Systém AI zisťuje chyby pri samopodávaní liekov

Výskumníci z MIT vyvinuli systém, ktorý sa spolieha na bezdrôtové rádiové signály a umelú inteligenciu (AI) pri zisťovaní chýb, keď si pacienti sami podávajú lieky. Nový vývoj by mohol mať veľký vplyv vzhľadom na alarmujúci počet pacientov, ktorí nedodržiavajú nariadenia lekárov, čo každoročne vedie k tisíckam úmrtí a miliardám dolárov v nákladoch na zdravotnú starostlivosť. 

Systém používa bezdrôtové snímanie a AI na určenie, kedy pacient používa inzulínové pero alebo inhalátor. Odhalí prípadné chyby, keď si pacient liek sám aplikuje. 

Dina Katabi je profesorkou Andrewa a Erny Viteriovcov na MIT. Katabiho výskumná skupina bola zodpovedná za vývoj nového systému.

„Niektoré minulé práce uvádzajú, že až 70 % pacientov neužíva inzulín podľa predpisu a mnohí pacienti nepoužívajú inhalátory správne,“ hovorí Katabi. 

Podľa vedcov je možné nový systém nainštalovať doma a upozorniť pacientov a opatrovateľov na chybu v liečbe, čo pomáha znižovať zbytočné návštevy nemocníc. 

Výskum bol publikovaný minulý mesiac v časopise Príroda lekárstve. Hlavnými autormi štúdie sú Mingmin Zhao, doktorand v Laboratóriu počítačovej vedy a umelej inteligencie MIT (CSAIL), a Kreshnik Hoti, bývalý hosťujúci vedec na MIT a súčasný člen fakulty na Univerzite v Prištine v Kosove. Medzi spoluautorov výskumu patrí Hao Wang, bývalý postdoktor CSAIL a súčasný člen fakulty na Rutgers University a Aniruddh Raghu, doktorand CSAIL.

Mechanizmy podávania liekov

Mnohé lieky vyžadujú komplexné mechanizmy podávania. 

„Napríklad inzulínové perá vyžadujú naplnenie, aby sa zabezpečilo, že vo vnútri nie sú žiadne vzduchové bubliny. A po injekcii musíte vydržať 10 sekúnd,“ hovorí Zhao. "Všetky tieto malé kroky sú potrebné na správne dodanie lieku na jeho aktívne miesto." 

S každým ďalším krokom prichádza viac šancí na chyby, ktoré sa ešte zvyšujú, ak nie je prítomný lekárnik. Keďže pacienti často robia chyby bez toho, aby si to uvedomovali, tím sa zameral na vytvorenie automatizovaného systému.

Nový systém má tri široké kroky, počnúc senzorom, ktorý sleduje pohyby pacienta v okruhu 10 metrov. Tento krok sa vykonáva prostredníctvom rádiových vĺn, ktoré sa odrážajú od ich tela. Potom sa AI pozrie na odrazené signály, aby zistil, či si pacient sám aplikuje inhalátor alebo inzulínové pero. Posledným krokom je, aby systém upozornil pacienta alebo zdravotníckeho pracovníka pri zistení chyby pri samoaplikácii lieku.

„Jednou peknou vecou na tomto systéme je, že nevyžaduje, aby pacient nosil žiadne senzory,“ hovorí Zhao. "Môže dokonca fungovať cez oklúzie, podobne ako máte prístup k Wi-Fi, keď ste v inej miestnosti ako váš router."

Senzor a neurónová sieť

Senzor je umiestnený v pozadí domu a využíva AI na interpretáciu modulovaných rádiových vĺn. Neurónová sieť bola vyvinutá na detekciu vzorcov pri používaní lieku a bola vyškolená na vykonávanie príkladov pohybov. Prostredníctvom posilneného učenia sieť úspešne zistila 96 percent podaní inzulínových per a 99 percent použití inhalátorov. 

Po identifikácii akýchkoľvek chýb ich môže sieť aj opraviť. Správne podanie lieku sa riadi podobnými postupnosťami, čo znamená, že systém dokáže identifikovať akékoľvek anomálie v konkrétnych krokoch. Tieto informácie sa potom môžu poslať pacientovi alebo jeho lekárovi, čo pomáha opraviť techniku.

„Keď si to rozdelíme do týchto krokov, môžeme nielen vidieť, ako často pacient používa svoje zariadenie, ale tiež posúdiť techniku ​​jeho podávania, aby sme videli, ako dobre sa mu darí,“ hovorí Zhao. 

„Alternatívnym spôsobom riešenia tohto problému je inštalácia kamier,“ pokračuje Zhao. „Ale používanie bezdrôtového signálu je oveľa menej rušivé. Neukazuje vzhľad ľudí.“

Podľa tímu by tento nový systém mohol byť nakoniec upravený pre iné lieky preškolením neurónovej siete.