Штучний інтелект у менеджменті пацієнтів із бронхіальною астмою: сучасні можливості та перспективи (огляд літератури)

Автор(и)

  • C.М. Андрейчин Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України, Україна https://orcid.org/0000-0002-8770-7353
  • І.Я. Мельничайко Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України, Україна https://orcid.org/0009-0007-2136-2675
  • Л.А. Грищук Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України, Україна https://orcid.org/0000-0002-2528-8843

DOI:

https://doi.org/10.30978/TB2026-2-64

Ключові слова:

бронхіальна астма; штучний інтелект; машинне навчання.

Анотація

Мета роботи — проаналізувати й узагальнити сучасні дані про можливості застосування штучного інтелекту у веденні пацієнтів із бронхіальною астмою та перспективи розвитку.

Матеріали та методи. Для аналізу наукових даних проведено пошук у базах даних PubMed, Google Scholar, Web of Science.

Результати та обговорення. Технологічні рішення на основі штучного інтелекту підвищують точність діагностики й дають змогу проводити персоналізований моніторинг стану здоров’я пацієнтів з астмою. Алгоритми машинного та глибокого навчання інтегрують клінічні, функціональні, лабораторні й генетичні дані, сприяючи точнішому фенотипуванню та прогнозуванню загострень. Моделі на основі аналізу дихальних звуків і спірометрії демонструють високу точність та допомагають автоматизувати оцінку легеневої функції. Прогностичні моделі машинного навчання ефективно оцінюють ризик загострень і стратифікують пацієнтів за ймовірністю нападів задишки. Мобільні додатки, смарт-інгалятори й носильні сенсори забезпечують безперервний моніторинг симптомів, прихильності до терапії та впливу зовнішніх чинників. Чат-боти й цифрові системи підтримки рішень поліпшують комунікацію пацієнта з лікарем, освіту та отримання персоналізованих рекомендацій. Генотипові й комплексні моделі прогнозують відповідь на терапію та ризик загострень, сприяючи персоналізації менеджменту бронхіальної астми.

Висновки. Штучний інтелект відкриває нові можливості для менеджменту пацієнтів із бронхіальною астмою, забезпечуючи точнішу діагностику, фенотипування та прогнозування загострень. Алгоритми машинного та глибокого навчання дають змогу аналізувати великий обсяг клінічних, лабораторних і функціональних даних, що сприяє персоналізації терапії та стратифікації ризику. Використання мобільних додатків, смарт-інгаляторів і носильних сенсорів забезпечує безперервний моніторинг симптомів, прихильності до лікування та впливу зовнішніх чинників, підвищуючи ефективність контролю астми. Незважаючи на високий потенціал, впровадження штучного інтелекту в клінічну практику менеджменту бронхіальної астми потребує додаткової валідації моделей, стандартизації методик та інтеграції в робочі процеси медичних закладів.

Біографії авторів

C.М. Андрейчин, Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України

Андрейчин Сергій Михайлович
д. мед. н., професор, зав. кафедри пропедевтики внутрішньої медицини та фтизіатрії

І.Я. Мельничайко, Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України

Мельничайко Ірина Ярославівна
аспірант кафедри пропедевтики внутрішньої медицини та фтизіатрії

Л.А. Грищук , Тернопільський національний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України

Грищук Леонід Андрійович
д. мед. н., проф. кафедри пропедевтики внутрішньої медицини та фтизіатрії

Посилання

Preizner YE, Yashyna OM. [Methods of artificial intelligence in healthcare]. Measuring and Computing Equipment in Technological Processes. 2020;(1):84-87. http://nbuv.gov.ua/UJRN/vott_2020_1_15. Ukrainian.

Alhejaily AG. Artificial intelligence in healthcare (Review). Biomed Rep. 2024;22(1):11. http://doi.org/10.3892/br.2024.1889.

Almutairi M, Marriott JF, Mansur A. Effect of monitoring adherence to regular inhaled corticosteroid (ICS) alone or in combination with a long-acting β2-agonist (LABA) using electronic methods on asthma outcomes: a narrative systematic review. BMJ Open. 2023 Aug 16;13(8):e074127. http://doi.org/10.1136/bmjopen-2023-074127.

Alqarni AA, Aldhahir AM, Siraj RA, et al. Asthma medication adherence, control, and psychological symptoms: a cross-sectional study. BMC Pulm Med. 2024;24:189. http://doi.org/10.1186/s12890-024-02995-x.

Atzeni M, Cossu L, Gaiotti S, et al. AirPredict: an eHealth platform for asthma management leveraging wearable sensors, digital diaries, and air quality monitoring to optimize patient outcomes. Front Digit Health. 2025 Jun 6;7:1573342. http://doi.org/10.3389/fdgth.2025.1573342.

Badawy M, Ramadan N, Hefny HA. Badawy M, Ramadan N, Hefny HA. Healthcare predictive analytics using machine learning and deep learning techniques: a survey. J Electr Syst Inf Technol. 2023;10:40. http://doi.org/10.1186/s43067-023-00108-y.

Bağcı MF, Do T, Spierling Bagsic SR, et al. Detection and prediction of real-world severe asthma phenotypes by applica­tion of machine learning to electronic health records. J Allergy Clin Immunol Glob. 2025 Apr 17;4(3):100473. http://doi.org/10.1016/j.jacig.2025.100473.

Choi JY, Rhee CK. Predicting asthma exacerbation risk in the adult South Korean population using integrated health data and machine learning models. J Asthma Allergy. 2024;17:783-789. http://doi.org/10.2147/JAA.S471964.

Cook D, Peters D, Moradbakhti L, et al. A text-based conver­sational agent for asthma support: Mixed-methods feasibility study. Digit Health. 2024 Jun 17;10:20552076241258276. http://doi.org/10.1177/20552076241258276.

Correa Jimenez O. A proof-of-concept study on an artificial intelligence model for biological therapy decision-making in severe asthma. Allergy. 2024. https://www.researchgate.net/publication/385508750_A_proof-of-concept_study_on_an_artificial_intelligence_model_for_biological_therapy_decision-making_in_severe_asthma.

Doe G, El-Emir E, Edwards G, et al. Comparing performance of primary care clinicians in the interpretation of SPIROmetry with or without Artificial Intelligence Decision support software (SPIRO-AID): a protocol for a randomised controlled trial. BMJ Open. 2024 Jul 1;14(6):e086736. http://doi.org/10.1136/bmjopen-2024-086736.

Eol HY, Shrestha P, Muth JF, et al. Artificial intelligence-assisted clinical decision support for childhood asthma management: A randomized clinical trial. PLoS One. 2021 Aug 2;16(8):e0255261. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0255261.

Exarchos KP, Beltsiou M, Votti C-A, et al. Artificial intelligence techniques in asthma: a systematic review and meta analysis. Eur Respir J. 2020;56(3):2000521. http://doi.org/10.1183/13993003.00521-2020.

Faiyazuddin M, Rahman SJQ, Anand G, et al. The impact of artificial intelligence on healthcare: a comprehensive review of advancements in diagnostics, treatment, and operational efficiency. Health Sci Rep. 2025 Jan 5;8(1):e70312. http://doi.org/10.1002/hsr2.70312.

Flare_Capital_Partners. Where do healthcare budgets match AI hype? A 10-year lookback of funding data. Medium. 2024 Sep 9. Accessed 2025 Apr 25. https://flarecapitalpartners.medium.com/where-do-healthcare-budgets-match-ai-hype-a-10-year-lookback-of-funding-data-783d52010e29.

Ghozali MT. Assessing ChatGPT’s accuracy and reliability in asthma general knowledge: implications for artificial intelligence use in public health education. J Asthma. 2025;62(6):975-983. http://doi.org/10.1080/02770903.2025.2450482.

Gonem S. Spirometry interpretation in primary care: is there a role for artificial intelligence? ERJ Open Res. 2025 Sep 29;11(5):00353-2025. http://doi.org/10.1183/23120541.00353-2025.

Gudala M, Ross MET, Mogalla S, et al. Benefits of, barriers to, and needs for an artificial intelligence-powered medication information voice chatbot for older adults: interview study with geriatrics experts. JMIR Aging. 2022;5(2):e32169. http://doi.org/10.2196/32169.

Inselman JW, Jeffery MM, Maddux JT, Lam RW, Shah ND, Rank MA, Ngufor CG. A prediction model for asthma exacerbations after stopping asthma biologics. Ann Allergy Asthma Immunol. 2023 Mar;130(3):305-311. http://doi.org/10.1016/j.anai.2022.11.025.

Kadariya D, Venkataramanan R, Yip HY, et al. kBot: Knowledge-enabled Personalized Chatbot for Asthma Self-Management. Proc Int Conf Smart Comput SMARTCOMP. 2019 Jun; 2019:138-143. http://doi.org/10.1109/smartcomp.2019.00043.

Kuruvilla ME, Lee FH, Lee GB. Understanding Asthma Phenotypes, Endotypes, and Mechanisms of Disease. Clin Rev Allergy Immunol. 2019 Apr;56(2):219-233. http://doi.org/10.1007/s12016-018-8712-1.

Luskin AT, et al. Patient Outcomes, Health Care Resource Use, and Costs Associated with High Versus Low HEDIS Asthma Medication Ratio. J Manag Care Spec Pharm. 2017 Nov;23(11):1117-1124. http://doi.org/10.18553/jmcp.2017.23.11.1117.

Matui P, Wyatt JC, Pinnock H, et al. Computer decision support systems for asthma: a systematic review. NPJ Prim Care Respir Med. 2014;24:14005. http://doi.org/10.1038/npjpcrm.2014.5.

Molfino NA, Turcatel G, Riskin D. Machine Learning Approaches to Predict Asthma Exacerbations: A Narrative Review. Adv Ther. 2024 Feb;41(2):534-552. http://doi.org/10.1007/s12325-023-02743-3.

Moore A, Preece A, Sharma R, et al. A randomised controlled trial of the effect of a connected inhaler system on medication adherence in uncontrolled asthmatic patients. Eur Respir J. 2021;57:2003103. http://doi.org/10.1183/13993003.03103-2020.

Mosnaim GS, Greiwe J, Jariwala SP, et al. Digital inhalers and remote patient monitoring for asthma. J Allergy Clin Immunol Pract. 2022;10:2525—2533. http://doi.org/10.1016/j.jaip.2022.06.026.

Nguyen E, Miao B, Pugliese N, et al. Systematic review of mHealth applications that interface with inhaler sensors in asthma. J Allergy Clin Immunol Pract. 2021;9:844-852.e3. http://doi.org/10.1016/j.jaip.2020.08.049.

Ong MS, Sordillo JE, Dahlin A, et al. Machine learning pre­diction of treatment response to inhaled corticosteroids in asthma. J Pers Med. 2024;14:246. http://doi.org/10.3390/jpm14030246.

Pan M, Li R, Wei J, et al. Application of artificial intelligence in the health management of chronic disease: bibliometric analysis. Front Med (Lausanne). 2025 Jan 7;11:1506641. http://doi.org/10.3389/fmed.2024.1506641.

Porter P, Abeyratne U, Swarnkar V, et al. A prospective multicentre study testing the diagnostic accuracy of an auto­mated cough sound centred analytic system for the identification of common respiratory disorders in children. Respir Res. 2019;20:81. http://doi.org/10.1186/s12931-019-1046-6.

Prosperi MC, Marinho S, Simpson A, Custovic A, Buchan IE. Predicting phenotypes of asthma and eczema with machine learning. BMC Med Genomics. 2014;7(Suppl 1):7. http://doi.org/10.1186/1755-8794-7-S1-S7.

Quintero A, Lopez-Molina J, Su M, et al. Identifying and characterising asthma subgroups at high risk of severe exacerbations using machine learning and longitudinal real-world data. BMJ Health Care Inform. 2025;32(1):e101282. http://doi.org/10.1136/bmjhci-2024-101282.

Rackow P, Drennan A, Pinnock H, Dima AL. Optimizing adherence to medication to improve outcomes in asthma. Curr Opin Pulm Med. 2025;31(3):262-269. http://doi.org/10.1097/MCP.0000000000001166.

Ruchonnet-Métrailler I, Siebert JN, Hartley MA, Lacroix L. Automated interpretation of lung sounds by deep learning in children with asthma: scoping review and SWOT analysis. J Med Internet Res. 2024;26:e53662. http://doi.org/10.2196/53662.

Sang B, Wen H, Junek G, et al. An accelerometer-based wearable patch for robust respiratory rate and wheeze detection using deep learning. Biosensors (Basel). 2024;14(3):118. http://doi.org/10.3390/bios14030118.

Settipane RA, Kreindler JL, Chung Y, Tkacz J. Evaluating direct costs and productivity losses of patients with asthma receiving GINA 4/5 therapy in the United States. Ann Allergy Asthma Immunol. 2019 Dec;123(6):564-572.e3. http://doi.org/10.1016/j.anai.2019.08.462.

Shim JS, Kim BK, Kim SH, et al. A smartphone-based application for cough counting in patients with acute asthma exacerbation. J Thorac Dis. 2023;15(7):4053-4065. http://doi.org/10.21037/jtd-22-1492. Epub 2023 Jun 9.

Simpson AJ, Drake S, Healy L, et al. Asthma diagnosis: a comparison of established diagnostic guidelines in adults with respiratory symptoms. EClinicalMedicine. 2024;76:102813. http://doi.org/10.1016/j.eclinm.2024.102813.

Sunjaya A, Edwards GD, Harvey J Validation of artificial intelligence spirometry diagnostic support software in primary care: a blinded diagnostic accuracy study. ERJ Open Res. 2025 Sep 29;11(5):00116-2025. http://doi.org/10.1183/23120541.00116-2025.

Sykes DL, See YY, Chow ECY, et al. Digitally monitored in­­haled therapy: a ‘smart’ way to manage severe asthma? J Asthma. 2024;61:970-975. http://doi.org/10.1080/02770903.2024.2316726.

Tan H, Zhou X, Wu H, et al. Application and research progress of artificial intelligence in allergic diseases. Int J Med Sci. 2025;22(9):2088-2102. http://doi.org/10.7150/ijms.105422.

Tan LD, Nguyen N, Lopez E, et al. Artificial intelligence in the management of asthma: a review of a new frontier in patient care. J Asthma Allergy. 2025;18:1179-1191. http://doi.org/10.2147/JAA.S535264.

The Global Asthma Report 2022. Int J Tuberc Lung Dis. 2022;26:1-104. http://globalasthmareport.org.

Tsang KCH, Pinnock H, Wilson AM, et al. Home monitoring with connected mobile devices for asthma attack prediction with machine learning. Sci Data. 2023;10:370. http://doi.org/10.1038/s41597-023-02241-9.

Tsang KCH, Pinnock H, Wilson AM, Shah SA. Application of machine learning algorithms for asthma management with mHealth: a clinical review. J Asthma Allergy. 2022;15:855-873. http://doi.org/10.2147/JAA.S285742.

Turcatel G, Xiao Y, Caveney S, Gnacadja G, Kim J, Molfino NA. Predicting Asthma Exacerbations Using Machine Learning Models. Adv Ther. 2025 Jan;42(1):362-374. http://doi.org/10.1007/s12325-024-03053-y.

Uwaoma C, Mansingh G. Building a decision support system for automated mobile asthma monitoring in remote areas. 2021. http://doi.org/10.48550/arXiv.2112.11195.

Van de Hei SJ, Poot CC, van den Berg LN, et al. Effectiveness, usa­bility and acceptability of a smart inhaler programme in pa­­tients with asthma: protocol of the multicentre, pragmatic, open-la­­bel, cluster randomised controlled ACCEPTANCE trial. BMJ Open Respir Res. 2022;9:e001400. http://doi.org/10.1136/bmjresp-2022-001400.

Venkataramanan R, Thirunarayan K, Jaimini U, et al. Determination of personalized asthma triggers from multimodal sensing and a mobile app: observational study. JMIR Pediatr Parent. 2019;2:e14300. http://doi.org/10.2196/14300.

Wu CP, Sleiman J, Fakhry B, et al. Novel machine learning identifies 5 asthma phenotypes using cluster analysis of real-world data. J Allergy Clin Immunol Pract. 2024;12(8):2084-2091.e4. http://doi.org/10.1016/j.jaip.2024.04.035.

Xiong S, Chen W, Jia X, et al. Machine learning for prediction of asthma exacerbations among asthmatic patients: a systematic review and meta-analysis. BMC Pulm Med. 2023;23:278. http://doi.org/10.1186/s12890-023-02570-w.

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-05-11

Номер

Розділ

Огляди