Диагностировать болезнь по кашлю, записанному при помощи смартфона

Бессимптомные люди, инфицированные COVID-19, не проявляют заметных физических симптомов заболевания и, соответственно, реже обращаются за тестированием на вирус и могут неосознанно распространить инфекцию на других людей.

Но и такие люди не могут полностью не иметь изменений, вызванных вирусом. В настоящее время американские ученые из Массачусетского технологического института (МТИ) обнаружили, что бессимптомные люди могут отличаться от здоровых людей тем, как они кашляют. Эти различия не может определить человеческое ухо, но зато это может сделать искусственный интеллект.

В статье, опубликованной недавно в IEEE Journal of Engineering in Medicine and Biology, говорится о модели искусственного интеллекта, которая отличает бессимптомных людей от здоровых с помощью записей принудительного кашля, которые люди добровольно записывают с помощью устройств, таких как мобильные телефоны и ноутбуки.

Обученная на десятках тысяч образцов кашля и речи эта модель точно определила по кашлю 98,5% людей, у которых, как было подтверждено, был COVID-19, в том числе 100% людей без симптомов, но тест на вирус у которых был положительным.

Сейчас ученые работают над внедрением модели в удобное для пользователя приложение, которое, если будет одобрено регулятором отрасли и принято в большом масштабе, потенциально может стать бесплатным, удобным, неинвазивным инструментом предварительного скрининга для выявления людей, которые могут быть бессимптомными больными COVID-19. Пользователь может ежедневно входить в систему, кашлять в телефон и мгновенно получать информацию о том, не инфицирован ли он, и в случае подтверждения этого, должен подтвердить это официальным тестом.

По словам разработчиков,

Эффективное применение этого группового диагностического инструмента может уменьшить распространение пандемии, если все люди будут использовать его перед тем, как отправиться в школу, на фабрику или в ресторан.

Группа разработчиков из Массачусетского технологического института ранее разрабатывала модели искусственного интеллекта для анализа записей принудительного кашля с целью выявления признаков болезни Альцгеймера - заболевания, связанного не только с ухудшением памяти, но и с нейромышечной деградацией, например, ослаблением голосовых связок.

Ученые разработали систему, основанную на трех моделях искусственного интеллекта и использующую алгоритм обнаружения мышечной деградации. При тестировании они обнаружили, что это решение может идентифицировать образцы больных болезнью Альцгеймера лучше, чем существующие модели. Результаты показали, что такие показатели, как сила голосовых связок, проявление чувств, работа легких и дыхательных путей, а также мышечная деградация являются эффективными биомаркерами для диагностики этой болезни.

Интересно, что при создании системы диагностики COVID-19 по кашлю ученые выявили "поразительное сходство между дискриминацией Альцгеймера и COVID-19". Без большой доработки система, изначально предназначенная для диагностики болезни Альцгеймера, смогла уловить закономерности в четырех биомаркерах - силе голосовых связок, чувствах, работе легких и дыхательных путей, а также мышечной деградации, - которые характерны для COVID-19.