Штучний інтелект у пов’язці: нова технологія прискорює загоєння ран на 25%

Джерело: Sciencedaily.

Інженери з Каліфорнійського університету в Санта-Крусі розробили революційний пристрій під назвою a-Heal, який поєднує штучний інтелект, візуалізацію та біоелектроніку для швидшого відновлення ран. Пристрій постійно моніторить стан рани, діагностує стадії загоєння та застосовує персоналізовані лікування, такі як медикаменти чи електричні поля. Доклінічні випробування показали, що загоєння відбувається приблизно на 25% швидше, ніж за стандартного догляду, що відкриває нові перспективи для терапії хронічних ран.

Рана загоюється через кілька етапів: згортання крові для зупинки кровотечі, активацію імунної системи, утворення струпа та рубцювання. Пристрій a-Heal оптимізує кожен з цих етапів, використовуючи мініатюрну камеру та ШІ для визначення поточного стану рани. Залежно від даних, система доставляє ліки або створює електричне поле, адаптуючись до індивідуального процесу загоєння пацієнта.

Цей портативний бездротовий гаджет робить терапію доступнішою для людей у віддалених регіонах чи з обмеженою мобільністю. Результати перших доклінічних досліджень, опубліковані в журналі npj Biomedical Innovations, підтверджують ефективність пристрою в прискоренні загоєння.

Команда дослідників з Каліфорнійського університету в Санта-Крусі та Девісі, під керівництвом професора Марко Роланді та за підтримки програми DARPA-BETR, створила інтегровану систему з камерою, біоелектронікою та ШІ. Це одна з перших “замкнених систем” для загоєння ран, де всі компоненти працюють у реальному часі.

“Наша система аналізує сигнали від організму та за допомогою зовнішніх втручань оптимізує процес загоєння”, – пояснив Роланді.

Камера пристрою, розроблена доцентом Мірчею Теодореску, фотографує рану кожні дві години. Зображення обробляє модель машинного навчання, яку називають “лікарем ШІ”, створена доцентом Марселлою Гомес. “Це ніби мікроскоп у пов’язці: окремі фото малоінформативні, але серія знімків дозволяє ШІ виявляти тенденції, стадії загоєння та проблеми”, – зазначив Теодореску.

ШІ порівнює поточний стан рани з ідеальною траєкторією загоєння. Якщо є відставання, система застосовує лікування: флуоксетин для зменшення запалення чи електричне поле для стимуляції міграції клітин. Доза та інтенсивність визначаються автоматично, а після терапії процес моніторингу повторюється.

Пристрій передає дані на захищений вебінтерфейс, дозволяючи лікарям втручатися вручну. Він кріпиться до стандартної пов’язки для зручності.

У доклінічних моделях, протестованих командою з UC Davis, рани загоювалися на 25% швидше. Це свідчить про потенціал для лікування як гострих, так і хронічних ран.

Модель ШІ базується на навчанні з підкріпленням, що імітує роботу реальних лікарів. Алгоритм Deep Mapper аналізує зображення, прогнозує прогрес і адаптує лікування в реальному часі.

“Зображення потрібно не просто мати, а обробити в контексті, щоб застосувати зворотний зв’язок”, – підкреслила Гомес.

Дослідники продовжують вивчати застосування пристрою для хронічних та інфікованих ран. Додаткові публікації доступні за посиланнями в оригінальному дослідженні.

Дослідження підтримане Агентством перспективних оборонних дослідницьких проєктів (DARPA) та Агентством перспективних дослідницьких проєктів охорони здоров’я (ARPA-H).

Нова революційна технологія може змінити наше сприйняття світу: вчені розробили спеціальні контактні лінзи, які перетворюють ближнє інфрачервоне світло – те, що зазвичай невидиме для людського ока – на видиме.