PixelCatchers / Getty Images
Viktiga takeaways
- COVID-19-infektioner påverkar andning och tal.
- Forskare vid MIT utvecklade ett artificiellt intelligensbaserat verktyg som analyserar ljudinspelningar av tvungen hosta för att diagnostisera COVID-19.
- Verktyget kan eventuellt komplettera eller ersätta befintliga COVID-19 diagnostiska tester, men inte utan sina egna nackdelar.
Kommer temperaturkontroller och smärtsamma nässpinnor snart att höra till det förflutna? Genom att analysera ljudfunktionerna i en tvungen hosta visar en nyskapande programvara för artificiell intelligens ett löfte om att identifiera personer som har COVID-19, enligt resultaten från en studie utförd av ett team av tre forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT). Studien i september publicerades iIEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology.
Som alla andningssjukdomar riktar sig COVID-19 mot och attackerar organ och vävnader som lungorna, struphuvudet (eller röstboxen) och luftstrupen (eller luftröret), vilket begränsar syreintaget och orsakar motsvarande förändringar i andning och tal. allvarliga fall kan dessa förändringar "leda till andningssvårigheter som kan ta månader att förbättra", säger Katherine Herz, MPH, adjungerad instruktör för globala hälsostudier vid University of Iowa som inte var inblandad i studien, berättar för Verywell och citerar Johns Hopkins University I milda fall kan dessa förändringar vara för subtila för det mänskliga örat - men inte för sofistikerad (och superkänslig) AI-teknik - att upptäcka.
"Ljudet av att prata och hosta påverkas båda av stämbanden och omgivande organ", säger Brian Subirana, doktor, chef för MIT Auto-ID lab och en av författarna till studien.ScienceAlert. "Det betyder att när du pratar är en del av ditt prat som att hosta och tvärtom. Det betyder också att saker som vi lätt härrör från flytande tal kan AI plocka upp helt enkelt från hosta, inklusive saker som personens kön, modersmål eller till och med emotionellt tillstånd. ”
Vad detta betyder för dig
Din COVID-19-infektionsstatus kan återspeglas i dina röstegenskaper. Medan ett COVID-19-hosttest ser lovande ut måste mer forskning göras. Under tiden kan du besöka din statliga eller lokala hälsoavdelnings webbplats för att leta efter den senaste lokala informationen om testning. Ring din vårdgivare om du upplever COVID-19-symtom.
Hur utvecklades modellen?
Forskarna utvecklade MIT Open Voice Brain Model (MOVBM), en AI-baserad ”talbearbetningsram” som fungerar som ett COVID-19 diagnostiskt test. MOVBM förlitar sig på en uppsättning av fem biomarkörer, eller egenskaper som vanligtvis är associerade med en viss sjukdom eller sjukdom, för att urskilja andningsfel hos egenskaperna hos infektion med COVID-19. Dessa biomarkörer inkluderar:
- Muskelnedbrytning
- Ändringar i stämbanden
- Förändringar i känslor / humör
- Förändringar i lungorna och luftvägarna
"Den fysiska strukturen i lungorna och luftvägarna förändras med luftvägsinfektioner, och under de tidiga dagarna av COVID-19 [pandemi] lyssnade epidemiologer till lungorna medan patienter tvingade hosta som en del av deras diagnostiska metoder", skrev författarna. , som beskriver hur COVID-19 påverkar vokaliseringarnas kvalitet.
Genom att skapa en trespråkig (engelska, spanska och katalanska) ljudinspelningsmotor kunde författarna samla in ljudinspelningar av tvingad hosta av 5 320 deltagare samt all relevant medicinsk information. Data från 4 256 av deltagarna matades därefter in modellen för att "träna" den för att skilja mellan den tvångshosta hos dem som hade testat negativt för COVID-19 och den tvångshosta hos dem som hade testat positivt för COVID-19; data från de återstående 1 064 deltagarna användes för att testa dess förmåga att göra det.
Sammantaget identifierade modellen korrekt 100% av asymptomatiska COVID-19-positiva ljudinspelningar, 98,5% av alla COVID-19-positiva ljudinspelningar och 88% av alla ljudinspelningar.
Har modellen en framtid inom hälso- och sjukvården?
Dessa resultat, författarna skrev, föreslår att MOVBM "har stor potential att arbeta parallellt med sjukvårdssystemen för att öka nuvarande metoder för att hantera spridningen av pandemin." De pekar på modellens fördelar jämfört med befintliga COVID-19-detekteringsverktyg som bevis för deras påstående. Till skillnad från nuvarande virologi- och serologitest, som kostar i genomsnitt 23 dollar vardera och tar flera dagar att bearbeta, till exempel är MOVBM helt gratis, ger omedelbara resultat och har en högre grad av noggrannhet att starta.
Läkare ser dock både funktionella och praktiska hinder för dess omfattande implementering. Joshua O. Benditt, MD, professor i avdelningen för lung-, kritisk vård och sömnmedicin vid University of Washington School of Medicine, säger till Verywell att ”det är en intressant idé men skulle behöva testas på en befolkning av människor som är symtomatiska men med en annan sjukdom. ”
"Enligt min mening är den verkliga frågan, 'Kan detta program skilja hosta hos någon med COVID-19 från någon med förkylning (även [a] coronavirus), influensa, bakteriell lunginflammation och andra vanliga tillstånd?'" han säger.
Herz tror att modellen har potential men att dess tekniska förfining kan bevisa dess undergång.
”Medan hostinspelningarna låter hoppfulla är det inte klart hur mycket tid som krävs för att få godkännande från FDA, för att producera fler maskiner som kan analysera hostmönster som studien beskriver, samt träna människor så [de] kan att använda utrustningen ordentligt så att det blir så få falska positiva och falska negativa när människor testas, säger hon. När allt kommer omkring är det mycket enklare att ta bort insidan av någons mun än att göra en analys på en ljudinspelning.
