Kunstmatige intelligentie is getraind om ruimtevaartsimulatiesoftware te gebruiken om een ​​apparaat te ontwerpen dat uiteindelijk de dialyse voor patiënten kan verbeteren.

Het team van Imperial College London en hun collega's hebben computermodelleringstechnieken gebruikt - die normaal gesproken worden gebruikt om te simuleren hoe onstabiele luchtzakken over een vliegtuig stromen - om te modelleren hoe onstabiele stromen in bloed stromen in de aderen van patiënten die dialyse ondergaan.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Fysica van vloeistoffen , werd uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van het Hammersmith Hospital, Northwick Park-ziekenhuis, en het Sint-Mariaziekenhuis.

Wanneer de nieren niet meer goed werken, kan dialyse worden gebruikt om afvalstoffen en overtollig vocht uit het bloed te verwijderen door het naar een te reinigen machine te leiden. Om dit apparaat op de patiënt aan te sluiten, moet er een speciale verbinding worden gemaakt tussen een slagader en een ader in de pols of bovenarm van de patiënt. Deze kruising wordt arterio-veneuze fistels (AVF) genoemd.

Echter, als gevolg van abnormale en zeer onstabiele bloedstroompatronen, ongeveer 50 procent van de AVF's blokkeert en faalt binnen enkele maanden na hun oprichting omdat de slagaderwanden ontsteken, wat bekend staat als intima hyperplasie. Dit betekent dat patiënten een nieuwe procedure moeten ondergaan en in sommige gevallen herhaalde procedures. Vaak kunnen patiënten de regio's op de arm missen waar AVF kan worden uitgevoerd, voorkomen dat ze de levensreddende dialyseprocedure gebruiken.

Het team heeft modelleringstechnieken uit de lucht- en ruimtevaartindustrie gebruikt om een ​​computer te trainen, met behulp van machine learning-algoritmen. Machine learning is een toepassing van kunstmatige intelligentie (AI) die systemen de mogelijkheid biedt om automatisch te leren en te verbeteren van ervaringen zonder expliciet geprogrammeerd te zijn.

De AI ging vervolgens door en optimaliseerde de vorm van een AVF zodat de onvastheid in de bloedstroom kon worden onderdrukt. Het prototype-apparaat dat ze hebben ontwikkeld om de AVF in de optimale vorm te houden, heeft tot nu toe voorlopige tests ondergaan bij varkens, die zijn gelukt.

De volgende stap omvat het uitvoeren van proeven met varkens gedurende meerdere maanden om de effectiviteit van het AVF-apparaat verder te testen. Zelfs als deze proeven een succes zijn, zullen ze nog enkele jaren verwijderd zijn van het uitvoeren van klinische proeven met patiënten.

Dokter Peter Vincent, co-auteur van het Department of Aeronautics aan het Imperial College London, zei:"We gebruiken routinematig computersimulaties om de luchtstroom boven vliegtuigen te bestuderen. Deze zelfde technieken, kan nu worden gebruikt om medische hulpmiddelen te optimaliseren, inclusief AVF."

Dr Richard Corbett, co-auteur van het Hammersmith Hospital, toegevoegd:"Hemodialyse is een levensverlengende behandeling die wordt gebruikt door miljoenen patiënten over de hele wereld die nierfalen hebben. Deze patiënten zijn afhankelijk van arterio-veneuze fistel (AVF) -procedures om hun bloed te reinigen. disfunctie en falen in de AVF is een reëel probleem voor deze patiënten, wat leidt tot een groot aantal ziekenhuisopnames en extra operaties.

"Deze technologie biedt veel belofte voor deze patiënten. Door de resultaten van AVF-chirurgie te verbeteren, het kan mogelijk de noodzaak voor herhaalde operaties verminderen, wat zou kunnen en leiden tot dialyse van betere kwaliteit."

uiteindelijk, het team hoopt dat hun prototype AVF-technologie andere medische procedures ten goede kan komen om de vorm van bloedvatverbindingen te optimaliseren, zoals bij bypass-transplantaten en niertransplantaties.