Health

ça a l’air malade? Une nouvelle technologie d’IA pourrait dire s’il s’agit de COVID

19 septembre 2022 — Imaginez ceci : vous pensez que vous pourriez avoir le COVID. Vous prononcez quelques phrases dans votre téléphone. Ensuite, une application vous donne des résultats fiables en moins d’une minute.

“Tu as l’air malade” est ce que nous, les humains, pourrions dire à un ami. L’intelligence artificielle, ou IA, pourrait amener cela vers de nouvelles frontières en analysant votre voix pour détecter une infection COVID.

Une application peu coûteuse et simple pourrait être utilisée dans les pays à faible revenu ou pour filtrer les foules lors de concerts et autres grands rassemblements, selon les chercheurs.

Ce n’est que le dernier exemple d’une tendance croissante à explorer la voix comme outil de diagnostic pour détecter ou prédire les maladies.

Au cours de la dernière décennie, il a été démontré que l’analyse de la parole par IA aide à détecter la maladie de Parkinson, le trouble de stress post-traumatique, la démence et les maladies cardiaques. La recherche est si prometteuse que les National Institutes of Health viennent de lancer une nouvelle initiative pour développer l’IA pour utiliser la voix pour diagnostiquer un large éventail de conditions. Celles-ci vont des maladies respiratoires telles que la pneumonie et la MPOC au cancer du larynx et même aux accidents vasculaires cérébraux, à la SLA et aux troubles psychiatriques tels que la dépression et la schizophrénie. Les logiciels peuvent détecter des nuances que l’oreille humaine ne peut pas dire, selon les chercheurs.

Au moins une douzaine d’études ont adopté cette approche pour la détection du COVID. Dans l’avancée la plus récente, des chercheurs de l’Université de Maastricht aux Pays-Bas rapportent que leur modèle d’IA était précis 89% du temps, contre une moyenne de 56% pour divers tests de flux latéral. Le test vocal était également plus précis pour détecter l’infection chez les personnes ne présentant pas de symptômes.

Un hic : les tests de flux latéral montrent des faux positifs moins de 1 % du temps, contre 17 % pour le test vocal. Pourtant, puisque le test est «pratiquement gratuit», il serait toujours pratique de demander à ceux dont le test est positif de passer d’autres tests, a déclaré le chercheur Wafaa Aljbawiqui a présenté les résultats préliminaires lors du congrès international de l’European Respiratory Society à Barcelone, en Espagne.

“Je suis personnellement enthousiasmé par les implications médicales possibles”, déclare Visara Urovi, PhD, chercheuse sur le projet et professeure associée à l’Institute of Data Science de l’Université de Maastricht. “Si nous comprenons mieux comment la voix change avec différentes conditions, nous pourrions potentiellement savoir quand nous sommes sur le point de tomber malades ou quand demander plus de tests et/ou de traitement.”

Développement de l’IA

Une infection COVID peut changer votre voix. Il affecte les voies respiratoires, “entraînant un manque d’énergie de la parole et une perte de voix due à l’essoufflement et à la congestion des voies respiratoires supérieures”, indique le document préimprimé, qui n’a pas encore été évalué par des pairs. La toux sèche typique d’un patient COVID provoque également des changements dans les cordes vocales. Et des recherches antérieures ont révélé que le dysfonctionnement des poumons et du larynx dû au COVID modifie les caractéristiques acoustiques d’une voix.

Une partie de ce qui rend les dernières recherches remarquables est la taille de l’ensemble de données. Les chercheurs ont utilisé une base de données participative de l’Université de Cambridge qui contenait 893 échantillons audio de 4 352 personnes, dont 308 ont été testées positives pour COVID.

Vous pouvez contribuer à cette base de données – tout est anonyme – via Cambridge’s Application Sons COVID-19qui vous demande de tousser trois fois, de respirer profondément par la bouche trois à cinq fois et de lire une courte phrase trois fois.

Pour leur étude, les chercheurs de l’université de Maastricht “se sont concentrés uniquement sur les phrases parlées”, explique Urovi. Les “paramètres du signal” de l’audio “fournissent des informations sur l’énergie de la parole”, dit-elle. “Ce sont ces chiffres qui sont utilisés dans l’algorithme pour prendre une décision.”

Les audiophiles peuvent trouver intéressant que les chercheurs aient utilisé l’analyse par spectrogramme mel pour identifier les caractéristiques de l’onde sonore (ou du timbre). Les passionnés d’intelligence artificielle noteront que l’étude a révélé que la mémoire longue à court terme (LSTM) était le type de modèle d’IA qui fonctionnait le mieux. Il est basé sur des réseaux de neurones qui imitent le cerveau humain et est particulièrement efficace pour modéliser les signaux collectés au fil du temps.

Pour les profanes, il suffit de savoir que les progrès dans le domaine peuvent conduire à des technologies « fiables, efficaces, abordables, pratiques et simples à utiliser » pour la détection et la prédiction des maladies, selon le document.

et après

Construire cette recherche dans une application significative nécessitera une phase de validation réussie, dit Urovi. Une telle “validation externe” – tester le fonctionnement du modèle avec un autre ensemble de données de sons – peut être un processus lent.

“Une phase de validation peut prendre des années avant que l’application puisse être mise à la disposition du grand public”, explique Urovi.

Urovi souligne que même avec le grand ensemble de données de Cambridge, “il est difficile de prédire dans quelle mesure ce modèle pourrait fonctionner dans la population générale”. S’il s’avère que les tests de la parole fonctionnent mieux qu’un test antigénique rapide, “les gens pourraient préférer l’option non invasive bon marché”.

“Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer quelles fonctionnalités vocales sont les plus utiles pour sélectionner les cas de COVID et pour s’assurer que les modèles peuvent faire la différence entre le COVID et d’autres affections respiratoires”, indique le document.

Alors, les tests d’applications avant les concerts sont-ils dans notre avenir ? Cela dépendra des analyses coûts-avantages et de nombreuses autres considérations, dit Urovi.

Néanmoins, “il peut encore apporter des avantages si le test est utilisé en soutien ou en complément d’autres outils de dépistage bien établis tels qu’un test PCR.”

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