, связанные с конкретными воспалительными заболеваниями, могут изменяться еще быстрее, например в течение одного часа, в течение нескольких минут, например от 1 до 30 минут, или даже в течение нескольких секунд, например от 1 до 30 секунд.

Аналогично, острые функциональные заболевания могут развиться в фатальное состояние, приводящее к смерти в течение нескольких часов, например в течение 4 часов, в течение 2 часов или даже в течение 1 часа. Инфаркт, вызванный острым функциональным заболеванием, может оказаться фатальным через несколько минут, например от 1 до 5 минут.

Таким образом, быстрое развитие динамики острых функциональных заболеваний устанавливает конкретные требования к медицинским устройствам содействия в отношении способности отслеживать и прогнозировать течение упомянутых заболеваний, которые отличаются от аналогичных устройств для других заболеваний, например раковых заболеваний.

Фиг.1 показывает медицинское устройство 100 для содействия клиницисту при организации лечения острого функционального заболевания, например, посредством содействия клиницисту в выборе подходящей терапии. Медицинское устройство можно эквивалентно называть клинической системой содействия принятия решений. Медицинское устройство 100 содержит блок 101 ввода для приема показателей пациента, характеризующих биологические и/или физиологические показатели пациента, и для приема данных по терапии, характеризующих показатели методов лечения или лекарственных терапий.

Биологические показатели относятся, например, к данным измерений проб крови, в которых определяют присутствие или количество конкретных биологических веществ или биомолекул с использованием различных медицинских устройств, например, для анализа. Упомянутые биологические показатели содержат, например, цитокины, факторы свертывания крови и активные кислородные радикалы и патогенные факторы.

Физические показатели содержат значения, полученные из данных измерений, например температуры тела, артериального давления, частоты сердечных сокращений, частоты дыхания и, возможно, количества белых кровяных телец (лейкоцитов) разных типов.

Биологические и физические показатели могут быть предоставлены в блок 101 ввода через средство 105 связи с некоторыми внешними медицинскими устройствами или устройствами для анализа.

Медицинское устройство 100 может, в одном варианте осуществления, дополнительно содержать пользовательский блок 102 ввода, с которого пользователь медицинского устройства, например клиницист, может снабжать медицинское устройство 100 другими показателями пациента. Например, клиницист может вводить показатели пациента, которые не предоставляются через средство 105 связи. С помощью пользовательского блока 102 ввода клиницист может также вводить данные по терапии или показатели. Данные по терапии содержат данные или значения, например, лекарственных терапий или лекарств, которые давались или скоро будут даны. Кроме того, данные по терапии могут быть введены в виде данных испытаний для проверки терапевтического эффекта возможной терапии. Пользовательский блок 102 ввода может быть клавиатурой или сенсорным планшетом.

Данные по терапии могут быть типом, дозировкой и частотой дозировки, например, антибиотика.

Медицинское устройство 100 дополнительно содержит вычислительный блок 103, способный обрабатывать данные пациента и данные лечения, предоставляемые из блока 101 ввода и/или пользовательского блока 102 ввода. Вычислительный блок выполнен с возможностью обработки биологических и физических показателей, полученных через средство 105 связи, а также биологических, физических и терапевтических показателей, полученных с пользовательского блока 102 ввода. Обработка данных выполняется с использованием модели заболевания, чтобы можно было прогнозировать развитие болезни пациента.

Медицинское устройство 100 дополнительно содержит блок 104 вывода, например графический пользовательский интерфейс 104 для содействия клиницисту в понимании развития заболевания и для содействия клиницисту при выборе эффективного вмешательства. С этой целью различные данные из вычислительного блока предоставляются в блок 104 вывода, при этом блок вывода выполнен с возможностью представления данных в форме, которая полезна и легко воспринимается клиницистом.

Блок 101 ввода, пользовательский блок 102 ввода, вычислительный блок 103 и блок 104 вывода могут быть отдельными блоками, связанными между собой. В альтернативном варианте, по меньшей мере, один из упомянутых блоков (101-104) может быть комбинированным. Например, пользовательский блок 102 ввода и блок вывода могут быть объединены в одно устройство. Вычислительный блок 103 может быть компьютером, выполненным с возможностью выполнения программного кода, составляющего модель заболевания, и обработки входных показателей из блока 101 ввода и пользовательского блока 102 ввода, с использованием модели. Кроме того, вычислительный блок 103 может быть выполнен с возможностью адаптации модели к показателям пациента и определения некоторых рекомендуемых методов терапии. Блок 104 вывода и/или пользовательский блок 102 ввода могут входить в состав, например, компьютера и монитора.

Блок 101 ввода, пользовательский блок 102 ввода и блок 104 вывода могут быть электронным устройством, например печатной платой, соединяемой или объединенной с вычислительным блоком 103. Пользовательский блок 102 ввода и блок 104 вывода можно соединить с мониторами для обеспечения сигнала, представляющего показатели или данные в монитор для отображения упомянутых показателей или данных.

Как будет ясно из нижеследующего, условием способности медицинского устройства содействовать клиницисту во время лечения пораженного сепсисом пациента является способность медицинского устройства прогнозировать развитие сепсиса пациента. Чтобы обеспечивать точные прогнозы заболевания, возможно, важно снабжать медицинское устройство 100 всеми биологическими и физическими показателями, которые имеют отношение к модели на данной стадии заболевания, и обеспечивать показатели с достаточно высокой частотой. В то же время важно также не подвергать пациента слишком многочисленным процедурам отбора проб, например проб крови, поскольку пациент может находиться в критическом состоянии, и поскольку отбор проб крови может подвергнуть пациента дополнительному риску новой инфекции. Кроме того, возможно, было бы желательно сократить затраты на аналитическое оборудование, применяемое для взятия биологических замеров.

Как также будет ясно из нижеследующего, существенным может быть требование, чтобы конкретное медицинское вмешательство выполнялось в конкретное время или в течение конкретного периода времени. Соответственно, выбор определенного времени является важным вопросом как с точки зрения представления показателей пациента в медицинское устройство 100, так и с точки зрения определения временного периода для осуществления терапии.

Кроме того, поскольку сепсис может развиваться по-разному от пациента к пациенту, то важно, чтобы медицинское устройство было способно к адаптации или индивидуализации модели к пациенту, и, более того, поскольку развитие сепсиса может изменяться в течение нескольких часов или даже минут, то важным требованием может стать возможность повторной адаптации модели к текущему состоянию сепсиса с использованием последних данных пациента.

Как изложено выше, важно, чтобы модель была способна включать существенные динамические и временные характеристики иммунного отклика на инфекцию, чтобы точно моделировать заболевания типа сепсиса. Нижеописанная модель с 3 переменными, описанная в работе «R. Kumar, G. Clermont, Y. Vodovotz, C.C. Chow, The dynamics of acute inflammation, The Journal of Theoretical Biology, 2004.04.044, 145-155», включенная в настоящую заявку посредством ссылки, представляет, в зависимости от начальных состояний и значений параметров, множество динамик заболевания, которые наблюдались в клинике. Упомянутая относительно простая модель включает в себя только биологическую, биомолекулярную или клеточную динамику и не включает в себя физиологические данные пациента. Модель состоит из следующих трех обыкновенных дифференциальных уравнений:

dp/dt=k _p p(1-p)-k _pm mp (1) патогенный фактор (p)

dm/dt=(k _mp p+l)m(1-m)-m (2) ранние противовоспалительные отклики (m)

dl/dt=k _lm f(m)-k _i l (3) поздние противовоспалительные отклики (l)

где , и далее принято, что θ=1,0 и w=0,5.

Переменными величинами состояния модели являются: p означает уровень численности патогенного фактора, ответственного за иммунный отклик и сепсис, m означает ранний противовоспалительный отклик (например, уровень цитокинов и макрофагов в сыворотке крови), и l означает поздний противовоспалительный отклик. Однако патогенный фактор (p) является возбудителем инфекции, содержащим, например, вирусы, бактерии, грибы или паразиты. Следовательно, измерения патогенных факторов могут обеспечивать информацию по развитию заболевания.

В дополнение к трем переменным величинам состояния существуют пять констант скорости, k. Упомянутые параметры являются константами скорости, где k _ij означает скорость, с которой на скорость изменения переменной величины i влияет уровень переменной величины j; k _i означает скорость, с которой на скорость изменения переменной величины i влияет его собственный уровень. Применяют также одну дополнительную модификацию модели: если переменная величина патогенного фактора снижается ниже порога (например, 0,0005), то вышеприведенные уравнения отбрасываются, и принимается, что патогенный фактор исключен. Без упомянутой модификации могут наблюдаться нереалистичные восстановления численности патогенных факторов, количества которых упали ниже уровня, который отражает менее чем одну клетку, и могут приводить, в результате, к ошибочным данным из вычислительного блока 103.

В нижеприведенной таблице показаны пять разных динамик, представляемых моделью. Все упомянутые динамики наблюдались в клинических условиях.

Таблица 1
Начальные состояния	Параметры	Динамика
p(0)	m(0)	l(0)	k p	k pm	k mp	k lm	k l
0,01	0,05	0,539	3	30	25	15	1	здоровый отклик
0,20	0,05	0,539	3	30	25	15	1	хроническое неинфекционное воспаление
0,01	0,05	0,539	3	3	25	15	1	хроническое инфекционное воспаление
0,01	0,05	0,179	3	30	25	5	1	рецидивирующая инфекция
0,01	0,05	0,539	3	30	0,4	15	1	тяжелый иммунодефицит

Упомянутые временные графики, соответствующие пяти динамикам, указанным в вышеприведенной таблице, показаны на Фиг.2A-E. Абсцисса представляет время в часах, и ордината представляет уровни патогенных факторов (p), ранний воспалительный отклик (m) и поздний воспалительный отклик (l), соответствующие кривым динамик. Следовательно, Фиг.2A показывает динамику здорового отклика, Фиг.2B показывает хроническое неинфекционное воспаление, Фиг.2C показывает хроническое инфекционное воспаление, Фиг.2D показывает рецидивирующую инфекцию, и Фиг.2E показывает тяжелый иммунодефицит.

Уравнения 1-3 можно решать любым подходящим математическим сп