Patient-specific modelling, simulation and real-time processing for respiratory diseases

要約

喘息は、呼吸器系の一般的な慢性疾患であり、重大な身体障害や社会的な負担をもたらすものです。世界中で3億人以上が罹患しており、2025年までには1億人以上が喘息に罹患する可能性があると言われています。喘息にかかる費用は国によって大きく異なります。平均的な年間コストは、ヨーロッパで1900ユーロ、米国で3100ドルと推定されます。喘息の管理には、症状のコントロール、増悪の予防、肺機能の維持が含まれます。喘息コントロールの向上は、増悪や肺機能障害のリスクを低減させるとともに、喘息治療にかかる直接的コストや生産性低下に伴う間接的コストを削減することができます。肺システムの複雑なダイナミクスと疾患に対する肺の反応を理解することは、喘息治療の進歩のための基本です。呼吸器系の計算モデルは、構造と機能の相互作用を理解するための理論的枠組みを提供しようとするものである。その応用として、個人化された形状と個人化された換気パターンを考慮し、薬物送達を最適化する患者特異的な方法論へのアプローチにより、肺医学を向上させることができます。本論文では、3つの目標を掲げている。第一は、肺の病態生理と喘息、ひいては肺の収縮状態全般の力学を理解することである。第二に、個別化医療を促進するツールの設計と実装を行い、医療の提供と効果を向上させることである。つまり、医療従事者と患者がツールや方法にアクセスすることで、第一の当事者は症状の経過を容易に追跡でき、第二の当事者、すなわち患者は医療制度による大きな負担を軽減しながら容易に自己管理することができるようになるのです。

要約(オリジナル)

Asthma is a common chronic disease of the respiratory system causing significant disability and societal burden. It affects more than 300 million people worldwide, while more than 100 million people will likely have asthma by 2025. The price of asthma varies greatly from nation to nation. Mean yearly cost can be estimated to 1900 EUR in Europe and $3100 in the United States. Managing asthma involves controlling symptoms, preventing exacerbations, and maintaining lung function. Improved asthma control is reduces the risk of exacerbations and lung function impairment while reducing the direct costs of asthma care and indirect costs associated with reduced productivity. Understanding the complex dynamics of the pulmonary system and the lung’s response to disease is fundamental to the advancement of Asthma treatment. Computational models of the respiratory system seek to provide a theoretical framework to understand the interaction between structure and function. Their application can improve pulmonary medicine by a patient-specific approach to medicinal methodologies optimizing the delivery given the personalized geometry and personalized ventilation patterns. A three-fold objective is addressed within this dissertation. The first part refers to the comprehension of pulmonary pathophysiology and the mechanics of Asthma and subsequently of constrictive pulmonary conditions in general. The second part refers to the design and implementation of tools that facilitate personalized medicine to improve delivery and effectiveness. Finally, the third part refers to the self-management of the condition, meaning that medical personnel and patients have access to tools and methods that allow the first party to easily track the course of the condition and the second party, i.e. the patient to easily self-manage it alleviating the significant burden from the health system.

arxiv情報

著者 Stavros Nousias
発行日 2022-09-06 10:29:50+00:00
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