AIシステムが自己投与薬のエラーを検出

MITの研究者は、ワイヤレスラジオ信号と人工知能（AI）を使用して、患者が自己投与薬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につながっていることを考えると、大きな影響を与える可能性があります。

このシステムは、ワイヤレスセンシングと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。患者が自己投与薬を使用する際の潜在的なエラーを検出します。

Dina Katabiは、MITのAndrewとErna Viteri教授です。Katabi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、患者の中に、70%がインスリンを処方された通りに服用していないことが報告されており、多くの患者が吸入器を適切に使用していない」とKatabi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、患者と介護者に投薬エラーを通知することで、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、Nature Medicine誌に発表されました。研究の第一著者には、MITのComputer Science and Artificial Intelligence Laboratory（CSAIL）のMingmin Zhao博士課程学生と、MITの元訪問科学者で現在コソボのプリシュティナ大学の教員であるKreshnik Hotiが含まれています。研究の共著者には、元CSAILのポスドクで現在ラトガース大学の教員であるHao Wangと、CSAILの博士課程学生であるAniruddh Raghuが含まれています。

薬物投与メカニズム

多くの薬物には、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Zhaoは述べています。「すべての小さなステップは、薬物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。薬剤師が不在の場合、さらに増加します。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つの広いステップがあります。最初のステップは、患者が10メートル半径内で動くことを追跡するセンサーです。このステップは、患者身体から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、システムが自己投与薬のエラーを検出したときに、患者または医療提供者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Zhaoは述べています。「ルーターの別の部屋にいる場合でもWi-Fiにアクセスできるのと同様に、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に配置され、AIを使用して変調されたラジオ波を解釈します。薬物の使用を検出するために、ニューラルネットワークが開発され、例の動きを実行するよう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％検出することに成功しました。

エラーを検出すると、ネットワークはそれらを修正することもできます。適切な薬物投与は、類似したシーケンスに従うため、システムは特定のステップの bất規則性を検出できます。その情報は、患者または医師に送信されて、技術を修正するのに役立ちます。

「これらのステップに分解することで、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、どの程度うまく行っているかを確認できます」とZhao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が、ワイヤレス信号を使用する方がはるかに侵襲的ではありません。人の外見は表示されません」とZhaoは続けています。

チームによると、この新しいシステムは、将来、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。