Медичні імплантати здебільшого мовчазно збирають дані: вони записують, клініцисти переглядають пізніше, а пацієнти рідко бачать будь-що з них до запланованого прийому. Команда з Університету Пенсільванії випробувала зовсім іншу модель — медичний пристрій, з яким пацієнти можуть говорити, і який відповідає.
У підтверджувальному дослідженні, опублікованому в журналі Nature Medicine, дослідники з Пенсійської школи медицини Перельмана та Центру нейроінженерії та терапії (CNT) описують платформу на основі штучного інтелекту, яка дозволяє людям, які перебувають під спостереженням на епілепсію, обмінюватися повідомленнями з їхньою системою моніторингу мозку в режимі реального часу — ставити запитання про мозкову діяльність, отримувати персоналізовані сповіщення, повідомляти про симптоми та навіть допомагати навчити систему розпізнавати їхні напади. точніше. For more context on this story, see our ongoing latest AI developments.
Як працює платформа
У дослідженні брали участь 13 дорослих, які були госпіталізовані до відділу моніторингу епілепсії Пенсільванія для постійного моніторингу мозку за допомогою електроенцефалографії (ЕЕГ) — деякі для точного визначення джерела нападів, інші — як частина передхірургічної оцінки. Платформа, яку вони тестували, складалася з трьох компонентів: програмне забезпечення, яке безперервно знімало дані ЕЕГ з електродів у мозку кожного учасника; безпечне, сумісне з HIPAA хмарне середовище, яке аналізує вхідні дані майже в реальному часі; і додаток для смартфонів із розмовним агентом штучного інтелекту, розробленим Penn, створеним за технологією, схожою на технологію ChatGPT.
За допомогою програми пацієнти могли задавати запитання про свою мозкову діяльність, запитувати візуалізацію тенденцій у своїх даних, повідомляти про симптоми та отримувати сповіщення чи опитування протягом дня. Система також могла зв’язатися без запиту, коли помітила зміни, які вона вважала доречними, і адаптуватися «на льоту» на основі відповідей пацієнтів.
«Ідея полягає в тому, що замість того, щоб чекати, поки фахівець проаналізує дані, зібрані вашим пристроєм, пристрій міг би виявляти зміни та негайно сповіщати вас, як ваш особистий Цвіркун Джиміні на вашому плечі», — сказав старший автор Браян Літт, доктор медичних наук, професор неврології, нейрохірургії та біоінженерії. «Що більш важливо, і пацієнт, і пристрій можуть з часом навчатися разом. Пристрій дізнається, що важливо для пацієнта, а пацієнт дізнається, як їхня поведінка впливає на його здоров’я».
Виявлено 1307 повідомлень
За період дослідження учасники обмінялися з системою 1307 повідомленнями. Більшість розмов зосереджувалися на епілептичних нападах, сні, настрої та рівнях енергії — факторах, які безпосередньо впливають на судомну активність. Пацієнтів також тричі на день опитували щодо сну, тривоги, настрою, самопочуття та інших симптомів.
Зворотній зв'язок працював в обох напрямках. Учасники могли повідомити системі, які виявлені напади були правильними, а які були помилковими, і в результаті платформа значно покращила свою здатність точно ідентифікувати напади. Клініцисти могли переглядати оцінки системи та додавати власні анотації за допомогою того, що команда називає інтелектуальним алгоритмом «експерт у циклі», який зосереджував експертний внесок лише на найбільш цінних випадках.
Кілька учасників сказали, що платформа допомогла їм зрозуміти закономірності, які вони помітили, але так і не зрозуміли. Один повідомив, що це допомогло «закріпити те, що я вважав правдою між деякими моїми епізодами та емоціями». Інші цінували доступ до даних про свій сон і можливість попередження перед сильними нападами.
Від епілепсії до інсулінових насосів і глибокої стимуляції мозку
Команда розглядає платформу як шаблон для наступного покоління медичних пристроїв далеко за межі епілепсії. Потенційні сфери застосування включають серцеві пристрої, інсулінові помпи та нове нейропсихіатричне лікування хвороби Паркінсона, депресії, обсесивно-компульсивного розладу, залежності та когнітивних розладів.
Робота вже триває: дослідники готують дослідження з Лорен Хаммер, доктором медичних наук, доцентом кафедри неврології та біоінженерії, щоб застосувати платформу для автоматичного налаштування пристроїв глибокої стимуляції мозку, які використовуються для лікування хвороби Паркінсона. Подальші проекти спрямовані на включення носіїв для лікування безсоння, епілепсії та моніторингу головного мозку та життєво важливих ознак.
«Пацієнти часто розуміють аспекти свого захворювання, які датчики не можуть виміряти безпосередньо», — сказав Літт, уявляючи, як йдеться у випуску, інсулінову помпу, яка могла б відповісти на питання про те, як їжа вплине на рівень цукру в крові. Оскільки такі системи стають більш персоналізованими, дослідники очікують, що вони вимагатимуть менше клінічного нагляду, що зробить довготривале амбулаторне використання практичним.
Зміни в призначенні медичних пристроїв
Більш широке значення дослідження є як концептуальним, так і технічним. У той час як сучасні пристрої здебільшого збирають дані для періодичного огляду клініцистом, платформа Penn розглядає пристрій, пацієнта та команду догляду як співавторів у безперервній розмові. Висновки були опубліковані в Nature Medicine Школою медицини Перельмана та командою CNT, а саму платформу створили аспіранти Penn Bioengineering під керівництвом Зака Голдблюма, Хаоера Ши та Чжунчуана Сю.
Експеримент невеликий — 13 пацієнтів у контрольованому відділенні — і технологія рання. Але він дає конкретне уявлення про те, що відбувається, коли дані, які збирає медичний пристрій, перестають надходити в один бік і стають тим, що пацієнти можуть запитувати, виправляти та навчатися в режимі реального часу.
---
Stay Ahead of AIGet the latest AI news, analysis, and breakthroughs — all in one place.
Read more AI news →
