Kamery na podczerwień i AI mogą pomagać w wykrywaniu chorób

Wystarczy zbadać twarz kamerą termowizyjną, aby dostrzec objawy choroby serca czy wątroby – wskazują najnowsze eksperymenty. Dzięki coraz doskonalszym czujnikom i sztucznej inteligencji (AI), wkrótce lekarze mogą dostać nowe nieinwazyjne narzędzia, które pozwolą na proste, szybkie i niedrogie wykrywanie, a także monitorowanie różnych groźnych schorzeń.

Fot. anitalvdb/Adobe Stock
Fot. anitalvdb/Adobe Stock

Termometr pod pachą to prawdopodobnie jeden z najczęściej stosowanych sposobów prostej diagnostyki stosowanej w domu. Wiadomo – gorączka przy bólu gardła i katarze to najpewniej infekcja i konieczność zgłoszenia się do lekarza. Jednak zmiany w temperaturze ciała mogą powiedzieć o zdrowiu człowieka znacznie więcej, a to dzięki rozwojowi takich technologii jak precyzyjne kamery termowizyjne i sztuczna inteligencja (SI lub artificial intelligence – AI).

AI może odczytać wiek z temperatury twarzy

Naukowcy z Uniwersytetu Pekińskiego przekonują, że niedługo lekarze, mierząc temperaturę skóry, będą mogli wykrywać choroby metaboliczne. Na podstawie analizy termicznych skanów twarzy prawie 3 tys. ochotników w wieku od 21 do 88 lat badacze wytrenowali sztuczną inteligencję, która potrafi określić wiek i różne parametry zdrowia człowieka. Okazuje się na przykład, że z wiekiem wyraźnie spada temperatura nosa, a rośnie wokół oczu. Ponadto, u osób ze stłuszczeniem wątroby zmiany te zachodziły szybciej. Z kolei nadciśnieniu towarzyszyła wyższa temperatura policzków.

„Starzenie się to naturalny proces. Jednak nasze narzędzie może pomóc w promowaniu zdrowego starzenia się i życia bez chorób” – podkreśla Jing-Dong Jackie Han, współautorka publikacji, która ukazała się w piśmie „Cell Metabolism”.

Ocieplenie policzków i okolic oczu, jak pokazały bardziej szczegółowe analizy, wiązały się m.in. ze stanami zapalnymi w organizmie oraz procesami naprawy uszkodzonego w komórkach DNA. „Zegar termiczny organizmu jest silnie związany z chorobami metabolicznymi, których wcześniejsze techniki obserwacji twarzy nie były w stanie wykrywać” – przekonuje prof. Han.

Mając na uwadze te odkrycia, badacze sprawdzili także, czy „wiek termiczny” można cofnąć dzięki ćwiczeniom fizycznym. Poprosili w tym celu niewielką grupę 23 ochotników, aby przynajmniej dwa razy dziennie, przez dwa tygodnie wykonywali po 800 podskoków przez linę. Już po tak krótkim czasie, w temperaturze twarzy tych osób zaszły takie zmiany, jakby odmłodniały one o pięć lat.

Zdaniem badaczy opracowana przez nich metoda może stać się ważnym narzędziem diagnostycznym. „Mamy nadzieję, że termiczne obrazowanie twarzy będzie stosowane w klinikach. Ma ono duży potencjał wczesnego wykrywania chorób, co pozwala na wprowadzenie odpowiednich interwencji” – uważa specjalistka.

Analiza temperatury twarzy z użyciem AI dokładniejsza niż czasochłonne metody?

W czerwcu 2024 r. grupa z chińskiego Uniwersytetu Tsinghua opublikowała badanie pokazujące, że podobną metodą można szacować prawdopodobieństwo występowania u danej osoby choroby wieńcowej. W porównaniu ze szczegółowym pomiarem i analizą temperatury twarzy badania takie jak EKG, angiogramy czy testy krwi są czasochłonne, obciążające pacjenta i wymagają różnych laboratoryjnych zasobów – podkreślają naukowcy.

Wśród 460 osób w wieku średnio 58 lat, u których występowało podejrzeniem chorób serca, badacze przeprowadzili analizy temperatury twarzy z wykorzystaniem specjalnych czujników i sztucznej inteligencji. System okazał się o 13 proc. bardziej dokładny od standardowej metody polegającej na analizie czynników predysponujących do rozwoju schorzenia i klinicznych objawów. Naukowcy zauważyli, że na obecność choroby najsilniej wskazywała różnica temperatury między lewą i prawą częścią twarzy, a także maksymalna i średnia temperatura.

Badanie miało dopiero wstępny charakter i potrzebne będą dalsze testy, ale naukowcy wyrażają duże nadzieje. „Niewymagająca bliskiego kontaktu metoda możliwa do zastosowania w czasie rzeczywistym w zwykłym gabinecie lekarskim może usprawnić pracę przychodni, pozwolić na zaoszczędzenie czasu ważnego dla lekarza i pacjenta. Ponadto może pozwolić na prowadzenie masowych badań przesiewowych” – twierdzą autorzy.

 Pasożyty widoczne w termowizji

Szczegółowe oględziny ludzkiego ciała z wykorzystaniem termowizji mogą być przydatne również w diagnostyce innych przypadłości. Naukowcy z Liverpool School of Tropical Medicine opisali badanie, w którym, z pomocą kamery reagującej na podczerwień wykrywali wywoływaną przez pasożyty limfatyczną filarozę.

W związku z powodowanymi przez pasożyty zapaleniami, zajęte chorobą nogi są wyraźnie cieplejsze niż zdrowe – informują badacze. Jak dodają, temperatura pozwala przy tym oszacować nasilenie schorzenia oraz pomaga wykryć wtórne zakażenia bakteryjne. Metoda jest przy tym prosta w użyciu i niedroga, więc może być z łatwością wykorzystywana w krajach Globalnego Południa, w których najczęściej występuje choroba. Zdaniem naukowców innowacja pozwoli na wykrywanie przypadków niedających jeszcze objawów klinicznych, a także prognozowanie i monitorowanie jej postępów.

„Termowizja w podczerwieni to nowatorska i obiektywna metoda ilościowego określania zmian klinicznych w przebiegu związanego z filariozą obrzęku limfatycznego. Wykorzystuje się w niej naturalną emisję promieniowania podczerwonego do rejestrowania temperatury powierzchni skóry. To narzędzie pomoże obiektywnie monitorować postęp choroby lub wykrywać nowe i subkliniczne przypadki w terenie” – mówi autorka badania, dr Louise Kelly-Hope.

Termografia – obiecująca, ale wciąż niewystarczająco sprawdzona

Czy zatem lekarze będą na co dzień obserwowali pacjentów kamerami na podczerwień? To całkiem prawdopodobne, choć może to jeszcze potrwać. Eksperci z Uniwersytetu w Getyndze w 2023 roku opublikowali przegląd badań poświęconych różnym zastosowaniom termicznej obserwacji ciała w wykrywaniu i monitorowaniu chorób. Opracowanie objęło 72 badania z udziałem ponad 17 tys. osób dotyczące 38 różnych zaburzeń zdrowotnych. „Badanie potencjału termografii w większości obszarów medycznych wciąż znajduje się we wczesnych etapach” – przyznają autorzy przeglądu. Zarazem nie kryją nadziei na dalszy rozwój tej metody.

„Dzięki ciągle rosnącym możliwościom technicznym kamer termowizyjnych oraz wspomaganych sztuczną inteligencją komputerowemu przetwarzaniu i analizie obrazów, zastosowanie termografii jest coraz łatwiejsze, a specyficzne szkolenia i dalsza edukacja personelu są coraz prostsze. Dlatego też (…) termografia powinna być bardziej intensywnie analizowana, szczególnie w zakresie masowych badań przesiewowych i wczesnej diagnostyki, ponieważ łączy najlepsze potrzebne do tego cechy, takie jak mobilność, nieinwazyjność oraz zautomatyzowane opcje oceny przy niskim zużyciu zasobów i rozsądnych kosztach. Jak pokazują nasze wyniki, termografia jest już wykorzystywana w krajach o niskim i średnim dochodzie jako alternatywa dla drogich lub dotychczas nieistniejących metod przesiewowych dla chorób niezakaźnych o częstym występowaniu” – podsumowują badacze.

Marek Matacz

Źródła:

Z. Yu et al., 2024, Thermal facial image analyses reveal quantitative hallmarks of aging and metabolic diseases, “Cell Metabolism” 36(7)

Cell Press, 2 lipca 2024, Doctors could soon use facial temperature for early diagnosis of metabolic diseases

M. Kung, J. Zeng i in., 2024, Prediction of coronary artery disease based on facial temperature information captured by non-contact infrared thermography, “BMJ Health & Care Informatics” 2024, 31

BMJ Group, 3 stycznia 2024, Facial thermal imaging + AI accurately predict presence of coronary artery disease, EurekaAlert!

L.A. Kelly-Hope i in., 2021, Infrared Thermal Imaging as a Novel Non-Invasive Point-Of-Care Tool to Assess Filarial Lymphoedema, “Journal of Clinical Medicine” 2021, 10

Liverpool School of Tropical Medicine, 26 maja 2021, Infrared Thermal Imaging as a Novel Non-Invasive Point-Of-Care Tool to Assess Filarial Lymphoedema

D. Kesztyüs i in., 2023, Use of Infrared Thermography in Medical Diagnosis, Screening, and Disease Monitoring: A Scoping Review, “Medicina” 59(12)

Autor

Marek Matacz

Marek Matacz - Od ponad 15 lat pisze o medycynie, nauce i nowych technologiach. Jego publikacje znalazły się w znanych miesięcznikach, tygodnikach i serwisach internetowych. Od ponad pięciu lat współpracuje serwisem "Zdrowie" oraz serwisem naukowym Polskiej Agencji Prasowej. Absolwent Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego.

ZOBACZ TEKSTY AUTORA

ZOBACZ PODOBNE

  • Werewka/PAP

    Historia. Brudne ręce chirurgów zamiast leczyć uśmiercały 

    Jeszcze na początku XIX w. chirurdzy kroili pacjentów brudnymi rękami. Nie myli ich nawet po sekcji zwłok, gdy udawali się tuż po tym przyjmować porody. Nosili czarne fartuchy, by łatwiej było na nich ukryć ślady krwi. Lekarz, który wpadł na prostą zależność – brudne ręce – zakażenie – popadł w obłęd, bo środowisko nie dało mu wiary. Dlaczego tyle wieków musiało minąć od stworzenia mydła do jego powszechnego stosowania, również w medycynie? I komu udało się w końcu odkazić sale operacyjne?

  • Adobe Stock

    Cukier = próchnica

    Dentyści apelują do rodziców o powstrzymanie się przed dodawaniem cukru, w tym syropów owocowych i miodu, do posiłków i przekąsek w pierwszych dwóch latach życia dziecka. Potem lepiej też go ograniczać. Zobacz, co jeszcze pomoże ci uniknąć próchnicy. 

  • Adobe Stock

    Cukrzyca typu 1 z perspektywy korytarza szkolnego

    Patronat Serwisu Zdrowie

    Ania, Iwona, Justyna…to tylko trzy z setek matek spędzające całe dnie w przedszkolach, szkołach. Dlaczego? Ich dzieci mają cukrzycę typu 1 (CT1), a placówki nie chcą brać odpowiedzialności za opiekę. Powinna być ona sprawowana przez pielęgniarki. Tych jednak brakuje, a pozostali pracownicy nie wyrażają najczęściej zgody na podawanie leków. Obowiązek ten spada zatem na rodziców.

  • Adobe Stock

    Cichy zawał nie boli

    Przebiega prawie niezauważalnie. Daje objawy przypominające grypę lub zwykłe przeziębienie. W podobny sposób objawia się choćby niedobór witamin, minerałów i rozmaite nerwice. Trudno go rozpoznać, łatwo go „przechodzić”, dlatego bywa nazywany cichym zabójcą.

NAJNOWSZE

  • Werewka/PAP

    Historia. Brudne ręce chirurgów zamiast leczyć uśmiercały 

    Jeszcze na początku XIX w. chirurdzy kroili pacjentów brudnymi rękami. Nie myli ich nawet po sekcji zwłok, gdy udawali się tuż po tym przyjmować porody. Nosili czarne fartuchy, by łatwiej było na nich ukryć ślady krwi. Lekarz, który wpadł na prostą zależność – brudne ręce – zakażenie – popadł w obłęd, bo środowisko nie dało mu wiary. Dlaczego tyle wieków musiało minąć od stworzenia mydła do jego powszechnego stosowania, również w medycynie? I komu udało się w końcu odkazić sale operacyjne?

  • Generator Innowacyjności - od pomysłu do więzi międzypokoleniowych

  • Budynki podświetlone na czerwono na znak sprzeciwu wobec krzywdzenia dzieci

  • Jak się lepiej uczyć? Jest kilka trików

  • Cukier = próchnica

  • Adobe Stock

    Rany trudno gojące się pod kontrolą

    W Polsce aż milion pacjentów zmaga się z ranami trudno gojącymi się albo inaczej przewlekłymi, takimi jak odleżyny oraz owrzodzenia – cukrzycowe, żylne, niedokrwienne czy nowotworowe. Ten typ ran odpowiada za ogromne cierpienia fizyczne i psychiczne chorych oraz stanowi poważne wyzwanie dla systemu ochrony zdrowia.

  • Mikroplastik można znaleźć nawet w mózgu czy sercu – wskazują wstępne badania

  • Nie do kosza ani do WC, czyli jak utylizować leki