Yüzeyin Altını Çizmek: Teknoloji Çizilme Yoğunluğunu Ölçüyor

Özet: Araştırmacılar, çizilme yoğunluğunu objektif olarak ölçmek için giyilebilir bir cihaz geliştirdiler. Bu yenilik, kaşıntı giderici ilaçların değerlendirilmesine yardımcı olur. Cihaz, çizilmenin yoğunluğunu ve titreşimlerini yakalamak için bir ivmeölçer ile benzersiz bir temas mikrofonunu birleştirir.

Ana unsurlar:

1. Giyilebilir cihaz, kaşınmanın yoğunluğunu objektif olarak ölçerek ilacın değerlendirilmesine yardımcı oluyor.
2. Yüksek frekanslı titreşimleri algılayan ancak normal sesi algılayamayan benzersiz bir kontak mikrofonu kullanarak kullanıcı gizliliğini sağlar.
3. Hastaların subjektif kaşıntı yoğunluğu derecelendirmelerinde farklılıklar mevcut olup bu durum objektif bir ölçüm aracına duyulan ihtiyacı vurgulamaktadır.

Kaynak: Carnegie Mellon Üniversitesi

Akhil Padmanabha kaşıntıyı biliyor. Şiddetli egzamanın neden olduğu kronik kaşıntısı o kadar zayıflatıcıydı ki iki kez hastaneye kaldırıldı ve lise yıllarının çoğunda evde eğitim görmek zorunda kaldı. Kaşıntı hayatını o kadar etkiledi ki, üniversite öğrencisiyken benzer sorunlarla karşılaşan kronik hastalığı olan gençlere yardım edebilmek için psikolog olmayı düşündü.

Bunun yerine robotik ve teknolojinin ölçeklenebilirliğini benimsemeyi seçti. Şimdi doktora derecesi var. Carnegie Mellon Üniversitesi Robotik Enstitüsü öğrencisi Padmanabha, çizilmenin yoğunluğunu objektif olarak ölçebilen giyilebilir bir cihazın icat edilmesine yardımcı oldu.

Kendisinin ve yardımcı araştırmacılarının dergide açıkladığı gibi İletişim TıbbıBöyle bir cihaz, araştırmacıların kaşıntıyı azaltmayı amaçlayan ilaçların etkinliğini daha iyi değerlendirmelerine yardımcı olabilir.

Pittsburgh Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden dermatolog ve dermatopatolog ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Sonal Choudhary, kaşıntının dermatologlar tarafından görülen hastaların bir numaralı şikayeti olduğunu söyledi. Egzama tek başına 31 milyondan fazla Amerikalıyı etkiliyor. Sedef hastalığı, alerjik reaksiyonlar ve karaciğer hastalığı kaşıntının diğer birçok nedeni arasındadır.

Kaşıntının yoğunluğunu ölçme fikri Padmanabha’nın aklına giyilebilir cihazlarla ilgili araştırma makalelerini incelerken geldi.

Padmanabha, cihazın birinin ne zaman ve ne kadar süreyle çizdiğini algılayabildiğini ancak çizilmenin kritik bir bileşeni olan yoğunluğun eksik olduğunu hatırlatan Padmanabha, “Çizik tespiti için giyilebilir cihazlarla ilgili bir makale buldum” dedi. “Gerçekten kaşınmanın yoğunluğunu ölçmek istedik.”

Kendisinin de bizzat doğrulayabileceği gibi, günün aynı saatinde veya aynı yerde meydana gelse bile tüm kaşınmalar birbirine benzemez. Kaşıma ne kadar yoğun olursa cilde o kadar fazla zarar verilir.

Choudhary ve CMU danışmanları (robot bilimi yardımcı doçenti Zackory Erickson ve Makine Mühendisliği Clarence H. Adamson Profesörü Carmel Majidi) ile birlikte çalışarak kaşıyan parmağa yüzük gibi takılabilecek bir cihaz tasarladı. Önceki algılama cihazları gibi, parmak hareketini ölçmek için bir ivmeölçer kullanıyordu.

Ancak ivmeölçerler bazı titreşimleri tespit edebilse de, çizilmeyle en çok ilişkilendirilen yüksek frekanslı olanları algılayamıyor.

Bunları ölçmek için araştırmacılar ayrıca yoğunluğun ölçülmesinde önemli olduğu kanıtlanan bir kontak mikrofonu da kullandılar. Mikrofon sesi algılamıyor. Bunun yerine parmak gibi katı nesnelerdeki yüksek frekanslı titreşimleri tespit ediyor.

Padmanabha, “Kaşıdığınızda parmağınız aslında titriyor” dedi.

Temaslı mikrofon normal sesi algılayamadığı için, halka açık yerlerde kullanıldığında gizlilik açısından herhangi bir sorun teşkil etmez.

Ekip, basınca duyarlı bir tableti çizerken cihazı giyen sağlıklı gönüllülerden alınan verileri kullanarak cihaz için algoritmalar geliştirdi. Tablet daha sonra çizilme yoğunluğunu miliwatt cinsinden tahmin etti. Daha sonra bir makine öğrenimi algoritması, sensörden gelen ham girdiyi tabletten alınan çizik yoğunluğu tahminleriyle ilişkilendirdi. Daha sonra çizik yoğunluğunu doktorların pratikte kullandığı 0-10 ölçeğine dönüştürdüler.

Padmanabha, klinik çalışmalarda hastalar tarafından subjektif olarak bildirilen 0-10 ölçeğindeki dört birimlik değişikliğin klinik olarak önemli kabul edildiğini kaydetti. Araştırmacılar, cihazlarının 1,37’lik ortalama mutlak hataya sahip olduğunu gösterdi; bu, okumaları klinik açıdan anlamlı kılacak bir hassasiyete işaret ediyor.

Ayrıca ilk kez hastaların 0-10 ölçeğindeki subjektif tahminlerinin sıklıkla belirgin biçimde farklı olduğunu da gösterdiler. Örneğin, bir hastanın 10 olarak bildirdiği çizik yoğunluğu, başka bir hastanın 4’üne eşdeğer olabilir.

Aynı zamanda UPMC’de dermatoloji alanında yardımcı doçent olan Choudhary, cihazın daha fazla doğrulanmasının ardından, cihazın yeni ilaçları test eden ve bunların kaşıntıyı etkileyip etkilemediğini kesin olarak belirlemesi gereken araştırmacılar için en yararlı olacağını söyledi. Doktorların hastalarını kaşıntı semptomları hakkında sorgulamaya alışkın olduğu klinik tıpta muhtemelen daha az kullanışlı olacağını söyledi.

Ancak Padmanabha, cihazın doktorlar tarafından, olmasa da en azından hastalar tarafından da kullanılabileceğini umuyor. Akıllı saatler gibi sensörlerin ve kişisel sağlığı izlemeye yönelik bilgisayar programlarının popülaritesinin arttığını belirtti. Kendi durumunda, faaliyetlerini ve yaşamsal belirtilerini izleyen ve diyetini, uyku düzenini ve sağlığını etkileyen diğer faktörleri değiştiren, ticari olarak satılan Oura akıllı yüzüğü takmaya başladı.

Choudhary, şeker hastalarında glikoz takibi gibi, klinik tıpta bu tür sürekli izlemenin kullanımına ilişkin emsallerin bulunduğunu söyledi. Dermatologlar da en sonunda hastaları hakkında çizik tespit cihazının mümkün kıldığı bilgileri benimseyebilir. Kaşıntıdan mustarip olan pek çok kişinin kesinlikle bu tür önlemleri alma motivasyonu vardır.

“Bazen neyin işe yarayacağını bulma konusunda çaresiz kalıyorlar” diye ekledi.

Padmanabha, cihaz üzerinde çalışmaya devam etmek için araştırma fonu arıyor.

“Çeşitli teknik projeler üzerinde çalıştım” dedi, “ama şimdi, kişisel mücadelelerimden ilham alarak, hayatımda çok fazla acıya neden olan bu şeyi – kaşıntıyı – hedef almayı umuyorum.”

Bu nöroteknoloji araştırma haberi hakkında

Soyut

Çizilme yoğunluğunun ölçülmesi için çok modlu bir algılama halkası

Arka plan

Çok sayıda tıbbi durumda hasta bakımında iyileştirmeler sağlamak için kronik kaşıntının objektif bir ölçümü gereklidir. Giyilebilir teknolojiler çizik tespiti konusunda ümit verici olsa da, şu anda çizik yoğunluğunu tahmin edemiyorlar ve bu da kaşıntının bir kişi üzerindeki etkisinin kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını engelliyor.

Yöntemler

Bu çalışmada çizik tespitine ek olarak çizik yoğunluğunun tahminine yönelik bir çerçeve sunuyoruz. Bu, bir ivmeölçer ve bir kontak mikrofonu, temel gerçeklik yoğunluk değerlerini yakalamak için basınca duyarlı bir tablet ve 0-600 miliwatt (mW) güç ölçeğinde çizilme yoğunluğunun regresyonu için makine öğrenme algoritmalarından oluşan çok modlu bir halka cihazıyla gerçekleştirilir. 0-10 sürekli ölçeğe eşlenebilir.

Sonuçlar

Algoritmalarımızın performansını 20 kişi üzerinde, bir deneği çapraz doğrulamanın dışında bırakarak ve 14 ek katılımcıdan elde edilen verileri kullanarak değerlendiriyoruz ve algoritmalarımızın, kaşınma yoğunluğu seviyelerinin klinik olarak anlamlı ayrımını sağladığını gösteriyoruz. Bunu yaparak cihazımız, hastanın kendisi tarafından bildirilen klinik değerlendirmelerde sıklıkla kullanılan 0-10 ölçeğinin yorumlanmasında önemli değişikliklerin ölçülmesine olanak sağlar.

Sonuçlar

Bu çalışma, parmağa takılan bir cihazın, kaşıma eylemi için çok boyutlu, objektif, gerçek zamanlı ölçümler sağlayabileceğini göstermektedir.