रुग्ण कसे चालतात, यावरून मेंदूतील गाठीच्या वाढीचे संकेत

प्रौढांमधील सर्वांत सामान्य मेंदू-गाठ असलेल्या ग्लायोब्लास्टोमामध्ये (glioblastoma), शस्त्रक्रिया, किरणोपचार आणि केमोथेरपी करूनही, मध्यगा जीवनमान (median survival) सुमारे 15 महिने असते. इतर उच्च-श्रेणी ग्लायोमांप्रमाणे (high-grade gliomas), त्यात कार्यक्षमतेचा उत्तरोत्तर ऱ्हास होतो, आणि रोग सामान्यतः निदानानंतर चार ते सहा महिन्यांनी वाढतो. रोगाच्या वाढीची खात्री कॉन्ट्रास्ट-वर्धित MRI ने केली जाते — एक महागडी, कोंडल्यासारखे वाटायला लावणारी तपासणी, पेसमेकर असलेल्या लोकांसाठी अनेकदा अशक्य, केवळ दर दोन ते तीन महिन्यांनी केली जाणारी, आणि रोग आधीच पुढे गेल्यानंतरच तो दाखवू शकणारी.

अंगावर घालता येणारे संवेदक (wearable sensors) तपासण्यांमधील पोकळी भरून काढू शकतील. पण प्रत्येक रुग्णाची हालचाल वेगळी असते, आणि बदल गाठ कुठे आहे आणि ती कशी पसरते यावर अवलंबून असतात. सर्वांत सोपा सारांश, पावलांची संख्या, महत्त्वाची गोष्ट चुकवू शकतो: व्यक्ती किती चालते एवढेच नव्हे, तर कशी चालते.

रोज घातला जाणारा संवेदक

इम्पीरियल कॉलेज लंडनचे Rishit Das, Barbora Barancikova आणि Matt Williams यांनी BrainWear अभ्यासातील डेटा वापरला; त्यात उच्च-श्रेणी ग्लायोमा असलेल्या रुग्णांनी मनगटावर त्वरणमापक घातला, आणि दवाखान्यातील प्रत्येक भेटीला स्थिर किंवा प्रगतिशील (progressive) असे लेबल दिले गेले. संपूर्ण डेटासंचात 78 रुग्ण आणि लेबल असलेल्या 114 भेटी आहेत.

कच्च्या संकेतातून, UK Biobank साठी विकसित केलेल्या एका वर्गीकरण साधनाने चालण्याचे टप्पे वेगळे काढले. ते गाळले गेले, 15 सेकंदांच्या तुकड्यांमध्ये कापले गेले आणि काळानुसार हालचालीच्या तीव्रतेच्या एकाच वक्रापर्यंत संक्षिप्त केले गेले.

चालण्याचा आकार वाचताना

चालण्यांची तुलना करण्यासाठी, चमूने रफ पाथ सिद्धांत (rough path theory) नावाच्या गणिताच्या एका शाखेतून एक साधन उसने घेतले: पथ स्वाक्षऱ्या (path signatures). स्वाक्षरी काळानुसार उलगडणाऱ्या संकेताच्या “आकाराचा” सारांश, एकमेकांत गुंफलेल्या (nested) समाकलांच्या एका क्रमाद्वारे देते, आधी कोणतेही मॉडेल प्रशिक्षित करण्याची गरज न पडता. स्वाक्षऱ्या याआधीच हस्तलिखित चिनी अक्षरे आणि मानवी कृती ओळखण्यासाठी वापरल्या गेल्या आहेत. SigMMD हे संबंधित माप, संकेतांचे दोन संग्रह एकमेकांपासून किती वेगळे आहेत हे मोजते: ते जितके मोठे, तितका फरक अधिक.

प्राथमिक पडताळणी म्हणून, स्वाक्षऱ्यांनी चालणे हे झोपणे, बसणे, उभे राहणे किंवा वाहनातून प्रवास करणे यांपासून स्पष्टपणे वेगळे ओळखले.

प्रत्येक रुग्ण स्वतःचाच संदर्भ

दवाखान्याच्या दोन भेटींमधील प्रत्येक कालावधीसाठी, चालण्याचे पहिले साधारण दोन आठवडे रुग्णाची आधाररेषा (baseline) म्हणून वापरले गेले. नंतरच्या प्रत्येक दिवसाची तिच्याशी SigMMD वापरून तुलना केली गेली, आणि दैनंदिन मूल्यांची सरासरी काढून प्रत्येक भेटीसाठी एक संख्या मिळवली गेली.

केवळ या संख्यांनी स्थिर आणि प्रगतिशील भेटी जेमतेमच वेगळ्या केल्या: रुग्ण एकमेकांपासून फारच वेगळ्या प्रकारे चालतात. म्हणून लेखकांनी प्रत्येक मूल्याला त्याच रुग्णाच्या स्थिर भेटींदरम्यानच्या सरासरीने भागले. 1 पेक्षा अधिक गुणोत्तर म्हणजे, या वेळी, रोग स्थिर असताना सहसा होते त्यापेक्षा रुग्णाचे चालणे आपल्या आधाररेषेपासून अधिक दूर भरकटले.

आकडे काय सांगतात

पुरेसा डेटा आणि किमान एक स्थिर भेट 11 रुग्ण आणि 26 भेटींसाठी उपलब्ध होती — 11 प्रगतिशील, 15 स्थिर — एकूण 3,030 तास चालणे. वैयक्तिकृत गुणोत्तर प्रगतिशील भेटींमध्ये अधिक होते (प्रत्येक रुग्णाच्या आत लेबल्सची सरमिसळ करणाऱ्या एका चाचणीत p = 0.016: लेबल्सना काहीच अर्थ नसता, तर इतका मोठा फरक येण्याची शक्यता सुमारे 1.6%).

एकच इशारा-उंबरठा म्हणून वापरल्यावर, आणि प्रत्येक वेळी जुळवणीतून (tuning) वगळलेल्या एका रुग्णावर चाचणी केल्यावर, गुणोत्तराने वक्राखालील क्षेत्रफळ (area under the curve) — ते प्रगतिशील भेटींना स्थिर भेटींपेक्षा किती चांगल्या प्रकारे वरचे स्थान देते याचा गुण, 0.5 (योगायोग) ते 1 (परिपूर्ण) — 0.85 इतके गाठले (95% व्याप्ती 0.66 ते 0.99). त्याने 11 पैकी 8 प्रगतिशील भेटी ओळखल्या आणि स्थिर भेटींपैकी 80% भेटी बरोबर स्थिर म्हणून ठरवल्या. याउलट, पावलांची संख्या योगायोगापेक्षा चांगली ठरली नाही: त्याच वैयक्तिकृत पद्धतीसाठी 0.44, आणि प्रत्येक भेटीपूर्वीच्या 60 दिवसांचा वापर करणाऱ्या पारंपरिक मॉडेलसाठी 0.42.

पहिले पाऊल, अजून चाचणी नव्हे

लेखक मर्यादांवर भर देतात. रुग्णगट अगदी लहान आहे. आणि प्रत्येक रुग्णाच्या स्थिर संदर्भात, एखाद्या प्रगतीनंतर आलेल्या स्थिर भेटीही असू शकतात, त्यामुळे हे गुणोत्तर अजून प्रत्यक्ष वेळेत काढता येत नाही. अभ्यास दाखवतो की स्थिर आणि प्रगतिशील कालावधींमध्ये चालणे वेगळे असते; मनगटावरील संवेदक स्कॅनच्या आधी रोगाची वाढ ओळखू शकतो, हे तो अजून दाखवत नाही. त्यासाठी, संदर्भ केवळ आधीच्या स्थिर भेटींवर अवलंबून असावा लागेल, आणि तेही काळानुसार मागोवा घेतलेल्या कितीतरी मोठ्या गटात.

त्यांनी सुचवलेली पुढची पायरी म्हणजे प्रत्येक भेटीसाठी एक मूल्य न घेता दैनंदिन मूल्यांचा सतत मागोवा घेणे, रुग्णांच्या चालण्यातील बदल त्यांच्या ऱ्हासाची अगदी सुरुवात दर्शवू शकतो का हे पाहण्यासाठी. तोपर्यंत, मनगटपट्टा ही एक संशोधन-कल्पनाच राहते, जिचा उद्देश एक दिवस स्कॅन आणि वैद्यकीय तपासण्यांना पूरक ठरणे हा आहे, त्यांची जागा घेणे नव्हे.