Βελτίωση της διάγνωσης του βήχα μέσω φορετών συσκευών υγείας
Ερευνητές έχουν προχωρήσει σε σημαντικές βελτιώσεις στην ικανότητα των φορετών υγειονομικών συσκευών να ανιχνεύουν με ακρίβεια τον βήχα ενός ασθενούς. Αυτή η εξέλιξη διευκολύνει την παρακολούθηση χρόνιων παθήσεων και την πρόβλεψη κινδύνων για την υγεία, όπως οι κρίσεις άσθματος. Η σημασία αυτής της βελτίωσης είναι μεγάλη, καθώς οι τεχνολογίες ανίχνευσης βήχα στο παρελθόν είχαν δυσκολίες να διακρίνουν τον ήχο του βήχα από άλλους ήχους, όπως η ομιλία και οι μη λεκτικοί ήχοι των ανθρώπων.
Η σημασία του βήχα ως βιοδείκτη
Ο βήχας λειτουργεί ως σημαντικός βιοδείκτης για την παρακολούθηση διαφόρων παθήσεων. Για παράδειγμα, η συχνότητα του βήχα μπορεί να μας βοηθήσει να παρακολουθούμε την πρόοδο αναπνευστικών ασθενειών ή να προβλέψουμε πότε η κατάσταση του άσθματος ενός ατόμου επιδεινώνεται, οπότε μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιήσει την εισπνευστική του θεραπεία. Γι’ αυτό υπάρχει ενδιαφέρον για την ανάπτυξη τεχνολογιών που μπορούν να ανιχνεύσουν και να παρακολουθήσουν τη συχνότητα του βήχα.
Προκλήσεις και λύσεις στην ανίχνευση του βήχα
Ο Edgar Lobaton, καθηγητής ηλεκτρολόγων και υπολογιστών στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας, αναφέρει ότι οι φορετές τεχνολογίες υγείας προσφέρουν μια πρακτική λύση για την ανίχνευση ήχων. Στην ιδέα, τα μοντέλα με ενσωματωμένη μηχανική μάθηση μπορούν να εκπαιδευτούν να αναγνωρίζουν βήχα και να τον διακρίνουν από άλλους τύπους ήχων. Ωστόσο, στην πραγματική χρήση, αυτή η εργασία έχει αποδειχθεί πιο δύσκολη από ότι αναμενόταν.
«Ενώ τα μοντέλα έχουν γίνει πολύ καλά στην διάκριση του βήχα από τους θορύβους του περιβάλλοντος, συχνά δυσκολεύονται να διακρίνουν τον βήχα από την ομιλία και παρόμοιους ήχους, όπως το φτάρνισμα ή οι ήχοι από το λαιμό», λέει ο Lobaton. «Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι, στον πραγματικό κόσμο, αυτά τα μοντέλα συναντούν ήχους που δεν έχουν ξανακούσει.»
Για να αντιμετωπίσουν αυτή την πρόκληση, οι ερευνητές στράφηκαν σε μια νέα πηγή δεδομένων που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την εκπαίδευση του μοντέλου ανίχνευσης βήχα: οι ίδιες οι φορετές υγειονομικές συσκευές. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές συγκέντρωσαν δύο τύπους δεδομένων από τις υγειονομικές συσκευές που προορίζονται για χρήση στο στήθος. Αρχικά, συγκέντρωσαν ηχητικά δεδομένα που καταγράφηκαν από τις υγειονομικές συσκευές. Δεύτερον, συγκέντρωσαν δεδομένα από έναν επιταχυνσιόμετρο στις υγειονομικές συσκευές, ο οποίος ανιχνεύει και μετρά την κίνηση.
«Εκτός από την καταγραφή πραγματικών ήχων, όπως ο βήχας και οι ήχοι από το λαιμό, οι υγειονομικές συσκευές καταγράφουν τις ξαφνικές κινήσεις που σχετίζονται με τον βήχα», προσθέτει ο Lobaton. «Η κίνηση από μόνη της δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση του βήχα, καθώς παρέχει περιορισμένες πληροφορίες σχετικά με το τι προκαλεί τον ήχο», λέει η Yuhan Chen, κύρια συγγραφέας της μελέτης και πρόσφατη απόφοιτος Ph.D. από το NC State. «Διαφορετικές ενέργειες, όπως το γέλιο και ο βήχας, μπορούν να παράγουν παρόμοια πρότυπα κίνησης. Ωστόσο, ο συνδυασμός ήχου και κίνησης μπορεί να βελτιώσει την ακρίβεια ενός μοντέλου ανίχνευσης βήχα, καθώς η κίνηση παρέχει συμπληρωματικές πληροφορίες που υποστηρίζουν την ανίχνευση με βάση τον ήχο.»
Οι ερευνητές, εκτός από την αξιοποίηση πολλαπλών πηγών δεδομένων που συλλέγονται από πραγματικές πηγές, έχουν επίσης βασιστεί σε προηγούμενη εργασία για να βελτιώσουν τους αλγόριθμους που χρησιμοποιούνται από το μοντέλο ανίχνευσης βήχα. Όταν οι ερευνητές δοκίμασαν το μοντέλο σε εργαστηριακό περιβάλλον, διαπίστωσαν ότι το νέο τους μοντέλο ήταν πιο ακριβές από τις προηγούμενες τεχνολογίες ανίχνευσης βήχα. Συγκεκριμένα, το μοντέλο είχε λιγότερες «ψευδώς θετικές» αναγνωρίσεις, πράγμα που σημαίνει ότι οι ήχοι που το μοντέλο αναγνώριζε ως βήχα ήταν πιο πιθανό να είναι πραγματικά βήχας.
«Αυτή είναι μια σημαντική πρόοδος», λέει ο Lobaton. «Έχουμε γίνει πολύ καλοί στο να διακρίνουμε τον βήχα από την ανθρώπινη ομιλία, και το νέο μοντέλο είναι σημαντικά καλύτερο στην διάκριση του βήχα από μη λεκτικούς ήχους. Υπάρχει ακόμη περιθώριο βελτίωσης, αλλά έχουμε μια καλή ιδέα για το πώς να το αντιμετωπίσουμε και τώρα εργαζόμαστε σε αυτή την πρόκληση.»
