Датчыкі для выяўлення хвароб: выяўленне хвароб, пакуль не позна

КРЭДЫТ ВЫЯВЫ:
Крэдыт малюнка
Istock

Датчыкі для выяўлення хвароб: выяўленне хвароб, пакуль не позна

Датчыкі для выяўлення хвароб: выяўленне хвароб, пакуль не позна

Тэкст падзагалоўка
Даследчыкі распрацоўваюць прылады, якія могуць выяўляць хваробы чалавека, каб павялічыць верагоднасць выжывання пацыентаў.
    • аўтар:
    • імя аўтара
      Quantumrun Foresight
    • Кастрычнік 3, 2022

    Кароткі агляд

    Навукоўцы выкарыстоўваюць сэнсарныя тэхналогіі і штучны інтэлект (AI) для ранняга выяўлення захворванняў, патэнцыйна змяняючы сістэму аховы здароўя з дапамогай прылад, якія імітуюць здольнасць сабак адчуваць пах хваробы або выкарыстоўваюць носныя прылады для кантролю жыццёва важных функцый. Гэтая новая тэхналогія абяцае прагназаваць такія захворванні, як хвароба Паркінсана і COVID-19, і далейшыя даследаванні накіраваны на павышэнне дакладнасці і пашырэнне прымянення. Гэтыя дасягненні могуць мець значныя наступствы для аховы здароўя: ад страхавых кампаній, якія выкарыстоўваюць датчыкі для адсочвання дадзеных пацыентаў, да інтэграцыі ўрадамі дыягностыкі на аснове датчыкаў у палітыку аховы здароўя.

    Кантэкст датчыкаў, якія выяўляюць хваробу

    Ранняе выяўленне і дыягностыка можа выратаваць жыццё, асабліва пры інфекцыйных захворваннях або хваробах, сімптомы якіх могуць праявіцца праз месяцы ці гады. Напрыклад, хвароба Паркінсана (ХП) з цягам часу выклікае пагаршэнне маторыкі (напрыклад, тремор, рыгіднасць і праблемы з рухомасцю). Для многіх людзей шкода незваротная, калі яны выяўляюць сваю хваробу. Каб вырашыць гэтую праблему, навукоўцы даследуюць розныя датчыкі і машыны, якія могуць выяўляць хваробы, ад тых, якія выкарыстоўваюць сабачы нос, да тых, якія выкарыстоўваюць машыннае навучанне (ML). 

    У 2021 годзе кааліцыя даследчыкаў, у тым ліку з Масачусецкага тэхналагічнага інстытута (MIT), Гарвардскага ўніверсітэта, Універсітэта Джона Хопкінса ў Мэрылендзе і медыцынскіх сабак-дэтэктараў у Мілтан-Кейнс, выявіла, што яны могуць навучыць штучны інтэлект (AI) імітаваць тое, як сабакі вынюхаць хваробу. Даследаванне паказала, што праграма ML адпавядае паказчыкам поспеху сабак у выяўленні некаторых захворванняў, у тым ліку рака прастаты. 

    Даследчы праект сабраў узоры мачы як у хворых, так і ў здаровых людзей; гэтыя ўзоры затым былі прааналізаваны на малекулы, якія маглі б сведчыць аб наяўнасці захворвання. Даследчая група навучыла групу сабак распазнаваць пах хворых малекул, а затым даследчыкі параўналі іх поспех у вызначэнні хваробы з паказчыкамі ML. Пры тэставанні адных і тых жа ўзораў абодва метаду атрымалі больш за 70 працэнтаў дакладнасці. Даследчыкі спадзяюцца праверыць больш шырокі набор дадзеных, каб больш падрабязна вызначыць значныя паказчыкі розных захворванняў. Іншым прыкладам датчыка для выяўлення хваробы з'яўляецца датчык, распрацаваны MIT і Універсітэтам Джона Хопкінса. Гэты датчык выкарыстоўвае насы сабак для выяўлення рака мачавой бурбалкі. Аднак, нягледзячы на ​​тое, што датчык быў паспяхова пратэставаны на сабаках, трэба зрабіць яшчэ некаторую працу, каб зрабіць яго прыдатным для клінічнага выкарыстання.

    Разбуральнае ўздзеянне

    У 2022 годзе даследчыкі распрацавалі электронны нос, або нюхальную сістэму штучнага інтэлекту, якая патэнцыйна можа дыягнаставаць PD праз злучэнні паху на скуры. Каб стварыць гэтую тэхналогію, навукоўцы з Кітая аб'ядналі газавую храматаграфію (ГХ)-мас-спектраметрыю з датчыкам павярхоўнай акустычнай хвалі і алгарытмамі ML. GC мог аналізаваць пах злучэнняў з скурнага сала (тлустае рэчыва, якое выпрацоўваецца скурай чалавека). Затым навукоўцы выкарысталі інфармацыю для стварэння алгарытму для дакладнага прагназавання наяўнасці PD з дакладнасцю 70 працэнтаў. Калі навукоўцы ўжылі ML для аналізу ўсіх узораў пахаў, дакладнасць падскочыла да 79 працэнтаў. Аднак навукоўцы прызнаюць, што неабходна правесці дадатковыя даследаванні з шырокай і разнастайнай выбаркай.

    Між тым, падчас разгару пандэміі COVID-19 даследаванні дадзеных, сабраных носнымі прыладамі, такімі як Fitbit, Apple Watch і смарт-гадзіннік Samsung Galaxy, паказалі, што гэтыя прылады патэнцыйна могуць выяўляць вірусную інфекцыю. Паколькі гэтыя прылады могуць збіраць даныя пра сэрца і кісларод, рэжым сну і ўзровень актыўнасці, яны могуць папярэджваць карыстальнікаў аб магчымых захворваннях. 

    У прыватнасці, бальніца Маунт-Сінай прааналізавала дадзеныя Apple Watch 500 пацыентаў і выявіла, што ў тых, хто заразіўся пандэміяй COVID-19, назіраліся змены ў сардэчным рытме. Даследчыкі спадзяюцца, што гэта адкрыццё можа прывесці да выкарыстання носных прылад для стварэння сістэмы ранняга выяўлення іншых вірусаў, такіх як грып і грып. Сістэма папярэджання таксама можа быць распрацавана для выяўлення гарачых кропак заражэння будучымі вірусамі, куды дэпартаменты аховы здароўя могуць умяшацца, перш чым гэтыя захворванні перарастуць у поўную пандэмію.

    Значэнне датчыкаў для выяўлення хваробы

    Больш шырокія наступствы датчыкаў для выяўлення хваробы могуць уключаць: 

    • Страхавыя кампаніі, якія рэкламуюць датчыкі, якія вызначаюць хваробу, для адсочвання медыцынскай інфармацыі пацыентаў. 
    • Спажыўцы, якія інвесціруюць у датчыкі і прылады з дапамогай штучнага інтэлекту, якія выяўляюць рэдкія захворванні і магчымыя сардэчныя прыступы і курчы.
    • Пашырэнне бізнес-магчымасцей для вытворцаў носных прылад для распрацоўкі прылад для адсочвання пацыентаў у рэжыме рэальнага часу.
    • Лекары сканцэнтраваны на кансультацыях, а не на дыягностыцы. Напрыклад, павялічваючы выкарыстанне датчыкаў для выяўлення хваробы для дапамогі ў дыягностыцы, лекары могуць марнаваць больш часу на распрацоўку персаналізаваных планаў лячэння.
    • Даследчыя арганізацыі, універсітэты і федэральныя агенцтвы, якія супрацоўнічаюць у стварэнні прылад і праграмнага забеспячэння для паляпшэння дыягностыкі, догляду за пацыентамі і выяўлення пандэміі ў папуляцыйным маштабе.
    • Шырокае распаўсюджванне датчыкаў, якія выяўляюць хваробы, заахвочвае медыцынскіх работнікаў пераходзіць да мадэляў прагназавання аховы здароўя, што прыводзіць да больш ранняга ўмяшання і паляпшэння вынікаў для пацыентаў.
    • Урады пераглядаюць палітыку аховы здароўя для інтэграцыі дыягностыкі на аснове датчыкаў, што прывядзе да больш эфектыўнага маніторынгу грамадскага здароўя і сістэм рэагавання.
    • Сенсарная тэхналогія дазваляе дыстанцыйна назіраць за пацыентамі, скарачаючы наведванне бальніцы і выдаткі на медыцынскае абслугоўванне, што асабліва карысна для сельскіх населеных пунктаў або населеных пунктаў з недастатковай колькасцю паслуг.

    Пытанні для разгляду

    • Калі ў вас ёсць носная прылада, як вы выкарыстоўваеце яе для адсочвання стану здароўя?
    • Як яшчэ датчыкі, якія выяўляюць хваробы, могуць змяніць сектар аховы здароўя?