IBM 如何用數(shù)據(jù)追蹤世界上最致命的傳染病？

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)的數(shù)據(jù)顯示，南非約有 80% 的人口患有潛伏性肺結(jié)核，僅在 2013 年就有 45萬例肺結(jié)核陽性患者。肺結(jié)核的致死率在去年超過了艾滋病，成為了世界上最致命的傳染病。

全球約有 37.5% 的肺結(jié)核患者未被確診，未被確診也就意味著沒有應(yīng)對(duì)的治療方案?？梢哉f這是檢測環(huán)節(jié)，或者說治療環(huán)節(jié)上的缺陷。這些患者會(huì)不斷地感染新患者，從而導(dǎo)致疾病在人群中傳播的惡性循環(huán)。而確診這些患者將有助于推動(dòng)肺結(jié)核治療方法的進(jìn)步，這也是 IBM 之所以支持 WHO 結(jié)核病終止戰(zhàn)略的原因。 IBM 為 WHO 提供了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以診斷、預(yù)測結(jié)核病，并最終遏制結(jié)核病的傳播。

在追蹤傳染病環(huán)節(jié)中最大的難題在于，疾病監(jiān)測信息報(bào)告管理系統(tǒng)是由不同的健康機(jī)構(gòu)監(jiān)管。而調(diào)查結(jié)果仍需要人工手動(dòng)輸入到系統(tǒng)中，這就不可避免會(huì)出現(xiàn)遺漏、輸入錯(cuò)誤等問題。另外，在南非國家，患有肺結(jié)核會(huì)被打上社會(huì)偏見的烙印，所以許多肺結(jié)核患者也不愿意提供相關(guān)信息。

研究員 Toby Kurien 手上拿的是一塊小型無線電肺結(jié)核追蹤器,

由 IBM 研究所非洲制造實(shí)驗(yàn)室研發(fā)

在不久前才投入使用的約翰內(nèi)斯堡實(shí)驗(yàn)室里， IBM 的研究人員正在嘗試解決數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法遇到的難題，想要設(shè)計(jì)一個(gè)更為有效的防控結(jié)核病策略。通過使用廉價(jià)的無線電標(biāo)簽，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在約翰內(nèi)斯堡的特定區(qū)域內(nèi)投放數(shù)十個(gè)無線電標(biāo)簽，以匿名追蹤結(jié)核病的傳播路徑。

研究員 Toby Kurien 和 Darlington Shingirirai 同在 Braamfontein 總部的實(shí)驗(yàn)室工作，他們嘗試著將無線電標(biāo)簽商用化，將其應(yīng)用于醫(yī)院、診所等場所，最終應(yīng)用于社區(qū)中。 Kurien 是當(dāng)?shù)氐闹圃鞓I(yè)內(nèi)一名十分出名的工程師，也加入了這款追蹤器研發(fā)過程。 Darlington 是一名生物信息學(xué)博士，在八個(gè)月前入職了 IBM 非洲研究所，他的加入對(duì)醫(yī)療健康的研究無異于錦上添花。

如何更有效地追蹤肺結(jié)核

一般來說，無線射頻追蹤器使用場所有限，只能在某一特定區(qū)域能工作，比如說商場。但是無線射頻追蹤器的收發(fā)距離有限，監(jiān)測員很難判斷在監(jiān)控范圍內(nèi)的是誰，剛剛又是誰進(jìn)入了監(jiān)控范圍。所以在類似商場或其他特殊場所，無線射頻追蹤器的效果就要大打折扣了。

然而 Kurien 和 Shingirirai 的無線電標(biāo)簽就解決了追蹤器的收發(fā)距離問題。

Kurien 說：“我們的無線電標(biāo)簽間就可以互相通訊，所以當(dāng)兩個(gè)無線電標(biāo)簽互聯(lián)時(shí)，它們的交互記錄就會(huì)被記錄下來。”舉個(gè)例子，一個(gè)攜帶標(biāo)簽的患者可能會(huì)分別進(jìn)入與另外十個(gè)攜帶標(biāo)簽患者的通訊范圍，兩兩標(biāo)簽間就會(huì)逐一通訊(八個(gè)人在公交車上，三個(gè)人在家里)。如果每位患者都攜帶有這一無線電標(biāo)簽的話，那么每兩兩標(biāo)簽間的通訊都會(huì)被逐一記錄下來。

三維數(shù)據(jù)可視化有助于研究員和衛(wèi)生組織確定“超級(jí)聯(lián)絡(luò)員”，

由此可設(shè)計(jì)一個(gè)有針對(duì)性的免疫接種策略

從無線電標(biāo)簽中收集來的數(shù)據(jù)將呈現(xiàn)在一個(gè)三維動(dòng)態(tài)監(jiān)測的顯示屏上，科學(xué)家和研究員們可以利用這些數(shù)據(jù)來分析疾病的分布情況，甚至追蹤疾病的傳播路徑。同時(shí)，因?yàn)榻臃N疫苗的花費(fèi)太高，這些數(shù)據(jù)還可幫助醫(yī)療人員來確定優(yōu)先免疫接種患者。

Kurien 說：“這些標(biāo)簽負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)，而我們則將這些收集來的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，以此來確定疾病的分布情況。當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)一處疾病密集地時(shí)，這就意味著有一個(gè)帶有標(biāo)簽的患者進(jìn)入了這一密集地大多數(shù)的人通訊范圍，我們把這樣的人稱為‘超級(jí)聯(lián)絡(luò)員’或者高集中性的人。這些數(shù)據(jù)顯示，如果我們選擇超級(jí)聯(lián)絡(luò)員進(jìn)行接種治療的話，這就意味著我們可以打破這一密集網(wǎng)絡(luò)，阻止疾病的進(jìn)一步傳播。”

Shingirirai 稱：“通過使用這些標(biāo)簽，我們可以分析疾病在不同人群中的傳播模式，這一信息不僅對(duì)預(yù)防疾病傳播起著至關(guān)重要的作用，而且在分析疾病傳播機(jī)制及在不同環(huán)境下的易感人群中扮演著必不可少的角色。這便使我們可以制定出更有效的干預(yù)措施，比如有針對(duì)性的免疫接種(異煙肼預(yù)防性治療)，強(qiáng)化結(jié)核病患者的檢測方法，傳染控制以及其他一些預(yù)防疾病傳播的措施。”

除了調(diào)查數(shù)據(jù)提取的操作不當(dāng)以外，另一個(gè)導(dǎo)致結(jié)核病追蹤困難的原因在于像 GPS 傳感器這類的傳統(tǒng)工具不但價(jià)格高昂，更重要的是，患者都不愿意攜帶。這些用作醫(yī)療數(shù)據(jù)收集的追蹤器通常都會(huì)被認(rèn)為是侵犯私人隱私的。還有一個(gè)更敏感的問題在于，戴著一個(gè)追蹤器無異于向別人宣告自己是結(jié)核病患者。

了解到這些問題之后，技術(shù)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了第三代追蹤器，也就是最小的這個(gè)版本。Kurien 告訴我們：“每一塊芯片包含有一個(gè)小型傳感器，存儲(chǔ)設(shè)備和電池。我們將芯片做成手鐲大小，然后配上時(shí)尚的外殼，這樣別人就看不出佩戴者是結(jié)核病患者了”。 Shingirirai 指出，為了降低追蹤器的辨識(shí)性，他們還可以將其做成頭帶(女性患者)或腕帶(男性患者)形式。

技術(shù)團(tuán)隊(duì)有了這些設(shè)計(jì)思想后，與當(dāng)?shù)氐某鮿?chuàng)科技公司 SiGNL 合作，生產(chǎn)制造了這些追蹤器。他們計(jì)劃在一個(gè)可控的環(huán)境內(nèi)(如醫(yī)院)對(duì)這批追蹤器進(jìn)行首測，滿足要求后再將其投入大規(guī)模使用。這一追蹤器也可以用來追蹤其他類型的傳染病。

“我們學(xué)習(xí)的知識(shí)越多，我們對(duì)事物的理解也就更深。當(dāng)我們對(duì)事物的理解開始加深時(shí)，我們采取的行動(dòng)自然也就會(huì)更積極。而在這一事例中，我們在與結(jié)核病的抗?fàn)幹挟a(chǎn)生了巨大影響。”

為了支持 WHO 結(jié)核病終止戰(zhàn)略， IBM 研發(fā)的傳染病追蹤器不僅是一款創(chuàng)新發(fā)明，更是一款實(shí)用的工具。它不僅貢獻(xiàn)了可提升人類健康安全的寶貴數(shù)據(jù)，還消除了現(xiàn)有追蹤器在社會(huì)層面的弊端，并解決了成本問題。