Krankheitserkennungssensoren: Krankheiten erkennen, bevor es zu spät ist

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Krankheitserkennungssensoren: Krankheiten erkennen, bevor es zu spät ist

Krankheitserkennungssensoren: Krankheiten erkennen, bevor es zu spät ist

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Forscher entwickeln Geräte, die menschliche Krankheiten erkennen können, um die Überlebenswahrscheinlichkeit der Patienten zu erhöhen.
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      Quantumrun-Vorausschau
    • 3. Oktober 2022

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    Krankheitserkennende Sensoren können dabei helfen, die Ausbreitung eines Virus zu überwachen und sich möglicherweise entwickelnde Krebsarten zu identifizieren. Während der COVID-19-Pandemie wurden die Anwendungsfälle für krankheitserkennende Sensoren deutlicher. 

    Zusammenhang mit krankheitserkennenden Sensoren

    Früherkennung und Diagnose können Leben retten, insbesondere bei Infektionskrankheiten oder Krankheiten, bei denen es Monate oder Jahre dauern kann, bis sich Symptome zeigen. Zum Beispiel verursacht die Parkinson-Krankheit (PD) im Laufe der Zeit eine motorische Verschlechterung (z. B. Zittern, Steifheit und Mobilitätsprobleme). Für viele Menschen sind die Schäden irreversibel, wenn sie ihre Krankheit entdecken. Um dieses Problem anzugehen, erforschen Wissenschaftler verschiedene Sensoren und Maschinen, die Krankheiten erkennen können, von solchen, die Hundenasen verwenden, bis hin zu solchen, die maschinelles Lernen (ML) einsetzen. 

    Im Jahr 2021 stellte eine Koalition von Forschern, darunter das Massachusetts Institute of Technology (MIT), die Harvard University, die Johns Hopkins University in Maryland und Medical Detection Dogs in Milton Keynes, fest, dass sie künstliche Intelligenz (KI) so trainieren können, dass sie die Art und Weise von Hunden nachahmt Krankheit riechen. Die Studie ergab, dass das ML-Programm den Erfolgsraten von Hunden bei der Erkennung bestimmter Krankheiten, einschließlich Prostatakrebs, entsprach. 

    Das Forschungsprojekt sammelte Urinproben von erkrankten und gesunden Personen; Diese Proben wurden dann auf Moleküle analysiert, die auf das Vorhandensein einer Krankheit hinweisen könnten. Das Forschungsteam trainierte eine Gruppe von Hunden darauf, den Geruch kranker Moleküle zu erkennen, und die Forscher verglichen dann ihre Erfolgsraten bei der Erkennung von Krankheiten mit denen von ML. Beim Testen derselben Proben erzielten beide Methoden eine Genauigkeit von mehr als 70 Prozent. Die Forscher hoffen, einen umfassenderen Datensatz testen zu können, um die signifikanten Indikatoren verschiedener Krankheiten detaillierter zu bestimmen. Ein weiteres Beispiel für einen Sensor zur Erkennung von Krankheiten ist der vom MIT und der Johns Hopkins University entwickelte. Dieser Sensor verwendet die Nase von Hunden, um Blasenkrebs zu erkennen. Obwohl der Sensor erfolgreich an Hunden getestet wurde, muss noch einiges getan werden, um ihn für den klinischen Einsatz geeignet zu machen.

    Störende Wirkung

    Im Jahr 2022 entwickelten Forscher eine E-Nase oder ein KI-olfaktorisches System, das PD möglicherweise durch Geruchsverbindungen auf der Haut diagnostizieren kann. Um diese Technologie aufzubauen, kombinierten Wissenschaftler aus China Gaschromatographie (GC)-Massenspektrometrie mit einem Oberflächenwellensensor und ML-Algorithmen. Der GC könnte Geruchsverbindungen aus Talg (einer öligen Substanz, die von der menschlichen Haut produziert wird) analysieren. Die Wissenschaftler verwendeten die Informationen dann, um einen Algorithmus zu entwickeln, um das Vorhandensein von PD mit einer Genauigkeit von 70 Prozent genau vorherzusagen. Als Wissenschaftler ML anwendeten, um die gesamten Geruchsproben zu analysieren, stieg die Genauigkeit auf 79 Prozent. Wissenschaftler erkennen jedoch an, dass weitere Studien mit einer umfangreichen und unterschiedlichen Stichprobengröße durchgeführt werden müssen.

    Während des Höhepunkts der COVID-19-Pandemie zeigten Untersuchungen zu Daten, die von Wearables wie Fitbit, Apple Watch und Samsung Galaxy Smartwatch gesammelt wurden, dass diese Geräte möglicherweise Virusinfektionen erkennen könnten. Da diese Geräte Herz- und Sauerstoffdaten, Schlafmuster und Aktivitätsniveaus sammeln können, könnten sie Benutzer vor möglichen Krankheiten warnen. 

    Insbesondere das Mount Sinai Hospital analysierte die Apple Watch-Daten von 500 Patienten und stellte fest, dass die von der COVID-19-Pandemie Infizierten Veränderungen in ihrer Herzvariabilitätsrate aufwiesen. Die Forscher hoffen, dass diese Entdeckung zur Verwendung von Wearables führen kann, um ein Früherkennungssystem für andere Viren wie Influenza und Grippe zu schaffen. Ein Warnsystem kann auch so konzipiert werden, dass es Infektions-Hotspots für zukünftige Viren erkennt, wo Gesundheitsämter eingreifen können, bevor sich diese Krankheiten zu ausgewachsenen Pandemien entwickeln.

    Implikationen von krankheitserkennenden Sensoren

    Zu den weiteren Auswirkungen von Sensoren zur Erkennung von Krankheiten können gehören: 

    • Versicherungsanbieter fördern krankheitserkennende Sensoren für die Verfolgung von Gesundheitsinformationen von Patienten. 
    • Verbraucher, die in KI-gestützte Sensoren und Geräte investieren, die seltene Krankheiten und potenzielle Herzinfarkte und Krampfanfälle erkennen.
    • Steigerung der Geschäftsmöglichkeiten für Hersteller von Wearables zur Entwicklung von Geräten für die Echtzeit-Patientenverfolgung.
    • Ärzte konzentrieren sich eher auf Beratung als auf Diagnostik. Durch den verstärkten Einsatz von Sensoren zur Erkennung von Krankheiten zur Unterstützung der Diagnose können Ärzte beispielsweise mehr Zeit für die Entwicklung personalisierter Behandlungspläne aufwenden.
    • Forschungsorganisationen, Universitäten und Bundesbehörden, die zusammenarbeiten, um Geräte und Software zu entwickeln, um die Diagnostik, Patientenversorgung und Pandemieerkennung im Bevölkerungsmaßstab zu verbessern.

    Fragen zum Kommentieren

    • Wenn Sie ein Wearable besitzen, wie verwenden Sie es, um Ihre Gesundheitsstatistiken zu verfolgen?
    • Wie können krankheitserkennende Sensoren den Gesundheitssektor noch verändern?