Czujniki do wykrywania chorób: wykrywają choroby, zanim będzie za późno

KREDYT WZROKU:
Image credit
iStock

Czujniki do wykrywania chorób: wykrywają choroby, zanim będzie za późno

Czujniki do wykrywania chorób: wykrywają choroby, zanim będzie za późno

Tekst podtytułu
Naukowcy opracowują urządzenia, które mogą wykrywać ludzkie choroby, aby zwiększyć prawdopodobieństwo przeżycia pacjenta.
    • Autor:
    • nazwisko autora
      Foresight Quantumrun
    • 3 października 2022 r.

    Podsumowanie spostrzeżeń

    Naukowcy wykorzystują technologie czujników i sztuczną inteligencję (AI) do wczesnego wykrywania chorób, potencjalnie zmieniając opiekę zdrowotną dzięki urządzeniom naśladującym zdolność psów do wyczuwania chorób lub wykorzystującym urządzenia do noszenia do monitorowania parametrów życiowych. Ta powstająca technologia jest obiecująca w przewidywaniu chorób takich jak choroba Parkinsona i COVID-19, a dalsze badania mają na celu zwiększenie dokładności i rozszerzenie zastosowań. Postępy te mogą mieć znaczące konsekwencje dla opieki zdrowotnej, począwszy od firm ubezpieczeniowych korzystających z czujników do śledzenia danych pacjentów, po rządy włączające diagnostykę opartą na czujnikach do polityki zdrowia publicznego.

    Kontekst czujników wykrywających chorobę

    Wczesne wykrycie i postawienie diagnozy może uratować życie, szczególnie w przypadku chorób zakaźnych lub chorób, których objawy mogą ujawnić się po miesiącach lub latach. Na przykład choroba Parkinsona (PD) powoduje z czasem pogorszenie motoryki (np. drżenie, sztywność i problemy z poruszaniem się). Dla wielu osób szkody są nieodwracalne, gdy odkryją swoją chorobę. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy badają różne czujniki i maszyny, które mogą wykrywać choroby, od tych, które wykorzystują psie nosy, po te, które wykorzystują uczenie maszynowe (ML). 

    W 2021 roku koalicja naukowców, w tym Massachusetts Institute of Technology (MIT), Harvard University, Johns Hopkins University w Maryland i Medical Detection Dogs w Milton Keynes, odkryła, że ​​mogą wyszkolić sztuczną inteligencję (AI), aby naśladowała sposób, w jaki psy wyczuć chorobę. Badanie wykazało, że program ML odpowiadał wskaźnikom sukcesu psów w wykrywaniu niektórych chorób, w tym raka prostaty. 

    W ramach projektu badawczego zebrano próbki moczu zarówno od osób chorych, jak i zdrowych; próbki te następnie analizowano pod kątem cząsteczek, które mogłyby wskazywać na obecność choroby. Zespół badawczy przeszkolił grupę psów w rozpoznawaniu zapachu chorych cząsteczek, a następnie porównali ich wskaźniki sukcesu w identyfikacji choroby z wynikami ML. Podczas testowania tych samych próbek obie metody uzyskały ponad 70-procentową dokładność. Naukowcy mają nadzieję przetestować szerszy zestaw danych, aby bardziej szczegółowo określić istotne wskaźniki różnych chorób. Innym przykładem czujnika wykrywającego chorobę jest czujnik opracowany przez MIT i Johns Hopkins University. Ten czujnik wykorzystuje nosy psów do wykrywania raka pęcherza moczowego. Jednak chociaż czujnik został pomyślnie przetestowany na psach, nadal pozostaje wiele do zrobienia, aby nadawał się do użytku klinicznego.

    Zakłócający wpływ

    W 2022 roku naukowcy opracowali e-nos lub system węchowy AI, który może potencjalnie diagnozować PD na podstawie związków zapachowych na skórze. Aby zbudować tę technologię, naukowcy z Chin połączyli chromatografię gazową (GC) ze spektrometrią mas z czujnikiem powierzchniowych fal akustycznych i algorytmami ML. GC może analizować związki zapachowe z łoju (oleistej substancji wytwarzanej przez ludzką skórę). Następnie naukowcy wykorzystali te informacje do zbudowania algorytmu do dokładnego przewidywania obecności PD z 70-procentową dokładnością. Kiedy naukowcy zastosowali ML do analizy całych próbek zapachu, dokładność wzrosła do 79 procent. Jednak naukowcy przyznają, że należy przeprowadzić więcej badań z obszerną i zróżnicowaną wielkością próby.

    Tymczasem w szczytowym okresie pandemii COVID-19 badania danych zebranych przez urządzenia ubieralne, takie jak Fitbit, Apple Watch i smartwatch Samsung Galaxy, wykazały, że urządzenia te mogą potencjalnie wykryć infekcję wirusową. Ponieważ urządzenia te mogą zbierać dane dotyczące serca i tlenu, wzorców snu i poziomów aktywności, mogą ostrzegać użytkowników przed potencjalnymi chorobami. 

    W szczególności szpital Mount Sinai przeanalizował dane Apple Watch od 500 pacjentów i odkrył, że osoby zakażone pandemią COVID-19 wykazywały zmiany w częstości zmienności serca. Naukowcy mają nadzieję, że to odkrycie może doprowadzić do wykorzystania urządzeń ubieralnych do stworzenia systemu wczesnego wykrywania innych wirusów, takich jak grypa i grypa. Można również zaprojektować system ostrzegawczy do wykrywania ognisk infekcji dla przyszłych wirusów, w którym departamenty zdrowia mogą interweniować, zanim choroby te przekształcą się w pełnoobjawowe pandemie.

    Implikacje czujników wykrywających choroby

    Szersze implikacje czujników wykrywających choroby mogą obejmować: 

    • Dostawcy ubezpieczeń promujący czujniki wykrywające choroby do śledzenia informacji o stanie zdrowia pacjentów. 
    • Konsumenci inwestujący w czujniki i urządzenia wspomagane sztuczną inteligencją, które wykrywają rzadkie choroby oraz potencjalne zawały serca i drgawki.
    • Zwiększenie możliwości biznesowych dla producentów urządzeń do noszenia w celu opracowania urządzeń do śledzenia pacjenta w czasie rzeczywistym.
    • Lekarze skupiający się na doradztwie, a nie na diagnostyce. Na przykład, zwiększając wykorzystanie czujników wykrywających choroby do wspomagania diagnozy, lekarze mogą poświęcić więcej czasu na opracowywanie spersonalizowanych planów leczenia.
    • Organizacje badawcze, uniwersytety i agencje federalne współpracujące w celu tworzenia urządzeń i oprogramowania w celu usprawnienia diagnostyki, opieki nad pacjentem i wykrywania pandemii na skalę populacyjną.
    • Powszechne zastosowanie czujników wykrywających choroby zachęca podmioty świadczące opiekę zdrowotną do przejścia na predykcyjne modele opieki zdrowotnej, co prowadzi do wcześniejszych interwencji i lepszych wyników leczenia pacjentów.
    • Rządy dokonują przeglądu polityki zdrowotnej w celu zintegrowania diagnostyki opartej na czujnikach, co zaowocuje skuteczniejszym monitorowaniem zdrowia publicznego i systemami reagowania.
    • Technologia czujników umożliwiająca zdalne monitorowanie pacjentów, ograniczenie wizyt w szpitalu i kosztów opieki zdrowotnej, co jest szczególnie korzystne dla społeczności wiejskich lub ubogich.

    Pytania do rozważenia

    • Jeśli posiadasz urządzenie do noszenia, w jaki sposób używasz go do śledzenia swoich statystyk zdrowotnych?
    • W jaki inny sposób czujniki wykrywające choroby mogą zmienić sektor opieki zdrowotnej?

    Referencje informacyjne

    W celu uzyskania tego wglądu odniesiono się do następujących popularnych i instytucjonalnych powiązań: