Датчики, що виявляють хвороби: Виявляють хвороби, поки не пізно

• Автор:
• ім'я автора

  Quantumrun Foresight
• Жовтень 3, 2022

Короткий огляд

Вчені використовують сенсорні технології та штучний інтелект (ШІ) для раннього виявлення захворювань, потенційно трансформуючи охорону здоров’я за допомогою пристроїв, які імітують здатність собак відчувати запах хвороби, або використовують носяться пристрої для моніторингу життєво важливих показників. Ця нова технологія є багатообіцяючою для прогнозування таких захворювань, як хвороба Паркінсона та COVID-19, і подальші дослідження спрямовані на підвищення точності та розширення застосування. Ці досягнення можуть мати значні наслідки для охорони здоров’я: від страхових компаній, які використовують датчики для відстеження даних пацієнтів, до урядових інтеграцій діагностики на основі датчиків у політику охорони здоров’я.

Контекст датчиків, що виявляють захворювання

Раннє виявлення та діагностика можуть врятувати життя, особливо при інфекційних захворюваннях або захворюваннях, для прояву симптомів яких можуть знадобитися місяці або роки. Наприклад, хвороба Паркінсона (ХП) з часом викликає погіршення моторики (наприклад, тремор, ригідність і проблеми з рухливістю). Для багатьох людей ушкодження є незворотними, коли вони виявляють свою хворобу. Щоб вирішити цю проблему, вчені досліджують різні датчики та машини, які можуть виявляти хвороби, від тих, що використовують собачі носи, до тих, які використовують машинне навчання (ML). 

У 2021 році коаліція дослідників, у тому числі Массачусетського технологічного інституту (MIT), Гарвардського університету, Університету Джона Хопкінса в Меріленді та Medical Detection Dogs у Мілтон-Кейнсі, виявила, що вони можуть навчити штучний інтелект (ШІ) імітувати поведінку собак запах хвороби. Дослідження показало, що програма ML відповідає показникам успіху собак у виявленні певних захворювань, включаючи рак передміхурової залози. 

Дослідницький проект збирав зразки сечі як у хворих, так і у здорових людей; потім ці зразки аналізували на наявність молекул, які могли б вказувати на наявність захворювання. Дослідницька група навчила групу собак розпізнавати запах хворих молекул, а потім дослідники порівняли їхні показники успіху у виявленні хвороби з показниками ML. Під час тестування тих самих зразків обидва методи показали точність понад 70 відсотків. Дослідники сподіваються перевірити більш широкий набір даних, щоб більш детально визначити важливі показники різних захворювань. Іншим прикладом датчика для виявлення хвороби є датчик, розроблений Массачусетським технологічним інститутом і Університетом Джона Гопкінса. Цей датчик використовує ніс собак для виявлення раку сечового міхура. Однак, незважаючи на те, що датчик успішно випробували на собаках, потрібно ще трохи попрацювати, щоб зробити його придатним для клінічного використання.

Руйнівний вплив

У 2022 році дослідники розробили e-nose, або нюхову систему штучного інтелекту, яка потенційно може діагностувати хворобу Паркінсона за допомогою складових запаху на шкірі. Щоб побудувати цю технологію, вчені з Китаю поєднали газову хроматографію (ГХ)-мас-спектрометрію з датчиком поверхневих акустичних хвиль і алгоритмами ML. ГХ міг аналізувати складові запаху шкірного сала (маслянистої речовини, що виробляється шкірою людини). Потім вчені використали отриману інформацію для створення алгоритму для точного прогнозування наявності хвороби Паркінсона з точністю 70 відсотків. Коли вчені застосували ML для аналізу всіх зразків запаху, точність підскочила до 79 відсотків. Проте вчені визнають, що необхідно провести більше досліджень із великою та різноманітною вибіркою.

Тим часом, під час розпалу пандемії COVID-19 дослідження даних, зібраних переносними пристроями, такими як Fitbit, Apple Watch і смарт-годинник Samsung Galaxy, показали, що ці пристрої потенційно можуть виявляти вірусну інфекцію. Оскільки ці пристрої можуть збирати дані про серце і кисень, режим сну та рівні активності, вони можуть попереджати користувачів про потенційні захворювання. 

Зокрема, лікарня Маунт-Сінай проаналізувала дані Apple Watch від 500 пацієнтів і виявила, що у тих, хто заразився пандемією COVID-19, спостерігається зміна частоти серцевих скорочень. Дослідники сподіваються, що це відкриття може призвести до використання переносних пристроїв для створення системи раннього виявлення інших вірусів, таких як грип та грип. Також можна створити систему попередження для виявлення гарячих точок зараження майбутніми вірусами, куди департаменти охорони здоров’я можуть втрутитися до того, як ці захворювання переростуть у повномасштабну пандемію.

Наслідки датчиків для виявлення хвороби

Більш широкі наслідки датчиків для виявлення хвороби можуть включати: 

• Постачальники страхових послуг рекламують датчики, які виявляють захворювання, для відстеження інформації про здоров’я пацієнтів. 
• Споживачі, які інвестують у датчики та пристрої з підтримкою штучного інтелекту, які виявляють рідкісні захворювання та потенційні серцеві напади та судоми.
• Розширення бізнес-можливостей для виробників носимих пристроїв для відстеження пацієнтів у реальному часі.
• Лікарі зосереджуються на консультаціях, а не на діагностиці. Наприклад, завдяки збільшенню використання датчиків для виявлення хвороби для допомоги в діагностиці лікарі можуть витрачати більше часу на розробку індивідуальних планів лікування.
• Дослідницькі організації, університети та федеральні агентства, які співпрацюють у створенні пристроїв і програмного забезпечення для покращення діагностики, догляду за пацієнтами та виявлення пандемії в популяційному масштабі.
• Широке впровадження датчиків для виявлення захворювань спонукає постачальників медичних послуг до переходу на прогностичні моделі охорони здоров’я, що призводить до раннього втручання та покращення результатів для пацієнтів.
• Уряди переглядають політику охорони здоров’я для інтеграції діагностики на основі датчиків, що призведе до більш ефективних систем моніторингу громадського здоров’я та реагування.
• Сенсорна технологія дозволяє дистанційно контролювати пацієнтів, знижуючи відвідування лікарні та витрати на медичне обслуговування, що особливо корисно для сільських або недостатньо забезпечених громад.

Питання для розгляду

• Якщо у вас є пристрій для носіння, як ви використовуєте його для відстеження свого здоров’я?
• Як ще датчики для виявлення хвороби можуть змінити сектор охорони здоров’я?