0 0
2 комментария
1 421 посетитель

Блог пользователя DTI Algorithmic

Блог DTI Algorithmic

Пишем об экономике, новых технологиях и их влиянии на жизнь и бизнес
1 – 2 из 21
DTI Algorithmic 17.05.2018, 11:44

Алгоритм долголетия: Новые технологии для диагностики и лечения заболеваний эндокринной системы

Этот материал входит в подборку статей о новых технологиях и медицине. Рассказываем, как ученые работают над повышением эффективности лечения рака, инсульта, ишемической болезни сердца, проблем с сосудами и эндокринной системой и прочих заболеваний. Помогают им в этом 3D-принтеры, виртуальная и дополненная реальность, нейронные сети и другие технологии будущего.

Уже написали о борьбе с болезнями сердца, нервной системы, органов чувств, ЖКТ, сосудов, кожи и легких. В этой статье — о заболеваниях эндокринной системы.

#справка Эндокринная система регулирует деятельность внутренних органов за счет гормонов. Производят гормоны щитовидная, поджелудочная и половые железы, надпочечники и другие органы

Диагностика

Для диагностики проблем с эндокринной системой можно использовать различные тесты, анализирующие уровень гормонов. Компания EverlyWell предоставляет 17 типов наборов для домашних исследований, в том числе для выявления проблем с щитовидной железой или метаболизмом, дисбаланса гормонов сна или стресса.

#интересное Стартап стал финалистом TechCrunch Battlefield в 2016 году и получил звание Rock Health startup of the year в 2017

Более ранняя диагностика возможна благодаря анализу ДНК. Сервис Sophia Genetics использует искусственный интеллект для расшифровки генома пациентов. Это позволяет обнаружить мутации, определяющие предрасположенность человека к тем или иным заболеваниям, в том числе диабету.

Алгоритмы искусственного интеллекта применяют также в Medial EarlySign. По анализу крови компания прогнозирует развитие опасных заболеваний, например, сахарного диабета и некоторых видов рака. При этом метод является менее дорогостоящим, чем используемые в настоящий момент альтернативы.

Помочь в диагностике заболеваний могут распространенные носимые устройства. Ученые из Медицинской школы Стенфордского университета исследовали показатели, отслеживаемые рядом гаджетов (к примеру, умными часами Basis) и выяснили, какие выводы можно из них сделать. Среди прочего на основании физиологических параметров им удалось выявить 12 людей, невосприимчивых к инсулину.

#справка Невосприимчивые к инсулину люди находятся в зоне риска заболевания сахарным диабетом

Людям, больным диабетом, необходимо измерять уровень сахара в крови, чтобы своевременно возвращать его в пределы нормы. Новые технологии повышают эффективность глюкометров — устройств, измеряющих уровень сахара.

Исследователи из Кореи разработали глюкометр в виде контактных линз. Внутри них находятся специальные электронные компоненты, которые позволяют получать энергию без проводов и измерять уровень сахара. Измеренные показатели транслируются прямо в глаз человека. При этом данные линзы, как и обычные, улучшают зрение.

Ученые из Калифорнийского университета разработали прототип чехла на телефон GPhone. Он включает в себя стилус, на конец которого для анализа должна быть нанесена кровь. Внутри стилуса находится белок, который создает электрический сигнал силой, пропорциональной уровню глюкозы. Расшифрованные данные можно сохранить или переслать врачу.

В Федеральной политехнической школе Лозанны создали подкожный биодатчик, который отправляет данные на смартфон. Датчик может измерять концентрацию глюкозы, холестерина или других молекул, в том числе лекарственных препаратов.

Технологии могут повысить эффективность диагностики не только заболеваний эндокринной системы, но и их осложнений, в частности диабетической ретинопатии.

#справка Диабетическая ретинопатия — нарушение зрения, возникающее у большинства больных диабетом. Без своевременной диагностики оно приводит к слепоте

В исследовательской лаборатории Google был создан алгоритм машинного обучения, выявляющий данное заболевание по фотографиям глазного дна. Маркером для алгоритма являются повреждения кровеносных сосудов сетчатки глаза. На тестовых выборках изображений точность метода составила более 90% — уровень, сравнимый с точностью офтальмологов.

Фотографии здоровой сетчатки глазного дна и сетчатки с признаками диабетической ретинопатии:

Применение искусственного интеллекта позволит выявлять болезнь в регионах, где не хватает врачей. Разработчики алгоритма:

“Мы считаем, что машинное обучение может помочь врачам определить пациентов, которым необходима помощь, особенно среди слоев населения, которые имеют ограниченный доступ к медицинским услугам.”

Аналогичный алгоритм, действующий с точностью 86%, разработали ученые из IBM.

Ход другого осложнения — периферической невропатии, при которой нарушается чувствительность конечностей, — помогают отслеживать стельки с датчиками от компании Orpyx. Они способны отследить избыточное давление на стопу и прислать оповещение на специальные умные часы. Стельки получили одобрение от американского медицинского регулятора.

Стартап Boost Thyroid создал приложение для пациентов с болезнью Хашимото, при которой иммунная система атакует щитовидную железу. В результате заболевания железа теряет свою функциональность и постепенно разрушается. В приложении, уже доступном для iOS, можно указать свои параметры и принимаемые лекарства, а также пообщаться с виртуальным помощником. Таким образом можно отслеживать ход болезни.

Лечение

Компания Food Period разработала специальные батончики для решения таких проблем женской эндокринной системы, как нерегулярный или болезненный менструальный цикл. Основными ингредиентами являются тыквенные семечки, различные орехи, ваниль и какао.

Если органы, отвечающие за выработку гормонов, не справляются со своей задачей, человеку требуется получать эти вещества при помощи таблеток или инъекций. Заменить прием лекарств могут искусственные органы, напечатанные на 3D-принтере.

Компания Celprogen Inc. успешно напечатала работоспособную уменьшенную копию человеческой поджелудочной железы. Основой биочернил стали стволовые клетки поджелудочной взрослого человека. Ранее исследователям компании удалось напечатать сердце.

В лаборатории 3D Bioprinting Solutions (основана при поддержке ИНВИТРО) успешно пересадили напечатанную на 3D-принтере щитовидную железу лабораторной мыши. Ученые отметили, что уровень вырабатываемого железой гормона Т4 у грызунов увеличился, что говорит о ее работоспособности.

Ученые Лондонского университета королевы Марии разработали технологию изготовления клеток, способных производить стероиды, из кожи, крови и мочевины. Они уже были использованы для моделирования болезней надпочечников и тестирования лекарств. В будущем такие клетки могут быть использованы для получения искусственных надпочечников.

Для больных диабетом существуют также специальные устройства, облегчающие получение инсулина.

“Искусственная поджелудочная железа” MiniMed 670G от компании Medtronic — устройство, соединяющее в себе глюкометр и инсулиновую помпу. Датчик измеряет уровень сахара в крови каждые пять минут. Если он отклоняется от нормы, помпа автоматически вводит человеку инсулин. Автономная работа устройства позволяет человеку не производить замеры и инъекции вручную, повышая качество жизни.

В 2018 году устройство Medtronic получило одобрение американского медицинского регулятора FDA на использование больными диабетом 1 типа от 14 лет и старше.

Аналогичное устройство под названием EOPatch разрабатывает южнокорейская компания EOFlow. Его отличие в более компактных размерах — автоматическая помпа является одноразовой (может действовать в течение трех дней) и отображает информацию на устройстве, не требующем соединения с датчиком. Разработчики надеются, что небольшой вес и отсутствие проводов сделает EOPatch подходящим даже для маленьких детей.

Устройство получило разрешение от корейского медицинского регулятора в 2017 г., авторы намереваются выпустить его на рынок в текущем году.

В будущем подобные регуляторы уровня сахара в крови могут стать подкожными. Группа исследователей из Китая предлагает использовать для этого клетки, производящие инсулин под воздействием света.

Технология под названием HydrogeLEDs предполагает периодическое измерение уровня сахара в крови глюкометром. В случае отклонения уровня от нормы специальное приложение для смартфона автоматически включает имплантированные под кожу светодиоды. После этого светочувствительные клетки, размещенные на диодах, начинают вырабатывать инсулин.

Разработка была протестирована на мышах в течение нескольких недель и показала свою эффективность — уровень сахара в крови животных приходил в норму после двух часов работы светодиода.

Тем не менее, разработка еще далека от применения людьми — необходимо протестировать ее эффект на организм при более продолжительном использовании.

Стартап Semma Therapeutics разрабатывает метод восстановления способности организма вырабатывать инсулин самому. Для этого необходимы специальные бета-клетки, которые отсутствуют у больных диабетом.

Исследователи Semma протестировали такой способ восстановления бета-клеток: в лабораторных условия в них трансформируют эмбриональные стволовые клетки. Затем их имплантируют под кожу в специальном устройстве. Оно позволяет инсулину поступать в организм, при этом защищая бета-клетки от иммунной системы.

Разработка пока находится на ранней стадии, однако в 2016–2017 годах компания получила финансирование в размере $163 млрд для ее развития. В частности, необходимо выявить, нужно ли будет с какой-либо периодичностью менять имплант.

Почитать по теме

Больше статей доступно на blog.dti.team

0 0
Оставить комментарий
DTI Algorithmic 15.05.2018, 11:32

Алгоритм долголетия: Новые технологии для диагностики рака легких

Этот материал входит в подборку статей о новых технологиях и медицине. Рассказываем, как ученые работают над повышением эффективности лечения рака, инсульта, ишемической болезни сердца, проблем с сосудами и эндокринной системой и прочих заболеваний. Помогают им в этом 3D-принтеры, виртуальная и дополненная реальность, нейронные сети и другие технологии будущего.

Уже написали о борьбе с болезнями сердца, нервной системы, органов чувств, ЖКТ, сосудов и кожи, также в планах осветить заболевания эндокринной системы. В этой статье — о диагностике рака легких.

Искусственный интеллект для анализа снимков

Исследователи китайской компании Infervision используют машинное обучение и дополненную реальность для диагностики рака.

#справка Базу для обучения ИИ удалось собрать благодаря наличию в госпиталях Китая цифровой инфраструктуры. Она была установлена после вспышки тяжелого острого респираторного синдрома в 2003 году

Методы Infervision решают проблему недостаточного числа врачей в Китае. Из-за недостатка медицинского персонала рак зачастую не диагностируют вплоть до последних, неизлечимых, стадий.

Чен Куан, основатель и CEO Infervision:

"Это технология никоим образом не заменит врачей. Она призвана избавить их от во многом рутинной работы."

Компания работает в трех направлениях:

AI—CT (компьютерная томография с дополненной реальностью). AI—CT используется для раннего выявления признаков рака легких на снимках томографа. Технология может повысить точность врачебного анализа, поскольку справляется с трудно различимыми (например, недостаточно твердыми) поражениями.

AI—DR (рентген с дополненной реальностью). Усовершенствованный рентген может обнаружить более 20 видов кардиоторакальных поражений. Особо успешно технология идентифицирует узелки в легких, определяя раковых больных.

AI—Scholar (исследовательская платформа, использующая глубинное обучение). Платформа изучает модели глубокого обучения для обеспечения надежной обработки медицинских данных. Врачи могут комбинировать и изменять их для конкретных исследований.

Для улучшения своей технологии Infervision сотрудничает с GE Healthcare, Cisco и Nvidia.

Телефон для дистанционной диагностики

Устройство SpiroCall выполняет функцию спирометра — ключевого прибора для определения состояния легких, измеряющего объем воздуха в них. Оно дает возможность проверить состояние органа при помощи любого мобильного телефона.

Для этого нужно позвонить на специальный начинающийся на 1-800 номер и по команде автоответчика выдохнуть весь воздух из легких. Алгоритм SpiroCall анализирует звук выдоха, после чего устройство высылает результаты диагностики в форме текстового сообщения.

#отРедакции Пытались найти полный номер телефона, чтобы протестировать технологию, но пока его в открытом доступе нет — SpiroCall еще не получил одобрение от американского медицинского регулятора. Отметим, что код 800 предполагает, что звонки, вероятно, будут бесплатными для пользователей

Авторы проекта также разработали “свисток”, который можно распечатать на 3D-принтере для использования тяжелобольными людьми, не способными достаточно сильно выдохнуть.

Точность анализа сервиса составляет 95,8%, что сопоставимо с традиционным оборудованием. Сравнение SpiroCall и спирометра:

Ранее для проверки легких при помощи сервиса требовалось наличие специального приложения для смартфона SpiroSmart. Сделать его облачным удалось после анализа данных 4 тыс. пациентов из США, Индии и Бангладеша.

#интересное В 2017 году разработчик SpiroCall, стартап Senosis Health, был куплен Google. Помимо сервиса для определения состояния легких, компания создала приложения BiliCam для определения желтухи у младенцев и HemaApp для измерения уровня гемоглобина

Поисковики для раннего выявления болезни

Сотрудники Microsoft Research проанализировали статистику поисковика Bing, чтобы обнаружить людей, искавших информацию по фразам, похожим на “у меня только что диагностировали рак легких”. Затем они изучили историю более ранних запросов этих людей.

Исследователи выяснили, что до диагностирования онкологии такие люди искали информацию о боли в груди, признаках бронхита и других симптомах. Результаты были использованы для создания ИИ-системы, которая помогает выявить высоких риск рака легких на ранних стадиях.

Ранее подразделение Microsoft Research разработало аналогичный алгоритм для рака поджелудочной железы. Райен Уайт, один из авторов исследования:

"Цель не в проведении диагностики. Она в том, чтобы те, кто подвержен высокому риску, взаимодействовали с медиками-профессионалами, которые действительно могут поставить правильный диагноз."

По данным Bloomberg, внедрение ИИ от Microsoft в поисковики поможет выявлять признаки рака легких примерно на год раньше в 39% случаев с долей ложноположительных результатов в 0,1%.

Машинное обучение для эффективной диагностики

В 2017 году Kaggle, платформа для проведения соревнований среди специалистов по анализу данных, провела чемпионат по выявлению признаков рака в легких (Data Science Bowl 2017). Данные для анализа были предоставлены Национальным институтом онкологии США, а призовой фонд составил $1 млн.

Перед участниками была поставлена цель создать более совершенный инструмент диагностики. Использование ИИ может ускорить обнаружение болезни, а также сократить количество ложноположительных результатов — идентификацию здоровых людей как больных.

Предложенные конкурсантами варианты можно посмотреть на странице чемпионата.

#интересное В 2018 году чемпионат Kaggle также был связан с медициной — соревнующиеся должны были представить алгоритмы для обнаружения клеточных ядер на снимках. Это позволит быстрее диагностировать разнообразные болезни

Напечатанная модель легких для исследований

Сотрудники чешского Технологического университета Брно использовали 3D-печать для создания функциональной модели человеческого легкого.

Она будет использоваться для научных исследований, в частности в области астмы и других проблем с дыханием. Ученые рассчитывают, что на их модели также можно будет тестировать лечение и медикаменты.

Почитать по теме

Эта статья изначально была опубликована в Дайджесте DTI — еженедельной подборке новостей об экономике и новых технологиях. Подписаться на Дайджест можно по ссылке.

Больше статей доступно на blog.dti.team

0 0
Оставить комментарий
1 – 2 из 21