Duke Universitys "smarta toalett" använder artificiell intelligens för att övervaka tarmens hälsa
Publiceringsdatum:av Rachyl Jones, NCBiotech Writer – 1 juni 2021.
När det gäller människokroppen är det bästa sättet att avgöra vad som händer inuti genom att övervaka vad som kommer ut. Denna berättelse ligger i centrum för varje gastroenterologipraktik. Avföring kan ge läkare viktig information för att diagnostisera och behandla olika hälsotillstånd, inklusive irritabel tarm, tjocktarmscancer och inflammatoriska tarmsjukdomar som Crohns. Detta beror dock på att patienterna självrapporterar sina uppgifter, vilket ofta kan vara opålitligt.
Duke Universitys Center for Water, Sanitation, Hygiene and Infectious Disease (WaSH-AID) har kommit med en lösning. "Smart Toilet" använder artificiell intelligens för att spåra tarmhälsa och rapportera data, vilket hjälper gastroenterologer att skapa och ändra behandlingsplaner.
Fästet, som kan installeras i vilken befintlig toalett som helst, tar bilder inuti rören, utlöst av en spolning. Dessa bilder analyseras sedan med AI och data lagras i en digital hälsoapplikation. Ytterligare forskning utförs för "Smart Toilet" för att ge en kemisk nedbrytning av avföring, vilket möjliggör kvantitativa resultat. Denna kemiska analys skulle möjliggöra tidig upptäckt av sjukdom utan att en patient behöver lämna sitt hem.
Tekniken utvecklades genom att visa över 3 000 bilder till en inlärningsalgoritm och jämföra dess klassificeringar med de som gastroenterologer kom fram till. Dessa läkare klassificerade bilder enligt Bristol Stool Scale, ett diagnostiskt verktyg som kategoriserar bilder i sju kategorier. Tekniken klassificerade exakt bilderna av dåtidens pall 85%.
"Vi är en stor förespråkare för avfall som ett diagnostiskt verktyg", säger Sonia Grego, Ph.D., ledare för projektet 'Smart Toilet'. "Det har varit ett försummat område på grund av den universella motviljan mot att hantera exemplaret och till och med prata om det. Vi vill utveckla teknologier som tar hand om det automatiskt.”
Med toaletten som uppsamlingsanordning behöver patienterna inte ändra några av sina dagliga vanor eller känna obehag med att ge prover. De behöver inte föra en logg som beskriver deras badrumsvanor, och de är befriade från den tyngd som loggningsprocessen kan ha på deras liv.
För gastroenterologer möjliggör denna teknik korrekt, långsiktig information utan mänskliga fel. De kan övervaka hur en behandling påverkar deras patient i realtid. Det ger dem också förtroende för att samla in data om patienter som bor på långtidsvård, som ofta inte kan registrera sina egna uppgifter korrekt.
Med nästan 70 miljoner sjukhusinläggningar varje år och en prislapp på $135,9 miljarder drabbar gastrointestinala sjukdomar över 20 miljoner amerikaner, och siffrorna ökar. Denna AI möjliggör hantering av symtom och insamling av hälsodata utan att ändra några dagliga vanor.
Om det här var poker, skulle 'Smart Toilet' ha "tronen ner" som en royal flush.
Samhällspåverkan
"Smart Toilet"-teknik kan också användas för att upptäcka smittsamma sjukdomar på befolkningsnivå. Genom att testa avloppsvatten från samhällen kan forskare identifiera förekomsten av vissa sjukdomar, inklusive covid-19, och hur utbredda de är. COVID-19-infektionen innebär att SARS-CoV-2 RNA utsöndras i avföringen av bärare. Med detta i åtanke kan avloppsvattenanalys upptäcka viruset i ett samhälle.
Med hjälp av ett $20 000 Flash Grant från North Carolina Biotechnology Center genomförde Duke's WaSH-AID Center avloppstestning för covid-19 i tre bostadshus det senaste året.
"Flash Grant gör det möjligt för teamet att bygga vidare på de framgångar de har haft i att utveckla den smarta toaletten för att inrikta sig på patogendetektering, i det här fallet SARS-CoV-2, och möjligen andra patogener i framtiden", säger Tracey du Laney, Ph. D., NCBiotechs senior director i teamet för vetenskap och teknikutveckling, som hanterar Flash Grant-programmet.
"Bidraget utökar användningen och placeringen av tekniken för avloppsseparering av Smart Toilet för att samla in prover inte bara från enskilda toaletter utan också från avloppsvattenångorna från hela byggnader. Avloppsvattendetektering av patogener är ett viktigt folkhälso- och epidemiologiskt verktyg för dessa forskare och folkhälsoapplikationer över hela världen."
Denna teknik har också potential att revolutionera läkemedelsindustrin, konstaterar Grego. I kliniska prövningar för farmaceutiska läkemedel bor 70% av patienterna två timmar bort från läkemedelsplatsen, vilket leder till att patienter hoppar av på grund av besvär. När kliniska tester går mot mer distansövervakning för att bekämpa detta problem, kan "Smart Toilet"-tekniken förse forskare med sina patienters data genom sina avföring, utan att patienter behöver resa till testplatsen.
Ser fram emot
Grego, tillsammans med sina Duke-kollegor Brian Stoner, PhD. och Geoff Ginsburg, MD, Ph.D., driver denna teknik vidare genom sitt seed-stage-företag, Coprata.
Den "smarta toaletten" är ännu inte tillgänglig för kommersiellt bruk, men Coprata har förberett en prototyp som ska vara tillgänglig för mänskliga tester om 12 till 18 månader. Framtida framsteg inkluderar utvecklingen av en telefonapplikation, AI som kan upptäcka avvikelser och varna en patient, och ett fingeravtryckssystem för att skilja familjemedlemmar åt.
"Kraften är inte bara data", säger Grego, "utan analysen som skulle kondensera denna data till användbar hälsoinformation."
Ursprunglig källa: WRAL TechWire