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.

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

Fot. CC BY 4.0