Звучит ковидно: нейросеть распознает характерный для болезни кашель
Нейросеть поможет диагностировать COVID-19 по звуковым характеристикам кашля. Алгоритм определит тип кашля и сообщит, если он похож на характерный, зараженному коронавирусом человеку. Воспользоваться новинкой можно будет в мобильном приложении или через специальный терминал, напоминающий смартфон. Нейросеть обучали на нескольких тысячах записей кашля больных COVID-19 и людей с другими патологиями дыхательной системы. Сейчас алгоритм точен на 85%, но разработчики продолжают его совершенствовать. Предполагается, что приложение можно будет использовать в госучреждениях и общественном транспорте.
Подыши в микрофон
Сухой кашель — один из основных симптомов COVID-19. Хотя он характерен и для других болезней: ОРВИ, гриппа, бронхита, пневмонии. Однако у «ковидного» кашля есть свои особенности. Нейросеть, которая в реальном времени определяет, вызван кашель COVID-19 или другими проблемами, разработала компания «Медитэкс» (участник Национальной технологической инициативы). Проект назвали Acoustery.
— Записанный звук можно представить в виде картинки — графика колебания частот во времени, — рассказал руководитель проекта, научный сотрудник Физического института им. П.Н. Лебедева РАН Дмитрий Михайлов. — Эту запись называют спектрограммой. Даже невооруженным взглядом можно увидеть на ней характерный для COVID-19 рисунок. Это удобно для врачей, которым не хочется лишний раз контактировать с потенциально заразным пациентом. Все-таки по телефону звуки искажаются, а картинку можно изучать в любом виде. Однако даже глаз опытного врача со временем устает, «замыливается». К тому же больной не всегда может оперативно обратиться за врачебной помощью, поэтому было решено создать нейросеть, которая сможет сама идентифицировать заболевание, а врач уже подтвердит или скорректирует результат.
«Проверку» кашля проводят с помощью терминала, внешне напоминающего обычный смартфон. Компания также выпустила мобильное приложение. Оно работает так: человек кашляет в микрофон телефона и программа выдает свое заключение, болен ли он COVID-19. Причем при записи звука микрофон не отфильтровывает лишние шумы, что позволяет программе работать правильно.
Сейчас компания ожидает заключения Росздравнадзора. Технология новая, и ведомству потребуется время, чтобы понять, как ее сертифицировать. На запрос «Известий», как скоро будет готово заключение, в Росздравнадзоре оперативно не ответили.
После регистрации систему определения COVID-19 по кашлю можно будет использовать в общественном транспорте, в государственных учреждениях, отметили в пресс-службе Национальной технологической инициативы. Пока программу тестируют только в клиниках. Хотя работу нейросети проверяли также и в российских аэропортах.
«Ковидная» картина
До пандемии COVID-19 пульмонологи практически не работали со спектрограммами. Однако болезнь внесла свои коррективы в работу врачей, и они стали переходить на новую методику анализа.
— У кашля больных COVID-19 действительно есть свои особенности, — пояснила доцент кафедры детских инфекций Самарского государственного медицинского университета Наталия Бочкарева. — Он надсадный, сухой, с короткими толчками. У таких больных есть и особенности дыхания — тяжелый вдох, например. Всё вместе дает довольно специфическую картину, в частности, на спектрограмме.
Исследователи собрали записи кашля 2 тыс. больных COVID-19 и 5 тыс. людей с другими патологиями из клиник России, Белоруссии и Казахстана, в том числе и из Пироговского центра. Нейросети «показывали» записи «ковидного» и «нековидного» кашля, а также выделяли места в графиках, на которые стоит обращать внимание.
— Собирать «ковидный» кашель оказалось довольно трудно, — рассказал «Известиям» Дмитрий Михайлов. — Во многих клиниках, куда мы обращались, сообщали, что у них нет времени или возможностей присылать записи. Поэтому мы написали особый программный модуль, который позволил уменьшить количество записей для обучения нейросети. Кроме того, нам пришлось разработать программу, которая генерировала «ковидный» кашель для первого этапа обучения нейросети. Потом набралось достаточное количество реальных записей, и конечный результат алгоритма ориентирован именно на них.
Проверочная работа
Сейчас нейросеть может обнаружить COVID-19 с точностью более 85%. Причем медика нужно дольше обучать работе со спектрограммой, чем нейросеть, отметили разработчики. Хотя, конечно, после «диагноза» программы нужна дополнительная проверка: тест на COVID-19 или консультация врача.
— В проекте наши врачи выступают экспертами. Кроме того, мы предоставляем медицинские данные для обучения искусственного интеллекта системы, — заявил заместитель генерального директора по научной и образовательной деятельности Пироговского центра Андрей Пулин. — По мнению наших экспертов, у проекта большой потенциал.
Для практического применения необходимо повысить точность работы нейросети, добавила Наталия Бочкарева. Кроме того, ее можно модифицировать и для диагностики других заболеваний по спектрограммам кашля.
