Geavanceerde home-tech maakt de weg vrij voor de toekomst van medische diagnostiek

  • Ingenieurs ontwikkelen hightech toiletbril die de gezondheid van het hart kan monitoren
  • Wearable detecteert vroege symptomen van boezemfibrilleren
  • Detectie van de eerste symptomen van een beroerte is nu makkelijker met een mobiele app
  • Analyse van vingernagel kan bloedarmoede diagnosticeren
  • Milde cognitieve stoornissen kunnen worden opgepikt door een eenvoudige zintuiglijke test
  • Kunnen longaandoeningen bij kinderen opgespoord worden op basis van hun hoest?
  • Mobiele app detecteert oorontstekingen bij kinderen
  • Hoe beïnvloedt technologie de toekomst van de medische diagnostiek?

Diagnostiek is een van de belangrijkste aspecten van de gezondheidszorg. Wanneer iemand zich ziek voelt, gaat diegene meestal naar een arts welke vervolgens een aantal onderzoeken doet. Vervolgens komt er in de meeste gevallen een diagnose en wordt een een behandeling voorgeschreven. Volgens de Centers for Disease Control and Prevention (CDC), worden er alleen al in de Verenigde Staten jaarlijks 14 miljard laboratoriumonderzoeken gedaan en mede op basis daarvan wordt 70 procent van de medische beslissingen genomen.

Een infographic die het percentage sterfgevallen van patiënten laat zien, evenals het percentage van alle ongewenste voorvallen in ziekenhuizen welke kunnen worden toegeschreven aan diagnostische fouten.
De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat fouten in de diagnose verantwoordelijk zijn voor 6 tot 17 procent van alle ongewenste voorvallen in de Amerikaanse ziekenhuizen, waaronder 10 procent van alle sterfgevallen van patiënten.

Het zo snel mogelijk vaststellen van de juiste diagnose is van het grootste belang voor de kansen op herstel. Hoe eerder een arts kan ontdekken waar de patiënt mee te maken heeft, des te groter de kans dat hij of zij er snel weer bovenop komt. Dat is echter niet altijd zo eenvoudig als het klinkt en een verkeerde diagnose kan vaak ernstige gevolgen hebben. Foute diagnoses zijn volgens de Wereldgezondheidsorganisatie verantwoordelijk voor ongeveer 10 procent van de sterfgevallen onder patiënten in de Verenigde Staten. Om betere diagnoses te stellen en fouten terug te dringen maken steeds meer medische professionals wereldwijd gebruik van moderne technologie.

Ingenieurs ontwikkelen hightech toiletbril die de gezondheid van het hart kan monitoren

De Wereldgezondheidsorganisatie schat dat hart- en vaatziekten wereldwijd verantwoordelijk zijn voor 17,9 miljoen sterfgevallen per jaar. Maar liefst 85 procent daarvan wordt toegeschreven aan hartaanvallen en beroertes. Veel van deze sterfgevallen hadden echter gemakkelijk voorkomen kunnen worden wanneer de onderliggende oorzaak op tijd was gesignaleerd. Om dit probleem aan te pakken hebben ingenieurs van het Rochester Institute of Technology nu een hightech toiletbril ontwikkeld waarmee mensen hun cardiovasculaire gezondheid thuis in de gaten kunnen houden.

De wc-bril werkt met een batterij en is uitgerust met drie sets sensoren die bij elk toiletbezoek electrocardiogram (ECG), photoplethysmogram (PPG) en ballistocardiogram (BCG) metingen registreren. Deze gegevens worden gebruikt om het hartslagvolume, de bloeddruk en de zuurstofvoorziening  in het weefsel in te analyseren. De data wordt vervolgens via WiFi naar de cloud verzonden. “Het op de toiletbril gebaseerde cardiovasculaire monitoringsysteem biedt de mogelijkheid om een gat in de patiëntenmonitoring op te vullen door trendgegevens vast te leggen die voorheen niet mogelijk waren”, schrijven de onderzoekers. “Dit systeem biedt de mogelijkheid om veel van de uitdagingen met thuismonitoring aan te pakken op een manier die past in de dagelijkse routine van patiënten en een uitgebreide en nauwkeurige set klinisch relevante metingen biedt”.

Tijdens het testen ontdekten de ingenieurs dat hun systeem vaak een nauwkeurigheid heeft die vergelijkbaar is met die van standaard ziekenhuismetingen, in sommige gevallen zelfs nauwkeuriger. Het enige nadeel van de wc-bril is dat deze geen nauwkeurige metingen kan verzamelen wanneer de persoon daadwerkelijk gebruikmaakt van het toilet, maar de ingenieurs hopen dit probleem ook op te lossen.

Een infographic die het aantal sterfgevallen wereldwijd aan hart- en vaatziekten laat zien.
Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie kunnen jaarlijks 17,9 miljoen sterfgevallen worden toegeschreven aan hart- en vaatziekten, waarbij hartaanvallen en beroertes verantwoordelijk zijn voor 85 procent van deze sterfgevallen.

Wearable detecteert vroege symptomen van boezemfibrilleren

Voor degenen die hun hartconditie de hele dag in de gaten willen houden – en niet alleen wanneer ze op het toilet zitten – kan een slimme polsband de uitkomst zijn. Het prototype is ontwikkeld door onderzoekers van het Biomedical Engineering Institute van de Kaunas University of Technology en kan de eerste signalen van boezemfibrilleren detecteren. Dit is een van de meest voorkomende vormen van aritmie, een onregelmatige hartslag. Omdat boezemfibrilleren in het beginstadium makkelijk over het hoofd te zien is, kan dit leiden tot veel ernstigere problemen, zoals bloedstolsels, beroertes en hartfalen.

Het apparaat is uitgerust met PPG- en ECG-sensoren, die het mogelijk maken om veranderingen in het bloedvolume in het weefsel te detecteren en de elektrische activiteit van het hart via de huid te monitoren. Na het filteren van niet relevante digitale ruis met behulp van speciale algoritmes, vergelijkt het apparaat de door de twee sensoren geregistreerde metingen en de drager met trillingen waarschuwen zodra het iets afwijkends detecteert. “Omdat deze aandoening veel voorkomt zou elke persoon ouder dan 65 jaar op atriumfibrilleren moeten worden onderzocht”, zegt de hoofdwetenschapper, Dr. Vaidotas Marozas. “Echter, op basis van een korte-termijn klinische ECG kan de aritmie alleen worden gedetecteerd wanneer de aandoening chronisch is. Onze technologie is dus zeer nuttig voor situaties waarin deze episodes slechts af en toe voorkomen”.

Detectie van de eerste symptomen van een beroerte is nu makkelijker met een mobiele app

Onderzoekers van de Polytechnic University van Valencia (UPV) hebben een Android-app ontwikkeld die met behulp van smartphonesensoren vroege symptomen van een beroerte kan detecteren en automatisch hulpdiensten hierover kan inlichten. De app, die zich momenteel in de testfase bevindt, vraagt gebruikers om drie taken uit te voeren. Allereerst moet de gebruiker lachen voor de camera van de smartphone. Als iemand namelijk een beroerte heeft gehad, kan het gezicht daarna gedeeltelijk verlamd zijn, waardoor hij niet meer kan glimlachen. Vervolgens moet de gebruiker een  een eenvoudige zin herhalen in de microfoon van de smartphone, zodat de app de spreekvaardigheid van de gebruiker kan controleren. Als laatste moet de gebruiker beide armen optillen terwijl hij of zij de smartphone vasthoudt. Gebruikers die een beroerte hebben gehad zijn vaak niet in staat om de ene arm net zo hoog op te tillen als de andere. De smartphone app detecteert dat via een de accelerometer van de smartphone.

Wanneer de gebruiker twee van deze drie taken niet kan uitvoeren, zal de app automatisch proberen de hulpdiensten en het belangrijkste contact van de gebruiker te waarschuwen. “Ondanks de bewustwordingscampagnes die door verschillende partijen worden gevoerd, zijn veel mensen nog steeds niet in staat om de symptomen van deze aandoening te identificeren”, zegt Jaime Lloret, een universitair hoofddocent. “Smartphones blijken een waardevol platform voor de ontwikkeling van gezondheidsapplicaties. Zoals in dit geval om vroegtijdig een aandoening te signaleren die in Spanje alleen al 120.000 mensen treft”.

Analyse van vingernagel kan bloedarmoede diagnosticeren

Hoewel bloedarmoede niet zo ernstig is als sommige van de andere hierboven genoemde aandoeningen, kan het ook een negatieve invloed hebben op de levenskwaliteit. Mensen met bloedarmoede voelen zich bijvoorbeeld erg vermoeid en zwak. Het is een is een veel voorkomende bloedziekte die wereldwijd zo’n 2 miljard mensen treft. De aandoening wordt gekenmerkt door een gebrek aan gezonde rode bloedcellen en wordt meestal gediagnosticeerd via een volledig bloedbeeld onderzoek (CBC). Vanaf nu kan het dus ook eenvoudiger via een smartphone foto app.

Onderzoekers van de Emory University hebben een app ontwikkeld die bloedarmoede kan waarnemen door de concentratie hemoglobine in het bloed  af te leiden uit een foto van nagelbedden. Omdat nagelbedden geen melanine bevatten – die de kleur van het bloed kan maskeren – kan de roze kleur een indicatie geven van het totale hemoglobinegehalte. Onderzoekers hebben nu een algoritme ontworpen waarmee het hemoglobinegehalte in het bloed ingeschat kan worden. De app biedt patiënten met bloedarmoede een eenvoudige, goedkope en niet-invasieve manier om hun aandoening te in de gaten te houden. Dit kan vooral nuttig zijn in ontwikkelingslanden, waar de toegang tot medische faciliteiten vaak beperkt is. “Voor alle andere point-of-care anemie detectie-instrumenten is externe apparatuur nodig. Met deze methoden moet je bovendien steeds afwegingen maken tussen tussen invasiviteit, kosten en nauwkeurigheid”, zegt hoofdonderzoeker Wilbur Lam. “Dit is een op zichzelf staande app waarvan de nauwkeurigheid te vergelijken is met huidige testmethodes, zonder dat je daarvoor bloed hoeft af te nemen”.

Milde cognitieve stoornissen kunnen worden opgepikt door een eenvoudige zintuiglijke test

Een milde cognitieve stoornis (MCI – mild cognitive impairment) is een gematigde vorm van leeftijdsgebonden cognitieve achteruitgang die problemen met het geheugen en denken met zich meebrengt. MCI kan bovendien leiden tot ernstigere aandoeningen als Alzheimer. Sterker nog, bij 30-50 procent van de mensen leidt deze stoornis uiteindelijk tot Alzheimer. Daarom is het erg belangrijk om MCI zo vroeg mogelijk te diagnosticeren zodat artsen verdere cognitieve achteruitgang op tijd kunnen voorkomen. Helaas is er op dit moment geen eenvoudige manier om deze aandoening te diagnosticeren en patiënten moeten vaak een uitgebreide neuropsychologische beoordeling doorlopen die bovendien niet altijd een goede indicatie geeft.

Om dit probleem aan te pakken hebben onderzoekers uit Zwitserland en het Verenigd Koninkrijk een eenvoudig en goedkope test ontwikkeld die MCI zeer nauwkeurig kan detecteren. In de test, die kan worden uitgevoerd op een smartphone of pc, wordt van gebruikers gevraagd om op een knop te drukken wanneer ze een flits zien of een geluid horen. Door de reactiesnelheden op de flitsen en geluiden te analyseren kan de test nauwkeurig vaststellen of de persoon aan MCI lijdt. “We zijn bijzonder enthousiast over dit werk omdat het laat zien hoe we met deze zeer eenvoudige en goedkope tests grote delen van de bevolking kunnen bereiken. We zijn blij dat onze bevindingen het verband verduidelijken tussen ons zicht en gehoor en hun bijdrage in de geheugen(dys)functie; het wordt steeds duidelijker dat het behoud van onze cognitieve vaardigheden bij het ouder worden afhangt van hoe goed onze zintuigen nog zijn”, zegt professor Micah Murray van de Universiteit van Lausanne in Zwitserland.

Kunnen longaandoeningen bij kinderen opgespoord worden op basis van hun hoest?

Ademhalingsproblemen zijn de op één na belangrijkste reden waarom kinderen bij de spoedeisende hulp terechtkomen. De oorzaken kunnen bovendien zelfs voor de meest ervaren kinderartsen moeilijk te achterhalen zijn. Om dit probleem op te lossen hebben onderzoekers van de University of Queensland in Australië een app ontwikkeld die gebruikmaakt van machine learning-technieken om verschillende aandoeningen van de luchtwegen nauwkeurig te identificeren op basis van het geluid van de hoest van een kind.

De onderzoekers verzamelden allereerst een audio database die bestond uit hoestopnamen van 1.437 kinderen van een maand tot 12 jaar oud die in het ziekenhuis waren opgenomen met longontsteking, astma, bronchiolitis, kinkhoest of algemene lagere luchtwegaandoeningen (LRTD). Meer dan 800 van deze geluidsopnames werden vervolgens gebruikt om een trainingsset te ontwikkelen waarmee met behulp van machine learning unieke geluidskenmerken van de afzonderlijke longaandoeningen kunnen worden herkend. Tot slot werd het algoritme toegepast op de resterende 585 hoestopnames in de database, waarbij het de aandoeningen met een nauwkeurigheid van maar liefst 81 tot 97 procent wist te identificeren.

Mobiele app detecteert oorontstekingen bij kinderen

De National Institutes of Health noemt oorontstekingen als de meest voorkomende reden waarom ouders hun kind naar een dokter brengen. Oorontstekingen worden meestal veroorzaakt door bacteriën en ontstaan wanneer er zich achter het trommelvlies vocht ophoopt. Een oorontsteking kan niet alleen pijnlijk zijn maar ook het gehoor van het kind bemoeilijken. Door de vage symptomen kunnen oorontstekingen echter vaak moeilijk te diagnosticeren zijn.

Dankzij onderzoekers van de University of Washington (UW) komt hier binnenkort wellicht verandering in. Ze hebben een app ontwikkeld die vloeistof achter het trommelvlies kan detecteren met behulp van een stuk papier en de speaker en microfoon van de telefoon.

Het papier wordt eerst in een trechter gevouwen en op het buitenoor geplaatst, waarna de telefoon een continu tjilpend geluid van 150 milliseconden door de trechter afspeelt. Dit geluid wordt vervolgens door de microfoon  opgepikt wanneer het geluid terugkaatst van het trommelvlies. De aan- of afwezigheid van vocht achter het trommelvlies beïnvloedt het trillingspatroon van de gereflecteerde geluidsgolven op verschillende manieren, waardoor het veel gemakkelijker is om de oorontsteking te diagnosticeren. Volgens de onderzoekers wist de app de aanwezigheid van vloeistof met een nauwkeurigheid van 85 procent te identificeren, wat vergelijkbaar is met de huidige klinische methoden. “Het ontwikkelen van een nauwkeurig screeningsinstrument voor smartphones kan voor ouders en zorgverleners in gebieden met beperkte middelen van groot belang zijn”, zegt Shyam Gollakota, universitair hoofddocent aan UW’s Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering. “Een belangrijk voordeel van onze technologie is dat er behalve een stuk papier en een smartphone app geen extra hardware nodig is”.

Hoe beïnvloedt technologie de toekomst van de medische diagnostiek?

Voortschrijdende technologie heeft een grote invloed gehad op bijna elk aspect van de gezondheidszorg en dat kan binnenkort ook het geval zijn in de medische diagnostiek. Diagnostiek speelt een belangrijke rol in de geneeskunde en betekent voor een patiënt vaak het verschil tussen leven en dood. Daarom zijn medische professionals voortdurend op zoek naar manieren om de nauwkeurigheid en beschikbaarheid van hun diagnostische methoden uit te breiden.

In de afgelopen jaren zijn technologieën als wearables, kunstmatige intelligentie en machine learning steeds belangrijkere en nauwkeurigere diagnostische hulpmiddelen geworden. Er vindt hiermee ook een verschuiving plaats van diagnoses die uitsluitend in een klinische omgeving worden uitgevoerd naar een meer gepersonaliseerde en private omgeving. Het is dan niet al te moeilijk om ons een toekomst voor te stellen waarin we thuis al bij verschillende aandoeningen betrouwbaar een diagnose kunnen uitvoeren zonder een arts te raadplegen.

Gratis e-books voor 13 sectoren.

De wereld verandert in snel tempo en dat heeft grote impact op all sectoren. Daarom hebben we voor maar liefst 13 sectoren een compact e-book ontwikkeld. Daarin vind je de laatste trends op een rij, onderbouwd met interessante statistieken.
Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen