Множество людей ежедневно принимают дома лекарства — от глотания таблеток до инъекций инсулина. Но они не всегда делают все правильно. Неверное соблюдение предписаний врачей ежегодно приводит к тысячам смертей и миллиардам долларов медицинских расходов. Исследователи Массачусетского технологического института разработали систему, позволяющую уменьшить эти цифры для некоторых видов лекарств.

Новая технология связывает беспроводное зондирование с искусственным интеллектом, чтобы определить, когда пациент использует инсулиновую ручку или ингалятор, и выявить потенциальные ошибки в его поведении. “Некоторые прошлые работы сообщают, что до 70% больных не принимают инсулин, как предписано, и многие пациенты не используют ингаляторы должным образом”, — говорит Дина Катаби (Dina Katabi), профессор Массачусетского технологического института, чья исследовательская группа разработала новое решение. Исследователи говорят, что система, которая может быть установлена в домашних условиях, предупредит пациентов и лиц, ухаживающих за ними, об ошибках в приеме лекарств и потенциально сократит ненужные визиты в больницу.

Исследование опубликовано в журнале Nature Medicine. Ведущими авторами исследования являются Минмин Чжао (Mingmin Zhao), аспирант лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (CSAIL), и Крешник Хоти (Kreshnik Hoti), бывший приглашенный ученый Массачусетского технологического института и нынешний преподаватель Университета Приштины в Косово. Среди других соавторов — Хао Ван (Hao Wang), бывший постдок CSAIL и нынешний преподаватель Университета Рутгерса, и Анируддх Рагу (Aniruddh Raghu), аспирант CSAIL.

Некоторыми распространенными лекарствами не так просто пользоваться. “Например, с инсулиновыми ручками необходимо убедиться, что внутри нет пузырьков воздуха. А после инъекции нужно продержаться неподвижно 10 секунд, — говорит Чжао. — Все эти маленькие шаги нужны, чтобы правильно доставить препарат к месту активного всасывания”. Каждый шаг также предоставляет возможность для ошибок, особенно когда нет фармацевта, чтобы контролировать процесс и предложить советы. Пациенты могут даже не осознавать, когда они совершают ошибку, поэтому команда Чжао разработала автоматизированную систему, которая способна это сделать.

Их систему можно разбить на три широкие ступени. Во-первых, датчик отслеживает движения пациента в радиусе 10 метров, используя радиоволны, отражающиеся от его тела. Затем искусственный интеллект прочесывает отраженные сигналы на предмет признаков самостоятельного введения пациентом ингалятора или инсулиновой ручки. Наконец, система предупреждает пациента или его поставщика медицинских услуг, когда обнаруживает ошибку в действиях.

Исследователи адаптировали свой метод зондирования из беспроводной технологии, которую они ранее использовали для мониторинга положения людей во сне. Все начинается с настенного устройства, которое излучает очень маломощные радиоволны. Когда кто-то двигается, те модулируют сигнал и отражают его обратно на датчик устройства. Каждое уникальное движение дает соответствующий паттерн модулированных радиоволн, которые устройство может декодировать. “Удачно в этой системе то, что она не требует от пациента ношения каких-либо датчиков, — говорит Чжао. — Она может работать даже через окклюзии, подобно тому, как вы можете получить доступ к своему Wi-Fi, когда находитесь в другой комнате от своего маршрутизатора”.

Новый датчик работает в фоновом режиме дома, как маршрутизатор Wi-Fi, и использует искусственный интеллект для интерпретации модулированных радиоволн. Команда разработала нейронную сеть, позволяющую распознавать паттерны, указывающие на использование ингалятора или инсулиновой ручки. Они обучили сеть изучать эти паттерны, выполняя примерные движения, некоторые релевантные (например, использование ингалятора), а некоторые — нет (например, прием пищи). Благодаря повторению и подкреплению сеть успешно обнаружила 96 процентов случаев введения инсулиновых ручек и 99 процентов случаев использования ингаляторов.

Как только ИИ овладел искусством обнаружения, сеть также оказалась полезной для коррекции. Каждое правильное введение лекарства следует аналогичной последовательности — взяв инсулиновую ручку, подготовив ее, впрыскивая и т. д. Таким образом, система может отмечать аномалии на любом конкретном шаге. Например, сеть может распознать, удерживает ли пациент инсулиновую ручку в течение пяти секунд вместо предписанных 10 секунд. А затем передать эту информацию пациенту или непосредственно врачу, чтобы они могли исправить ошибку.

“Разбив процесс на эти этапы, мы можем не только увидеть, как часто пациент использует свое устройство, но и оценить технику его введения, чтобы увидеть, насколько хорошо он справляется”, — говорит г-н Чжао.

Исследователи говорят, что ключевой особенностью их радиоволновой системы является ее неинвазивность. “Альтернативный способ решить эту проблему — установить камеры, — сообщает Чжао. — Но использование беспроводного сигнала гораздо менее навязчиво. Он не показывает внешность людей”.

Ученый добавляет, что эта структура может быть адаптирована к лекарствам помимо ингаляторов и инсулиновых ручек — все, что потребуется, это переобучение нейронной сети, чтобы распознать соответствующую последовательность движений. Г-н Чжао утверждает, что “с помощью такого типа сенсорной технологии дома можно обнаружить проблемы на ранней стадии, так что люди будут обращаться к врачу до того, как проблема усугубится”.

Источник: https://news.mit.edu/2021/inhalers-insulin-errors-medication-0318  

от AI_NEWS

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *