疾病检测传感器:在为时已晚之前检测疾病

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疾病检测传感器:在为时已晚之前检测疾病

疾病检测传感器:在为时已晚之前检测疾病

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研究人员正在开发可以检测人类疾病的设备,以增加患者生存的可能性。
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      量子运行远见
    • 2022 年 10 月 3 日

    洞察总结

    科学家们正在利用传感器技术和人工智能 (AI) 及早发现疾病,通过模仿狗嗅觉疾病的能力或使用可穿戴设备监测生命体征的设备,有可能改变医疗保健。这项新兴技术在预测帕金森氏症和 COVID-19 等疾病方面显示出前景,进一步的研究旨在提高准确性并扩大应用范围。这些进步可能会对医疗保健产生重大影响,从使用传感器进行患者数据跟踪的保险公司到将基于传感器的诊断纳入公共卫生政策的政府。

    疾病检测传感器上下文

    早期发现和诊断可以挽救生命,特别是对于可能需要数月或数年才能出现症状的传染病或疾病。 例如,随着时间的推移,帕金森病 (PD) 会导致运动功能恶化(例如,震颤、僵硬和活动能力问题)。 对于许多人来说,一旦发现自己的疾病,损失就无法挽回。 为了解决这个问题,科学家们正在研究可以检测疾病的不同传感器和机器,从使用狗鼻子的传感器和使用机器学习 (ML) 的机器。 

    2021 年,包括麻省理工学院 (MIT)、哈佛大学、马里兰州约翰霍普金斯大学和米尔顿凯恩斯医学检测犬在内的研究人员联盟发现,他们可以训练人工智能 (AI) 来模仿狗的方式闻出疾病。 该研究发现,ML 程序在检测某些疾病(包括前列腺癌)方面与狗的成功率相匹配。 

    该研究项目收集了患病和健康个体的尿液样本; 然后分析这些样本中可能表明存在疾病的分子。 研究小组训练了一组狗来识别患病分子的气味,然后研究人员将它们识别疾病的成功率与 ML 进行了比较。 在测试相同的样本时,两种方法的准确率都超过了 70%。 研究人员希望测试更广泛的数据集,以更详细地确定各种疾病的重要指标。 疾病检测传感器的另一个例子是麻省理工学院和约翰霍普金斯大学开发的传感器。 该传感器使用狗的鼻子来检测膀胱癌。 然而,虽然传感器已在狗身上成功测试,但仍有一些工作要做,以使其适合临床使用。

    破坏性影响

    2022 年,研究人员开发了一种电子鼻或 AI 嗅觉系统,可以通过皮肤上的气味化合物潜在地诊断 PD。 为了构建这项技术,来自中国的科学家将气相色谱 (GC)-质谱与表面声波传感器和 ML 算法相结合。 GC 可以分析皮脂(人体皮肤产生的油性物质)中的气味化合物。 然后,科学家们使用这些信息构建了一种算法,以准确预测 PD 的存在,准确度为 70%。 当科学家应用 ML 分析整个气味样本时,准确率跃升至 79%。 然而,科学家们承认,需要进行更多具有广泛和不同样本量的研究。

    同时,在 COVID-19 大流行期间,对 Fitbit、Apple Watch 和三星 Galaxy 智能手表等可穿戴设备收集的数据的研究表明,这些设备可能会检测到病毒感染。 由于这些设备可以收集心脏和氧气数据、睡眠模式和活动水平,它们可以警告用户潜在的疾病。 

    特别是,西奈山医院分析了 500 名患者的 Apple Watch 数据,发现感染 COVID-19 大流行的患者的心率变异率发生了变化。 研究人员希望这一发现能够促使人们使用可穿戴设备为流感和流感等其他病毒创建早期检测系统。 还可以设计一个预警系统来检测未来病毒的感染热点,卫生部门可以在这些疾病发展为全面流行之前进行干预。

    疾病检测传感器的意义

    疾病检测传感器的更广泛影响可能包括: 

    • 保险公司推广用于患者医疗保健信息跟踪的疾病检测传感器。 
    • 消费者投资于检测罕见疾病和潜在心脏病发作和癫痫发作的人工智能辅助传感器和设备。
    • 增加可穿戴设备制造商开发实时患者跟踪设备的商机。
    • 医生专注于咨询工作而不是诊断。 例如,通过增加使用疾病检测传感器来辅助诊断,医生可以花更多时间制定个性化治疗计划。
    • 研究组织、大学和联邦机构合作开发设备和软件,以增强诊断、患者护理和人口规模的大流行检测。
    • 疾病检测传感器的广泛采用鼓励医疗保健提供者转向预测性医疗保健模式,从而实现更早的干预并改善患者的治疗结果。
    • 各国政府修改医疗保健政策以整合基于传感器的诊断,从而形成更高效的公共卫生监测和响应系统。
    • 传感器技术可实现远程患者监控,减少就诊次数和医疗费用,这对农村或服务不足的社区特别有利。

    需要考虑的问题

    • 如果您拥有可穿戴设备,您如何使用它来跟踪您的健康统计数据?
    • 疾病检测传感器还能如何改变医疗保健行业?

    洞察参考

    此见解引用了以下流行和机构链接: