Elektroniczny nos wspomagany AI może zrewolucjonizować badania na cukrzycę i choroby serca

Przeczytaj także: Aterotromboza on-line

Choroby wykrywane jednym oddechem?

Nowoczesna medycyna coraz śmielej sięga po metody jednocześnie skuteczne i przyjazne dla pacjenta. Jedną z nich jest analiza powietrza wydychanego przez człowieka. W oddechu znajdują się tysiące związków chemicznych (tzw. VOCs), które, niczym subtelne sygnały ostrzegawcze, mogą świadczyć o rozwijających się w organizmie zaburzeniach.

Projekt realizowany przez A. Paleczek ma na celu opracowanie przenośnego, taniego i łatwego w użyciu urządzenia, które pozwoli wykryć wczesne stadia zespołu metabolicznego, obejmującego m.in. otyłość brzuszną, zaburzenia poziomu glukozy oraz nieprawidłowe stężenie cholesterolu. Wczesne rozpoznanie umożliwia zapobieganie cukrzycy typu 2 i chorobom układu sercowo-naczyniowego - dwóm największym wyzwaniom zdrowotnym współczesnego świata.

Elektroniczny nos i sztuczna inteligencja

Zespół badawczy opracował już prototyp tzw. elektronicznego nosa, który potrafił określić poziom cholesterolu wyłącznie na podstawie próbki oddechu. W nowym projekcie badania zostaną rozszerzone o kolejne parametry metaboliczne, takie jak glukoza, HDL, LDL czy trójglicerydy.

Planowane jest przeprowadzenie eksperymentu medycznego we współpracy z jednostkami klinicznymi. W jego ramach zebrane zostaną próbki oddechu pacjentów, a następnie opracowane algorytmy AI służące do estymacji parametrów z krwi.

Do analiz użyte zostaną komercyjne czujniki gazów, specjalistyczne worki Tedlar® oraz mieszaniny gazów odtwarzające skład oddechu osób z różnymi zaburzeniami zdrowotnymi. Dane z czujników trafią do algorytmów uczenia maszynowego, które będą wyszukiwać charakterystyczne wzorce chemiczne – jeszcze zanim pacjent usłyszy pierwszą diagnozę.

Jeśli projekt zakończy się sukcesem, powstanie rozwiązanie, które może zrewolucjonizować wczesną diagnostykę chorób metabolicznych i to w sposób całkowicie nieinwazyjny.

Dzięki temu badania przesiewowe mogłyby stać się prostsze, tańsze i dostępne również dla osób mieszkających w regionach o ograniczonej opiece medycznej – podkreśla Anna Paleczek.

Projekt realizowany jest w Laboratorium Analizy Biomarkerów (LAB) Instytutu Elektroniki w AGH w Krakowie (Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji). Głównym celem LAB jest prowadzenie badań nad biomarkerami w szerokim zakresie zastosowań – środowiskowych, przemysłowych i medycznych – ze szczególnym naciskiem na analizę wydychanego powietrza.