第 5 章
人工智能助力扩大医疗健康服务范围并改善其可及性
在发展中国家/地区,城乡卫生服务水平之间的不均衡是一个严重的问题。缺乏合格的医疗健康提供者,是在农村地区无法获得医疗健康服务和服务质量低下的主要原因。一些研究表明,应用计算机辅助或基于人工智能的医疗技术,可以改善农村地区和发展中国家/地区的医疗健康结果。
挑战
肺炎是全世界五岁以下儿童因感染而死亡的头号“杀手”。据联合国儿童基金会的数据,2016 年,肺炎夺去了超过 88 万名儿童的生命,其中大多数不到两岁。肺炎的治疗不是首要问题,因为现有的抗生素在治疗方面非常有效。误诊才是主要问题,特别是在医疗健康服务资源匮乏的地区更是如此。
解决方案
2016 年,来自坎帕拉麦克雷雷大学的 Brian Turyabagye 与其两位同事 Olivia Koburongo 和 Besufekad Shifferaw 联合创办了 Mama-Ope,致力于开发一种基于人工智能的方法,用于诊断儿童肺炎。
- 他们设计了一种可穿戴医疗设备,即一件智能夹克,它上面有五个麦克风,可以有效地用作可穿戴听诊器,从儿童躯干上的多个位置测量肺部声音。
- Mama-Ope 的团队编写了一个信号处理算法,可以根据录音提供最佳诊断信息。其目标是,确定肺炎特有的啰音是何时记录的。从启发角度讲,肺部的异常声音包括哮鸣音和啰音。
- 在 MathWorks 的一位专家的帮助下,该团队在 MATLAB 中利用信号处理和小波方法探索了这些信号。他们发现了贯穿于整个信号的独特特征。
- 他们在 MATLAB 中分离出这些独特特征,用于训练一种机器学习算法,使其可以预测存在肺炎的病例。
结果
这种夹克专供偏远地区的诊所和学校使用。即使在没有医疗人员或计算机的地方,也可以使用这种夹克进行快速诊断。该夹克通过 Bluetooth® 连接到手机 App,记录并分析收集到的数据。然后,它将结果发送给医疗健康专业人员,他们便能做出明智的诊断,而无需亲自给孩子做检查。联合国儿童基金会已经表示有兴趣帮助 Mama-Ope 将其技术推广到撒哈拉以南非洲肺炎重灾区的学校、医院和诊所,这些地区包括乌干达、肯尼亚、坦桑尼亚、埃塞俄比亚和尼日利亚。
挑战
宫颈癌如果及早发现,则是可以治愈的,但早期诊断依靠的是常规筛查。在农村地区,特别是在中低收入的国家/地区,能够接受这项检查的人寥寥无几。改善筛查的可及性至关重要,因为 85% 的宫颈癌病例就发生在这些地区。
解决方案
Akshita Sachdeva 和 Bonny Dave 在印度联合创办了 Satin Healthtech 公司,开发了一款名为 Cervisense 的产品。Cervisense 包括一个安装在窥镜上的小型摄像头和一个基于平板电脑的程序,可以现场提供宫颈癌筛查结果。这是一种基于光学成像的筛查工具,有助于自动执行宫颈癌筛查并提高其准确度。该程序将机器学习方法应用于医疗健康工作人员在患者宫颈检查期间拍摄的图像,并为他们提供初步诊断评分,从而指导他们提出相应的医疗健康建议。
结果
Satin Healthtech 已经完成了 Cervisense 的原型,这引起了印度妇科医生和肿瘤学家的兴趣。就在 Satin Healthtech 成立的几个月后,世界卫生组织宣布了《消除宫颈癌的全球战略》,呼吁提高宫颈癌筛查率。
挑战
据估计,全球约有 5 亿人患有精神疾病。仅在美国,每年的治疗费用就高达 5,000 亿美元。许多人都从心理咨询中受益,但缺口仍然存在。心理健康评估具有高度主观性,并且对预防的关注也有限。此外,漏诊情况频频发生,而且实时干预也微乎其微。
解决方案
通过持续监测患者来改善心理健康,有可能为患有焦虑和抑郁等心理健康疾病的患者提供帮助。Sentio 的 Feel 程序是一种手环和手机 App,可以跟踪用户的情绪状态,提供定期身心锻炼项目,并每周为他们连线一次治疗师。
- 该系统使用在 MATLAB 中开发的机器学习和信号处理算法,识别从可穿戴设备收集的数据中的模式,例如指示不同情绪状态的生物标记组合。
- Sentio 先从描述哪些身体信号最能代表哪些情绪的心理学文献入手。然后,他们邀请情绪传感器的佩戴者描述他们的感受,从而对模型进行微调。模型还会对读数进行分类,如果情绪标签与用户的描述不同,这些模型便会自我更新,以便下次表现得更好。
- 这些算法部署在基于云的 Amazon® Web Services (AWS) 服务器上,用来监测患者的情绪状态,并将结果反馈回 App。
结果
该系统已经过数百名用户的测试。它会根据每个用户进行自我调整。有人曾说,他们觉得感觉情感传感器真得在逐渐了解他们。
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