Wie bekomme ich eine Diagnose, ohne einen Fuß in eine Arztpraxis zu setzen? Probieren Sie KI und Wearables aus – USC Viterbi | Ingenieursschule

Cyrus Shahabi

Cyrus Shahabi

Die anhaltende COVID-19-Krise im Bereich der öffentlichen Gesundheit hat den Einsatz tragbarer Technologie als wichtige Quelle für Krankheits- und Gesundheitsdaten beschleunigt.

Da Gesundheitsdienstleister Überstunden machen, um eine gefährliche Überbelegung inmitten von Personalknappheit und durch neue Varianten verursachten Überfüllungen zu vermeiden, haben sie schnell auf tragbare Geräte und Remote-Technologie umgestellt, um das Problem zu lösen.

Stellen Sie sich zum Beispiel eine Großmutter mit Krebs vor. Nehmen wir an, sie ist eine von etwa 30 % der Amerikaner , die ein tragbares Gerät wie ein FitBit oder eine Apple Watch verwenden.

Von ihrem Gerät strömt eine Symphonie von Daten: Herzfrequenz, Schlafmuster, verbrannte Kalorien und Schrittzahl.

Diese Daten sind unglaublich nützlich für Ärzte wie Dr. Jorge Nieva, außerordentlicher Professor für klinische Medizin an der Keck School of Medicine der USC. Anstatt zu verlangen, dass der Patient mitten in einer Pandemie eine Klinik aufsucht, kann Nieva schnell sehen, wie aktiv oder sesshaft diese Großmutter wöchentlich ist. Mit diesem Wissen kann Nieva die richtige Intensität und Häufigkeit ihrer Chemotherapie besser bestimmen.

Aber es gibt ein Problem. Kein einzelner Onkologe kann möglicherweise die unzähligen Seiten mit streambaren Informationen eines Patienten verwalten – geschweige denn Hunderte – was eine Herausforderung darstellt, wenn es um die Analyse, Speicherung und den Zugriff auf diese wichtigen Daten geht.

Jetzt arbeitet ein Team der USC Viterbi School of Engineering an einer Lösung, die die Art und Weise vereinfachen würde, wie Mediziner tragbare Daten analysieren, um eine Diagnose zu stellen, ohne dass der Patient eine Arztpraxis betreten muss.

„Wir müssen eine Möglichkeit finden, die körperliche Untersuchung auf den Computerbildschirm zu bringen, und das ist Teil dessen, was diese tragbaren Technologien für uns tun können“, sagte Nieva.

KI UND DATENWISSENSCHAFT

Das USC-Projekt Wearables for Health and Disease Knowledge erstellt ein Datenbank-Toolkit mit dem Titel W4H, das es Ärzten ermöglicht, medizinische Daten, die von tragbaren Geräten gesammelt wurden, sicher zu speichern und zu analysieren.

„Dies ist KI und Datenwissenschaft, die für die Präzisionsmedizin verwendet werden“, sagte Cyrus Shahabi, der Hauptforscher des Projekts und Vorsitzender der Abteilung für Informatik der USC Viterbi.

See also  Donnerstag Sektor Nachzügler: Informationstechnologiedienste, Computerperipheriegeräte

Wearables for Health and Disease Knowledge erhielt kürzlich von den National Institutes of Health einen Zuschuss in Höhe von 1,2 Millionen US-Dollar, der sich über vier Jahre erstreckt.

Shahabi sagt, dass das Projekt zuerst durch das USC Integrated Media Systems Center (IMSC) und das USC Viterbi Informatikprogramm ins Leben gerufen wurde, wo er als Direktor des Zentrums fungiert.

„Die größte Herausforderung bei tragbaren Daten besteht darin, dass sie live sind und die Daten daher als Streams ankommen und kontinuierlich wachsen, was ihre Verwaltung und Analyse zu einer Herausforderung macht“, sagte Shahabi, Helen N. und Emmett H. Jones Professor für Ingenieurwissenschaften.

Hier kommen künstliche Intelligenz und Datenwissenschaft ins Spiel: Sortieren der von tragbarer Technologie gesammelten Informationen und Umwandeln in Analysen, die Ärzte leicht lesen können, um eine Diagnose zu stellen.

„Die Fähigkeit, diese großen Datensätze zu analysieren, um die Gesundheit zu verbessern und neue Paradigmen für die Gesundheitsversorgung zu entwickeln, ist wirklich wichtig“, sagte Dr. Leslie Saxon, leitende Kardiologin des Projekts, Geschäftsführerin des USC Center for Body Computing und Professorin für Medizin an der University of California die Keck School of Medicine der USC.

„Als Arzt“, erklärte Saxon, „möchten Sie sicherstellen, dass die Daten korrekt sind, und zweitens möchten Sie sicherstellen, dass die Daten vertraulich sind. Dann möchten Sie sicherstellen, dass es auf Ausnahmen basiert, was bedeutet, dass ich nur auf die Daten achte, die mich interessieren.“

 Im Zentrum der Forschung steht die Zusammenarbeit. Ärzte und Ingenieure von drei verschiedenen USC-Schulen – der USC Viterbi School of Engineering, der Keck School of Medicine der USC und dem USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences – arbeiten zusammen, um das W4H-Toolkit zu erstellen.

Das Projekt arbeitet auch mit Medizinern des USC Norris Comprehensive Cancer Center, der Krankenhäuser von Los Angeles County, des Children’s Hospital Los Angeles, des Center for Body Computing der USC und des USC Michelson Center for Convergent Biosciences zusammen.

See also  Computerspiele im Unterricht: Lernerfolg hängt vom Lehrer ab

Forscher sagen, dass die neue Technologie aktuelle tragbare Datenbanksysteme verbessern würde, die Ärzten zur Verfügung stehen.

Klinische Studien mit dem W4H-Toolkit, die derzeit an der Keck School of Medicine durchgeführt werden, zeigen, dass das Toolkit zusammen mit den von Wearables gesammelten Daten Ärzten hilft, den Fortschritt ihrer Patienten genau zu beurteilen.

„Mit diesem Versorgungsmodell sehen wir kontinuierlich Daten“, sagte Saxon. „So können wir frühzeitig auf Signale reagieren, und am vielversprechendsten ist, dass wir sie entdecken können.“

Bevor es tragbare Technologien gab, sagten Ärzte, es sei schwierig zu wissen, was mit ihren Patienten zwischen den Kontrolluntersuchungen passiert. Mit dem W4H-Toolkit könnte ein Arzt Ihr Diagramm aufrufen und genau sehen, wann und wo zwischen den Besuchen Anomalien aufgetreten sind.

„Viele Menschen haben das Potenzial der Technologie erkannt, um die Beurteilung und Intervention im Gesundheitswesen zu verbessern, aber um dieses Ziel tatsächlich zu erreichen, müssen die Daten nutzbar sein“, sagte Dr. Beth A. Smith, außerordentliche Professorin für Pädiatrie an der Keck School of Medicine der USC und Direktor des Infant Neuromotor Control Laboratory am Children’s Hospital Los Angeles.

TEAMWORK MACHT DEN TRAUM FUNKTIONIEREN
Die Fallstudien für das Projekt decken drei verschiedene Krankheitsbereiche ab, die Ärzten helfen würden, Diagnosen in Bezug auf Krebs, Kardiologie und Säuglingsentwicklung zu stellen, indem sie drei Arten von tragbaren Sensoren verwenden.

Laut Shahabi besteht das Ziel darin, über diese drei Bereiche hinaus durch ein Open-Source-System zu expandieren, das es anderen Medizinern ermöglichen würde, das W4H-Toolkit für ihr Fachgebiet zu verwenden.

Mit dem W4H-Toolkit könnten tragbare Daten wie Herzfrequenzinformationen, die von Kardiologen verwendet werden, auch für einen Onkologen, der versucht, das Aktivitätsniveau seines Patienten zu überwachen, leicht zugänglich sein und umgekehrt.

„Diese Art von Arbeit kann wirklich nicht effektiv durchgeführt werden, wenn Sie nicht Menschen aus allen beteiligten Disziplinen haben.“ sagte Nieva, der leitende Onkologe des Projekts.

„Die Ingenieure müssen in der Lage sein, die klinischen Anforderungen zu verstehen und Werkzeuge zu entwickeln, die den klinischen Anforderungen entsprechen. Die Kliniker müssen den Ingenieuren zuhören und verstehen, wo die Grenzen liegen und was die richtigen Analysewerkzeuge sind.“

See also  China Around View System (AVS) Lieferanten- und Technologietrendbericht, 2021 – Joint Venture-Automobilhersteller

GESUNDHEIT ZU HAUSE

Wenn es um Patienten geht, sagen Ärzte, dass das W4H-Toolkit die Qualität der Versorgung verbessern und gleichzeitig die Kosten senken könnte.

„Das Tolle daran ist, dass es weltweit für gesundheitliche Chancengleichheit sorgen kann, weil es durch eine Softwareverbindung ermöglicht wird“, sagte Saxon.

Innerhalb von drei Jahren haben sich die weltweit verwendeten tragbaren Geräte mehr als verdoppelt und sind von 325 Millionen Benutzern im Jahr 2016 auf 722 Millionen im Jahr 2019 gestiegen.

Laut Forschern könnten Ärzte, die das W4H-Toolkit verwenden, ein sicheres Programm öffnen, das dann die tragbaren Daten eines Patienten in Diagrammen und Grafiken anzeigt, die leicht zu lesen und zu verstehen sind. Es ist eine Lösung, von der Ärzte sagen, dass sie ihnen helfen würde, die Gesundheitsprobleme eines Patienten schneller und effizienter zu analysieren.

“Jetzt ist die Messung objektiv und was ein Arzt denkt, ein anderer Arzt denkt und ein dritter Arzt denkt, kann alles gleich sein”, sagte Nieva. „Wir können damit beginnen, diese Variabilität in der Bewertung zu reduzieren.“

Wenn es um die Expansion tragbarer medizinischer Geräte geht, wird erwartet, dass der globale Markt bis zum Jahr 2027 von 23 Milliarden US-Dollar auf 140 Milliarden US-Dollar wachsen wird.

Die Forscher hoffen, dass das W4H-Toolkit die Verbreitung von Wearables erleichtern wird, da sie weiterhin die Art und Weise beeinflussen, wie die Gesundheitsversorgung weltweit bereitgestellt wird.

„Ich glaube fest daran, dass dies die Zukunft der Pflege ist. Es ist ein Puzzleteil, ein Puzzle, bei dem verschiedene Teile zusammenkommen“, sagte Peter Kuhn, Hauptforscher des Projekts und Gründungsmitglied des USC Michelson Center for Convergent Biosciences.

„Vor der Pandemie war das alles eine Vision, jetzt ist es eine Mission.“

Veröffentlicht am 2. März 2022

Zuletzt aktualisiert am 2. März 2022