Älyjärjestelmä havaitsee virheitä itsehoitolääkkeiden käytössä

MIT:n tutkijat ovat kehittäneet järjestelmän, joka käyttää langattomia radioaaltoja ja tekoälyä (AI) virheiden havaitsemiseen, kun potilaat itse käyttävät lääkkeitä. Uusi kehitys voi vaikuttaa merkittävästi, kun otetaan huomioon hämmästyttävä määrä potilaita, jotka eivät noudatta lääkärin ohjeita, mikä johtaa tuhansiin kuolemiin ja miljardiin dollariin lääkärikustannuksiin joka vuosi.

Järjestelmä käyttää langatonta anturitekniikkaa ja tekoälyä yhdessä määrittääkseen, kun potilas käyttää insuliinipiikkaa tai inhalaattoria. Mahdolliset virheet havaitaan, kun potilas itse käyttää lääkkeitä.

Dina Katabi on Andrew ja Erna Viterin professori MIT:ssä. Katabin tutkimusryhmä oli vastuussa uuden järjestelmän kehittämisestä.

”Jotkut aiemmat tutkimukset osoittavat, että jopa 70 % potilaista ei ota insuliinia lääkärin määräysten mukaan, ja monet potilaat eivät käytä inhalaattoreita oikein”, Katabi sanoo.

Tutkijoiden mukaan uusi järjestelmä voidaan asentaa kotiin ja ilmoittaa potilaille ja hoitajille lääkevirheistä, mikä auttaa vähentämään tarpeettomia sairaalakäyntejä.

Tutkimus julkaistiin viime kuussa Nature Medicine -lehdessä Nature Medicine. Tutkimuksen vastaavat tekijät ovat Mingmin Zhao, MIT:n tietojenkäsittelytieteen ja tekoälyn laboratorion PhD-opiskelija, ja Kreshnik Hoti, entinen vierailija MIT:ssä ja nykyinen yliopiston jäsen Kosovon Prishtinassa. Tutkimuksen tekijöihin kuuluvat myös Hao Wang, entinen CSAIL-postdoc ja nykyinen yliopiston jäsen Rutgers-yliopistossa, ja Aniruddh Raghu, CSAIL:n PhD-opiskelija.

Lääkkeiden toimitusmekanismit

Monet lääkkeet vaativat monimutkaisia toimitusmekanismeja.

”Esimerkiksi insuliinipiikit vaativat esikäsittelyä, jotta varmistutaan, ettei niissä ole ilmakuplia. Ja injektion jälkeen on pidettävä 10 sekuntia”, Zhao sanoo. ”Kaikki nämä pienet vaiheet ovat välttämättömiä lääkkeen toimittamiseksi sen aktiiviseen kohtaan.”

Jokainen lisävaihe tuo enemmän virhemahdollisuuksia, mikä lisääntyy entisestään, jos apteekkaria ei ole läsnä. Koska potilaat usein tekevät virheitä tietämättään, tiimi pyrki luomaan automaattisen järjestelmän.

Uusi järjestelmä koostuu kolmesta laajasta vaiheesta, joista ensimmäinen on anturi, joka seuraa potilaan liikkeitä 10 metrin säteellä. Tämä vaihe tehdään radioaalloilla, jotka heijastuvat heidän kehostaan. Sitten tekoäly tarkastelee heijastettuja signaaleja, jotta voidaan määrittää, onko potilas itse käyttämässä inhalaattoria tai insuliinipiikkaa. Viimeinen vaihe on järjestelmän ilmoittaminen potilaalle tai terveydenhuollon tarjoajalle, kun lääkkeen itsehallintaan liittyvä virhe havaitaan.

”Yksi hyvä asia tässä järjestelmässä on, ettei potilaan tarvitse käyttää mitään antureita”, Zhao sanoo. ”Se toimii jopa esteiden takana, samalla tavalla kuin voit käyttää Wi-Fi:ä, kun olet toisessa huoneessa kuin reititin.”

Anturi ja neuroverkko

Anturi sijaitsee taustalla kotitalossa ja käyttää tekoälyä radioaaltojen tulkintaan. Neuroverkko kehitettiin havaitsemaan lääkkeen käytön malleja, ja se koulutettiin suorittamaan esimerkki-liikkeitä. Vahvistusoppimisen kautta verkko havainnoi onnistuneesti 96 % insuliinipiikkauskertoja ja 99 % inhalaattorin käyttöä.

Virheiden tunnistamisen jälkeen verkko voi myös korjata ne. Oikean lääkeannostelun seurauksena seurataan samanlaisia järjestelmiä, mikä tarkoittaa, että järjestelmä voi tunnistaa poikkeamat tiettyjen askelten suorittamisessa. Tiedot voidaan lähettää potilaalle tai lääkärille, mikä auttaa korjaamaan tekniikkaa.

”Jakamalla sen nämä vaiheet, voimme nähdä, kuinka usein potilas käyttää laitettaan, ja myös arvioida annostelutekniikkaa, jotta voidaan nähdä, kuinka hyvin he tekevät”, Zhao sanoo.

”Toinen tapa ratkaista tämä ongelma on asentaa kamerat”, Zhao jatkaa. ”Mutta langattoman signaalin käyttäminen on paljon vähemmän häikäisevää. Se ei näytä ihmisten ulkonäköä.”

Tutkijoiden mukaan tämä uusi järjestelmä voidaan lopulta sovittaa muihin lääkkeisiin kouluttamalla neuroverkkoa uudelleen.