杜克大学的“智能马桶”利用人工智能来监测肠道健康

2021年6月1日

作者：Rachyl Jones，NCBiotech 作家 — 2021 年 6 月 1 日。

对于人体而言，了解体内情况的最佳方法是监测排出的粪便。这是每项胃肠病学实践的核心。粪便可以为医生提供重要信息，帮助诊断和治疗各种健康状况，包括肠易激综合征、结肠癌和克罗恩病等炎症性肠病。然而，这取决于患者自我报告的数据，而这些数据往往不可靠。

杜克大学水、卫生、个人卫生和传染病研究中心（WaSH-AID）想出了一个解决方案。“智能马桶”利用人工智能来追踪肠道健康并报告数据，帮助胃肠病学家制定和修改治疗方案。

该附件可安装在任何现有马桶上，冲水时可拍摄管道内的图像。然后使用人工智能分析这些图像，并将数据存储在数字健康应用程序中。目前正在对“智能马桶”进行进一步研究，以提供粪便的化学分解，从而获得定量结果。这种化学分析可以让患者足不出户就能及早发现疾病。

该技术的开发方法是向学习算法展示 3,000 多张图像，并将其分类与胃肠病学家得出的分类进行比较。这些医生根据布里斯托粪便分类法对图像进行分类，布里斯托粪便分类法是一种将图像分为七类的诊断工具。该技术准确地对当时的粪便图像进行了分类 85%。

“我们大力提倡将排泄物作为诊断工具，”智能厕所项目负责人 Sonia Grego 博士说道。“由于人们普遍厌恶处理排泄物样本，甚至不愿谈论它，因此这是一个被忽视的领域。我们希望开发能够自动处理排泄物的技术。”

有了马桶作为采集设备，患者无需改变任何日常习惯，也不必对提供样本感到不舒服。他们不必详细记录自己的如厕习惯，也不必为记录过程给他们的生活带来压力。

对于胃肠病学家来说，这项技术可以提供准确的长期信息，而不会出现人为错误。他们可以实时监控治疗对患者的影响。它还使他们有信心收集长期护理机构中居住的患者的数据，而这些患者往往无法准确记录自己的数据。

每年有近 7000 万人住院，花费高达 $1359 亿美元，胃肠道疾病影响了超过 2000 万美国人，而且这一数字还在不断上升。这种人工智能可以在不改变任何日常习惯的情况下管理症状并收集健康数据。

如果这是扑克牌的话，“智能马桶”将会作为同花大顺“落败”。

“智能厕所”技术还可用于检测人群中的传染病。通过检测社区的废水，研究人员可以确定某些疾病（包括 COVID-19）的存在及其流行程度。COVID-19 感染涉及携带者粪便中 SARS-CoV-2 RNA 的脱落。考虑到这一点，废水分析可以检测出社区中的病毒。

在北卡罗来纳生物技术中心 $20,000 紧急资助的帮助下，杜克大学 WaSH-AID 中心去年在三座宿舍楼进行了 COVID-19 污水检测。

“Flash Grant 项目让该团队能够在开发智能马桶方面取得的成功基础上，进一步将目标转向病原体检测，在这个案例中是 SARS-CoV-2，未来可能还会检测其他病原体，”NCBiotech 科学技术开发团队高级主管、Flash Grant 项目负责人 Tracey du Laney 博士说道。

“这项拨款扩大了智能厕所污水分离技术的用途和定位，不仅可以从单个厕所收集样本，还可以从整个建筑物的废水蒸汽中收集样本。废水病原体检测是这些研究人员和全球公共卫生应用的重要公共卫生和流行病学工具。”

Grego 指出，这项技术还有可能彻底改变制药行业。在药物临床试验中，70% 的患者住在距离药物地点两小时路程的地方，这导致患者因不便而退出。随着临床试验转向更远程监控以解决这一问题，“智能厕所”技术可以通过患者的排泄物为研究人员提供数据，而无需患者前往测试地点。

Grego 和她的杜克同事 Brian Stoner 博士以及 Geoff Ginsburg 博士正在通过他们的种子期公司进一步研究这项技术。泥炭藓.

“智能马桶”尚未投入商业使用，但 Coprata 已准备好原型，将在 12 到 18 个月内进行人体测试。未来的发展包括开发手机应用程序、可以检测偏差并向患者发出警报的人工智能以及用于区分家庭成员的指纹系统。

格雷戈说：“力量不仅在于数据，还在于将这些数据浓缩为可操作的健康信息的分析能力。”

原始来源： WRAL 技术线