Устройство, използващо невронна мрежа, разпознава болестта на Паркинсон

Изследователи от Масачузетския технологичен институт създават модел на изкуствен интелект, който е в състояние да открие болестта на Паркинсон и нейната степен на развитие по дишането на човек през нощта.

Моделът на изкуствен интелект

Моделът на изкуствен интелект е невронна мрежа, която представлява поредица от свързани алгоритми, имитиращи начина, по който работи човешкият мозък. Точно създадените от екипа на проф. Дина Катаби алгоритми могат да преценят дали човек има Паркинсон, като анализират моделите му на дишане, докато спи.

За да може изкуственият интелект да открива заболяването, учените създават устройство с размерите и формата на Wi-Fi рутер. За разлика от обичайните обаче, той не осигурява достъп до интернет, а излъчва радиосигнали и анализира отраженията на тези сигнали в околната среда и извлича моделите на дишане.

Дихателният сигнал, получен от пациента, се подава на невронната мрежа, която оценява наличието и степента на развитие на болестта на Паркинсон. За обучението на модела екипът използва данни от клиника Майо и Масачузетската болница. Общият набор от данни съдържа информацията от 11964 нощи с над 120 000 часа дихателни сигнала от 757 души с Паркинсон и 6914 души от контролна група.

Моделът на изкуствения интелект постига високи резултати при откриването на болестта и успява ефективно да проследи развитието й във времето. Важна особеност е, че оценката става пасивно и не налага никакви усилия от страна на пациента, който няма никакъв досег с устройството.

„Има медицински изследвания, които показват, че респираторните симптоми се проявяват години преди да се появят двигателните. Това означава, че характеристиките на дишането могат да бъдат обещаващи да оценката на риска преди диагностицирането на Паркинсон“, коментира водещата изследването проф. Дина Катаби, която подчертава, че идеята за връзка между болестта на Паркинсон и дишането има история. Тя е открита още през 1817 г. от д-р Джеймс Паркинсон, откривателят на заболяването, което носи неговото име.

„Точно това ни мотивира да обмислим потенциала да открием болестта чрез дишането, а не чрез движенията“, казва още проф. Катаби.

Резултатите

Екипът успява да покаже, че оценката на болестта на Паркинсон чрез изкуствен интелект може да бъде извършвана всяка вечер в дома на човек, докато той спи. Затова не са нужни усилия от негова страна, нито досег до тялото му.

Това е сериозен пробив, защото използваните до момента начини за откриване на заболяването са изключително скъпи и се провеждат само в болници.

>>> Кошмарите нощем могат да бъдат ранно предупреждение за болестта на Паркинсон

Иновацията добива особено значение като се има предвид, че болестта на Паркинсон се диагностицира трудно. Причината затова е, че се разчита най-вече на появата на типичните за нея двигателни симптоми като треперене, скованост и забавяне. Проблемът е, че те се появяват години след началото на заболяването. В същото време ранното откриване на болестта е важен фактор за лечението.

Настоящото проучване ще окаже влияние и върху разработването на лекарства за болестта на Паркинсон. Според проф. Катаби резултатите от изследването им ще дадат възможност за много по-кратки и с по-малко участници клинични изпитвания, което ще направи възможно разработването на терапиите с по-бързи темпове. Не на последно място, отбелязва проф. Катаби, подходът им е особен ценен и ще бъде в помощ за живеещите в трудно достъпни селски райони, за хора, които не са в състояние да напускат дома си поради ограничена мобилност или са част от групи в обществото, които са изолирани и традиционно биват обслужвани недостатъчно.

В изследването участва и професорът по неврология и специалист по болестта на Паркинсон от Университета в Рочестър Рей Дорси, който коментира:

„Настоящото проучване вероятно е едно от най-големите изследвания на съня, провеждани някога за болестта на Паркинсон. Имаме много ограничена информация за проявите на заболяването в естествена среда, а устройството позволява да получите обективна оценка. Когато става дума за настоящите оценки на заболяването обичам да правя следната аналогия – то е улична лампа през нощта и това, което виждаме от нея, е много малък сегмент. Докато изцяло безконтактният сензор ни помага да осветяваме тъмнината“.

За екипа

Проф. Дина Катаби е специалист по електротехника и компютърни науки в Масачузетския технологичен институт, ръководител на изследователска група и директор на Центъра за безжични мрежи и мобилни компютри в университета.

За настоящото изследване нейният екип работи активно с Медицинския център на Университета в Рочестър, клиниката Майо, Университета Рутгерс, болницата в Масачузетс и Колежа по здравеопазване и рехабилитация на Бостънския университет.