AI-malli havaitsee Parkinsonin taudin hengitysmallista

MIT:n tutkijaryhmä on kehittänyt tekoälymallin, joka pystyy havaitsemaan Parkinsonin taudin henkilön hengitysmallista.

Neuraaliverkko pystyy arvioimaan henkilön yöaikaisen hengityksen eli nukkuessaan hengitysmallin, jotta voidaan määrittää, onko hänellä Parkinsonin tautia. Sen kouluttivat MIT:n PhD-opiskelija Yuzhe Yang ja postdoc Yuan Tuan, ja se pystyy määrittämään jonkin henkilön Parkinsonin taudin vakavuuden ja seuraamaan sen etenemistä ajan myötä.

Yang on uuden tutkimuspaperin ensisijainen tekijä, joka on julkaistu Nature Medicine-lehdessä.

Koko tutkijaryhmään kuului Dina Katabi, Thuan ja Nicole Phamin professori sähkötekniikan ja tietotieteiden osastossa (EECS) ja päätutkija MIT Jameel Clinicissa.

Katabi, joka on vanhempi tekijä, on myös MIT:n tietotieteiden ja tekoälylaboratorion liitännäisjäsen ja langattomien verkkojen ja mobiililaskennan keskuksen johtaja.

Tutkijat ovat jatkuvasti tutkineet Parkinsonin taudin havaitsemisen mahdollisuuksia selkäydinnesteen ja neuroimagingin avulla, mutta nämä menetelmät ovat invasiivisia ja kalliita. Niiden toteuttamiseen tarvitaan myös erikoistuneiden lääketieteellisten keskusten käyttöä.

AI-arvio joka yö

Tutkijaryhmä pyrki voittamaan nämä haasteet ja osoitti, että Parkinsonin taudin AI-arvio voidaan suorittaa joka yö kotona. Henkilö voi olla jopa nukkumassa ilman, että hänen kehoaan tarvitsee koskea.

Tutkijat kehittivät laitteen, joka muistuttaa koti-WiFi-reitittimiä, ja se lähettää radioaaltoja, analysoi heijastuksia ympäröivästä ympäristöstä ja poistaa kohteen hengitysmallin ilman minkäänlaista kehon kosketusta. Hengityssignaali syötetään neuraaliverkkoon Parkinsonin taudin arviointiin potilaan ja hoitajan vaivattomuuden vuoksi.

“Parkinsonin taudin ja hengityksen välinen suhde huomattiin jo vuonna 1817, tohtori James Parkinsonin työssä. Tämä motivoi meitä tutkimaan taudin havaitsemisen mahdollisuuksia hengityksestä ilman liikkeiden tarkastelua”, Katabi sanoo. “Jotkut lääketieteelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että hengitysoireet ilmenevät vuosia ennen lihasoireita, mikä tarkoittaa, että hengitysominaisuudet voivat olla lupaavia riskin arvioinnissa ennen Parkinsonin taudin diagnosointia.”

Katabin mukaan tutkimuksella on tärkeitä vaikutuksia lääkekehitykseen ja kliiniseen hoitoon.

“Lääkekehityksen kannalta tulokset voivat mahdollistaa kliiniset kokeet, joiden kesto on merkittävästi lyhyempi ja joissa on vähemmän osallistujia, mikä lopulta kiihdyttää uusien hoitokeinojen kehittämistä. Kliinisen hoidon kannalta lähestymistapa voi auttaa Parkinsonin potilaiden arvioinnissa perinteisesti heikosti palveltuissa yhteisöissä, mukaan lukien ne, jotka asuvat maaseudulla ja ne, joilla on vaikeuksia lähteä kotistaan liikuntarajoitteiden tai kognitiivisen heikentymisen vuoksi”, hän sanoo.

Ray Dorsey on neurologian professori Rochesterin yliopistossa ja tutkimuspaperin yhteistekijä. Hän on Parkinsonin taudin asiantuntija ja sanoo, että tutkimus on todennäköisesti yksi suurimmista koskaan tehtyistä unetutkimuksista Parkinsonin taudin parissa.

“Meillä ei ole ollut lääkinnällisiä läpimurtoja tänä vuosisatana, mikä viittaa siihen, että lähestymistapamme uusien hoitokeinojen arviointiin on alentuvaa”, Dorsey sanoo. “Meillä on erittäin vähän tietoa taudin ilmenemisestä luonnollisessa ympäristössä, ja [Katabin] laite antaa meille mahdollisuuden saada objektiivisia, maailmanlaajuisia arvioita siitä, miten ihmiset ovat kotona. Vertaus, jota haluan käyttää [nykyisille Parkinsonin taudin arvioille], on katulamppu yöllä, ja mitä näemme katulampusta, on hyvin pieni osa … [Katabin] täysin kosketusvapaa anturi auttaa meitä valaisemaan pimeää.”