ACER_november Advertisement ACER_november Advertisement ACER_november Advertisement

Inovatívne technológie digitalizácie v zdravotníctve: Strojové učenie, umelá inteligencia, 3D skenovanie

0

Keby sme porovnali zdravotnú starostlivosť dvadsiateho prvého storočia s predchádzajúcim storočím alebo len dokonca spred dvadsiatich rokov, zdravotníctvo urobilo desaťnásobný pokrok. V súčasnosti sa veľa vedcov snaží pomôcť a hľadajú riešenia pre lepší život v pandemických časoch.

Ako všetky globálne krízy v histórii ľudstva aj pandémia COVID-19 spôsobuje v mnohých krajinách problémy, najmä v ekonomickej a zdravotníckej sfére. V zdravotníctve vznikajú riešenia v podobe implementovania digitálnych riešení, ktoré môžu zmierniť alebo dokonca vyriešiť problémy spojené s pandémiou COVID-19. Mnohé z týchto riešení, ktoré boli vyvinuté a implementované počas núdzovej situácie, prispievajú k trvalej zmene zdravotnej starostlivosti, ako ju poznáme. Keď premýšľame o zdravotnej starostlivosti, väčšina si predstaví návštevy v ordináciách alebo cesty na pohotovosť. Či už ide o preventívnu prehliadku, laboratórne testy, alebo chirurgický zákrok, pacienti musia opustiť svoje domovy, aby sa stretli so svojím lekárom v danom zdravotníckom zariadení. Veci sa však menia.

SAMSUNG_112022_M Advertisement  

Benefity digitalizácie v zdravotníctve

Digitálne zdravotnícke technológie sú navrhnuté tak, aby pomáhali šetriť čas, zvyšovať presnosť a efektivitu. Hlavné benefity sú v tom, že poskytovatelia zdravotnej starostlivosti majú podrobnejší prehľad o stave pacientov, lepší prístup k ich údajom. Hlavná výhoda pre pacientov je väčšia kontrola ich zdravia. Pacienti sa môžu lepšie rozhodovať na základe informácií o svojom vlastnom zdraví a poskytnúť nové možnosti na uľahčenie prevencie, včasnej diagnostiky chorôb ohrozujúcich život a manažmentu chronických stavov mimo tradičného prostredia zdravotnej starostlivosti. Poskytovatelia a ďalšie zainteresované strany využívajú digitálne zdravotnícke technológie vo svojom úsilí o zlepšenie efektivity, prístupu a kvality zdravotnej starostlivosti popri znížení nákladov.

Používanie technológií, ako sú inteligentné telefóny, sociálne siete a internetové aplikácie, nielen mení spôsob, ako komunikujeme, ale poskytuje nám aj inovatívne spôsoby monitorovania nášho zdravia a lepší prístup k potrebným informáciám.

Prečo sú technológie pre digitálne zdravotníctvo dôležité?

V posledných rokoch sa digitálne technológie stali neodkladnou súčasťou zdravotnej starostlivosti a prinášajú revolúciu v oblasti medicíny. Digitalizácia v medicíne priniesla výrazné zlepšenie efektivity starostlivosti o pacienta s ohľadom na štandardy lekárskej starostlivosti. Medzi oblasti, v ktorých majú digitálne technológie obrovský vplyv na zdravotnú starostlivosť, patria:

Ľahší prístup k zdravotným záznamom a informáciám: Zdravotnícki pracovníci môžu teraz získavať údaje o pacientoch odkiaľkoľvek a rýchlo ich medzi sebou zdieľať, čo vedie k efektívnejšej starostlivosti o pacienta. Intranet a internet umožňujú rýchle zdieľanie a získavanie aktuálnych informácií o zdravotnom stave pacientov.

•​ Možnosť zhromažďovať objemné dáta v krátkom čase: Digitalizácia umožňuje okamžitý zber dát od širšej a rozmanitejšej populácie ako kedykoľvek predtým. Takýto zber údajov umožňuje zdravotníckym pracovníkom používať a vyhodnocovať najmodernejšie techniky a trendy. Vďaka týmto dátam môžu lekári efektívnejšie a včasne odhaľovať rizikové faktory a navrhovať vhodné preventívne/intervenčné opatrenia.

•​ Zlepšená komunikácia: Komunikácia medzi zdravotníkmi a pacientmi je dnes pomerne jednoduchá. Zdravotnícki pracovníci môžu komunikovať prostredníctvom e-mailu, inteligentných mobilných telefónov (použitie rôznych aplikácií) a iných prostriedkov (textové správy a pod.). V prípade potreby odborných konzultácií môžu lekári využívať sociálne siete, online platformy a svoje vlastné webináre a videá na interakciu s inými odborníkmi. Vďaka využitiu moderných technológií je komunikácia lekára s pacientom alebo lekára s iným odborníkom oveľa jednoduchšia a dostupnejšia.

•​  Telemedicína: Aj napriek modernizácii a dobrej dostupnosti moderných technológií sú stále oblasti, kde je nedostatok pokrytia ambulantnej starostlivosti. Digitalizácia prináša vhodné riešenie, ktoré je nákladovo nízke a šetrí čas. Pomocou digitálnej komunikácie sa dá vyhodnotiť, kto potrebuje rýchlu pomoc. V súčasnosti psychiatri poskytujú poradenstvo prostredníctvom telemedicíny pre pacientov, ktorí nie sú schopní fyzicky prísť na ich kliniku. Telekomunikácie možno využívať aj na poskytovanie vzdelávania a rôznych školení zdravotníckeho personálu aj v odľahlých oblastiach.

•​ Mobilné aplikácie pre zdravie: V rámci digitálnej revolúcie boli vytvorené stovky aplikácií pre zdravie. Tieto aplikácie umožňujú pacientom sledovať ich zdravotný stav, choroby a následne im poskytovať lekárske informácie, prístup k výsledkom ich testov a takisto pacientov vyzývajú na včasné vyšetrenie. Využitím týchto aplikácií možno rýchlo skontrolovať a spracovať výsledky testov, odporúčania na dávkovanie liekov a ďalšie informácie, ktoré zdravotníci súrne potrebujú.

Vplyv COVID-19 na vývoj technológií v medicíne

Pandémia ochorenia COVID-19 urýchlila rozšírenie technológií na využitie lekárskej starostlivosti na diaľku. Pandémia zmenila spôsob, ako pracujeme, cestujeme a žijeme. Dnešné sociálne dištancovanie zmenilo spôsoby, ako ideme do práce alebo nakupujeme. Vzhľadom na to, že sa situácia s vírusom COVID-19 naďalej vyvíja, je potrebné zaviesť nové nástroje na zmiernenie týchto rizík v budúcnosti. Pandémia ovplyvnila systém zdravotníctva mnohými spôsobmi. Čelili sme znižovaniu preventívnej a bežnej zdravotnej starostlivosti, nedostatku lekárov a preťaženiu celého zdravotníctva. Ako čeliť dôsledkom pandémie?

Automatická kontrola nasadenia rúška

Pravidlá kontroly prístupu do interiérov sa menia pre zmiernenie rizík nákazy. V špecifických interiéroch a verejných priestranstvách je povinnosť nosiť zahalenie tváre v podobe rúška, respirátora, šatky, šálu či inej pomôcky, ktorá zakryje nos a ústa.Je obzvlášť dôležité dodržiavať to v obchodných centrách, predajniach potravín, čerpacích staniciach a podobných prevádzkach, kde sa na jednom mieste môže naraz vyskytnúť väčšia skupina ľudí. Takýmto kontrolným prostriedkom môže byť automatická analýza nasadenia rúška. Na Fakulte elektrotechniky a informačných technológií Žilinskej univerzity v Žiline v rámci projektu PP-COVID 20-0100 DOLORES.AI: Systém pandemickej ochrany navrhli centralizovaný systém kontroly, ktorý okrem nasadenia rúška kontroluje aj teplotu človeka pomocou použitia hĺbkového učenia. Hlavnou myšlienkou bolo vytvoriť cenovo dostupný systém s konečnou cenou pod 1000 eur, ktorý by bol schopný detegovať správne používanie rúška (masky) a počítať prichádzajúce/odchádzajúce osoby pre jedno alebo viacvchodové vstupy alebo brány. Na porovnanie, v komerčnej sfére v spoločnosti BRAIN:IT vytvorili voľne dostupný systém Paula, ktorý bol použitý v nemocnici v Martine. Rozpoznávanie ľudskej tváre funguje v reálnom čase. Vníma niekoľko ľudí súčasne. Na použitie tejto technológie nie je potrebné internetové pripojenie, postačí len počítač, monitor a reproduktor, ktorý upozorňuje na porušenie pravidiel.


Systém Paula pre kontrolu nasadenia rúšok

Bezkontaktný monitoring životných funkcií

Tradičné zariadenia na monitorovanie životných funkcií, ako je tep, krvný tlak alebo okysličenie krvi, nám pomáhajú v každodennom živote. Zariadenia na vzdialené monitorovanie pacienta umožňujú monitorovať, hlásiť a analyzovať akútne alebo chronické stavy pacienta bez potreby osobnej návštevy zdravotného strediska. Životné funkcie človeka predstavujú dôležitú informáciu o našom fyzickom a psychickom zdravotnom stave. Medzi zariadenia určené na vzdialené monitorovanie patria implantáty, biometrické senzory, pulzné oxymetre, manžety na meranie krvného tlaku, glukomery a ďalšie. V súčasnosti možno získavať tieto informácie z povrchu tela (koža) pomocou optických snímačov a bez akéhokoľvek fyzického kontaktu pomocou metód spracovania obrazových dát. Pomocou podobného princípu, ako fungujú inteligentné zariadenia (smart hodinky), ktoré dokážu merať tep, sa dá zmerať tep aj z tváre alebo inej časti tela, a to použitím kamerového systému. Ďalšie signály, ktoré možno merať, sú dýchanie, okysličenie krvi, sledovanie kvality spánku a pod. Okrem porúch srdcového rytmu a ospalosti môžu byť použité tieto merania aj na vyhodnocovanie úrovne stresu a duševného stavu.

Hlavne pre pandémiu COVID-19 stúpol dopyt po vývoji technológií na bezkontaktný monitoring pacienta. Hlavné výhody vzdialeného monitoringu sú v znížení rizika prenosu chorôb a infekcií, ako aj v uvoľnení obmedzených zdrojov zdravotníckych zariadení pre najzávažnejšie prípady. Pritom stály monitoring pomáha urýchliť diagnostiku a uľahčiť včasné zmeny v pláne liečby. Na miestach s nedostatkom nemocníc a kliník (odľahlé miesta) by miesto návštevy lekára stačila mobilná aplikácia. Ďalšie využitie v praxi je meranie tepu v každodennom živote, napr. v práci, pri pohovoroch a rôznych stresových situáciách a takisto pri vyhodnocovaní stresu v školskom prostredí.

Inteligentné odevy pre zdravotníctvo

Keď väčšina ľudí myslí na nositeľné zariadenia, často si predstavia povinné inteligentné hodinky, fitnes monitory a monitory srdcového tepu, ktoré sa zvyčajne nosia na zápästí alebo niekde na tele. Trh s nositeľnými zariadeniami však ďaleko presahuje tieto štandardné zariadenia a zasahuje do viacerých rozvíjajúcich sa rôznych odvetví. Jedným z takýchto rozvíjajúcich sa trhov je inteligentné oblečenie pre zdravotníctvo. Monitorovacia elektronika je zatkaná do košele, prikrývky, obväzu, pletenej čiapky alebo nohavíc. V akademickej sfére sa venujú vývinu inteligentných textílií na UNIZE, kde navrhli odev s elektronikou a vlastnou mobilnou aplikáciou, určený na snímanie, prenos, zaznamenanie srdcovej činnosti, telesnej teploty a monitorovanie polohy človeka v reálnom čase. Ďalší príklad je posteľná plachta alebo matrac, ktoré sú integrované so snímačmi tlaku na zvládnutie a prevenciu preležanín.


Inteligentné tričko (meranie životných funkcii, APVV-16-0190)

3D skenovanie a modelovanie v medicíne

Ďalšiu formu digitalizácie, ktorá nemusí byť známa, môžeme nájsť pri vstupných testoch na zubárske odbory. Uchádzači okrem vedomostí musia preukázať aj jemné motorické zručnosti. Každý uchádzač musí zo zubárskej sadry vyrezať model podľa dopredu danej predlohy. Pri vyhodnotení týchto zručností sa používa program na objektívne vyhodnotenie takto vytvorených modelov na základe ich digitálnych 3D skenov. V spoločnosti BRAIN:IT sa zaoberajú aplikáciou 2D/3D registrácie medicínskych obrazových dát.


3D skener


3D registrácia modelov

Umelá inteligencia v diagnostike

Umelá inteligencia v zdravotníctve prináša schopnosť rýchlej a podrobnej analýzy veľkého množstva údajov, potenciál pre dostupnejšiu vysokokvalitnú zdravotnú starostlivosť, ktorá je dostupnejšia aj cenovo či rýchlejšie vyhodnocovanie najvhodnejších rozhodnutí o liečbe. Ďalšia výhoda je odbremenenie zdravotníkov od vykonávania únavných a časovo náročných administratívnych úloh. To im umožní zamerať sa na odbornejšie práce, zníži sa tým neefektívnosť a zlepší sa využívanie zdrojov. Umelá inteligencia má takisto potenciál poskytnúť zdravotníckym pracovníkom možnosť urýchliť a zlepšiť svoje diagnostické schopnosti. V komerčnej sfére je takýmto diagnostickým nástrojom systém ANNA (BRAIN:IT). ANNA je vytvorená na rátanie nádorových buniek, čo pomáha patológom určiť štádium rakoviny.


 Diagnostický systém ANNA na rátanie nádorových buniek

Detekcia aneuryziem využitím umelej inteligencie

Aneuryzma je patologické rozšírenie tepny, ktoré postihuje asi 5 % populácie. Výduť, ktorá vznikne a napĺňa sa krvou, tepnu oslabuje a môže viesť k jej prasknutiu. Často sa vyskytuje na malých tepnách mozgu a v prípade jej prasknutia často nastáva u postihnutého smrť, prípadne má doživotné následky. Skorá detekcia vnútrolebečných aneuryziem môže zachrániť životy ľudí. Z tohto dôvodu je hlavným cieľom projektu APVV-21-0502 BrainWatch vytvorenie nástroja schopného rýchlo odhaľovať aj malé vnútrolebečné aneuryzmy. Vytvorený nástroj využívajúci metódy umelej inteligencie bude založený na architektúrach neurónových sietí s hlbokým učením, prispel by tak k zvýšeniu presnosti detekcie aneuryziem lekármi v ich klinickej praxi.

Digitálne technológie transformovali zdravotníctvo. Je vysoký predpoklad, že tento pokrok bude pokračovať aj v nasledujúcich rokoch. Umelá inteligencia, strojové učenie, hlboké učenie, mobilné aplikácie pre zdravotníctvo, nositeľné zariadenia a ďalšie podobné inovácie budú formovať budúcnosť zdravotníctva. Neexistuje žiadny limit na to, ako ďaleko môžu digitálne technológie zájsť v zdravotníctve, pokiaľ majú zdravotnícke organizácie a odborníci otvorenú myseľ a vybudujú potrebnú infraštruktúru a procesy.

Ing. Jana Štureková, Junior Developer, brainit.sk, s.r.o.
doc. Ing. Patrik Kamencay, PhD.,vysokoškolský učiteľ vo funkcii docent, Žilinská univerzita v Žiline

 

Zobrazit Galériu

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať