新しいヘルスケアソリューション: ヘルスケアにおける AI と IoT が認知症患者をどのように支援できるか

年齢を重ねるにつれて、私たちの体はさまざまな病気や障害に悩まされるようになります。それはまるで逆方向に実行する、若さの逆サイクルのようです。ヘルスケアにおける AI と IoT が認知症患者にどのように役立つかをご紹介します。

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高齢者は加齢とともに、正しく歩く能力、聞く力、はっきりと話す能力、視力が低下する能力を失うことがよくあります。認知症は、記憶、意思決定、思考能力の喪失など、いくつかの精神状態の機能障害です。この記事では、ヘルスケアにおける AI と IoT テクノロジーが、高齢者の症状をどのようにサポートできるかについて説明します。

アルツハイマー病

高齢者がアルツハイマー病に罹患すると、日常生活を支える記憶力やその他の認知能力が失われることがよくあります。

時間が経つにつれて、患者の状態は悪化し、最終的には周囲の状況に反応することさえできなくなります。アルツハイマー病の患者は病状が進行するにつれて記憶障害を起こしやすくなることはよく知られているため、介護者が患者を一人にしないことが極めて重要です。この病気の治療法はまだ見つかっていないが、医療現場では発症を遅らせるために懸命に取り組んでいる。

パーキンソン病

パーキンソン病に罹ると、神経系に病気が生じ、徐々に動けなくなります。最初は手の軽い震えなどの軽い症状が現れますが、徐々に体が硬直し、動けなくなります。

パーキンソン病には治療法がなく、薬物療法は初期段階での症状の一部を軽減することしかできません。医師は、そのような患者に対して、脳の特定の部分を管理し制御するために手術を勧めることがあります。

事実と統計

アルツハイマー病協会の2020年統計によると、約580万人（65歳以上）がアルツハイマー病を患っています。この数は2050年までに1,380万人に達すると予想されています。

パーキンソン病財団は、2020 年までに米国でパーキンソン病を患う人が約 100 万人になると予測しています。平均して、パーキンソン病患者は薬代に年間最大2,500ドルを費やし、手術には患者1人あたり約10万ドルかかる。

医療用モノのインターネット (IoMT)

IoMT は、医療およびヘルスケア分野におけるモノのインターネット技術です。 IoT テクノロジーがヘルスケア業界のニーズを満たすと、人類は強力なソリューションを目撃することになるでしょう。モバイル デバイスとセンサーは、患者、医師、医療従事者の生活を支援する上で不可欠であることが証明されています。

モノのインターネットは、物理的な接触なしに、あるコンピューターから別のコンピューターにデータを転送できるテクノロジーです。これは、さまざまなコンピューター、センサー、マシンが相互に通信できるようにするワイヤレス テクノロジです。

IoT センサーにより、医師や看護師は自宅から遠く離れた患者の健康記録やバイタルサインにアクセスできるようになります。これらの IoT センサーはインターネットに接続されており、重要な更新があればすぐに医療専門家に報告されます。 IoT と医療技術の両方のアプローチが融合し、患者ケアが向上しています。

IoT がアルツハイマー病やパーキンソン病の患者にどのように役立つか

高齢者がアルツハイマー病を発症している初期兆候の一つは、徘徊を始めることです。徐々に記憶が失われていくため、迷子になりやすくなります。この脅威は、介護者や家族に大きな責任を課します。患者の周囲は安全ではないため、最終的には少なくとも 1 人の介護者が常に患者と一緒にいることが必要になります。

パーキンソン病に罹ると、神経系の制御が失われ始めます。ほとんどの場合、このような患者は動いているときや立っているときに転倒する傾向があります。彼らの心は前進するつもりですが、臓器は脳の命令を実行することができません。したがって、そのような場合でも、介護者や家族は患者のそばにいて、日常の活動を手伝う必要があります。

これらの患者が使用する RFID チップ、GPS トラッカー、モーション センサーなどのデバイスに IoT テクノロジーを適用すると、患者の自立に役立ちます。リストバンド、靴下、ジャケット、ボタン、メガネ、靴底など、日常のあらゆるものに使用される IoT 技術は非常に便利です。

この仕組みにより、患者が自宅や日常の活動から離れると、IoT センサーが介護者や看護師に通知します。こうすることで、愛する人が記憶障害を患った場合、その人の居場所を監視することができます。

パーキンソン病とすくみ足症候群（FOG）

パーキンソン病患者が直面する主な問題の一つは、歩行のすくみです。特定の動作を行う準備ができたときに体の一部を動かすことができないことは障害です。

この状態では、患者は脳と神経系の間の伝達ミスにより転倒します。 IoT デバイスは、患者の日常生活やその他の体の形や動きを追跡できるようになりました。システムは患者の日常生活を観察し、異常なパターンや突然のパターンがないか確認し、FOG 発作の脅威の可能性について医師や介護者に通知します。

認知症患者のためのIoTと人工知能の融合

認知症の治療にかかる費用の大部分は介護者が負担します。定期的な看護師によるケアや家族によるケアなど、すべての費用。パーキンソン病やアルツハイマー病の患者を介護する場合、家族がやるべきことがほとんどなく、時間がかかってしまいます。

IoTデバイスは認知症、アルツハイマー病、パーキンソン病の患者に使用されます。

対照的に、看護師による定期的な認知ケアを受けることができない人もたくさんいます。最新の AI テクノロジーと認知症患者向けの IoT デバイスを組み合わせると、人工知能が介護者の脳を上書きできるようになります。

AI がヘルスケアにどのような影響を与えているかに驚かれることでしょう。認知症患者向けに使われるIoTデバイスは、膨大なデータを刻々と収集します。このような患者データに機械学習アルゴリズムを適用すると、介護者のアプリケーションをトレーニングして、患者がそれに応じてさらなる措置を講じられるよう支援できるようになります。

たとえば、ML/DL プログラムは、アルツハイマー病患者が食事、着替え、社交、読書、ゲームなどの日常の余暇活動を行う能力を向上させるのに役立ちます。

ほとんどの場合、これらの患者はうつ病や孤独に苦しんでいるため、AI テクノロジーは患者の関心を維持する上で重要な役割を果たすことができます。さらに、パーキンソン病の場合、ML プログラムは震えや FOG イベントに関して継続的な悪化行動を示したため、医師とその家族に通知を送信して具体的な措置を講じるように求めました。

さらに、これらの IoT デバイスを通じて AI テクノロジーによって収集されたデータは、ヘルスケア業界にとって大きな資産となります。このような重要かつ大量のデータに基づく急性分析は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの認知症の予防、遅延、治療に大きな可能性を秘めている可能性があります。ヘルスケアにおける AI の利点は数え切れないほどあります。

機械学習モデル

最近、IBMとマイケル・J・フォックス財団は、臨床医がパーキンソン病をよりよく理解するのに役立つ可能性のある機械学習モデルの開発に着手した。 BRAIN の研究により、Journal of Neurology とディープラーニング プログラムが MRI 検査、年齢、性別、患者の病歴、神経心理学的検査を解釈して、アルツハイマー病を発症する可能性を予測できることが判明しました。

結局のところ、AI と IoT は一緒に進む運命にあります。人工知能は IoT テクノロジーに多くのメリットをもたらします。 AI は人間の心から学び、時間をかけてデータから学習する可能性があります。

IoT は比較的新しい技術であり、まだパフォーマンスが低い部分があります。認知症患者向けのスマート IoT デバイスには、患者の健康状態やバイタルサインに関する重要な情報が保存されています。人工知能は、この種のハイエンドデータを活用するのに最適です。ヘルスケア業界における AI は次のフロンティアです。

ユースケース: 高齢者向け IoT

ここでは、IEEE コンピューター協会が研究したユースケースについて説明します。このユースケースでは、スマート デバイスとイメージング センサーを備えた IoT テクノロジを使用して、アルツハイマー病やパーキンソン病を患う高齢者の生活の質の向上を支援しました。このシステムは、患者の周囲環境に接続されたさまざまなスマートデバイスからデータを収集し、そのデータを分析することで患者の行動を理解し、患者がより良い生活を送るための適切な提案を提供します。

患者関連のさまざまな健康モニターとセンサー:

• 健康および動作データを検出するための多感覚周波数帯域
• 患者室のノブ、引き出し、ドアに設置されたセンサー
• 患者の活動、動き、状態を検知するカメラ
• 無線センサーネットワーク（WSN）とビーコン（Bluetoothテクノロジー）は、さまざまなセンサーからの無線信号を検出します。

システムは、以下に示すように 3 層アーキテクチャで設定されています。

これらの IoT デバイスは、次のような患者の行動によって引き起こされる問題のあるアクティビティを追跡します。

• 昼夜を問わず異常な動き
• 混乱した行動や見当識障害
• 患者がベッドやソファで過ごす時間が増えたと感じる
• トイレに行く頻度

上記で説明したシステムは、認知症患者のパターン、行動、動きを分析し、緊急事態が発生する前に介護者に通知できる、精度が高く汎用性の高いシステムです。

要約する

現在、世界が COVID-19 パンデミックに見舞われている中、テクノロジー中心のヘルスケアは今後も定着するでしょう。人工知能と IoT テクノロジーは、ヘルスケア分野で幅広い範囲にわたります。ヘルスケアにおける AI アプリケーションは、特にアルツハイマー病やパーキンソン病などの認知症患者の健康を世界的に改善することができます。医療およびヘルスケア分野における IoT は、既成のヘルスケア ソリューションを作成するのに非常に効果的であることが証明されています。