PixelCatchers / Getty Images
Spis treści
Najważniejsze wnioski
- Zakażenia COVID-19 wpływają na oddychanie i mowę.
- Naukowcy z MIT opracowali narzędzie oparte na sztucznej inteligencji, które analizuje nagrania dźwiękowe wymuszonego kaszlu w celu diagnozy COVID-19.
- Narzędzie to mogłoby potencjalnie uzupełnić lub zastąpić istniejące testy diagnostyczne COVID-19, ale nie jest pozbawione wad.
Czy pomiary temperatury i bolesne wymazy z nosa wkrótce staną się przeszłością? Analizując dźwiękowe cechy wymuszonego kaszlu, najnowocześniejsze oprogramowanie oparte na sztucznej inteligencji rokuje nadzieje na identyfikację osób chorych na COVID-19, zgodnie z wynikami badania przeprowadzonego przez zespół trzech badaczy z Massachusetts Institute of Technology (MIT). Badanie z września zostało opublikowane w czasopiśmie IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology .
Podobnie jak wszystkie choroby układu oddechowego, COVID-19 atakuje takie narządy i tkanki, jak płuca, krtań (lub krtań głosowa) i tchawica (lub rura tchawiczna), ograniczając pobieranie tlenu i powodując odpowiednie zmiany w oddychaniu i mowie. W ciężkich przypadkach zmiany te „mogą skutkować trudnościami w oddychaniu, których poprawa może zająć miesiące”, mówi Health Life Guide Katherine Herz, MPH , wykładowczyni studiów nad zdrowiem globalnym na University of Iowa, która nie była zaangażowana w badanie, cytując Johns Hopkins University. W łagodnych przypadkach zmiany te mogą być zbyt subtelne dla ludzkiego ucha, ale nie dla zaawansowanej (i superczułej) technologii AI.
„Na dźwięki mówienia i kaszlu wpływają struny głosowe i otaczające je organy” – powiedział ScienceAlert dr Brian Subirana, dyrektor laboratorium MIT Auto-ID i jeden z autorów badania . „Oznacza to, że gdy mówisz, część twojej mowy przypomina kaszel i odwrotnie. Oznacza to również, że rzeczy, które łatwo wywnioskowujemy z płynnej mowy, sztuczna inteligencja może po prostu wychwycić z kaszlu, w tym takie rzeczy jak płeć osoby, język ojczysty, a nawet stan emocjonalny”.
Co to dla Ciebie oznacza
Twój status zakażenia COVID-19 może być odzwierciedlony w Twoich cechach głosowych. Chociaż test na kaszel COVID-19 wydaje się obiecujący, konieczne są dalsze badania. W międzyczasie możesz odwiedzić stronę internetową swojego stanowego lub lokalnego departamentu zdrowia, aby znaleźć najnowsze lokalne informacje na temat testów. Zadzwoń do swojego lekarza, jeśli masz objawy COVID-19.
Jak opracowano model?
Naukowcy opracowali MIT Open Voice Brain Model (MOVBM), oparty na sztucznej inteligencji „framework przetwarzania mowy”, który służy jako test diagnostyczny COVID-19. MOVBM opiera się na zestawie pięciu biomarkerów, czyli cech powszechnie kojarzonych z daną chorobą lub zaburzeniem, aby odróżnić upośledzenia układu oddechowego od cech zakażenia COVID-19. Te biomarkery obejmują:
- Degradacja mięśni
- Zmiany w strunach głosowych
- Zmiany nastroju/nastroju
- Zmiany w płucach i drogach oddechowych
„Fizyczna struktura płuc i dróg oddechowych ulega zmianie w wyniku infekcji układu oddechowego, a na początku pandemii COVID-19 epidemiolodzy osłuchiwali płuca, gdy pacjenci wymuszali kaszel, jako część swoich metod diagnostycznych” – napisali autorzy, opisując sposoby, w jakie COVID-19 wpływa na jakość wokalizacji.
Dzięki stworzeniu trójjęzycznego (angielski, hiszpański i kataloński) silnika do nagrywania dźwięku, autorzy byli w stanie zebrać nagrania dźwiękowe wymuszonych kaszli 5320 uczestników, a także wszelkie istotne informacje medyczne. Dane od 4256 uczestników zostały następnie wprowadzone do modelu, aby „wytrenować” go do rozróżniania wymuszonego kaszlu osób, u których wynik testu na COVID-19 był ujemny, od wymuszonego kaszlu osób, u których wynik testu na COVID-19 był pozytywny; dane od pozostałych 1064 uczestników zostały wykorzystane do przetestowania jego zdolności do tego.
Ogólnie rzecz biorąc, model prawidłowo zidentyfikował 100% bezobjawowych nagrań audio z pozytywnym wynikiem testu na COVID-19, 98,5% wszystkich nagrań audio z pozytywnym wynikiem testu na COVID-19 i 88% wszystkich nagrań audio.
Czy ten model ma przyszłość w opiece zdrowotnej?
Autorzy piszą, że wyniki te sugerują, że MOVBM „ma duży potencjał do pracy równolegle z systemami opieki zdrowotnej w celu uzupełnienia obecnych podejść do zarządzania rozprzestrzenianiem się pandemii”. Wskazują na zalety modelu w porównaniu z istniejącymi narzędziami do wykrywania COVID-19 jako dowód na swoje twierdzenie. W przeciwieństwie do obecnych testów wirusologicznych i serologicznych, które kosztują średnio 23 USD każdy i których przetwarzanie zajmuje kilka dni, MOVBM jest całkowicie darmowy, zapewnia natychmiastowe wyniki i ma wyższy stopień dokładności.
Lekarze widzą jednak zarówno funkcjonalne, jak i praktyczne przeszkody w jego powszechnym wdrożeniu. Joshua O. Benditt, doktor medycyny, profesor w dziale pulmonologii, intensywnej terapii i medycyny snu w University of Washington School of Medicine, mówi Health Life Guide, że „to interesujący pomysł, ale musiałby zostać przetestowany na populacji osób, które mają objawy, ale cierpią na inną chorobę”.
„Moim zdaniem prawdziwe pytanie brzmi: »Czy ten program jest w stanie odróżnić kaszel osoby chorej na COVID-19 od kaszlu osoby chorej na przeziębienie (również koronawirusa), grypę, bakteryjne zapalenie płuc i inne powszechnie występujące schorzenia?«” – mówi.
Herz uważa, że model ten ma potencjał, ale jego zaawansowanie technologiczne może okazać się jego porażką.
„Chociaż nagrania kaszlu brzmią obiecująco, nie jest jasne, ile czasu zajmie uzyskanie zgody FDA, wyprodukowanie większej liczby maszyn zdolnych do analizowania wzorców kaszlu, jak opisano w badaniu, a także przeszkolenie ludzi, aby [oni] mogli prawidłowo korzystać ze sprzętu, tak aby było jak najmniej fałszywie dodatnich i fałszywie ujemnych wyników podczas testów” – mówi. W końcu o wiele prościej jest pobrać wymaz z wnętrza ust danej osoby niż przeprowadzić analizę na nagraniu audio.
Informacje w tym artykule są aktualne na dzień podany, co oznacza, że nowsze informacje mogą być dostępne, gdy to czytasz. Aby uzyskać najnowsze informacje na temat COVID-19, odwiedź naszą stronę z wiadomościami o koronawirusie .