ORION Organizacja Społeczna
NAUKA I ASTRONOMIA

Jak wykryć oznaki choroby dzięki inteligentnej toalecie

blank

Dr n. med. Sanjiv „Sam” Gambhir, opracował w swoim laboratorium nową technologię wykrywania chorób. Są dwa powody, dla których jest to niezwykłe osiągnięcie: po pierwsze, chodzi o jej główne źródło danych. Po drugie…

To inteligentna toaleta. Nie taka, która sama podnosi pokrywę przed jej użyciem ale taka, która jest wyposażona w technologię powalającą wykryć szereg markerów chorobowych w kale i moczu, w tym niektóre nowotwory, takie jak rak jelita grubego lub rak układu moczowego. Urządzenie to może być szczególnie przydatne dla osób, które mają genetycznie uwarunkowaną skłonność do pewnych schorzeń, takich jak zespół jelita drażliwego, rak prostaty lub niewydolność nerek, a chcą zadbać o swoje zdrowie.

„Ten pomysł ma co najmniej 15 lat”, powiedział dr Gambhir, kierownik Katedry Radiologii. „Kiedy o tym wspominałem, ludzie śmiali się, bo uważali to za ciekawy, ale dziwny pomysł”. Po zakończeniu badania pilotażowego, w którym wzięło udział 21 uczestników, dr Gambhir i jego zespół zrealizowali wizję precyzyjnej, zorientowanej na zdrowie, inteligentnej toalety.

Jest to zwykła toaleta wyposażona w gadżety znajdujące się wewnątrz muszli. Wykorzystują różne technologie (w tym czujniki ruchu) do przeprowadzania testów, dzięki którym można ocenić stan zdrowia danej osoby na podstawie wszelkich osadów. Próbki moczu są poddawane analizie fizycznej i molekularnej, a stolec jest badany tylko w oparciu o cechy fizyczne.

Toaleta automatycznie pobiera dane z dowolnej próbki i przesyła je do bezpiecznego, opartego na chmurze systemu przechowywania informacji. Jak powiedział dr Gambhir, w przyszłości może zostać zintegrowany z systemem przechowywania danych w placówkach służby zdrowia w celu zapewnienia szybkiego i łatwego dostępu.

Artykuł opisujący całe badanie został opublikowany 6 kwietnia 2020 r. w czasopiśmie Nature Biomedical Engineering. Ostatnim autorem jest dr Gambhir. Pierwszymi autorami są: dr Seung-min Park (starszy pracownik naukowy), dr David Won (były stypendysta wizytujący w Programie Obrazowania Molekularnego [MIP] na Uniwersytecie Stanforda) i dr Brian Lee (stypendysta stażu podoktorskiego).

Wiele funkcji

Opisywana toaleta należy do kategorii technologii zwanej „ciągłym monitorowaniem zdrowia” (ang. continuous health monitoring), która obejmuje elektronikę do noszenia, np. smartwatch. „W inteligentnej toalecie chodzi jednak o to, że nie można jej zdjąć czy odpiąć”, powiedział dr Gambhir. „Każdy korzysta z łazienki i naprawdę nie można tego uniknąć, a to tylko zwiększa jej wartość jako urządzenia wykrywającego choroby”.

Chociaż przyzwyczajenie się do nowej sytuacji może zająć trochę czasu, dr Gambhir, wierzy, że inteligentna toaleta stanie się częścią wyposażenia łazienki w każdym domu. Ułatwiając szeroką adaptację, dr Gambhir zaprojektował ten „inteligentny” aspekt jako dodatek, czyli element technologii, który można łatwo zintegrować z każdą starszą porcelanową muszlą. „To tak jakby kupić dodatek do bidetu, który można zamontować w toalecie”, powiedział. „Tak samo jak bidet, ma dodatkowe elementy, które spełniają różne funkcje”.

Zawierają szereg technologii służących do monitorowania zdrowia, które wykrywają oznaki choroby. Zarówno próbki moczu, jak i kału są rejestrowane na nagraniu wideo, a następnie przetwarzane przy pomocy zestawu specjalnych algorytmów, które rozpoznają normalną urodynamikę (przepływ, czas strumienia i objętość całkowitą itp.) i konsystencję. Potrafią je odróżnić od tych próbek, w których wystąpiły nieprawidłowości.

Oprócz analizy cech fizycznych strumienia toaleta wykorzystuje również paski do analizy moczu, tzw. „testy bagnetowe”, do zbadania niektórych cech na poziomie molekularnym. Liczba białych krwinek, stałe zanieczyszczenie krwi, pewne poziomy białek itp. mogą wskazywać na całe spektrum chorób, od infekcji po raka pęcherza moczowego i niewydolności nerek. Jak mówi dr Gambhir, na obecnym etapie rozwoju toaleta może zmierzyć 10 różnych biomarkerów.

To jednak dopiero początek, ponieważ w ciągu kilku miesięcy toaletę testowało zaledwie 21 uczestników. Aby lepiej zrozumieć szerszy kontekst „aprobaty użytkowników”, zespół przeprowadził badanie wśród 300 osób, które potencjalnie zaczęłyby korzystać z inteligentnej toalety. Około 37% badanych stwierdziło, że „trochę [im] odpowiada”, a 15%, że „bardzo [im] odpowiada” pomysł obnażenia wszystkiego w imię precyzyjnego monitorowania zdrowia (ang. precision health).

Identyfikator poproszę

Jedna z najważniejszych cech inteligentnej toalety może zaskakiwać, a zarazem najbardziej denerwować, ponieważ ma wbudowany system identyfikacji. „Chodzi o to, aby otrzymać precyzyjne i zindywidualizowane informacje dotyczące zdrowia, więc musieliśmy się upewnić, że toaleta jest w stanie rozróżnić poszczególnych użytkowników”, dodaje dr Gambhir. „Aby to osiągnąć, zainstalowaliśmy spłuczkę, która odczytuje odciski palców”.

Zespół zdał sobie jednak sprawę, że ta metoda nie jest niezawodna. Co, jeśli jedna osoba skorzystała z toalety, ale to ktoś inny użył spłuczkę? A co, jeśli toaleta ma funkcję automatycznego spłukiwania?

Dodano więc mały skaner skierowany na wiadomą część ciała. Można to nazwać przeciwno-biegunowym rozpoznawaniem twarzy. Innymi słowy, aby w pełni czerpać korzyści z inteligentnej toalety, trzeba pogodzić się z faktem, że urządzenie będzie skanować odbyt.

„Wiemy jakie to dziwne, ale okazuje się, że odcisk analny jest unikatowy”, stwierdził dr Gambhir. „Skany, zarówno odcisków palców, jak i innych części ciała, są wykorzystywane wyłącznie jako system rozpoznawania, aby dopasować użytkowników do ich danych i nikt nie zobaczy tych zdjęć”.

Dr Gambhir dodaje, że w żadnym wypadku jego wynalazek nie zastąpi wizyty u doktora, ani nawet postawienia diagnozy. Tak naprawdę w wielu przypadkach toaleta nigdy nie prześle danych do indywidualnego użytkownika. w idealnych okolicznościach, gdyby stało się coś budzącego wątpliwości, na przykład pojawiłaby się krew w moczu, aplikacja z wbudowaną funkcją ochrony prywatności wyśle ostrzeżenie do odpowiedniego personelu medycznego, umożliwiając specjalistom określenie kolejnych kroków w celu postawienia właściwej diagnozy. Dane byłyby przechowywane w bezpiecznym systemie opartym na chmurze.

„Ochrona danych, zarówno w zakresie identyfikacji, jak i analizy próbek, jest kluczowym elementem tych badań. Podjęliśmy rygorystyczne działania w celu zapewnienia anonimizacji danych po przesłaniu do chmury oraz, w sytuacji przesłania do dostawcy usług medycznych, ochrony tychże informacji na mocy ustawy HIPAA”, dodał, powołując się na Ustawę o przenośności i odpowiedzialności w ubezpieczeniach zdrowotnych (ang. HIPAA), która ogranicza ujawnianie dokumentacji dotyczącej opieki zdrowotnej.

Inteligentna toaleta 2.0

Prace nad rozwojem tego urządzenia nadal trwają i dr Gambhir wraz ze swoim zespołem koncentrują się na kilku kwestiach, czyli zwiększeniu liczby uczestników, włączeniu cech molekularnych do analizy kału i udoskonaleniu technologii, które już działają. Stosowane testy będą również indywidualnie dobierane. Na przykład, osoba chora na cukrzycę może potrzebować monitorowania poziomu glukozy w moczu, a ktoś inny z kolei może mieć skłonność do zachorowania na raka pęcherza lub nerek, w związku z czym uwaga będzie zwrócona na wykrywanie krwi.

Innym celem jest dalszy rozwój analizy próbek kału na poziomie molekularnym. – To trochę trudniejsze, ale pracujemy nad tym – dodaje dr Gambhir. – Ta inteligentna toaleta to idealny sposób na wykorzystanie źródła danych, które zazwyczaj ignorujemy, a użytkownik nie musi tutaj robić nic ponad to, co do tej pory.

Źródło: A mountable toilet system for personalized health monitoring via the analysis of excreta (Nature Biomedical Engineering)

Przeczytaj także

Komórki mózgowe z moczu

Alan O. Grinde

Test – czy mógłbyś zostać agentem KGB?

Alan O. Grinde

Dlaczego osobom mądrym trudniej o szczęście

Alan O. Grinde

Obrazy połączeń mózgowych ukazują poziom inteligencji

Alan O. Grinde

Medytacja i oddychanie w walce z zapaleniami

Anna Śnieżyńska

Bez spożywania – alkohol w moczu. Za wszystkim stoją drożdże w pęcherzu

Alan O. Grinde