Рання діагностика серцево-судинних захворювань на основі штучного інтелекту

 

Група науковців з технологічного університету Граца розробили новий метод ранньої діагностики серцево-судинних захворювань на доклінічній стадії.

Програмне забезпечення з алгоритмами штучного інтелекту проводить аналіз електричного поля, й на основі отриманих даних проводиться діагностика й передбачення подальшого розвитку патології. Використання цієї технології дозволить підвищити точність діагностики й зменшити кількість інтервенційних процедур.

Серцево-судинні захворювання являються найпоширенішою причиною смертні у всьому світі. Патологія часто діагностується в гострій стадії, коли необхідно проводити негайне лікування.

 

В рамках проекту «Механізми, моделювання й симуляція аортальних захворювань» була розроблена нова технологія «Артеріоскоп» для діагностики серцево-судинних захворювань на ранніх стадіях. Вона ґрунтується на аналізі зміні електричного поля серця й судинної системи.

 

Один з розробників пояснює: «Ключовий принцип – будь-яке захворювання змінює функціонування всього механізму серцево-судинної системи, що, своєю чергою, веде до певних зміни зовнішнього електричного поля. Це перш за все стосується таких хвороб, як атеросклероз, розшарування аорти, аневризми, вади серцевих клапанів тощо».

 

Технологія базується на аналізі електричних, оптичних й біоінмендансних сигналів, які реєструються при ЕКГ чи смарт-годинниками з функціями ЕКГ, вимірювання тиску тощо. Отримані дані аналізуються програмним забезпеченням з алгоритмами штучного інтелекту, котрі виявляють зміни, що можуть бути симптомами серцево-судинних захворювань.

Для створення симуляційної моделі використовувалися реальні клінічні дані й показники серцево-судинної системи. По отриманим даним визначається ступінь жорсткості аорти, ранній симптом внутрішньої оболонки аорти. Точність діагностики склала понад 90%. Потім створюється електронний близнюк, що повністю моделює стан аорти, а далі - передбачується перебіг захворювання. 

   

Успіх дослідження пояснюється тісною співпрацею між фізиками й інженерами-електриками. Комбінація цих дисциплін дозволило виявити чіткий взаємозв’язок між механічним зміна в серцево-судинні системі та змінами в електричному полі.

Нова розробка дозволить розширити можливості терапевтичного лікування захворювань судин й серця, завдяки ранній діагностиці, та відстрочити чи навіть заміти інвазивні операції.

Науковці продовжують працювати над підвищенням точності симуляціної моделі й можливості використання технології «Артеріоскоп» в клінічній практиці.

 

По матеріалам medica-tradefair

Інноваційні технології медичного моніторингу в режимі реального часу.

 

Завдяки використанню інноваційних сенсорів моніторинг пацієнтів фундаментально покращився. Постійне й точне вимірювання життєвоважливих показників забезпечує ретельне спостереження й дозволяє виявляти проблеми зі здоров’ям на ранніх стадіях.

Крім того різноманіття форм сенсорів і рішень не лише підвищує ефективність надання медичної допомоги, але й покращують якість життя пацієнтів. Наступні приклади показують, як нові розробки можуть поліпшити медичний моніторинг в різних клінічних галузях.

Самозарядний МРТ сенсор для покращення якості візуалізації.

Американське хімічне товариство представило самозарядний сенсор, який спеціально розроблений для оптимізації МРТ обстежень. Трибоелектричний наногенератор виробляє електроенергію через тертя між полімерами, якої достатньо для живлення сенсора. Так конструкція дуже важлива, оскільки дає можливість уникнути використання металічних елементів, котрі несумісні з МРТ томографією.

Сенсор зменшує необхідність утручань лікаря-радіолога під час обстеження, та покращує якість візуалізації завдяки пониженню рівня артефактів від рухів під час обстеження.

Він збільшує контрастність в режимі реального часу, дозволяє чіткіше відображати структури біологічних тканин. Це дає можливість краще ідентифікувати пухлини й запальні процеси в обраних ділянках.

Сенсор для вимірювання кисню

Ще одне рішення для медичного моніторингу представив Інститут фізичних вимірювань Фраунгофера. Сенсор вимірює рівень кисню у повітрі, що видихає пацієнт. Зазвичай, концентрація рівня кисню у крові вимірюється пульсоксиметром. Розроблений кисневий сенсор може інтегруватися в кисневу маску чи інтубаційну трубку.

Датчик використовує оптичний метод вимірювання з використанням флуоресцентної речовини. Кисень послаблює світіння, надаючи точні показники рівня кисню в режимі реального часу. Це надає медичним працівникам швидко й ефективно реагувати на зміну стану пацієнта.

 

Підошовний сенсор для діабетиків.

 

Німецька компанія Thorsis розробила сенсор-підошву спеціально для діабетиків. Температурні смартдатчики вимірюють й реєструють підвищення температури на різних ділянках стопи. Локальне підвищення температури означає початок запального процесу й виступає маркером подальшого розвитку серйозних ускладнень.

Розробник зазначає: "Якщо ми зможемо уникнути двох третин ускладнень, то це вже буде успіх. Лише в одній Німеччині відбувається 35 000 ампутацій стопи через діабет й сенсорні розлади. В комбінації з технологіями телемедицини, підошовний сенсор спростить спостереження за цією групою пацієнтів та зменшить ризик ампутації".

Ультразвуковий сенсор з програмним забезпеченням на основі ШІ.

Портативний ультразвуковий датчик належить до принципово нової генерації ультразвукових сенсорів, так званих CMUT (Ємнісні мікрооброблені ультразвукові трансдюсери). 

Ці датчики мають відносну невисоку ціну, мають мініатюрні розміри й високу чутливість. Систему датчиків планують використовувати для виявлення тромбозу глибоких вен на ранніх стадіях та тривалого моніторингу.

 

Цей невеликий перелік показує, як нові технології постійно розширюють можливості різнопланових датчиків у моніторингу здоров’я та ключових показників.

Все ці розробки поступово переводять всю медицину на якісно новий рівень - підвищуючи ефективність лікування й діагностики, виробляючи індивідуальний підхід до кожного пацієнта, покращуючи якість життя.

По матеріалах medica-tradefair.com

Пластир за безперервним спостереженням рівнем глюкози і не тільки...

 

Науковці Макмастерського університету та університету Ватерлоо розробили пластир-аналізатор для тривалого спостереження за рівнем глюкози, лактози й інших критичних показників для здоров'я людини. Отримані результати відправляються на смартфон лікаря чи пацієнта в режимі реального часу.

Система отримує інформацію про біохімічні показники обміну речовин завдяки мікроскопічним гідрогелевим голочкам, що проникають до волокнистої сполучної тканини (інтерстицію) під шкірою, не пошкоджуючи кровоносних судин й нервів. Пластир отримує всі необхідні дані й передає їх на смартфон, де спеціальне програмне забезпечення фіксує показники та їх коливання.

Сенсор можна використовувати для моніторингу різних біомаркерів, від рівня цукру при діабеті до маркерів-провісників серцевих подій.

Один з розробників відмічає: "Наш сенсор являється основною платформою, а це означає, що його пристосувати до виявлення будь-якого маркера. Тривале спостереження допоможе не лише виявити хворобу на ранніх стадіях й моніторувати ефективність лікування, але й покращить розуміння патологічних процесів".

 

Пластир-аналізатор має великий потенціал в медичній сфері, особливо при моніторингу хронічних й гострих станів. Ця технологія забезпечує цінною інформацією в режимі реального часу, дозволяючи медичним працівникам чи персоналу, що доглядає за хворими чи літніми пацієнтами, швидко визначити причини погіршення стану й почати невідкладне лікування.

Нова розробка має вигляд звичайного пластиру з ледве видимими м'якими мікрогачками, що вигідно відрізняє від інших болючих методів забору крові на біохімічні показники, включаючи рівень цукру при діабеті. Також великий плюс  - можливість моніторингу протягом тижнів й передавання даних для експертного аналізу без складного обладнання.

Новий пристрій зможе трансформувати сферу тривалого моніторингу й поліпшити якість надання медичної допомоги. Розробники бачать великий потенціал пластира-аналізатора в невідкладній медицині, моніторингу при хронічних захворюваннях, при догляді за людьми похилого віку.

Сенсор можна буде застосовувати при наданні першій медичній допомозі в критичних станах, приймальних відділеннях,  а також у місцях, де не можливо отримати кваліфіковану медичну допомогу.

На сьогодні проводиться підготовка про тестування сенсора на людях, а також пошук партнерів для комерціалізації проекту.

 

Сучасні тренди й інновації в мобільних рентгенівських апаратах типу С дуга

 

Мобільні системи типу С-дуга продовжують революціонізувати сферу медичної візуалізації, пропонуючи експлуатаційну гнучкість, мобільність та візуалізацію в режимі реального часу, що являється критичним фактором при різноманітних хірургічних й інтервенційних процедур.

У міру розвитку технологій, можливості мобільного рентгену продовжують розвиватися – покращується якість зображення, ефективність й кінцевий результат.

Розглянемо декілька інновацій, що розширюють можливості мобільних С дуг й змінюють всю сучасну медичну практику.

1.Мініатюризація й портативність.

Одна з найбільш помітних тенденцій в галузі мобільних С-дуг є збільшення портативності й мініатюризація, викликана запитом на компактні легкі системи, що легко маневрують в сучасних технічнонасичених операційних чи легко переміщаються між палатами та відділеннями. Портативність збільшує функціональну гнучкість при широкому спектрі оперативних утручань, полегшує малоінвазивні й інтервеційні хірургічні процедури.

Один з яскравих прикладів – хірургічний мобільний апарат типу С-дуга CIARTIC Move компанії CIARTIC Move з можливістю моторизованого переміщення, від дуги до коліс.

Система прискорює й стандартизує 2D флюороскопію та 3D комп’ютерну томографію для хірургів у госпіталях та амбулаторних операційних, узгоджуючи автоматичність робочих процесів й скорочуючи час візуалізації. Крім того, CIARTIC Move має великий потенціал для розв'язання проблеми браку досвідченого персоналу.

2. Висока роздільна здатність.

Удосконалення сенсорів приймання сигналів та алгоритмів обробки даних призвело до значного покращення якості й контрастності візуалізації на мобільних С-дугах. Сьогоднішні системи мають високу просторову роздільну здатність, покращений контраст, мінімальний рівень шуму, забезпечуючи хірургам чітке й детальне зображення анатомічних структур під час процедури.

Покращена візуалізація сприяє точнішій діагностиці, точній хірургічній навігації і як результат – покращення лікування пацієнтів.

Зображення високої чіткості у форматі 2D/3D у різних сферах хірургії та інтеграція з робочими процесами під час оперативного утручання являються ключовими перевагами мобільної рентгенологічної системи типу С-дуга OEC 3D компанії GE HealthCare.

 Згідно даних представленими виробником, апарат може ефективно використовуватися в широкому спектрі процедур, від операцій з приводу спондильозу або переломів до ангіограм й встановлення стентів, формуючи об’ємні зображення під час операції за декілька хвилин.

3. Інтеграція зі штучним інтелектом

Інтеграція з програмним забезпеченням з алгоритмами штучного інтелекту (ШІ) допомагає трансформувати мобільні С-дуги в інтелектуальні системи візуалізації. Алгоритми ШІ використовуються у інтерпретації зображення в режимі реального часу, виявленні анатомічних орієнтирів й керівництві при проведені процедури.

Функції, що підтримують ШІ, підвищують ефективність робочого процесу, зменшують радіаційне опромінення та збільшують точність інтервенційних процедур. Технології реконструкції зображень з ШІ прискорюють формування об’ємних зображень, полегшують 3D візуалізацію та навігацію при складних процедурах.

Компанія Body Vision Medical, що спеціалізується на розробці програмного забезпечення, нещодавно оголосило про успішну перевірку свого продукту Lung Vision компанією Fujifilm Healthcare Americas.

Лінійка С-дуг Persona та FDR Cross Fujifilm з динамічною флюороскопією та статичною рентгенографією, за допомогою ШІ, трансформуються в повноцінний інтраопераційний КТ скан.

4. Зменшення дози й радіаційна безпека.

Управління дозою опромінення залишається першочерговим завданням в медичній візуалізації, особливо при процедурах під контролем флюороскопії. Виробники мобільних апаратів типу С-дуга впроваджують технології по оптимізації дози, імпульсна флюороскопія, системи моніторингу дози й автоматичний контроль, щоб мінімізувати дозу опромінення пацієнта й медичного персоналу без втрати якості зображення.

5. Покращений зв’язок.

Безпроблемне підключення й інтеграція з клінічними мережами та інформаційними системами стають стандартом сучасних мобільних рентгенівських апаратів типу С дуга. Можливість бездротового зв’язку дозволяють обмінюватися зображеннями в режимі реального часу, що дає можливість дистанційно консультуватися та інтегруватися з електронними медичними записами співпрацювати з лікарями інших спеціальностей.

Мобільні рентгенівські апарати типу С дуга у сучасній системі охорони здоров’я

Можливості мобільних систем постійно розширюються, завдяки інноваціям, які спрямовані на підвищення якості зображення, ефективності робочого процесу й збільшення безпеки пацієнта. Портативність, зображення високої чіткої якості, програмне забезпечення з алгоритмами штучного інтелекту, зменшення іонізаційного навантаження та інтеграція в сучасні цифрові мережі являються ключовими тенденціями, що формують майбутнє хірургічного рентгена.

А оскільки ці технології продовжують стрімко розвиватися, то мобільні С-дуги будуть мати все більше значення в структурах охорони здоров'я, даючи можливість лікарям проводити малоінвазивні процедури з більшою точністю й ефективністю.

Новий тип гібридної операційної для діагностики та лікування інсультів

Група європейських дослідницьких центрів планує розробити новий тип медичного обладнання для гібридної операційної, яке призначене для швидкої діагностики інсультів, визначення місця ураження і проведення операції по відновленню нормального кровотоку.

Дослідження проходять в рамках європейського проекту з профілактики та малоінвазивного лікування інсультів P3 Stroke. У проекті бере участь компанія Siemens Healthcare GmbH, університет Ерланґена - Нюрнберга і інші науково-дослідні центри.

Представник компанії Siemens так пояснив основні завдання проекту: «В рамках P3 Stroke ми плануємо поліпшити діагностику та якість малоінвазивного хірургічного втручання при інсультах. Новий рівень в діагност
иці та лікуванні планується досягти завдяки комбінованому використанню магнітно-резонансної томографії (МРТ) та ангіографії в одній операційній».

На сьогодні для точної діагностики причини інсульту використовуються складне медичне обладнання, яке, найчастіше, знаходиться в різних приміщеннях і відділеннях. При цьому кожна даремно витрачена секунда завдає непоправної шкоди структурам головного мозку пацієнта. Під час ішемії щохвилини помирає близько двох мільйонів нейронів. Комбіноване медичне обладнання буде економити дорогоцінний час на діагностиці та виборі правильного методу лікування у пацієнтів з підозрою на інсульт.

Гібридні системи різного рівня складності вже давно використовуються в ортопедії, онкології та інших клінічних областях. Переваги методики полягають в тому, що діагностика і операція проводиться відразу «на одному» столі. Крім того, компанія Siemens вже створила комплекс Axiom CT Miyabi, яка поєднує в собі комп'ютерний томограф Somatom з ангіографічним апаратом Axiom Multistar.

Фахівці стверджують, що нова комбінована система може використовуватися не тільки при діагностиці та лікуванні інсульту, але також в кардіології та онкології. Зараз розробка нового медичного обладнання знаходиться на завершальній стадії, і найближчим часом планується розпочати перші клінічні випробування.

МРТ в другому триместрі вагітності - поліпшена діагностика

Дані клінічного дослідження, опублікованого в журналі Lancet, вказують на те, що додаткове МРТ в другому триместрі вагітності може стати вирішальним фактором у діагностиці патології головного мозку плода.

 У дослідженні взяли участь 570 жінок у другому триместрі вагітності з підозрою на патологію головного мозку плода після стандартного ультразвукового дослідження. Через 2 тижні було проведено МРТ, яке підтвердило точність діагностики в 93% і надало велику кількість корисної клінічної інформації для ведення пацієнтки.

 Керівник проекту каже: «Це перше свого роду дослідження, яке показує, що призначення МРТ при проблемах з плодом може стати вирішальним фактором у виборі подальшої тактики. Ми пропонуємо використовувати МРТ при підозрі на будь-яку патологію плода, яка виявлена при ультразвуковому дослідженні ».

 МРТ дало цінну додаткову інформацію про патології головного мозку практично в половині випадків. В одному з випадків МРТ підтвердив діагноз, який поставлений на УЗД, і ідентифікував додаткові вади розвитку. Ця інформація дозволила лікарям більш чітко описати перспективи майбутнім батькам і обрати кращу терапевтичну тактику.

 Лікарям було поставлено питання: «Якому методу дослідження вони довіряють більше - МРТ або УЗД?». Також було проаналізовано рівень зміни тактики ведення пацієнток і прогноз вагітності за результатами магнітно-резонансного сканування.

 Лікарі, які використовували МРТ, говорили, що поставлений діагноз має високу ступінь ймовірності в 95% (544 з 570). Ступінь ймовірності УЗД була оцінена на 82% (465 з 570). На додаток до всього, лікарі погодилися, що магнітно-резонансне сканування скоригував діагноз в 20% випадків і в корені змінило тактику ведення пацієнтки в одному випадку з трьох або в 34%.

 Примітно, що 95% жінок сказали, що погодяться на МРТ при майбутньої вагітності, якщо будуть підозри на патологію головного мозку плода. І більше 80% жінок сказали, що надана інформація на основі МРТ дала більш повну картину стану їх майбутньої дитини.

 Вчені планують проаналізувати всі сторони клінічного дослідження, включаючи економічну складову, на предмет використання МРТ в рутинній практиці жіночої консультації.

Незалежні експерти в цілому позитивно поставилися до результатів і висновків дослідження. Один з них зазначає: «Точність діагностики патології структур головного мозку плода відіграє ключову роль у виборі подальшої терапевтичної тактики. Це дослідження показує, що МРТ прекрасна технологія і може використовуватися в повсякденній клінічній практиці медичного закладу ».

Ключові слова: МРТ, УЗД, дослідження, діагностика, вагітність, другий триместр вагітності, патологія плода, головний мозок.

Джерела:

 http://www.spbmed.ru

 https://healthmanagement.org