„Inteligentna toaleta” na Uniwersytecie Duke’a wykorzystuje sztuczną inteligencję do monitorowania stanu jelit
Data opublikowania:autor: Rachyl Jones, pisarka NCBiotech — 1 czerwca 2021 r.
Jeśli chodzi o ludzkie ciało, najlepszym sposobem ustalenia, co dzieje się w jego wnętrzu, jest monitorowanie tego, co na zewnątrz wychodzi. Narracja ta leży w centrum każdej praktyki gastroenterologicznej. Stolec może dostarczyć lekarzom niezbędnych informacji do diagnozowania i leczenia różnych schorzeń, w tym zespołu jelita drażliwego, raka okrężnicy i chorób zapalnych jelit, takich jak choroba Leśniowskiego-Crohna. Zależy to jednak od samodzielnego zgłaszania przez pacjentów danych, które często mogą być niewiarygodne.
Centrum ds. wody, warunków sanitarnych, higieny i chorób zakaźnych Uniwersytetu Duke (WaSH-AID) znalazło rozwiązanie. „Inteligentna toaleta” wykorzystuje sztuczną inteligencję do śledzenia stanu jelit i raportowania danych, co pomaga gastroenterologom w tworzeniu i modyfikowaniu planów leczenia.
Nasadka, którą można zainstalować w dowolnej istniejącej toalecie, rejestruje obrazy wnętrza rur po spłukaniu. Obrazy te są następnie analizowane przy użyciu sztucznej inteligencji, a dane przechowywane w cyfrowej aplikacji zdrowotnej. Prowadzone są dodatkowe badania nad „inteligentną toaletą”, aby zapewnić rozkład chemiczny stolca, co umożliwi uzyskanie wyników ilościowych. Taka analiza chemiczna umożliwiłaby wczesne wykrycie choroby bez konieczności wychodzenia pacjenta z domu.
Technologia została opracowana poprzez pokazanie ponad 3000 obrazów algorytmowi uczącemu się i porównanie jego klasyfikacji z tymi, które wymyślili gastroenterolodzy. Lekarze ci klasyfikowali obrazy według skali Bristol Stool Scale, narzędzia diagnostycznego, które kategoryzuje obrazy na siedem kategorii. Technologia dokładnie sklasyfikowała obrazy ówczesnego stołka 85%.
„Jesteśmy wielkim zwolennikiem wykorzystania odpadów jako narzędzia diagnostycznego” – mówi dr Sonia Grego, liderka projektu „Inteligentna toaleta”. „To był obszar zaniedbany ze względu na powszechną niechęć do dotykania okazu, a nawet mówienia o nim. Chcemy rozwijać technologie, które zatroszczą się o to automatycznie.”
Mając toaletę jako urządzenie do pobierania próbek, pacjenci nie muszą zmieniać swoich codziennych nawyków ani odczuwać dyskomfortu przy pobieraniu próbek. Nie będą musieli prowadzić dziennika szczegółowo opisującego swoje nawyki łazienkowe i zostaną uwolnieni od ciężaru, jaki proces pozyskiwania drewna może mieć na ich życie.
Gastroenterologom technologia ta pozwala na uzyskanie dokładnych, długoterminowych informacji bez błędu ludzkiego. Mogą monitorować w czasie rzeczywistym wpływ leczenia na pacjenta. Daje im to także pewność w gromadzeniu danych na temat pacjentów przebywających w placówkach opieki długoterminowej, którzy często nie są w stanie dokładnie rejestrować własnych danych.
Przy prawie 70 milionach hospitalizacji każdego roku i cenie wynoszącej $135,9 miliarda, choroby żołądkowo-jelitowe dotykają ponad 20 milionów Amerykanów, a liczba ta rośnie. Ta sztuczna inteligencja pozwala zarządzać objawami i zbierać dane zdrowotne bez zmiany codziennych nawyków.
Gdyby to był poker, „Smart Toaleta” zostałaby „zrzucona z tronu” jako poker królewski.
Wpływ na społeczność
Technologię „inteligentnej toalety” można również wykorzystać do wykrywania chorób zakaźnych na poziomie populacji. Badając ścieki społeczności, badacze mogą zidentyfikować obecność niektórych chorób, w tym Covid-19, i ich powszechność. Zakażenie COVID-19 polega na wydalaniu RNA SARS-CoV-2 z kałem nosicieli. Mając to na uwadze, analiza ścieków może wykryć wirusa w społeczności.
Dzięki dotacji błyskawicznej w wysokości $20 000 przyznanej przez Centrum Biotechnologii Północnej Karoliny ośrodek WaSH-AID w Duke's przeprowadził w ubiegłym roku badania ścieków na obecność COVID-19 w trzech akademikach.
„Grant Flash pozwala zespołowi wykorzystać sukcesy odniesione przy opracowywaniu inteligentnej toalety do wykrywania patogenów, w tym przypadku SARS-CoV-2 i prawdopodobnie innych patogenów w przyszłości” – powiedziała dr Tracey du Laney. D., starszy dyrektor NCBiotech w zespole ds. rozwoju nauki i technologii, który zarządza programem Flash Grant.
„Dotacja rozszerza zakres zastosowań i umiejscowienie technologii separacji ścieków inteligentnych toalet w celu pobierania próbek nie tylko z poszczególnych toalet, ale także z par ściekowych z całych budynków. Wykrywanie patogenów w ściekach jest ważnym narzędziem w zakresie zdrowia publicznego i epidemiologii dla tych badaczy i zastosowań w zakresie zdrowia publicznego na całym świecie”.
Technologia ta ma również potencjał zrewolucjonizowania przemysłu farmaceutycznego, zauważa Grego. W badaniach klinicznych leków farmaceutycznych 70% pacjentów mieszka dwie godziny od miejsca podania leku, co powoduje, że pacjenci rezygnują z udziału w badaniu z powodu niedogodności. W miarę jak badania kliniczne zmierzają w kierunku bardziej zdalnego monitorowania w celu rozwiązania tego problemu, technologia „inteligentnej toalety” może zapewnić badaczom dane pacjentów poprzez ich wydaliny, bez konieczności udawania się pacjentów do miejsca przeprowadzania testów.
Oczekiwanie na coś
Grego wraz ze współpracownikami z Duke, dr Brianem Stonerem. i dr Geoff Ginsburg dalej rozwijają tę technologię w swojej firmie na etapie zalążkowym, Koprata.
„Inteligentna toaleta” nie jest jeszcze dostępna do użytku komercyjnego, ale Coprata przygotowała prototyp, który będzie dostępny do testów na ludziach w ciągu 12–18 miesięcy. Przyszłe postępy obejmują opracowanie aplikacji na telefon, sztuczną inteligencję, która może wykrywać odchylenia i ostrzegać pacjenta, a także system odcisków palców umożliwiający rozróżnianie członków rodziny.
„Siła tkwią nie tylko w danych” – mówi Grego, „ale w analizach, które pozwalają skondensować te dane w przydatne informacje na temat zdrowia”.
Pierwotnym źródłem: WRALTechWire