Αλγόριθμος ανιχνεύει τον κορωνοϊό στον βήχα των ασθενών

Ο κορωνοϊός Covid-19 μπορεί να ανιχνεύεται με μεγάλη ακρίβεια από τον ήχο που κάνουμε όταν βήχουμε, αναφέρουν επιστήμονες από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ).

Οι επιστήμονες ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο, ο οποίος αναλύει τον βήχα και εντοπίζει με ακρίβεια πάνω από 98% τα άτομα που είναι θετικά στον κορωνοϊό. Το σημαντικότερο, όμως, είναι πως ανιχνεύει και τους ασυμπτωματικούς ασθενείς. Και αυτό, διότι ο βήχας τους έχει αδιόρατες αλλαγές σε σύγκριση με τους υγιείς ανθρώπους, τις οποίες αντιλαμβάνεται ο αλγόριθμος.

Ο αλγόριθμος μπορεί να αποτελέσει ένα εύχρηστο διαγνωστικό εργαλείο για να ελέγχονται όσοι δεν υποψιάζονται ότι είναι μολυσμένοι από τον ιό, εκτιμούν οι ερευνητές.

Ο αλγόριθμος αναπτύχθηκε με βάση τις ηχογραφήσεις του βήχα τους που παρείχαν διαδικτυακά δεκάδες χιλιάδες εθελοντές. Οι επιστήμονες του ΜΙΤ τις ανέλυσαν και ανέπτυξαν το μοντέλο τους. Ύστερα, το δοκίμασαν σε ακόμα περισσότερα δείγματα, για να δουν πόσο ακριβές ήταν.

Οι εθελοντές εκτός από το δείγμα του βήχα τους, παρείχαν και πληροφορίες για το αν τους έχει μολύνει ο νέος κορωνοϊός και αν έχουν συμπτώματα. Παρείχαν επίσης ηχογραφήσεις της ομιλίας τους.

Όπως διαπίστωσαν οι ερευνητές, ο αλγόριθμος ανίχνευε:

• Με ακρίβεια 98,5% τον βήχα που προερχόταν από άτομα θετικά στον κορωνοϊό
• Με ακρίβεια 100% τον βήχα που προερχόταν από ασυμπτωματικά άτομα

Ηχογραφήσεις από 70.000 άτομα

Όπως δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Dr Brian Subirana, διευθυντής του Auto-ID Lab του ΜΙΤ, η όλη έρευνα ουσιαστικά είχε αρχίσει πολύ πριν την πανδημία. Οι αλγόριθμοι ήδη δοκιμάζονταν για τη διάγνωση ασθενειών όπως η πνευμονία, μέσω ηχογραφήσεων του βήχα και της ομιλίας.

Δοκιμάζονταν ακόμα και για τη νόσο Αλτσχάιμερ, αφού εκτός από προβλήματα μνήμης, προκαλεί και νευρομυϊκή εκφύλιση. Η εξασθένηση των φωνητικών χορδών οφείλεται σε αυτή την εκφύλιση.

Τον Απρίλιο, οι ερευνητές αποφάσισαν να δοκιμάσουν την τεχνολογία που ήδη είχαν αναπτύξει για την ανίχνευση του νέου κορωνοϊού. Έτσι δημιούργησαν μία ιστοσελίδα, στην οποία ζητούσαν από εθελοντές να ηχογραφήσουν τον βήχα τους. Οι εθελοντές έπρεπε επίσης να συμπληρώσουν ερωτηματολόγια για τον κορωνοϊό.

Στην ιστοσελίδα καταχωρήθηκαν περισσότερες από 70.000 ηχογραφήσεις ηθελημένου βήχα. Ανάμεσά τους συμπεριλαμβάνονταν 2.500 ηχογραφήσεις από άτομα που είχε μολύνει ο κορωνοϊός. Αρκετοί από αυτούς τους ασθενείς ήταν ασυμπτωματικοί. Κάθε συμμετέχοντας παρείχε περισσότερες από μία ηχογραφήσεις του βήχα του, με αποτέλεσμα η έρευνα να διεξάγεται σε συνολικά 200.000 δείγματα βήχα.

Οι ερευνητές ανέλυσαν όλ’ αυτά τα δείγματα, αναζητώντας τυχόν διαφορές μεταξύ τους. Εντόπισαν διάφορα επαναλαμβανόμενα μοτίβα σε παραμέτρους όπως:

• Η δύναμη των φωνητικών χορδών
• Η αναπνευστική απόδοση
• Η μυϊκή εκφύλιση

Ο νέος κορωνοϊός είναι γνωστό ότι, εκτός από τα αναπνευστικά προβλήματα, προκαλεί και παροδική νευρομυϊκή διαταραχή.

Δεν αντικαθιστά τα ειδικά τεστ

Ο Dr Subirana εκτιμά ότι το σημαντικότερο εύρημα είναι ότι ο αλγόριθμος κατόρθωσε να αναγνωρίσει με ακρίβεια όλες τις ηχογραφήσεις από τους ασυμπτωματικούς εθελοντές. «Το εύρημα αυτό υποδηλώνει ότι ο βήχας των ανθρώπων αλλάζει αδιόρατα όταν τους μολύνει ο κορωνοϊός. Το ανθρώπινο αυτί, όμως, δεν μπορεί να αντιληφθεί την αλλαγή», είπε.

Όπως εξήγησε, η έρευνα συνεχίζεται, με συγκέντρωση και ανάλυση ακόμα περισσότερων δειγμάτων. Απώτερος στόχος είναι η δημιουργία μιας εφαρμογής (app) για κινητό, που θα αποτελέσει ένα εύχρηστο και δωρεάν προ-διαγνωστικό βοήθημα.

«Θα μπορούν να χρησιμοποιούν το app οι μαθητές πριν μπουν στην τάξη τους και οι εργαζόμενοι πριν μπουν στη δουλειά τους», είπε. «Έτσι, θα σπεύδουν να ελεγχθούν όσοι έχουν θετικά ευρήματα».

Με αυτό τον τρόπο, θα μπορούσε ίσως να περιοριστεί η διασπορά του κορωνοϊού. Σε καμία περίπτωση, όμως, ο αλγόριθμος δεν θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα παραδοσιακά τεστ, τόνισε. «Η κύρια λειτουργία του είναι να διαχωρίζει τον υγιή βήχα από τον παθολογικό», ξεκαθάρισε.

Οι επιστήμονες δημοσίευσαν την έρευνά τους στην επιστημονική επιθεώρηση IEEE Open Journal of Engineering in Medicine and Biology.