Un dispozitiv portabil alimentat cu inteligență artificială ar putea monitoriza sănătatea respiratorie
Un plasture pentru gât care monitorizează sunetele respiratorii ar putea ajuta la gestionarea astmului și a bolii pulmonare obstructive cronice (BPOC) prin detectarea în timp real a exacerbărilor simptomatice, fără a compromite intimitatea pacientului.
Astmul și BPOC sunt două dintre cele mai frecvente boli respiratorii cronice. În Europa, prevalența combinată este de aproximativ 10 % din populația generală. În Canada, se estimează că 3,8 milioane de persoane suferă de astm și două milioane de persoane suferă de BPOC.
Natura cronică a astmului și a BPOC necesită o monitorizare și un management continuu al bolii. Pacienții cu aceste afecțiuni au în comun multe simptome clinice similare, cum ar fi tusea frecventă, respirația șuierătoare și dificultăți de respirație. Aceste simptome se pot agrava din când în când și de la o situație la alta, cum ar fi expunerea la fum. Chiar și cu un tratament optim, pacienții se confruntă cu crize imprevizibile sau cu o exacerbare a afecțiunilor lor. Acestea pot deveni amenințătoare pentru viață și necesită asistență medicală imediată. Instrumentele eficiente și predictive, care permit monitorizarea continuă de la distanță și detectarea timpurie a exacerbărilor, sunt esențiale pentru un tratament prompt și o sănătate îmbunătățită. O colaborare internațională între Canada și Germania, cu expertiză în domeniul sănătății căilor respiratorii superioare, al ingineriei audio/acustice și al calculatoarelor portabile, dezvoltă un dispozitiv portabil pentru monitorizarea acestor simptome respiratorii.
Preocupări legate de confidențialitate
Tehnologiile purtabile au fost aplicate pe scară largă pentru monitorizarea de la distanță a astmului și a BPOC. Cele mai multe dintre aceste dispozitive au microfoane încorporate pentru a colecta simptome clinice audibile, cum ar fi tusea, de la pacienți. Cu toate acestea, astfel de modele împiedică respectarea deplină a cerințelor pacienților din cauza preocupărilor legate de confidențialitate în ceea ce privește monitorizarea continuă a tuturor sunetelor din întâlnirile lor de zi cu zi și din mediul de acasă.
Sunt necesari algoritmi eficienți și inteligenți pentru ca dispozitivele purtabile pentru sănătate să interpreteze în mod semnificativ datele imediat ce acestea sunt introduse în sistem. Progresele recente în domeniul inteligenței artificiale (IA) au schimbat rapid multe domenii de diagnosticare medicală și de monitorizare a terapiei.
Cu toate acestea, situația „cutiei negre” a IA creează, de asemenea, probleme de etică și transparență în biomedicină. Cele mai multe instrumente de IA ne permit să cunoaștem doar intrarea și ieșirea algoritmului (de exemplu, transformarea unei imagini cu raze X de intrare într-un diagnostic prezis ca ieșire), dar nu și procesele și mecanismele de lucru intermediare. Aceasta înseamnă că nu știm cum fac instrumentele de inteligență artificială ceea ce fac.
De asemenea, punerea în aplicare a analizei în timp real în dispozitivele purtabile este o provocare din cauza resurselor de calcul limitate din aceste dispozitive, dar este esențială pentru detectarea în timp util a simptomelor căilor respiratorii. Dezvoltarea unei „inteligențe artificiale portabile” fiabile și rentabile este crucială pentru acest proiect. Pentru a aborda aceste provocări nesatisfăcute, dispozitivele portabile cu inteligență artificială vor avea capacitatea de a proteja confidențialitatea vorbirii și de a efectua analize de date aproape în timp real pentru a le permite pacienților și medicilor să ia măsuri informate fără întârziere.
La Universitatea McGill, echipa canadiană dezvoltă un dispozitiv portabil, de dimensiuni similare cu un Fitbit, pentru a urmări și monitoriza starea de sănătate a căilor respiratorii superioare în timpul activităților zilnice. Dispozitivul se bazează pe tehnologia de detecție mecano-acustică. Pe scurt, un accelerometru mic, asemănător unui plasture de piele, este personalizat pentru a fi plasat pe gât. Atunci când o persoană prezintă simptome ale căilor respiratorii superioare, cum ar fi tusea, vocea răgușită etc., sunetele corporale caracteristice acestor simptome creează unde acustice care se răspândesc pe pielea gâtului și se transformă în vibrații mecanice detectabile de accelerometrul cutanat. Cele mai multe caracteristici ale vorbirii recognoscibile se află în gama de frecvențe înalte (în jur de șase până la opt kilohertzi). Țesuturile gâtului uman servesc ca un filtru prin care pot trece doar componentele de joasă frecvență ale unui semnal. Acest lucru înseamnă că informațiile identificabile din vorbire sunt detectabile ca sunet de către senzorii, dar inaudibile pentru urechile umane, păstrând confidențialitatea vorbirii utilizatorilor.
În prezent, se lucrează la dezvoltarea unei aplicații pentru smartphone care se va conecta la dispozitivul portabil. Această aplicație mobilă va genera un jurnal rezumativ al sănătății căilor respiratorii superioare pentru pacienți. De asemenea, cu consimțământul utilizatorilor, raportul poate fi trimis și furnizorilor lor de asistență medicală primară pentru monitorizare de la distanță.
