Рассеянный склероз (РС) – коварное заболевание. Пациенты страдают, потому что их иммунная система атакует их собственные нервные волокна, что подавляет передачу нервных сигналов. У людей с рассеянным склерозом наблюдаются различные нарушения двигательных функций и сенсорного восприятия от легкой до тяжелой степени. Эти нарушения нарушают повседневную деятельность и снижают общее качество жизни.
Какими бы индивидуальными ни были симптомы и течение заболевания, столь же индивидуальны и способы его лечения. Чтобы отслеживать прогрессирование заболевания и иметь возможность рекомендовать эффективное лечение, врачи регулярно просят своих пациентов описать их симптомы, такие как усталость.
Ухожу из памяти
Таким образом, перед пациентами стоит непростая задача: предоставить по памяти информацию о состоянии своего здоровья и о том, на что они были способны за последние несколько недель и даже месяцев. Данные, собранные таким образом, могут быть неточными и неполными, поскольку пациенты могут неправильно запоминать детали или адаптировать свою реакцию к социальным ожиданиям. А поскольку эти реакции оказывают существенное влияние на то, как фиксируется прогрессирование заболевания, с этим можно справиться неправильно.
«Врачам было бы полезно иметь доступ к надежным, частым и долгосрочным измерениям параметров здоровья пациентов, которые дают точное и всестороннее представление о состоянии их здоровья», — объясняет Шкурта Гаши. Она является ведущим автором нового исследования и постдоком в группах, возглавляемых профессорами ETH Кристианом Хольцем и Гуннаром Рэтчем на факультете компьютерных наук, а также научным сотрудником Центра искусственного интеллекта ETH.
Вместе с коллегами из ETH Zurich, Университетской больницы Цюриха и Цюрихского университета Гаши теперь показал, что фитнес-трекеры и смартфоны могут предоставлять такого рода надежные долгосрочные данные с высоким временным разрешением. Их исследование было опубликовано в журнале npj Digital Medicine .
Дизайн исследования и настройка моделирования данных. Фото: npj Digital Medicine (2024). DOI: 10.1038/s41746-024-01025-8
Цифровые маркеры для рассеянного склероза
Исследователи набрали группу добровольцев — 55 человек с рассеянным склерозом и еще 24 человека в качестве контрольной группы — и предоставили каждому человеку повязку для отслеживания фитнеса. В течение двух недель исследователи собирали данные с этих носимых устройств, а также со смартфонов участников. Затем они провели статистические тесты и анализ этих данных с помощью машинного обучения, чтобы выявить надежную и клинически полезную информацию.
Особенно значимыми оказались данные о физической активности и частоте сердечных сокращений , которые были собраны с носимых устройств участников. Чем выше тяжесть заболевания и уровень утомляемости участников, тем ниже оказалась их физическая активность и вариабельность сердечного ритма. По сравнению с контрольной группой пациенты с рассеянным склерозом совершали меньше шагов в день, занимались в целом более низким уровнем физической активности и регистрировали более постоянные интервалы между ударами сердца.
То, как часто люди использовали свой смартфон, также предоставило важную информацию о тяжести заболевания и уровне усталости: чем реже участник исследования пользовался своим телефоном, тем выше уровень его инвалидности и тем тяжелее уровень усталости. Исследователи получили представление о двигательных функциях с помощью игрового теста на смартфоне.
Этот тест, разработанный в ETH несколько лет назад, требует от пользователя как можно быстрее нажимать на экран, чтобы виртуальный человек двигался как можно быстрее. Мониторинг того, как быстро человек стучит и как частота постукиваний меняется с течением времени, позволяет исследователям сделать выводы о его двигательных навыках и физической усталости.
«В целом сочетание данных с фитнес-трекера и смартфона позволяет нам с высокой степенью точности различать здоровых участников и людей с рассеянным склерозом», — говорит Гаши. «Объединение информации, связанной с несколькими аспектами заболевания, включая физиологические, поведенческие, двигательные функции и информацию о сне, имеет решающее значение для более эффективного и точного мониторинга заболевания».
Приложение Querum для Android, которое мы использовали для сбора данных, связанных с работой двигателя во время постукивания. Фото: npj Digital Medicine (2024). DOI: 10.1038/s41746-024-01025-8
Надежный подход
Этот новый подход дает страдающим рассеянным склерозом простой способ сбора надежных и клинически полезных долгосрочных данных в повседневной жизни. Исследователи ожидают, что этот тип данных может привести к улучшению лечения и более эффективным методам лечения заболеваний: более полные, точные и надежные данные помогают экспертам принимать более правильные решения и, возможно, даже предлагать эффективные методы лечения раньше, чем раньше. Более того, оценка данных пациентов позволяет экспертам проверять эффективность различных методов лечения.
Теперь исследователи предоставили свой набор данных другим ученым. Они также указывают на необходимость более масштабного исследования и большего количества данных для разработки надежных и обобщаемых моделей для автоматической оценки. В будущем такие модели могут позволить пациентам с рассеянным склерозом значительно улучшить свою жизнь благодаря данным фитнес-трекеров и смартфонов.
