Desde la ingestión de pastillas hasta la inyección de insulina, los pacientes con frecuencia administran su propia medicación. Pero no siempre lo hacen bien. El cumplimiento inadecuado de las órdenes de los médicos es un lugar común, lo que representa miles de muertes y miles de millones de dólares en costos médicos al año. Los investigadores del MIT han desarrollado un sistema para reducir esos números para algunos tipos de medicamentos.
La nueva tecnología combina la detección inalámbrica con la inteligencia artificial para determinar cuándo un paciente está usando una pluma de insulina o un inhalador, y señala posibles errores en el método de administración del paciente. «Algunos trabajos anteriores informan que hasta el 70% de los pacientes no se toman la insulina según lo prescrito, y muchos pacientes no usan los inhaladores correctamente», dice Dina Katabi, profesora Andrew y Erna Viteri en el MIT, cuyo grupo de investigación ha desarrollado el nuevo solución. Los investigadores dicen que el sistema, que se puede instalar en un hogar, podría alertar a los pacientes y cuidadores sobre errores de medicación y reducir potencialmente las visitas innecesarias al hospital.
La investigación aparece en la revista Medicina de la naturaleza. Los autores principales del estudio son Mingmin Zhao, estudiante de doctorado en el Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT, y Kreshnik Hoti, ex científico visitante del MIT y actual miembro de la facultad de la Universidad de Prishtina en Kosovo. Otros coautores incluyen a Hao Wang, un ex postdoctorado de CSAIL y actual miembro de la facultad de la Universidad de Rutgers, Aniruddh Raghu, estudiante de doctorado de CSAIL.
Algunos medicamentos comunes implican intrincados mecanismos de administración. «Por ejemplo, los bolígrafos de insulina requieren un cebado para asegurarse de que no haya burbujas de aire en el interior. Y después de la inyección, debes mantener la presión durante 10 segundos», dice Zhao. «Todos esos pequeños pasos son necesarios para administrar adecuadamente el medicamento a su sitio activo». Cada paso también presenta una oportunidad para errores, especialmente cuando no hay un farmacéutico presente para ofrecer consejos correctivos. Es posible que los pacientes ni siquiera se den cuenta cuando cometen un error, por lo que el equipo de Zhao diseñó un sistema automatizado que puede hacerlo.
Su sistema se puede dividir en tres grandes pasos. Primero, un sensor rastrea los movimientos de un paciente dentro de un radio de 10 metros, utilizando ondas de radio que se reflejan en su cuerpo. A continuación, la inteligencia artificial rastrea las señales reflejadas en busca de signos de que un paciente se autoadministra un inhalador o una pluma de insulina. Por último, el sistema alerta al paciente o al profesional sanitario cuando detecta un error en la autoadministración del paciente.
Los investigadores adaptaron su método de detección a partir de una tecnología inalámbrica que habían usado anteriormente para monitorear las posiciones para dormir de las personas. Comienza con un dispositivo montado en la pared que emite ondas de radio de muy baja potencia. Cuando alguien se mueve, modula la señal y la refleja de vuelta al sensor del dispositivo. Cada movimiento único produce un patrón correspondiente de ondas de radio moduladas que el dispositivo puede decodificar. «Una cosa buena de este sistema es que no requiere que el paciente use ningún sensor», dice Zhao. «Incluso puede funcionar a través de oclusiones, de manera similar a cómo puede acceder a su Wi-Fi cuando está en una habitación diferente a la de su enrutador».
El nuevo sensor se encuentra en segundo plano en casa, como un enrutador Wi-Fi, y utiliza inteligencia artificial para interpretar las ondas de radio moduladas. El equipo desarrolló una red neuronal para introducir patrones que indiquen el uso de un inhalador o un bolígrafo de insulina. Entrenaron a la red para aprender esos patrones realizando movimientos de ejemplo, algunos relevantes (por ejemplo, usar un inhalador) y otros no (por ejemplo, comer). Mediante la repetición y el refuerzo, la red detectó con éxito el 96 por ciento de las administraciones de bolígrafos de insulina y el 99 por ciento de los usos de inhaladores.
Una vez que dominó el arte de la detección, la red también resultó útil para la corrección. Cada administración adecuada de medicamentos sigue una secuencia similar: levantar la pluma de insulina, cebarla, inyectarla, etc. Por lo tanto, el sistema puede señalar anomalías en cualquier paso en particular. Por ejemplo, la red puede reconocer si un paciente mantiene presionada su pluma de insulina durante cinco segundos en lugar de los 10 segundos prescritos. Luego, el sistema puede transmitir esa información al paciente o directamente a su médico, para que puedan corregir su técnica.
«Al dividirlo en estos pasos, no solo podemos ver la frecuencia con la que el paciente usa su dispositivo, sino también evaluar su técnica de administración para ver qué tan bien lo están haciendo», dice Zhao.
Los investigadores dicen que una característica clave de su sistema basado en ondas de radio es que no es invasivo. «Una forma alternativa de resolver este problema es instalando cámaras», dice Zhao. «Pero usar una señal inalámbrica es mucho menos intrusivo. No muestra la apariencia de las personas».
Agrega que su marco podría adaptarse a medicamentos más allá de los inhaladores y bolígrafos de insulina; todo lo que se necesitaría es reentrenar la red neuronal para reconocer la secuencia apropiada de movimientos. Zhao dice que «con este tipo de tecnología de detección en el hogar, podríamos detectar problemas desde el principio, para que la persona pueda ver a un médico antes de que el problema se agrave».
