AIシステムが自己投与の際の薬剤のエラーを検出する

MITの研究者は、無線ラジオ信号と人工知能（AI）を使用して、患者が自己投与の際の薬剤のエラーを検出するシステムを開発しました。この新しい開発は、医師の指示に従わない患者が多く、毎年何千人もの死亡者と数十億ドルの医療費をもたらすという事実に鑑みると、大きな影響を与える可能性があります。

このシステムは、無線センシングとAIを組み合わせて、患者がインスリンペンまたは吸入器を使用しているかどうかを判断します。患者が自己投与の際の薬剤のエラーを検出します。

ディナ・カタビは、MITのアンドリューおよびエルナ・ヴィテリ教授です。カタビの研究グループは、新しいシステムの開発を担当しました。

「過去の研究によると、70％の患者がインスリンを処方されたとおりに服用しておらず、多くの患者が吸入器を適切に使用していない」とカタビは述べています。

研究者によると、この新しいシステムは自宅に設置でき、患者と介護者に薬剤のエラーを通知し、不必要な病院訪問を減らすことができます。

この研究は、先月、ネイチャー・メディシン誌に掲載されました。研究の第一著者には、ミンミン・ジャオ（MITのコンピューター・サイエンスおよび人工知能研究所の博士課程学生）およびクレシニク・ホティ（MITの元訪問研究員で、現在コソボのプリシュティナ大学の教員）が含まれます。研究の共著者には、ハオ・ワン（元MITのポスドクで、現在ラトガース大学の教員）およびアニルッド・ラグ（MITのコンピューター・サイエンスおよび人工知能研究所の博士課程学生）が含まれます。

薬剤投与メカニズム

多くの薬剤には、複雑な投与メカニズムが必要です。

「例えば、インスリンペンには、内部に空気泡がないことを確認するためにプライミングが必要です。投与後、10秒間保持する必要があります」とジャオは述べています。「すべての小さなステップは、薬剤をその活性部位に適切に投与するために必要です。」

各追加ステップごとに、エラーの可能性が増えます。薬剤を投与する際に、薬剤師が不在の場合、エラーの可能性はさらに増します。患者は、自分で気付かずに間違いを犯すことが多いため、チームは自動化システムを作成することを目指しました。

新しいシステムには、3つの主要なステップがあります。最初のステップは、患者が10メートル以内の範囲内で動くことを追跡するセンサーです。このステップは、患者が反射するラジオ波を使用して行われます。次に、AIは反射信号を分析して、患者が吸入器またはインスリンペンを使用しているかどうかを判断します。最後のステップは、システムが患者または医療提供者に、薬剤の自己投与の際のエラーを検出したときに通知することです。

「このシステムの良い点は、患者がセンサーを着用する必要がないことです」とジャオは述べています。「それは、ルーターが別の部屋にあるときにWi-Fiにアクセスするのと同じように、遮蔽物を通してでも機能します。」

センサーとニューラルネットワーク

センサーは家の中でバックグラウンドで動作し、AIを使用して変調されたラジオ波を解釈します。ニューラルネットワークは、薬剤の使用パターンを検出するために開発され、例示的な動きを実行するためにトレーニングされました。強化学習を通じて、ネットワークはインスリンペンの投与を96％、吸入器の使用を99％検出することができました。

エラーを検出した後、ネットワークはそれらを修正することもできます。適切な薬剤投与は、似たシーケンスに従うため、システムは特定のステップにおける異常を検出できます。その情報は、患者または医師に送信され、投与技術を修正するのに役立ちます。

「これらのステップを分解することで、患者がデバイスを使用する頻度を確認するだけでなく、投与技術を評価して、患者がどれほどうまく投与しているかを確認することができます」とジャオは述べています。

「この問題を解決する別の方法は、カメラを設置することです」とジャオは続けています。「しかし、無線信号を使用することは、はるかに侵襲的ではありません。人の外見を表示しません。」

チームによると、この新しいシステムは、将来的にニューラルネットワークを再トレーニングすることで、他の薬剤にも適応できる可能性があります。