Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Popular

Insinyur biomedis menggunakan pemodelan komputer untuk menyelidiki oksigen darah rendah pada pasien COVID-19 – ScienceDaily


Para ilmuwan masih memecahkan banyak aspek yang membingungkan tentang bagaimana novel coronavirus menyerang paru-paru dan bagian tubuh lainnya. Salah satu misteri terbesar dan paling mengancam jiwa adalah bagaimana virus menyebabkan “silent hypoxia,” suatu kondisi ketika kadar oksigen dalam tubuh sangat rendah, yang dapat merusak organ vital secara tidak dapat diperbaiki jika tidak terdeteksi terlalu lama. Sekarang, berkat model komputer dan perbandingan dengan data pasien yang sebenarnya, insinyur biomedis Universitas Boston dan kolaborator dari Universitas Vermont mulai memecahkan misteri tersebut.

Meski mengalami tingkat oksigen yang sangat rendah, banyak orang yang terinfeksi kasus COVID-19 yang parah terkadang tidak menunjukkan gejala sesak napas atau kesulitan bernapas. Kemampuan hipoksia untuk menimbulkan kerusakan secara diam-diam adalah alasan mengapa hipoksia disebut “diam”. Pada pasien virus corona, diperkirakan bahwa infeksi pertama-tama merusak paru-paru, membuat beberapa bagian paru-paru tidak dapat berfungsi dengan baik. Jaringan tersebut kehilangan oksigen dan berhenti bekerja, tidak lagi memasukkan oksigen ke aliran darah, menyebabkan silent hypoxia. Namun sebenarnya bagaimana efek domino itu terjadi belum jelas hingga sekarang.

“Kami tidak tahu [how this] secara fisiologis mungkin, “kata Bela Suki, seorang profesor teknik biomedis dan ilmu material dan teknik dari BU College of Engineering dan salah satu penulis penelitian. Beberapa pasien virus corona telah mengalami apa yang oleh beberapa ahli digambarkan sebagai kadar oksigen darah yang “tidak sesuai dengan kehidupan.” Yang mengganggu, kata Suki, banyak dari pasien ini menunjukkan sedikit atau tidak ada tanda-tanda kelainan ketika mereka menjalani scan paru-paru.

Untuk membantu mengetahui penyebab dari silent hypoxia, insinyur biomedis BU menggunakan pemodelan komputer untuk menguji tiga skenario berbeda yang membantu menjelaskan bagaimana dan mengapa paru-paru berhenti menyediakan oksigen ke aliran darah. Penelitian mereka, yang telah dipublikasikan di Komunikasi Alam, mengungkapkan bahwa silent hypoxia kemungkinan disebabkan oleh kombinasi mekanisme biologis yang dapat terjadi secara bersamaan di paru-paru pasien COVID-19, menurut insinyur biomedis Jacob Herrmann, seorang peneliti postdoctoral associate di lab Suki dan penulis utama studi baru tersebut.

Biasanya, paru-paru melakukan tugas pertukaran gas yang menopang kehidupan, menyediakan oksigen ke setiap sel dalam tubuh saat kita menghirup dan membersihkan karbon dioksida setiap kali kita mengeluarkan napas. Paru-paru yang sehat menjaga agar darah tetap teroksigenasi pada tingkat antara 95 dan 100 persen – jika turun di bawah 92 persen, itu memprihatinkan dan dokter mungkin memutuskan untuk campur tangan dengan oksigen tambahan. (Di awal pandemi virus corona, ketika dokter pertama kali mulai membunyikan alarm tentang silent hypoxia, oksimeter terbang dari rak toko karena banyak orang, khawatir mereka atau anggota keluarga mereka mungkin harus pulih dari kasus yang lebih ringan dari virus corona di rumah, ingin bisa untuk memantau kadar oksigen darah mereka.)

Para peneliti pertama kali melihat bagaimana COVID-19 memengaruhi kemampuan paru-paru untuk mengatur ke mana darah diarahkan. Biasanya, jika area paru-paru tidak mengumpulkan banyak oksigen karena kerusakan akibat infeksi, pembuluh darah akan menyempit di area tersebut. Ini sebenarnya adalah hal yang baik untuk dilakukan oleh paru-paru kita, karena memaksa darah mengalir melalui jaringan paru-paru yang penuh dengan oksigen, yang kemudian diedarkan ke seluruh tubuh.

Tetapi menurut Herrmann, data klinis awal menunjukkan bahwa paru-paru beberapa pasien COVID-19 telah kehilangan kemampuan untuk membatasi aliran darah ke jaringan yang sudah rusak, dan sebaliknya, berpotensi membuka lebih banyak pembuluh darah – sesuatu yang sulit untuk dilihat atau diukur pada CT scan.

Menggunakan model paru-paru komputasi, Herrmann, Suki, dan tim mereka menguji teori itu, mengungkapkan bahwa agar kadar oksigen darah turun ke tingkat yang diamati pada pasien COVID-19, aliran darah memang harus jauh lebih tinggi dari biasanya di daerah paru-paru yang tidak dapat lagi mengumpulkan oksigen – berkontribusi pada rendahnya tingkat oksigen di seluruh tubuh, kata mereka.

Selanjutnya, mereka melihat bagaimana pembekuan darah dapat memengaruhi aliran darah di berbagai daerah paru-paru. Ketika lapisan pembuluh darah meradang akibat infeksi COVID-19, gumpalan darah kecil yang terlalu kecil untuk dilihat pada pemindaian medis dapat terbentuk di dalam paru-paru. Mereka menemukan, dengan menggunakan pemodelan komputer dari paru-paru, bahwa hal ini dapat memicu silent hypoxia, tetapi itu saja kemungkinan tidak cukup untuk menyebabkan kadar oksigen turun serendah tingkat yang terlihat pada data pasien.

Terakhir, para peneliti menggunakan model komputer mereka untuk mengetahui apakah COVID-19 mengganggu rasio normal aliran udara-ke-darah yang dibutuhkan paru-paru agar berfungsi normal. Jenis rasio aliran udara-ke-darah yang tidak sesuai ini adalah sesuatu yang terjadi pada banyak penyakit pernapasan, seperti pada pasien asma, kata Suki, dan ini dapat menjadi kontributor yang mungkin untuk hipoksia senyap yang parah yang telah diamati pada COVID-19. pasien. Model mereka menunjukkan bahwa untuk ini menjadi penyebab silent hypoxia, ketidakcocokan harus terjadi di bagian paru-paru yang tidak tampak cedera atau abnormal pada scan paru-paru.

Secara keseluruhan, temuan mereka menunjukkan bahwa kombinasi dari ketiga faktor tersebut cenderung bertanggung jawab atas kasus berat oksigen rendah pada beberapa pasien COVID-19. Dengan memiliki pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme yang mendasari ini, dan bagaimana kombinasi dapat bervariasi dari pasien ke pasien, dokter dapat membuat pilihan yang lebih tepat tentang merawat pasien dengan menggunakan tindakan seperti ventilasi dan oksigen tambahan. Sejumlah intervensi saat ini sedang dipelajari, termasuk intervensi teknologi rendah yang disebut posisi rawan yang membalik pasien ke perut mereka, memungkinkan bagian belakang paru-paru menarik lebih banyak oksigen dan menghilangkan rasio udara-ke-darah yang tidak sesuai .

“Orang yang berbeda menanggapi virus ini dengan sangat berbeda,” kata Suki. Untuk dokter, dia mengatakan sangat penting untuk memahami semua kemungkinan alasan mengapa oksigen darah pasien mungkin rendah, sehingga mereka dapat memutuskan bentuk pengobatan yang tepat, termasuk obat-obatan yang dapat membantu menyempitkan pembuluh darah, mengatasi pembekuan darah, atau memperbaiki rasio aliran udara-ke-darah tidak cocok.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Lagutogel/a>