ボストン小児病院が小児心臓手術に工学的精度をもたらします

ボストン小児病院の小児心臓病チームは、複雑な先天性心疾患患者に対して数値流体力学ソフトウェアやその他のモデリング技術を使用することで、術前計画における血流のバランスと特徴をより深く理解し、手術の意思決定と患者の転帰を改善していると述べた。

意思決定のサポートとして CFD に注目

親として、子供の心臓が完全に機能していないことがわかったとき、血流経路を修復してパッチを当ててくれる最も才能のある外科医に頼ります。小児心臓手術にはさまざまな種類がありますが、 ほとんどの子供には複数回の手術が必要です。

これらの斑点の大きさや形、そして場合によっては生理学的結果によって、子供たちの心臓に余分な負荷がかかる可能性があります。歴史的に見て、成長する患者それぞれに長期的な結果をもたらすためにどのように手術を行うかを正確に予測することは困難でした。

「問題は、子供がそのパッチを修正するために戻ってくる必要がないように、あるいはそのパッチが狭くなって時間の経過とともに心臓に余計な負担がかかることがないように、そのパッチをどのようにして完璧にするかということですが、これは歴史的にそうされてきました。手術室の外科医の判断に任されています」とボストン小児病院心臓外科のコンピューター 3D ビジュアライゼーション プログラムのディレクター、デイビッド ホーガンソン博士は説明しました。

現在、医療以外では標準となっているエンジニアリングの取り組みは、「多くの当て推量や術中の意思決定をテーブルから外し、幾何学的観点と生理学的観点の両方で結果の一貫性を劇的に高める」のに役立っている、と同氏は述べた。言った ヘルスケアITニュース。

「最適なアプローチが何であるかを正確に決定する前に、1 人の患者に対して約 80 回の異なる流れのシミュレーションを行ったと思います」とホーガンソン氏は語った。 「もし私たちが最初から予想していた通りに行動していたら、私たちは100％間違っていただろうし、患者はまた別の手術を受けていただろう。」

7 年前、このプログラムが最初にプロのエンジニアのチームを創設しようとしたとき、ボストン小児病院は米国国防総省から数値流体力学の専門家を雇用しました。この専門家は、病院が術前心臓コンピューターモデリングプログラムを確立するために選択した ANSYS ソフトウェアに精通していました。

さまざまな学界や業界の背景を持つエンジニアをさらに加え、病院には現在 12 名からなるチームがあり、間もなく 14 名になる予定で、患者の 3D モデリング ワークフローを実行するとホーガンソン氏は述べました。

手術前に解決策を得る

患者と保護者は、時間があれば、複数の意見や視点を求めます。しかし、もちろん、エンジニアが時間との戦いをする場合もあります。

「それはこの病気の課題に組み込まれています」とホーガンソン氏は言う。

「時間に余裕があるときもあれば、余裕がないときもあります。この点で、可能な限り迅速に対応し、これを実行できるプロのエンジニアリング チームを構築することが、完全に変革をもたらしたと思います。」

同氏は、患者が最も必要とするときに時間どおりに提供される CFD 工学分析を見るのは臨床医として興奮していると語った。時間制限の部分は、ソリューションの重要な部分です。

「単なる数学ではありません。科学だけではありません。本当に重要なのは、サービス、配達、そして時間通りの配達です。」

ホーガンソン氏は、彼のチームがいくつかの小児心臓センターと協力してモデルを採用し、エンジニアを雇用していると述べた。現時点ではプログラムに共有できる品質指標はありませんが、データの公開に取り組んでいます。

「現在、特定の弁修復ワークフローに 75 人の患者が参加していますが、ご存知のとおり、そのデータは並外れたものです」と彼は言いました。

小児患者と親が CFD を採用

CFD モデリングの背後にある数学、科学、工学は並外れたものですが、臨床家族の共感を呼ぶのは子供の心臓の 3 次元画像であるとホーガンソン氏は言いました。

小児心臓手術では複雑な意思決定を医師に大きく依存しているため、ボストン・チルドレンズの家族にはそれらの選択肢のモデルとフロー・シミュレーション・データが示され、結果に取り組み「私たちが見ているものを確認できる」とホーガンソン氏は語った。

「私の小さな線画や手を振るなど、この分野では標準的なものは、まったく理想とは程遠いものです」と彼は言う。

「私たちは文字通り地球上で最高のテクノロジーをこれらの患者に適用し、手術中に生じる可能性のある変動性の問題を排除するためにできる限りのことを行っています。なぜなら、それをすべて考慮したからです。私たちはそれらすべてをテストしました。そして、これが最善の選択肢であることはわかっています。」

「10代の患者にこう言われたことがあります。『当然、あなたはそうするつもりですよね？』

「彼らは私たちができる限りのことをしていることを知っています…しかし、私たちは家族たちに、何がテーブルにあるのかを本当に理解していると感じてもらいたいのです。」

進化する実践、請求コードの提案

CFD は呼吸器医学、操作性を改善するための透析装置などの医療機器の開発、薬効、患者教育、 治療の決定、大気質システムなど。このテクノロジーを人工知能と併用して、複雑なデータセットを分析し、診断を開発することもできます。

CFD を使用して先天性心臓欠陥の修復をモデル化する場合、以前は 19 個以上のソフトウェア パッケージを使用して 2 か月かかっていましたが、現在では約 3 週間で済むとホーガンソン氏は述べています。

「提出までに約 4 日かかりたかったのです。あるいは、現在 12 時間かかっていますが、2 時間かかるはずですよね?

「その多くはソフトウェアとワークフローの開発であり」、改良を続けていると同氏は語った。

プログラムのモデリングワークフローの一部はCFDソフトウェアで作成されていないが、チームは他の心臓センターや米国食品医薬品局と協力してワークフローを標準化し、他の実践でのCFDの使用を基礎にしているとホーガンソン氏は語った。

ケースの複雑さにより、モデリングの仮定が困難になる可能性があり、また、チーム メンバーは、モデリングによって生成される繰り返し全体で異なる意見を経験する可能性があります。

「現時点でできることよりもさらに多くのことをシミュレーションしたいと考えています」とホーガンソン氏は語った。

工学的な観点から信頼性を得るには、「結果が信頼できる方法で」心臓の流れをシミュレートする必要があり、現時点では CFD をすべての患者の症例に使用できるわけではありません。

特に動脈循環に複雑さがある場合、「これに対処するためのツールは標準に達しているか?」という非常に慎重な評価が必要です。それでも、それらの分野の多くでは、答えはノーです」と彼は言った。

ホーガンソン氏と彼のチームは、CFD モデリングに対する支払者のサポートにも取り組んでおり、そのために国家レベルで取り組んでいます。

「これらの取り組みに関して承認された請求コードはまだないが、我々は現在それを追求している」と同氏は述べた。

「私たちは実際に、胸部外科医協会や他のいくつかの心臓病学、放射線学、その他のグループと連携して、CPT に請求コードを提出し、この承認を得るために団結してきました。これは本当にエキサイティングです。」

Andrea Fox は、Healthcare IT News の上級編集者です。
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