Systém AI detekuje chyby při samo-administraci léků

Výzkumníci z MIT vyvinuli systém, který využívá bezdrátové rádiové signály a umělou inteligenci (AI) k detekci chyb, když pacienti sami sobě aplikují léky. Tato nová vývoj může mít velký dopad vzhledem k alarmujícímu počtu pacientů, kteří nedodržují pokyny lékařů, což vede k tisícům úmrtí a miliardám dolarů v lékařských nákladech každý rok.

Systém využívá bezdrátové snímání a AI společně k určení, zda pacient používá inzulínovou peru nebo inhalátor. Potenciální chyby jsou detekovány, když pacient sám sobě aplikuje léky.

Dina Katabi je profesorka Andrew a Erna Viteri na MIT. Katabiho výzkumná skupina byla odpovědná za vývoj nového systému.

„Některé předchozí práce uvádějí, že až 70 % pacientů neužívá inzulín podle předpisu, a mnoho pacientů nepoužívá inhalátory správně,“ říká Katabi.

Podle výzkumníků lze nový systém nainstalovat doma a upozornit pacienty a pečovatele na chyby v aplikaci léků, což pomáhá snížit zbytečné hospitalizace.

Výzkum byl zveřejněn minulý měsíc v časopise Nature Medicine. Hlavními autory studie jsou Mingmin Zhao, doktorand v laboratoři počítačové vědy a umělé inteligence MIT (CSAIL), a Kreshnik Hoti, bývalý hostující vědec na MIT a současný člen fakulty na Univerzitě v Prištině v Kosovu. Spoluautory výzkumu jsou Hao Wang, bývalý postdoktorand v CSAIL a současný člen fakulty na Rutgers University, a Aniruddh Raghu, doktorand v CSAIL.

Mechanizmy dodávky léků

Mnoho léků vyžaduje složité mechanismy dodávky.

„Například inzulínové pera vyžadují přípravu, aby se zajistilo, že nejsou uvnitř žádné vzduchové bubliny. A po injekci je třeba držet 10 sekund,“ říká Zhao. „Všechny tyto malé kroky jsou nezbytné pro správnou aplikaci léku na jeho aktivní místo.“

S každým dalším krokem se zvyšuje počet chyb, což se ještě zvyšuje, pokud není přítomen lékárník. Jelikož pacienti často dělají chyby, aniž si to uvědomí, cílem týmu bylo vytvořit automatizovaný systém.

Nový systém má tři široké kroky, počínaje senzorem, který sleduje pohyby pacienta v okruhu 10 metrů. Tento krok se provádí pomocí rádiových vln, které se odrážejí od jeho těla. Poté AI analyzuje odrážené signály, aby určil, zda pacient aplikuje inhalátor nebo inzulínové pero. Posledním krokem je upozornit pacienta nebo zdravotnického pracovníka, pokud je detekována chyba v aplikaci léku.

„Jedna věc je hezká na tomto systému, že nepotřebuje, aby pacient nosil žádné senzory,“ říká Zhao. „Může dokonce fungovat i přes překážky, podobně jako když máte přístup k Wi-Fi, když jste v jiné místnosti než váš router.“

Senzor a neuronová síť

Senzor je umístěn na pozadí domu a používá se umělá inteligence k interpretaci modulovaných rádiových vln. Neuronová síť byla vyvinuta k detekci vzorců v aplikaci léků a byla trénována k provedení ukázkových pohybů. Díky učení s posilováním síť úspěšně detekovala 96 % aplikací inzulínového pera a 99 % použití inhalátoru.

Po identifikaci chyb může síť také chyby opravovat. Správná aplikace léků následuje podobné sekvence, což znamená, že systém může identifikovat anomálie v konkrétních krocích. Tyto informace lze poté zaslat pacientovi nebo jeho lékaři, což pomáhá opravit techniku.

„Rozdělením na tyto kroky můžeme vidět, jak často pacient používá své zařízení, a také zhodnotit jeho techniku aplikace, aby viděl, jak dobře dělá,“ říká Zhao.

„Alternativní způsob, jak vyřešit tento problém, je instalovat kamery,“ pokračuje Zhao. „Ale použití bezdrátového signálu je mnohem méně invazivní. Nezobrazuje vzhled lidí.“

Podle týmu lze tento nový systém v budoucnu přizpůsobit pro andere léky retrainingem neuronové sítě.