Systém AI detekuje chyby při samo-administraci léků

Výzkumníci na MIT vyvinuli systém, který spoléhá na bezdrátové rádiové signály a umělou inteligenci (AI) k detekci chyb, když pacienti sami aplikují léky. Tento nový vývoj by mohl mít velký dopad vzhledem k alarmujícímu počtu pacientů, kteří nedodržují pokyny lékařů, což vede k tisícům úmrtí a miliardám dolarů v nákladů na zdravotní péči každý rok. 

Systém používá bezdrátové snímání a AI společně k určení, zda pacient používá inzulínový per nebo inhalátor. Potenciální chyby jsou detekovány, když pacient sám aplikuje léky. 

Dina Katabi je Andrew a Erna Viteri profesorka na MIT. Katabiho výzkumná skupina byla zodpovědná 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 medikaci, což pomáhá snížit zbytečné návštěvy nemocnice. 

Výzkum byl zveřejněn minulý měsíc v časopise Nature Medicine. Hlavními autory studie jsou Mingmin Zhao, PhD student v MIT’s Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (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 CSAIL postdok a současný člen fakulty na Rutgers University, a Aniruddh Raghu, CSAIL PhD student.

Mechanizmy podávání léků

Mnoho léků vyžaduje komplexní mechanismy podávání. 

„Například inzulínové perušky 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 správné podání léku do jeho aktivního místa.“ 

S každým dalším krokem se zvyšuje počet možných 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 těla pacienta. Poté AI analyzuje odražené signály, aby určilo, zda pacient používá inhalátor nebo inzulínovou perušku. Poslední krok spočívá v tom, že systém upozorní pacienta nebo zdravotnického pracovníka, když je detekována chyba při samo-administraci léku.

„Jedna pěkná věc na tomto systému je, že pacient nemusí nosit 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 AI k interpretaci modulovaných rádiových vln. Neuronová síť byla vyvinuta k detekci vzorců při používání léků a byla trénována k provedení ukázkových pohybů. Pomocí učení s posilováním síť úspěšně detekovala 96 procent aplikací inzulínové perušky a 99 procent použití inhalátoru. 

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

„Rozložením toho na tyto kroky můžeme vidět, jak často pacient používá své zařízení, a také posoudit jeho techniku aplikace, abychom viděli, jak dobře to dělá,“ říká Zhao. 

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

Podle týmu by tento nový systém mohl být v budoucnu přizpůsoben pro další léky retrainováním neuronové sítě.