人工智能系统检测自我用药错误

麻省理工学院的研究人员开发了一种系统，利用无线电信号和人工智能（AI）来检测患者自我用药时的错误。这种新发展可能会产生重大影响，因为有大量患者未能遵循医生的指示，这导致每年有数千人死亡和数十亿美元的医疗费用。

该系统使用无线感知和人工智能共同确定患者是否使用胰岛素笔或吸入器。潜在的错误由系统在患者自我用药时检测到。

Dina Katabi 是麻省理工学院的 Andrew 和 Erna Viteri 教授。Katabi 的研究小组负责开发了该新系统。

“一些过去的研究报告称，多达 70% 的患者没有按照规定使用胰岛素，而且许多患者没有正确使用吸入器，” Katabi 说。

根据研究人员的说法，该新系统可以在家中安装，并提醒患者和护理人员关于药物错误，这有助于减少不必要的医院访问。

该研究上个月发表在 Nature Medicine 杂志上。研究的首席作者包括 Mingmin Zhao，麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室（CSAIL）的博士生，以及 Kreshnik Hoti，麻省理工学院的前访问科学家，目前是科索沃普里什蒂纳大学的教师。研究的共同作者包括 Hao Wang，前 CSAIL 博士后，目前是罗格斯大学的教师，以及 Aniruddh Raghu，CSAIL 的博士生。

药物输送机制

许多药物需要复杂的输送机制。

“例如，胰岛素笔需要进行准备，以确保内部没有空气泡。并且在注射后，您需要持有 10 秒钟，” Zhao 说。“所有这些小步骤都是必要的，以便正确地将药物输送到其活性位点。”

每增加一个步骤，就会增加更多的错误机会，尤其是在没有药剂师的情况下。由于患者经常在不知不觉中犯错，因此该团队旨在创建一个自动化系统。

该新系统有三个广泛的步骤，首先是跟踪患者在 10 米半径范围内的运动。该步骤是通过反射在其身体上的无线电波来完成的。然后，人工智能检查反射信号，以确定患者是否正在使用吸入器或胰岛素笔。最后一步是当系统检测到患者在自我用药时的错误时，提醒患者或医疗保健提供者。

“这个系统的一个好处是，它不需要患者佩戴任何传感器，” Zhao 说。“即使在不同的房间中，也可以通过 Wi-Fi 访问它。”

传感器和神经网络

传感器位于房屋的背景中，同时使用人工智能来解释调制的无线电波。开发了一个神经网络来检测药物使用中的模式，并训练它执行示例动作。通过强化学习，该网络成功地检测了 96% 的胰岛素笔管理和 99% 的吸入器使用。

在识别任何错误之后，该网络还可以纠正它们。正确的药物管理遵循类似的序列，这意味着该系统可以识别特定步骤中的任何异常。这些信息可以发送给患者或其医生，这有助于纠正技术。

“通过将其分解为这些步骤，我们不仅可以看到患者多久使用其设备，还可以评估其管理技术，以查看他们的表现如何，” Zhao 说。

“解决这个问题的另一种方法是安装摄像头，” Zhao 继续说。“但是使用无线信号的侵入性要小得多。它不会显示人们的外貌。”

根据该团队的说法，该新系统最终可以通过重新训练神经网络来适应其他药物。