Sensori di rilevamento delle malattie: rilevamento delle malattie prima che sia troppo tardi

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  Preveggenza quantistica
• Ottobre 3, 2022

Riepilogo approfondimenti

Gli scienziati stanno sfruttando le tecnologie dei sensori e l’intelligenza artificiale (AI) per rilevare precocemente le malattie, trasformando potenzialmente l’assistenza sanitaria con dispositivi che imitano la capacità dei cani di annusare le malattie o utilizzano dispositivi indossabili per monitorare i segni vitali. Questa tecnologia emergente si dimostra promettente nella previsione di malattie come il Parkinson e il COVID-19, e ulteriori ricerche mirano a migliorare la precisione e ad espandere le applicazioni. Questi progressi potrebbero offrire implicazioni significative per l’assistenza sanitaria, dalle compagnie assicurative che utilizzano sensori per il tracciamento dei dati dei pazienti ai governi che integrano la diagnostica basata su sensori nelle politiche sanitarie pubbliche.

Contesto dei sensori di rilevamento della malattia

La diagnosi e la diagnosi precoci possono salvare vite umane, in particolare per malattie infettive o malattie che possono richiedere mesi o anni prima che i sintomi si manifestino. Ad esempio, la malattia di Parkinson (MdP) provoca nel tempo un deterioramento motorio (p. es., tremori, rigidità e problemi di mobilità). Per molte persone, i danni sono irreversibili quando scoprono la loro malattia. Per affrontare questo problema, gli scienziati stanno ricercando diversi sensori e macchine in grado di rilevare le malattie, da quelli che usano il naso dei cani a quelli che impiegano l'apprendimento automatico (ML). 

Nel 2021, una coalizione di ricercatori, tra cui il Massachusetts Institute of Technology (MIT), l'Università di Harvard, la Johns Hopkins University nel Maryland e Medical Detection Dogs a Milton Keynes, ha scoperto di poter addestrare l'intelligenza artificiale (AI) a imitare il modo in cui i cani annusare la malattia. Lo studio ha rilevato che il programma ML corrispondeva alle percentuali di successo dei cani nel rilevare determinate malattie, incluso il cancro alla prostata. 

Il progetto di ricerca ha raccolto campioni di urina da individui sia malati che sani; questi campioni sono stati poi analizzati per le molecole che potrebbero indicare la presenza della malattia. Il team di ricerca ha addestrato un gruppo di cani a riconoscere l'odore delle molecole malate, e i ricercatori hanno quindi confrontato le loro percentuali di successo nell'identificare la malattia con quelle del ML. Testando gli stessi campioni, entrambi i metodi hanno ottenuto un'accuratezza superiore al 70%. I ricercatori sperano di testare un set di dati più ampio per individuare gli indicatori significativi di varie malattie in modo più dettagliato. Un altro esempio di sensore per il rilevamento di malattie è quello sviluppato dal MIT e dalla Johns Hopkins University. Questo sensore utilizza il naso dei cani per rilevare il cancro alla vescica. Tuttavia, mentre il sensore è stato testato con successo sui cani, c'è ancora del lavoro da fare per renderlo adatto all'uso clinico.

Impatto dirompente

Nel 2022, i ricercatori hanno sviluppato un naso elettronico, o un sistema olfattivo AI, che può potenzialmente diagnosticare il morbo di Parkinson attraverso composti odorosi sulla pelle. Per costruire questa tecnologia, gli scienziati cinesi hanno combinato gascromatografia (GC)-spettrometria di massa con un sensore di onde acustiche di superficie e algoritmi ML. Il GC potrebbe analizzare i composti odorosi del sebo (una sostanza oleosa prodotta dalla pelle umana). Gli scienziati hanno quindi utilizzato le informazioni per costruire un algoritmo per prevedere con precisione la presenza di PD, con una precisione del 70%. Quando gli scienziati hanno applicato il ML per analizzare gli interi campioni di odore, la precisione è balzata al 79%. Tuttavia, gli scienziati riconoscono che è necessario condurre più studi con una dimensione del campione ampia e varia.

Nel frattempo, durante l'apice della pandemia di COVID-19, la ricerca sui dati raccolti da dispositivi indossabili, come Fitbit, Apple Watch e smartwatch Samsung Galaxy, ha dimostrato che questi dispositivi potrebbero potenzialmente rilevare un'infezione virale. Poiché questi dispositivi possono raccogliere dati su cuore e ossigeno, schemi di sonno e livelli di attività, potrebbero avvisare gli utenti di potenziali malattie. 

In particolare, il Mount Sinai Hospital ha analizzato i dati dell'Apple Watch di 500 pazienti e ha scoperto che quelli infettati dalla pandemia di COVID-19 mostravano cambiamenti nel loro tasso di variabilità cardiaca. I ricercatori sperano che questa scoperta possa portare all'uso di dispositivi indossabili per creare un sistema di rilevamento precoce per altri virus come l'influenza e l'influenza. È inoltre possibile progettare un sistema di allerta per rilevare i focolai di infezione per futuri virus, in cui i dipartimenti sanitari possono intervenire prima che queste malattie si trasformino in pandemie conclamate.

Implicazioni dei sensori di rilevamento delle malattie

Le implicazioni più ampie dei sensori di rilevamento delle malattie possono includere: 

• Fornitori di assicurazioni che promuovono sensori di rilevamento delle malattie per il monitoraggio delle informazioni sanitarie dei pazienti. 
• I consumatori investono in sensori e dispositivi assistiti dall'intelligenza artificiale che rilevano malattie rare e potenziali infarti e convulsioni.
• Aumento delle opportunità di business per i produttori di dispositivi indossabili per lo sviluppo di dispositivi per il monitoraggio dei pazienti in tempo reale.
• Medici che si concentrano sugli sforzi di consulenza piuttosto che sulla diagnostica. Ad esempio, aumentando l'uso di sensori di rilevamento delle malattie per assistere nella diagnosi, i medici possono dedicare più tempo allo sviluppo di piani di trattamento personalizzati.
• Organizzazioni di ricerca, università e agenzie federali che collaborano per creare dispositivi e software per migliorare la diagnostica, l'assistenza ai pazienti e il rilevamento di pandemie su scala di popolazione.
• L’adozione diffusa di sensori di rilevamento delle malattie incoraggia gli operatori sanitari a passare a modelli sanitari predittivi, portando a interventi più precoci e a migliori risultati per i pazienti.
• I governi stanno rivedendo le politiche sanitarie per integrare la diagnostica basata su sensori, con il risultato di sistemi di monitoraggio e risposta della salute pubblica più efficienti.
• La tecnologia dei sensori consente il monitoraggio remoto dei pazienti, riducendo le visite ospedaliere e i costi sanitari, il che è particolarmente vantaggioso per le comunità rurali o svantaggiate.

Domande da considerare

• Se possiedi un dispositivo indossabile, come lo usi per tenere traccia delle tue statistiche di salute?
• In quale altro modo i sensori di rilevamento delle malattie potrebbero cambiare il settore sanitario?