無線傳感技術可以幫助改善患者使用吸入器和胰島素筆的技術。從吞咽藥片到注射胰島素，患者經常自行用藥。但他們并不總是正確的。不遵守醫(yī)囑是司空見慣的，每年造成數千人死亡和數十億美元的醫(yī)療費用。麻省理工學院的研究人員開發(fā)了一個系統(tǒng)來減少某些類型藥物的數量。

新技術將無線傳感與人工智能相結合，以確定患者何時使用胰島素筆或吸入器，并標記患者給藥方法中的潛在錯誤。圖片：由研究人員提供/麻省理工學院

新技術將無線傳感與人工智能相結合，以確定患者何時使用胰島素筆或吸入器，并標記患者給藥方法中的潛在錯誤。“過去的一些工作報告說，多達70%的患者沒有按照處方服用胰島素，而且許多患者沒有正確使用吸入器，”麻省理工學院安德魯和厄娜維特里教授DinaKatabi說，他的研究小組開發(fā)了新的解決方案。研究人員表示，該系統(tǒng)可以安裝在家里，可以提醒患者和護理人員注意用藥錯誤，并可能減少不必要的醫(yī)院就診。

該研究發(fā)表在《自然醫(yī)學》雜志上。該研究的主要作者是麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)的博士生趙明敏和麻省理工學院前訪問科學家、科索沃普里什蒂納大學現任教職員工KreshnikHoti。其他合著者包括前CSAIL博士后、羅格斯大學現任教員HaoWang和CSAIL博士生AniruddhRaghu。

一些常見的藥物需要復雜的遞送機制。“例如，胰島素筆需要灌注以確保內部沒有氣泡。注射后，你必須保持10秒鐘，”趙說。“所有這些小步驟都是將藥物正確輸送到其活性部位所必需的。”每個步驟也都有出錯的機會，尤其是當沒有藥劑師在場提供糾正技巧時?；颊呱踔量赡軟]有意識到他們何時犯了錯誤——所以趙的團隊設計了一個可以做到的自動化系統(tǒng)。

他們的系統(tǒng)可以分為三個主要步驟。首先，傳感器使用從患者身體反射的無線電波跟蹤10米半徑內患者的運動。接下來，人工智能會搜索反射信號，尋找患者自行使用吸入器或胰島素筆的跡象。最后，當系統(tǒng)檢測到患者自我管理中的錯誤時，系統(tǒng)會向患者或其醫(yī)療保健提供者發(fā)出警報。

研究人員從他們以前用來監(jiān)測人們睡眠姿勢的無線技術中調整了他們的傳感方法。它從一個壁掛式設備開始，該設備發(fā)射極低功率的無線電波。當有人移動時，他們會調制信號并將其反射回設備的傳感器。每個獨特的運動都會產生相應的調制無線電波模式，設備可以對其進行解碼。“這個系統(tǒng)的一個好處是它不需要患者佩戴任何傳感器，”趙說。“它甚至可以通過遮擋工作，類似于當您在與路由器不同的房間時訪問Wi-Fi的方式。”

新傳感器位于家中的后臺，就像一個Wi-Fi路由器，并使用人工智能來解釋調制的無線電波。該團隊開發(fā)了一個神經網絡來輸入指示使用吸入器或胰島素筆的模式。他們訓練網絡通過執(zhí)行示例動作來學習這些模式，一些相關(例如使用吸入器)和一些不相關(例如吃)。通過重復和強化，該網絡成功檢測到96%的胰島素筆給藥和99%的吸入器使用。

一旦掌握了檢測技術，該網絡也被證明對校正很有用。每一次正確的給藥都遵循類似的順序——拿起胰島素筆、灌注、注射等。因此，系統(tǒng)可以標記任何特定步驟中的異常情況。例如，網絡可以識別患者是否按住胰島素筆5秒鐘而不是規(guī)定的10秒鐘。然后系統(tǒng)可以將該信息傳遞給患者或直接傳遞給他們的醫(yī)生，以便他們可以修復他們的技術。

“通過將其分解為這些步驟，我們不僅可以看到患者使用他們設備的頻率，還可以評估他們的管理技術以了解他們的表現如何，”趙說。

研究人員說，他們基于無線電波的系統(tǒng)的一個關鍵特征是它的非侵入性。“解決這個問題的另一種方法是安裝攝像頭，”趙說。“但使用無線信號的干擾要小得多。它不顯示人們的外表。”

他補充說，他們的框架可以適用于吸入器和胰島素筆以外的藥物——所需要的只是重新訓練神經網絡以識別適當的運動順序。趙說，“在家中使用這種傳感技術，我們可以及早發(fā)現問題，這樣人們就可以在問題惡化之前去看醫(yī)生。”

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