Система штучної медичної допомоги виявляє помилки при самолікуванні

Дослідники з MIT розробили систему, яка використовує бездротові радіосигнали та штучний інтелект (AI) для виявлення помилок при самолікуванні пацієнтами ліками. Ця нова розробка може мати великий вплив, враховуючи кількість пацієнтів, які не дотримуються наказів лікарів, що призводить до тисяч смертей і мільярдів доларів медичних витрат щороку.

Система використовує бездротове чуття та AI для визначення того, коли пацієнт використовує інсулінову ручку або інгалаційний інгалятор. Потенційні помилки виявляються системою при самолікуванні пацієнтом ліками.

Діна Катабі – професор Андрю та Ерни Вітері в MIT. Група дослідження Катабі була відповідальною за розробку нової системи.

“Деякі попередні роботи повідомляють, що до 70% пацієнтів не приймають інсулін, як призначено, і багато пацієнтів не використовують інгалаційні інгалятори правильно”, – говорить Катабі.

За словами дослідників, нова система може бути встановлена вдома і попереджати пацієнтів і медичних працівників про помилки при лікуванні, що допомагає зменшити непотрібні відвідування лікарні.

Дослідження було опубліковано минулого місяця в журналі Nature Medicine. Основними авторами дослідження є Мінмін Чжао, аспірант лабораторії комп’ютерних наук та штучного інтелекту MIT (CSAIL), і Крешнік Хоті, колишній науковий співробітник MIT і нині член факультету Університету Приштини в Косові. Співавторами дослідження є Хао Ван, колишній науковий співробітник CSAIL і нині член факультету Рутгерського університету, і Аніруддх Рагу, аспірант CSAIL.

Механізми доставки ліків

Багато ліків вимагають складних механізмів доставки.

“Наприклад, інсулінові ручки вимагають підготовки, щоб переконатися, що немає повітряних бульбашок всередині. І після ін’єкції потрібно тримати 10 секунд”, – говорить Чжао. “Всі ці маленькі кроки необхідні для правильної доставки ліків до активного місця.”

З кожним додатковим кроком збільшується кількість можливих помилок, особливо якщо немає фармацевта. Оскільки пацієнти часто роблять помилки, не усвідомлюючи цього, команда намагалася створити автоматизовану систему.

Нова система складається з трьох основних кроків, починаючи з датчика, який відстежує рухи пацієнта в радіусі 10 метрів. Цей крок здійснюється за допомогою радіохвиль, які відбиваються від тіла пацієнта. Потім AI аналізує відбиті сигнали, щоб визначити, чи використовує пацієнт інгалаційний інгалятор або інсулінову ручку. Останній крок – система попереджає пацієнта або медичного працівника про помилку при самолікуванні ліками.

“Одна з хороших речей про цю систему полягає в тому, що їй не потрібно, щоб пацієнт носив будь-які датчики”, – говорить Чжао. “Вона навіть може працювати через перешкоди, подібно до того, як ви можете отримати доступ до свого Wi-Fi, коли знаходитеся в іншій кімнаті від рутера.”

Датчик і нейронна мережа

Датчик знаходиться в тлі будинку під час використання AI для інтерпретації модульованих радіохвиль. Нейронна мережа була розроблена для виявлення закономірностей у використанні ліків і була навчена виконувати прикладні рухи. За допомогою підкріпленого навчання мережа успішно виявила 96% випадків використання інсулінових ручок і 99% випадків використання інгалаційних інгаляторів.

Після виявлення будь-яких помилок мережа також може виправити їх. Правильне застосування ліків слідує подібним послідовностям, що означає, що система може виявити будь-які аномалії в конкретних кроках. Ця інформація потім може бути надіслана пацієнту або його лікарю, що допомагає виправити техніку.

“Розбивши це на ці кроки, ми можемо не тільки побачити, як часто пацієнт використовує свій пристрій, але також оцінити його техніку застосування ліків, щоб побачити, як добре він робить”, – говорить Чжао.

“Альтернативним способом вирішення цієї проблеми є встановлення камер”, – продовжує Чжао. “Але використання бездротового сигналу значно менше нав’язливе. Воно не показує зовнішність людей.”

За словами команди, ця нова система може бути адаптована для інших ліків шляхом повторної навчання нейронної мережі.