Искусственный интеллект помогает спрогнозировать риск инфаркта, анализируя голоса

Авторы нового исследования заявили, что анализ голоса, включая такие характеристики, как высота тона и амплитуда, может предсказать риск ишемической болезни сердца и ее осложнений. Ученые предлагают использование алгоритмов искусственного интеллекта для анализа голосовых выборок, собранных с помощью мобильного приложения. Эта технология анализа голоса может служить эффективным и удобным подходом для скрининга лиц с риском развития ишемической болезни сердца. Исследование опубликовано в журнале Mayo Clinic Proceedings.

Актуальность работы

Ишемическая болезнь сердца — наиболее распространенная форма сердечно-сосудистых заболеваний. Она вызывается накоплением бляшек на внутренних стенках коронарных артерий, которые снабжают кровью сердце. Накопление бляшек приводит к сужению или закупорке этих артерий, уменьшая приток крови к сердцу. Осложнения, связанные с ишемической болезнью сердца, включают стенокардию или боль в груди, сердечную недостаточность и инфаркт миокарда.

Новизна исследования

Американские исследователи в сотрудничестве с учеными из Израиля заявили, что анализ образцов голоса с использованием искусственного интеллекта может предсказать риск ишемической болезни сердца и ее осложнений, таких как сердечный приступ или боль в груди.

Ученые ранее сравнивали характеристики голоса, такие как амплитуда и высота тона, у людей с ишемической болезнью сердца с таковыми у здоровых людей. В этой работе ученые обнаружили, что специфические особенности голоса с большей вероятностью наблюдаются у пациентов с ишемической болезнью сердца.

В новом исследовании ученые решили определить, могут ли эти ранее охарактеризованные особенности голоса предсказать риск развития ишемической болезни сердца.

Практическая значимость работы

Раннее выявление ишемической болезни сердца с использованием этого метода анализа голоса потенциально может улучшить результаты лечения пациентов. Данный подход основан на сборе образцов голоса с помощью мобильного приложения и может служить экономически эффективным и неинвазивным методом дистанционного скрининга лиц, подверженных риску ишемической болезни сердца. Анализ образцов голоса может быть использован в качестве предварительного инструмента для выявления пациентов, нуждающихся в более пристальном внимании в связи с развитием ишемической болезни сердца.

Соавтор исследования Джасканвал Дип Сингх Сара (Jaskanwal Deep Singh Sara), научный сотрудник клиники Майо, заявляет: «Мы не предполагаем, что технология анализа голоса заменит врачей или существующие методы оказания медицинской помощи, но мы считаем, что у голосовых технологий есть огромная возможность выступать в качестве дополнения к существующим методам. Предоставление образца голоса понятно и даже приятно для пациентов, и это может стать для нас масштабируемым средством для наблюдения за пациентами».

Материалы и методы исследования

В исследование были включены 108 человек, направленных на коронарную ангиографию, которая включает в себя использование рентгеновских лучей для оценки состояния коронарных артерий (сосудов, питающих само сердце). Исследователи получили голосовые записи от каждого человека с помощью мобильного приложения. Пациентов попросили предоставить три различных вокальных образца — чтение текста, описание негативного опыта и описание позитивного опыта.

Исследователи использовали искусственный интеллект для анализа этих аудиосэмплов и извлечения голосовых характеристик, которые, как было обнаружено в предыдущем исследовании, были связаны с ишемической болезнью сердца. Ученые получили единую оценку биомаркеров для каждого участника, используя эти голосовые функции. Затем участники были разделены на две группы в зависимости от наличия либо низкого, либо высокого показателя биомаркеров.

Результаты научной работы

После периода наблюдения в 2 года исследователи обнаружили, что у людей с высоким показателем биомаркеров в 2,6 раза выше риск возникновения или госпитализации по поводу симптомов, связанных с заболеваниями коронарных артерий, таких как боль в груди или сердечный приступ.

Более того, у лиц с высокими показателями биомаркеров был на 3,1 выше риск быть диагностированными с ишемической болезнью сердца во время последующей ангиографии или положительного стресс-теста с физической нагрузкой, показателя риска ишемической болезни сердца.

Анализ голоса имеет значительные перспективы в развивающейся области телемедицины. Доктор Алан Сугрю (Alan Sugrue) написал в редакционной статье: «Будущее анализа голоса и здоровья человека изобилует бесчисленными возможностями. Поскольку все телекоммуникации сегодня, как правило, цифровые, анализ голоса может быть легко интегрирован в современные технологические платформы (такие как смартфон) с помощью либо анализа программного обеспечения на платформе, либо передачи цифровых записей голоса в центральную зону обработки. Искусственный интеллект обладает потенциалом для изучения вашего голоса и его бесчисленных вариаций и тем самым определения того, могут ли существенные и незначительные изменения быть связаны с подострым или острым заболеванием».

Аналогичным образом, доктор Сара заявила: «Эволюция цифровых биомаркеров и оказание медицинской помощи удаленно из медицинских учреждений ускорились во время нынешней глобальной пандемии COVID-19. Сочетание анализа голосовых сигналов с искусственным интеллектом и машинным обучением предлагает захватывающее и инновационное решение для растущего спроса на телемедицину. Было показано, что голосовые биомаркеры, полученные в результате анализа и извлечения характерных акустических и лингвистических вокальных паттернов, связаны с сердечно-сосудистыми, неврологическими и психиатрическими заболеваниями и даже с самим COVID-19».

Механизм, объясняющий способность этих голосовых характеристик служить биомаркером ишемической болезни сердца, остается неизвестным. Голос и его контроль также в значительной степени неосознанны и модулируются вегетативной нервной системой. Таким образом, вегетативная нервная система, являющаяся общим знаменателем, лежащим в основе голосового контроля и сердечной функции, может объяснить способность голосовых характеристик служить показателем сердечно-сосудистого здоровья.

Автономная нервная система отвечает за регулирование процессов организма, которые не находятся под добровольным и сознательным контролем, включая регулирование частоты сердечных сокращений и кровяного давления. Более того, вариабельность сердечного ритма связана с ишемической болезнью сердца.

Обсуждение результатов исследования

Ученые отмечают, что платформа искусственного интеллекта, используемая в исследовании, изначально была обучена с использованием образцов голоса, собранных у отдельных лиц в Израиле. Хотя настоящее исследование проводилось с использованием образцов голоса англоговорящих людей, проживающих на Среднем Западе Соединенных Штатов, ученый предупредил, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, могут ли эти результаты быть обобщены на более широкую и разнообразную демографию, говорящую на разных языках.

Доктор Сара заключает: «Это определенно захватывающая область, но предстоит еще много работы. Мы должны знать ограничения имеющихся у нас данных, и нам нужно проводить больше исследований в более разнообразных группах населения, более масштабные испытания и более перспективные исследования, подобные этому».

Как и в случае с другими технологиями телемедицины, проблемы безопасности и конфиденциальности, связанные с этим новым подходом, также необходимо решить до его  широкого внедрения.

Авторы другого исследования заявляют, что искусственный интеллект поможет диагностировать ПТСР, анализируя голоса.

Перед применением советов и рекомендаций, изложенных на сайте «Medical Insider», обязательно проконсультируйтесь с врачом!

  telegram    

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.

Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, травматолог-ортопед, г. Санкт-Петербург

E-mail для связи - [email protected]