Bút mực từ tính có thể phát hiện bệnh Parkinson

Thiết bị có khả năng phát hiện các chuyển động nhỏ, tần số cao nên phù hợp để kiểm tra chứng run tay, đạt độ chính xác hơn 96% trong việc xác định đối tượng mắc bệnh Parkinson.

Bệnh Parkinson có thể khó chẩn đoán, nhưng một triệu chứng phổ biến của tình trạng thoái hóa thần kinh tiến triển này là những cơn run nhỏ, thường xuyên ở tay. Với mục tiêu sàng lọc và phát hiện sớm bệnh Parkinson, các nhà khoa học ở Đại học California đã phát triển bút chẩn đoán để phát hiện những chuyển động tay đó.

Chiếc bút này không viết theo nghĩa thông thường. Thay vào đó, một đầu bút từ tính linh hoạt và mực ferrofluid chuyển đổi chuyển động thành những dao động trong từ trường, tận dụng hiệu ứng được gọi là từ đàn hồi tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn điện được tích hợp vào thân bút. Trong một nghiên cứu thí điểm nhỏ, tín hiệu điện đó đã được sử dụng để đào tạo một mạng lưới nơ-ron tích chập để phân biệt chính xác giữa chữ viết của bệnh nhân mắc bệnh Parkinson và nhóm người khỏe mạnh.

Ông Gary Chen, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết thiết bị có khả năng phát hiện các chuyển động nhỏ, tần số cao nên rất phù hợp để kiểm tra chứng run tay. Trong nghiên cứu thí điểm, dữ liệu đào tạo chỉ đến từ hai bệnh nhân mắc bệnh Parkinson và 10 người tham gia đối chứng khỏe mạnh, và quá trình xác thực đã bổ sung thêm bốn người tham gia, bao gồm một người mắc bệnh Parkinson. Do vậy, cần có các nghiên cứu theo dõi lớn hơn với nhóm đối tượng đa dạng hơn để trả lời các câu hỏi về thiết bị và các ứng dụng tiềm năng.

Bút mực từ tính có phần đầu được làm bằng nam châm neodymium nhỏ trộn vào Ecoflex - chất liệu cao su silicon được dùng sản xuất chân tay giả và đạo cụ phim. Thân bút chứa một bình chứa "mực" ferrofluid, được bao quanh bởi một thùng có cuộn sợi dẫn điện tích hợp. Khi người dùng vẽ hoặc viết, các biến dạng ở đầu bút sẽ thay đổi từ trường và chuyển động của chất lỏng sắt từ khiến bút nhạy cảm với gia tốc trên bề mặt viết hoặc trong không khí. Các biến động từ nhỏ tạo ra dòng điện trong cuộn dây và những thay đổi đối với dòng điện đó được phân tích thay vì kết quả trên giấy của các tác vụ viết hoặc vẽ thử nghiệm, như thường được thực hiện trong các đánh giá thần kinh ngày nay.

Những người tham gia được yêu cầu thực hiện một số tác vụ, bao gồm vẽ vòng lặp và viết chữ. Dữ liệu chuẩn hóa được sử dụng để đào tạo một số loại thuật toán học máy và phân tích hiệu suất tốt nhất đến từ mạng nơ-ron tích chập một chiều, đạt độ chính xác hơn 96% trong việc xác định đối tượng mắc bệnh Parkinson. Biến động dòng điện trong quá trình thử nghiệm đôi khi nhỏ hơn một microampe và phiên bản nghiên cứu của bút được kết nối với bộ khuếch đại dòng điện bằng cáp.

Ngoài việc xác thực các kết quả ban đầu, nghiên cứu sâu hơn cũng có thể giúp xác định xem bút có thể phân biệt giữa bệnh Parkinson và các tình trạng khác có triệu chứng run hay không và liệu bút có thể xác định các giai đoạn khác nhau của cùng một bệnh hay không. Hơn nữa, các nhà khoa học cũng muốn nghiên cứu xem ngôn ngữ mẹ đẻ hoặc tay thuận của đối tượng có ảnh hưởng đến kết quả hay không.

Theo https://spectrum.ieee.org