Медицинские имплантаты по большей части являются молчаливыми сборщиками данных: они записывают данные, врачи просматривают их позже, а пациенты редко видят какие-либо данные до назначенного приема. Команда Пенсильванского университета протестировала совершенно другую модель — медицинское устройство, с которым пациенты действительно могут разговаривать, и которое отвечает им взаимностью.
В исследовании, подтверждающем концепцию, опубликованном в журнале Nature Medicine, исследователи из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете и Центра нейроинженерии и терапии (CNT) описывают платформу на основе искусственного интеллекта, которая позволяет людям, за которыми наблюдают на предмет эпилепсии, обмениваться сообщениями с системой мониторинга мозга в режиме реального времени — задавать вопросы об активности собственного мозга, получать персонализированные оповещения, сообщать о симптомах и даже помогать обучать систему более точно распознавать приступы. Подробнее об этой истории — в нашем тенденции ИИ.
Как работает платформа
В исследовании приняли участие 13 взрослых, поступивших в отделение мониторинга эпилепсии Пенна для постоянного мониторинга мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ) — некоторые для определения источника приступов, другие в рамках предоперационной оценки. Платформа, которую они тестировали, состояла из трех компонентов: программного обеспечения, которое непрерывно собирало данные ЭЭГ с электродов в мозгу каждого участника; безопасная облачная среда, соответствующая требованиям HIPAA, анализирующая входящие данные практически в реальном времени; и приложение для смартфонов с разработанным Penn диалоговым агентом с искусственным интеллектом, созданным с использованием технологии, аналогичной той, что используется в ChatGPT.
С помощью приложения пациенты могли задавать вопросы об активности своего мозга, запрашивать визуализацию тенденций в своих данных, сообщать о симптомах и получать оповещения или опросы в течение дня. Система также может без подсказки обращаться к врачу, когда обнаруживает изменения, которые считает значимыми, и адаптироваться «на лету» на основе реакции пациента.
«Идея состоит в том, что вместо того, чтобы ждать, пока специалист проанализирует данные, собранные вашим устройством, устройство может обнаруживать изменения и немедленно предупреждать вас, как ваш личный Джимини Крикет на вашем плече», — сказал старший автор Брайан Литт, доктор медицинских наук, профессор неврологии, нейрохирургии и биоинженерии. «Что еще более важно, и пациент, и устройство могут со временем учиться вместе. Устройство узнает, что важно для пациента, а пациент узнает, как его поведение влияет на его здоровье».
Что обнаружено в 1307 сообщениях
За период исследования участники обменялись с системой 1307 сообщениями. Большинство разговоров было сосредоточено на приступах, сне, настроении и уровне энергии — факторах, имеющих прямое отношение к судорожной активности. Пациентов также опрашивали три раза в день относительно сна, тревоги, настроения, самочувствия и других симптомов.
Петля обратной связи работала в обоих направлениях. Участники могли сообщить системе, какие обнаружения припадков были правильными, а какие — ложными, и в результате платформа существенно улучшила свою способность точно идентифицировать припадки. Клиницисты могли просматривать оценки системы и добавлять свои собственные аннотации с помощью того, что команда называет интеллектуальным алгоритмом «эксперт в цикле», который концентрирует экспертный вклад только на самых важных случаях.
Несколько участников заявили, что платформа помогла им разобраться в закономерностях, которые они заметили, но никогда не понимали. Один сообщил, что это помогло «укрепить то, что я считал правдой между некоторыми моими эпизодами и эмоциями». Другие ценили доступ к данным о своем сне и возможность предупреждения перед серьезными припадками.
От эпилепсии к инсулиновым помпам и глубокой стимуляции мозга
Команда рассматривает платформу как образец для следующего поколения медицинских устройств, выходящих далеко за рамки эпилепсии. Потенциальные применения включают сердечные устройства, инсулиновые помпы и новые нейропсихиатрические методы лечения болезни Паркинсона, депрессии, обсессивно-компульсивного расстройства, зависимости и когнитивных расстройств.
Работа уже ведется: исследователи готовят исследования с Лорен Хаммер, доктором медицинских наук, доцентом кафедры неврологии и биоинженерии, чтобы применить платформу для автоматической настройки устройств глубокой стимуляции мозга, используемых для лечения болезни Паркинсона. Дальнейшие проекты направлены на внедрение носимых устройств для лечения бессонницы, эпилепсии и мониторинга функций мозга и жизненно важных функций.
«Пациенты часто понимают аспекты своего заболевания, которые датчики не могут измерить напрямую», — сказал Литт, представляя, как говорится в пресс-релизе, инсулиновую помпу, которая могла бы отвечать на вопросы о том, как еда повлияет на уровень сахара в крови. Поскольку такие системы становятся более персонализированными, исследователи ожидают, что они будут требовать меньшего клинического наблюдения, что делает практичным долгосрочное амбулаторное использование.
Изменение в том, для чего предназначены медицинские устройства
Более широкое значение исследования является не только техническим, но и концептуальным. В то время как сегодняшние устройства в основном собирают данные для периодической проверки врачом, платформа Penn рассматривает устройство, пациента и команду ухода как участников непрерывного разговора. Результаты были опубликованы в журнале Nature Medicine командой Медицинской школы Перельмана и CNT, а сама платформа была построена аспирантами биоинженерии Пенсильванского университета под руководством Зака Голдблюма, Хаоэр Ши и Чжунчуань Сюй.
Эксперимент небольшой — 13 пациентов в отделении контролируемого наблюдения — и технология находится на ранней стадии. Но он дает конкретное представление о том, что происходит, когда данные, собираемые медицинским устройством, перестают передаваться в одном направлении и становятся тем, что пациенты могут подвергать сомнению, исправлять и учиться в режиме реального времени.
---
Будьте в курсе ИИПоследние новости, аналитика и прорывы в сфере ИИ — всё в одном месте.
Читать больше новостей об ИИ →
