Implanty medyczne to w większości ciche urządzenia gromadzące dane: rejestrują dane, lekarze sprawdzają je później, a pacjenci rzadko widzą je aż do zaplanowanej wizyty. Zespół z Uniwersytetu w Pensylwanii przetestował zupełnie inny model – urządzenie medyczne, z którym pacjenci mogą rozmawiać i które odpowiada.
W badaniu weryfikującym koncepcję opublikowanym w Nature Medicine naukowcy z Penn’s Perelman School of Medicine oraz Center for Neuroengineering and Therapeutics (CNT) opisują platformę opartą na sztucznej inteligencji, która umożliwia osobom monitorowanym pod kątem padaczki wymianę komunikatów z systemem monitorowania mózgu w czasie rzeczywistym – zadawanie pytań na temat własnej aktywności mózgu, otrzymywanie spersonalizowanych alertów, zgłaszanie objawów, a nawet pomaganie w szkoleniu systemu w celu dokładniejszego rozpoznawania napadów. Więcej kontekstu na ten temat znajdziesz w naszych najnowsze osiągnięcia AI.
Jak działa platforma
Do badania włączono 13 dorosłych przyjętych do Oddziału Monitorowania Padaczki w Penn w celu ciągłego monitorowania mózgu za pomocą elektroencefalografii (EEG) – niektórzy w celu ustalenia źródła napadów, inni w ramach oceny przedoperacyjnej. Testowana platforma składała się z trzech elementów: oprogramowania, które w sposób ciągły przechwytywało dane EEG z elektrod w mózgu każdego uczestnika; bezpieczne środowisko chmurowe zgodne z HIPAA analizujące przychodzące dane w czasie zbliżonym do rzeczywistego; oraz aplikacja na smartfony zawierająca opracowanego przez Penn agenta konwersacyjnego AI, zbudowana w technologii podobnej do tej zastosowanej w ChatGPT.
Za pośrednictwem aplikacji pacjenci mogli zadawać pytania dotyczące aktywności mózgu, żądać wizualizacji trendów w swoich danych, zgłaszać objawy oraz otrzymywać alerty lub ankiety przez cały dzień. System może także reagować bez podpowiedzi, gdy wykryje zmiany, które uzna za istotne, i dostosowywać się „w locie” w oparciu o reakcje pacjentów.
„Pomysł jest taki, że zamiast czekać, aż specjalista przeanalizuje dane zebrane przez Twoje urządzenie, może ono wykryć zmiany i natychmiast Cię o tym powiadomić, niczym osobisty Jiminy Cricket na Twoim ramieniu” – powiedział starszy autor Brian Litt, lekarz medycyny, profesor neurologii, neurochirurgii i bioinżynierii. „Co ważniejsze, zarówno pacjent, jak i urządzenie mogą z czasem uczyć się wspólnie. Urządzenie uczy się, co jest ważne dla pacjenta, a pacjent dowiaduje się, jak jego zachowanie wpływa na jego zdrowie”.
Jakie 1307 ujawnionych wiadomości
W okresie badania uczestnicy wymienili z systemem 1307 wiadomości. Większość rozmów skupiała się na napadach, śnie, nastroju i poziomie energii – czynnikach mających bezpośredni wpływ na aktywność napadów. Pacjenci byli także ankietowani trzy razy dziennie na temat snu, lęku, nastroju, dobrego samopoczucia i innych objawów.
Pętla sprzężenia zwrotnego działała w obie strony. Uczestnicy mogli poinformować system, które wykrycia napadów były prawidłowe, a które fałszywe, w wyniku czego platforma znacznie poprawiła swoją zdolność do dokładnej identyfikacji napadów. Lekarze mogli przeglądać oceny systemu i dodawać własne adnotacje za pomocą, jak to nazywa zespół, inteligentnego algorytmu „eksperta w pętli”, który skupiał uwagi ekspertów tylko na przypadkach o najwyższej wartości.
Kilku uczestników stwierdziło, że platforma pomogła im zrozumieć wzorce, które zauważyli, ale nigdy nie zrozumieli. Jeden z nich doniósł, że pomogło to „utrwalić to, co uważałem za prawdziwe między niektórymi moimi epizodami i emocjami”. Inni cenili sobie dostęp do danych dotyczących snu i możliwość ostrzeżenia przed poważnymi napadami.
Od padaczki po pompy insulinowe i głęboką stymulację mózgu
Zespół postrzega platformę jako szablon dla następnej generacji wyrobów medycznych wykraczających daleko poza epilepsję. Potencjalne zastosowania obejmują urządzenia kardiologiczne, pompy insulinowe i pojawiające się neuropsychiatryczne metody leczenia choroby Parkinsona, depresji, zaburzeń obsesyjno-kompulsywnych, uzależnień i zaburzeń poznawczych.
Prace już trwają: naukowcy przygotowują badania wraz z doktorem medycyny Lauren Hammer, adiunktem neurologii i bioinżynierii, w celu zastosowania platformy do automatycznego dostrajania urządzeń do głębokiej stymulacji mózgu stosowanych w leczeniu choroby Parkinsona. Dalsze projekty mają na celu zastosowanie urządzeń do noszenia w leczeniu bezsenności, epilepsji oraz monitorowania mózgu i parametrów życiowych.
„Pacjenci często rozumieją aspekty swojej choroby, których czujniki nie mogą bezpośrednio zmierzyć” – powiedział Litt, wyobrażając sobie, jak podano w komunikacie, pompę insulinową, która mogłaby odpowiedzieć na pytania dotyczące wpływu posiłku na poziom cukru we krwi. Naukowcy spodziewają się, że w miarę jak takie systemy będą coraz bardziej spersonalizowane, będą wymagały mniejszego nadzoru klinicznego, dzięki czemu praktyczne będzie długoterminowe ich stosowanie w warunkach ambulatoryjnych.
Zmiana w zakresie zastosowań wyrobów medycznych
Szersze znaczenie badania ma charakter zarówno koncepcyjny, jak i techniczny. Tam, gdzie dzisiejsze urządzenia gromadzą głównie dane do okresowej oceny przez lekarza, platforma Penn traktuje urządzenie, pacjenta i zespół opiekuńczy jak współpracowników w toczącej się rozmowie. Odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Medicine przez Perelman School of Medicine i zespół CNT, a samą platformę zbudowali doktoranci Penn Bioengineering pod kierunkiem Zacka Goldbluma, Haoera Shi i Zhongchuana Xu.
Eksperyment jest niewielki – 13 pacjentów w kontrolowanym oddziale monitorującym – a technologia jest na wczesnym etapie rozwoju. Daje jednak konkretny wgląd w to, co się dzieje, gdy dane gromadzone przez urządzenie medyczne przestają płynąć w jedną stronę i stają się czymś, co pacjenci mogą kwestionować, poprawiać i wyciągać wnioski w czasie rzeczywistym.
---
Bądź na Bieżąco z AINajnowsze wiadomości, analizy i przełomy w dziedzinie AI — wszystko w jednym miejscu.
Czytaj więcej wiadomości AI →
