Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Parkinson vai COVID-19: Ääni määrittää taudin

Samalla tavalla kuin ääni paljastaa mielentilan, se voi myös kertoa terveydentilasta. Puhelimen tekoälyn annetaan tulevaisuudessa analysoida ääninäytteistä sairauden merkkejä.

Shutterstock/Ken Ikeda Madsen

Olosi tuntuu huteralta, mutta ennen kuin lähdet lääkäriin, tartu puhelimeen ja sano: ”Hei, Siri. Mikä minua vaivaa?” Hetken kuluttua henkilökohtainen avustaja kertoo, oletko saanut COVID-19-tartunnan, masentunut vai sairastunut Parkinsonin tautiin.

Äänesi paljastaa, mikä on vialla, ja tätä mahdollisuutta lääkärit ovat hyödyntäneet jo pitkään.

Esimerkiksi kaksisuuntaisen mielialahäiriön diagnoosi edellyttää, että potilas puhuu maniajakson aikana paljon ja nopeasti. Sen sijaan käheä ja honottava ääni on selvä nielutulehduksen tai flunssan oire.

Äänellä on kuitenkin paljon vivahteita, joita sairastuminen muuttaa, ja usein muutokset ovat niin pieniä, ettei lääkäri pysty erottamaan niitä.

Siksi avuksi on otettu kehittyneet algoritmit, jotka saavat tekoälyn analysoimaan potilaan ääntä ja havaitsemaan äänenkäytössä ja -korkeudessa sekä puhenopeudessa ja sananvalinnassa esiintyviä poikkeuksellisia piirteitä.

Puhelin pelastaa sydänpotilaan

Israelilaiset tutkijat ovat kehittämässä puhelinsovellusta, joka kuuntelemalla sydänpotilaan ääntä arvioi, onko hänen tilansa muuttunut niin kriittiseksi, että hän tarvitsee pikaista hoitoa.

Kun vertailuaineisto koostuu tuhansien terveiden ja sairaiden henkilöiden ääniprofiileista, algoritmit voivat oppia erittelemään eroja ja tunnistamaan juuri niitä äänen piirteitä, jotka paljastavat, kärsiikö potilas esimerkiksi sydäntaudista, migreenistä vai itsetuhoisuudesta.

Tekoäly on kuulolla

Jo vuonna 2017 Amazon haki patenttia tekniikalle, joka äänianalyysillä auttaa verkkokauppayhtiön henkilökohtaista avustajaa, Alexaa, tunnistamaan, onko henkilön kurkku kipeä.

Patenttihakemuksesta käy ilmi, että Amazon voi käyttää tietoa yksilöllisten lääkemainosten esittämiseen ja lääkkeiden pikatoimitusten tarjoamiseen. Onneksi muutkin kuin taloudelliset vaikuttimet innostavat tutkimaan äänen ja terveyden välistä yhteyttä.

Hätänumeroon 112 soitettaessa ollaan usein paniikissa ja sekaisin. Siksi hätäkeskuspäivystäjän voi olla vaikea ymmärtää, mistä on kysymys ja kuinka vakava tilanne todellisuudessa on. Tanskalainen startup-yritys Corti kehittää ratkaisuksi algoritmia, joka kuuntelee hätäpuheluja.

Pystyttiin 99 prosentin varmuudella toteamaan, sairastaako henkilö Parkinsonin tautia, pelkästään siitä, kuinka hän sanoi ”aah”.

Hälytysjärjestelmän tekoäly etsii ajantasaisesti ilmaisutavoista piirteitä, jotka vihjaavat sydämenpysähdyksestä, ja informoivat ensihoitoa, jos niitä ilmenee.

Ihminen ja kone voivat yhdessä tunnistaa 95 prosenttia niistä puheluista, joissa on kyse sydämenpysähdyksestä. Ilman tekoälyn apua hätäkeskuspäivystäjien onnistumisprosentti on 73.

Äännähdys paljastaa Parkinsonin

Kun Cortin sovellus kuulostelee sananvalintoja ja niiden heijastamia mielentiloja, toiset järjestelmät kuuntelevat itse ääntä eivätkä ole periaatteessa lainkaan kiinnostuneita puheen sisällöstä.

Monet sairaudet vaikuttavat nimittäin jollain tavalla puhekykyyn. Nuhakuume voi tulehduttaa äänihuulet ja käheyttää äänen, ja vilunväreet saattavat vapisuttaa huulia ja aiheuttaa epäselvää ääntämistä. Samalla lailla Parkinsonin tauti muuttaa puhekykyä.

Parkinson-potilaan liikkeet ovat jäykempiä, hitaampia ja nykivämpiä – myös kielen osalta. Puhe hidastuu, ja ääni vaimenee ja värisee. Usein potilas alkaa ääntää äänteitä ja niiden yhtymiä oudosti.

Koska laboratoriokokeista, kuten verinäytteistä, tai aivokuvauksista ei ole mahdollista saada täyttä varmuutta Parkinsonin taudin puhkeamisesta, on alettu kehittää äänianalyysiin perustuvaa diagnoosimenetelmää.

Jo vuonna 2012 englantilaisen Oxfordin yliopiston tutkijat analysoivat kymmenen terveen koehenkilön ja 33 Parkinson-potilaan aah-äännähdyksiä.

Puheentunnistusta ja äänianalyysiä varten suunnitelluilla tietokoneohjelmilla saatiin esiin peräti 132 piirrettä tavasta, jolla ”aah” normaalisti lausutaan. Kun kaikkien 43 koehenkilön äännähdykset eriteltiin näiden 132 vivahteen osalta, kävi ilmi, että Parkinson-potilaiden ja terveiden ääntämistavassa oli oikeastaan vain kymmenen tunnusmerkillistä eroa.

Tekoäly pelastaa henkiä

Lääkärin pitää analysoida paljon terveystietoja ja kuvantamistutkimusten tuloksia määrittäessään tautia. Tietotekniikka ja tekoäly voivat auttaa lääkäriä päätymään nopeammin oikeaan diagnoosiin.

  • © Ken Ikeda Madsen

    Silmätauti näkyy verkkokalvossa

    Lääkärit määrittävät silmätauteja nykyään kolmiulotteisista kuvista, jotka lasersäde on luonut verkkokalvon hermosolukerroksista ja verisuonista. Vuonna 2018 itävaltalaiset tutkijat esittelivät täysin automaattisen syväoppimisjärjestelmän, joka teki oikean diagnoosin 94 prosentissa tapauksista.

  • © Ken Ikeda Madsen

    Sydäntautinen erottuu terveystiedoista

    Muun muassa verenpainetta ja kolesterolitasoa seurataan, kun halutaan ehkäistä sydän- ja verisuonitauteja. Vuonna 2017 brittitutkijat suunnittelivat tekoälyn, joka löysi kahdeksan prosenttia enemmän hoitoa tarvitsevia potilaita kuin lääkärit.

  • © Ken Ikeda Madsen

    Tietokone löytää rintasyövän

    Yhdysvaltalaistutkijat ovat kehittäneet tekoälyn, joka analysoi terveiden naisten rintojen röntgenkuvia ja ennustaa, sairastuvatko he rintasyöpään neljän vuoden kuluessa. Tekoäly erotti 40 000 naisen joukosta kaksi kertaa enemmän riskiryhmäläisiä kuin lääkärit perinteisillä tutkimustavoilla.

Erot olivat kuitenkin niin selviä, että pystyttiin 99 prosentin varmuudella toteamaan, sairastaako henkilö Parkinsonin tautia, pelkästään siitä, kuinka hän sanoi ”aah”.

Alzheimer kangistaa kielen

Toinen yleinen aivosairaus, Alzheimerin tauti, erottuu myös puheesta. Potilaan on vaikea löytää oikeita ilmauksia ja puhua sujuvasti. Lisäksi kielenkäyttölle on ominaista esimerkiksi nimien korvaaminen hän-pronominilla ja yläkäsitteiden, kuten talo, suosiminen alakäsitteiden, kuten pari- tai rivitalo, sijasta.

Kanadalaisen Toronton yliopiston vuonna 2016 tekemään tutkimukseen osallistui 167 Alzheimer-potilasta ja 97 tervettä verrokkia. Koehenkilöitä pyydettiin kuvailemaan omin sanoin 45 sekunnin ajan yksityiskohtia piirroksesta, joka esitti lapsia pihistämässä keksejä keittiönkaapista äidin tiskatessa.

Tutkijat erittelivät koehenkilöiden kuvaukset 400 tekijän osalta. Niihin kuuluivat esimerkiksi äiti-sanan käyttö, verbien määrä, sanojen keskimääräinen pituus ja puhenopeus.

Diagrammi paljastaa taudin

Tietokone muuttaa tavallisen äänitallenteen diagrammiksi, jotta tekoälyllä on paremmat mahdollisuudet analysoida ja vertailla yksityiskohtia. Tietokoneanalyysi erottaa honottavan tai takeltelevan puheen tai puutteellisen kielen normaalista puheesta ja kielestä.

Tietokoneen annettiin verrata, kuinka terveiden ja sairaiden puhe vastasi eri kriteereitä. Tietokone käytti hyväksi koneoppimista etsiessään tyypillisiä piirteitä tai piirreyhdistelmiä koehenkilöryhmien eroja heijastavasta tutkimusaineistosta.

Kun oppimisprosessi päättyi, tekoäly kykeni 82 prosentin varmuudella toteamaan, sairastaako henkilö Alzheimerin tautia, pelkästään havaitsemalla 35 kaikkiaan 400 tekijästä. Vuoden 2016 jälkeen algoritmeja on parannettu, ja nykyään tekoäly pystyy diagnosoimaan Alzheimerin taudin ainakin yhdeksässä tapauksessa kymmenestä.

COVID-19 paljastuu yskästä

Siitä asti, kun koronapandemia alkoi vuoden 2020 alussa, on kehitetty kilpaa paitsi rokotteita myös puhelinsovelluksia, jotka voivat tunnistaa COVID-19-tartunnan joko puheesta tai yskästä.

Kilpailijoiden joukossa on yhdysvaltalainen Massachusettsin teknillinen korkeakoulu (MIT). Siellä esiteltiin syyskuussa 2020 järjestelmä, joka oli oppinut erottamaan mikrofonin avulla yskäisyistä, sairastaako henkilö COVID-19:ää vai ei.

🎬 Koneoppiminen jäljittää syöpää

Tekoälyn hermoverkot olivat kuunnelleet 4 256 henkilön yskimistä harjaantuakseen erottamaan, onko yskijä terve vai sairas. Kun järjestelmä sitten tutustutettiin 1 064 uuden henkilön yskintään, hermoverkot pystyivät hetkessä esittämään oikean diagnoosin 97 prosentissa tapauksista.

Yskätesti on siis melkein yhtä luotettava kuin PCR-testi, jota eri maiden viranomaiset käyttävät tätä nykyä koronatartuntojen jäljittämiseen. Kun PCR-testin tekeminen maksaa lähemmäs 30 euroa, vaatii käynnin vastaanotolla ja tulos valmistuu yleensä 1–2 vuorokaudessa, yskätestin voi tehdä ilman kuluja ja odotusaikoja kotona.

MIT viimeistelee vielä sovellustaan, jotta se on niin luotettava, että viranomaiset voivat hyväksyä sen. Tavoitteena on saada se nopeasti käyttöön eri puolilla maailmaa.

Muitakin sovelluksia on kehitteillä, joten on mahdollista, että ennen pitkää puhelimen henkilökohtainen avustaja osaa tosiaan sanoa, mikä kysyjää vaivaa.

Lue myös:

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota