Стартап в Кембридже разработал недорогой носимый монитор сердца и сердечно-сосудистой системы нового поколения, который использует искусственный интеллект для диагностики сердечного ритма и респираторных заболеваний в режиме реального времени.
Компания Cambridge Heartwear надеется использовать свой беспроводной монитор, чтобы улучшить обнаружение нерегулярных и опасных сердечных ритмов и снизить влияние инсульта и связанных с ним смертности и заболеваемости, от которых ежегодно страдают 120000 человек в Великобритании. Стартап в Кембридже разработал недорогой носимый монитор сердца и сердечно-сосудистой системы нового поколения, который использует искусственный интеллект для диагностики сердечного ритма и респираторных заболеваний в режиме реального времени.
Профессор Роберто Чиполла из Кембриджского инженерного факультета встретился с кардиологом и клиническим академиком доктором. Рамин Шакур в 2015 году, через год после смерти отца Роберто от инсульта. Их постоянное исследовательское сотрудничество привело к созданию Cambridge Heartwear, компании, основанной на Кембриджском научном парке.
Устройство компании под названием Heartsense включает в себя ЭКГ с несколькими отведениями, датчик кислорода, температуры и отслеживающее устройство, которое пациенты могут с комфортом носить для раннего обследования. Датчики заключены в прочный водонепроницаемый корпус, и получаемые данные намного более чувствительны, чем данные, полученные от текущих носимых устройств с одним отведением, поскольку команда разработчиков использовала свои знания клинической анатомии и электрофизиологии для размещения отведений для максимального выходного сигнала.
Эти данные передаются по беспроводной сети в режиме реального времени в облако, где адаптивные алгоритмы искусственного интеллекта могут определять клинически значимые нерегулярные и опасные ритмы, как это сделал бы врач. Устройство включает в себя несколько независимых датчиков для получения более конкретных и конфиденциальных данных, чем могут предоставить современные кардиомониторы.
Задача исследования заключалась в том, чтобы разработать алгоритмы, которые могли бы учиться под ограниченным контролем кардиолога. "Наша цель заключалась не в замене кардиолога, а в диагностической поддержке в режиме реального времени," сказал Чиполла.
Чтобы стимулировать внедрение клиницистами, команда обеспечила, чтобы выходные данные алгоритмов ИИ также включали информацию, обычно используемую кардиологами. "Это не было необходимо для окончательной диагностики, но сделало систему немного более понятной и объяснимой, чем типичные системы глубокого обучения, которые до сих пор считаются черными ящиками," сказал Чиполла.
По данным NHS, фибрилляция предсердий (ФП), наиболее частое нарушение сердечного ритма, с которым сталкиваются врачи, затрагивает более миллиона человек по всей Великобритании. Согласно национальным и международным данным, более 80% людей, которые либо умирают, либо остаются с тяжелым неврологическим дефицитом после инсульта, имели нерегулярное сердцебиение в качестве основной причины. Однако нерегулярное сердцебиение часто диагностируется только после перенесенного инсульта.
Ежегодно в Великобритании происходит более 100000 инсультов, и это четвертый по величине убийца в Великобритании, в прошлом году у него погибло более 23000 человек. NHS тратит 2 фунта стерлингов.5 миллиардов в год на неврологическое лечение и реабилитацию пациентов, перенесших инсульт.
"Имеет смысл диагностировать ФП до того, как у кого-то случится инсульт, и принять профилактическое лечение," сказал Шакур, который раньше был научным сотрудником Wellcome Trust в Кембридже, а сейчас работает в Массачусетском технологическом институте. "К сожалению, существующие технологии и системы клинической помощи на самом деле этого не делают."
В настоящее время сердечные ритмы измеряются с помощью электрокардиограммы (ЭКГ). Чтобы использовать ЭКГ, когда кто-то занимается своими повседневными делами, а не в хирургии терапевта, используется устройство, называемое холтеровским монитором. Для этого необходимо закрепить 12 выводов к груди пациента и носить с собой громоздкое устройство в течение 24 часов.
Может пройти от четырех до шести недель с того момента, когда пациента направит его терапевт, до того момента, когда данные холтеровского монитора будут проанализированы и не будет обнаружено нерегулярное сердцебиение. Кроме того, монитор Холтера стоит до 2000 фунтов стерлингов.
"Если вы носите ЭКГ в течение длительного периода времени, вы собираете огромное количество данных," сказал Шакур. "Найти нарушение среди всех нормальных ритмов – все равно что искать иголку в стоге сена. Я хотел автоматизировать этот процесс, помогая пациенту поставить диагноз и начать лечение."
Чтобы решить эту проблему, Шакур начал сотрудничать с Cipolla, мировым лидером в области компьютерного зрения и реальных приложений, и студентами инженерного факультета. В результате сотрудничества в 2017 году была основана компания Cambridge Heartwear, а также было разработано уникальное устройство и несколько мощных алгоритмов, которые могут автоматически интерпретировать данные ЭКГ с уровнем точности более 95%.
В 2017 году компания получила финансирование для создания и тестирования 100 прототипов нового кардиомонитора и расширения возможностей искусственного интеллекта. Королевскому художественному колледжу также помогли эргономичный дизайн устройства. Heartsense будет стоить существенно дешевле холтеровского монитора.
Клинические испытания в Ланкашире, Великобритания, начались с пациентами, поступившими из учреждений первичной медико-санитарной помощи.