Новий додаток "почує" вушну інфекцію у дитини

Для проведення тесту потрібно воронка з будь-якого паперу і смартфон, на який встановлено додаток EarHealth.

Співавтор роботи доктор Рендалл Блай (Randall Bly), практикуючий лікар дитячої лікарні Сіетла, використовує додаток і паперову воронку для перевірки стану вух своєї дочки.

Інфекції вуха - одна з найпоширеніших проблем зі здоров'ям серед дітей. Більшість малюків до трьох років переносять як мінімум одну вушну інфекцію.

Такий стан виникає, коли бактеріальна або вірусна інфекція вражає середнє вухо - один з відділів, що знаходиться позаду барабанної перетинки. При цьому в середньому вусі накопичується рідина.

Накопичення рідини і запальні процеси супроводжують і інший поширений стан - середній отит.

За словами медиків,  накопичення рідини в середньому вусі може бути болючим і порушувати слух дітей. Особливо небезпечно такий стан в період, коли малюк вчиться говорити. Більш того, інфекції вуха можуть перетікати в хронічні і згодом викликати серйозні ускладнення, аж до втрати слуху.

Сьогодні існують медичні тести для діагностики подібних станів, які точні на 80-90% (наприклад, тімпанометрія). Вони проводяться в лікарні зі спеціальним обладнанням.

Проте єдиний спосіб діагностувати порушення з 100% -вою точністю - це хірургічне втручання. Для цього на барабанній перетинці робиться надріз, з якого випливає рідина, що скупчилася.

Однак діагностика вушних інфекцій і середнього отиту не завжди проводиться своєчасно. Справа в тому, що в деяких випадках обидва стани можуть протікати безсимптомно, а в інших випадках супроводжуються симптомами, які збивають з пантелику батьків (наприклад, підвищення температури). Малюки ж часто не можуть пояснити, що їх турбує.

Тому дослідники з Вашингтонського університету створили додаток для смартфона, який допоможе батькам виявити вушну інфекцію у дитини в домашніх умовах. Тест, про який йде мова, вказує на наявність або відсутність одного з характерних ознак вушної інфекції - скупчення рідини в середньому вусі. Причому по точності він може конкурувати з іншими діагностичними методиками.

Для проведення тесту на смартфон потрібно встановити спеціальний додаток під назвою EarHealth, який відтворює безперервний 150-мілісекундний звук, що нагадує пташине щебетання. Слухати його потрібно через паперову воронку: Її слід розташувати у вуха, в безпосередній близькості від зовнішнього слухового проходу.

Звукові хвилі відскакують від барабанної перетинки, знову проходять через воронку і уловлюються мікрофоном смартфона разом з "оригінальним" звуковим сигналом, які все ще відтворюються.

Звуки, які вловив мікрофон, аналізує спеціальна програма. Грунтуючись на коливаннях прийнятого звукового сигналу, вона прогнозує ймовірність наявності рідини в середньому вусі (якщо вона є, то "перешкод", що впливають на вихідний звуковий сигнал, буде набагато більше).

Це як постукування по келиху. Залежно від того, скільки в ньому рідини, ви отримуєте різні звуки. Тут той же принцип. Використовуючи машинне навчання, по цих звуках ми можемо виявити присутність рідини", - пояснює співавтор дослідження Джастін Чан (Justin Chan ).

В ході роботи над додатком команда провела випробування за участю 53 дітей у віці від 18 місяців до 17 років. Всі вони були госпіталізовані в дитячу лікарню Сіетла і взяли участь в експерименті за згодою батьків.

Половина дітей повинні були перенести операцію з установки вушної трубки, яка зазвичай проводиться пацієнтам з хронічними або рецидивуючими випадками накопичення вушної рідини. Інші учасники проходили процедури, не пов'язані з лікуванням вушних інфекцій (наприклад, видалення мигдалин). Іншими словами, медики знали діагнози кожного з учасників.

Результати випробувань показали, що додаток EarHealth визначає наявність рідини в середньому вусі з точністю до 85%, а також вказує на відсутність цього симптому з точністю до 80%.

Оскільки малюки найбільш схильні до ризику вушних інфекцій (і не можуть описати, що саме викликає нездужання), вдосконалений додаток потім було ще раз протестовано за участю 15 дітей у віці від 9 до 18 місяців. На цей раз програма правильно ідентифікувала всіх п'ятьох малюків, у яких була рідина в середньому вусі, і виявила дев'ять з десяти дітей, у яких не було рідини.

Нарешті, в іншому експерименті команда провела "урок" серед батьків, після чого вони разом з лікарями повинні були використовувати додаток для діагностики вушної інфекції у своїх дітей. Додаток знову показав 100% -ву точність у виявленні рідини в середньому вусі (6 з 6 випадків) і допустив лише одну помилку, визначаючи відсутність рідини (18 з 19). Але більш важливо, що цей тест підтвердив: батьки зможуть самостійно користуватися додатком в домашніх умовах.

Автори роботи також відзначають, що у дітей не виникало дискомфорту або хвилювання під час випробувань. Багато реагували на щебетання, що доноситься з паперової воронки, сміхом і усмішками.

Серія додаткових тестів також показала, що додаток EarHealth однаково добре працює на різних моделях смартфонів з операційними системами iOS і Android. Також команда використовувала для створення воронок папір різного типу, і це ніяк не відбилося на точності роботи програми.

Дослідники впевнені, що їх розробка принесе велику користь в педіатрії. По-перше, якщо батьків насторожить поведінка їх дитини, вони зможуть відразу ж, не виходячи з дому, перевірити стан його вух. По-друге, EarHealth можна буде використовувати в країнах третього світу, де немає сучасного медичного обладнання.

У країнах, що розвиваються смартфони стають звичайним явищем. Тому, якщо цей додаток дасть лікарям точність на рівні спеціаліста, це дійсно може змінити спосіб лікування вушних інфекцій на глобальному рівні", - зазначив Чен в інтерв'ю порталу Gizmodo.

На закінчення відзначимо, що команда створила компанію під назвою Edus Health, щоб комерціалізувати технологію. Очікується, що до кінця 2019 року Управління з санітарного нагляду за якістю харчових продуктів і медикаментів США визнає додаток медичним пристроєм, після чого він  стане широко доступним.

Детальніше про цю розробку розповідається в статті, опублікованій в журналі Science Translational Medicine.