Инфекции уха – одна из самых распространённых проблем со здоровьем среди детей. Большинство малышей к трём годам переносят как минимум одну ушную инфекцию.
Такое состояние возникает, когда бактериальная или вирусная инфекция поражает среднее ухо – один из отделов, находящийся позади барабанной перепонки. При этом в среднем ухе скапливается жидкость.
Накопление жидкости и воспалительные процессы сопровождают и другое распространённое состояние – средний отит с выпотом.
По словам медиков, любое накопление жидкости в среднем ухе может быть болезненным и нарушать слух детей. Особенно опасно такое состояние в период, когда малыш учится говорить. Более того, инфекции уха могут перетекать в хронические и впоследствии вызывать серьёзные осложнения, вплоть до потери слуха.
Сегодня существуют медицинские тесты для диагностики подобных состояний, которые точны на 80-90% (к примеру, тимпанометрия). Они проводятся в больнице со специальным оборудованием.
Тем не менее единственный способ диагностировать нарушение со 100%-ной точностью – это хирургическое вмешательство. Для этого на барабанной перепонке делается надрез, из которого вытекает скопившаяся жидкость.
Однако диагностика ушных инфекций и среднего отита с выпотом не всегда проводится своевременно. Дело в том, что в некоторых случаях оба состояния могут протекать бессимптомно, а в других случаях сопровождаются симптомами, которые сбивают с толку родителей (например, повышение температуры). Малыши же зачастую не могут объяснить, что их беспокоит.
Поэтому исследователи из Вашингтонского университета создали приложение для смартфона, которое поможет родителям выявить ушную инфекцию у ребёнка в домашних условиях. Тест, о котором идёт речь, указывает на наличие или отсутствие одного из характерных признаков ушной инфекции – скопление жидкости в среднем ухе. Причём по точности он может конкурировать с другими диагностическими методиками.
Для проведения теста на смартфон нужно установить специальное приложение под названием EarHealth, которое воспроизводит непрерывный 150-миллисекундный звук, напоминающий птичье щебетание. Слушать его нужно через бумажную воронку: её следует расположить у уха, в непосредственной близости от наружного слухового прохода.
Звуковые волны отскакивают от барабанной перепонки, вновь проходят через воронку и улавливаются микрофоном смартфона вместе с "оригинальным" звуковым сигналом, которые всё ещё воспроизводятся.
Звуки, которые уловил микрофон, анализирует специальная программа. Основываясь на колебаниях принимаемого звукового сигнала, она прогнозирует вероятность наличия жидкости в среднем ухе (если она есть, то "помех", влияющих на исходный звуковой сигнал, будет намного больше).
"Это как постукивание по бокалу. В зависимости от того, сколько в нём жидкости, вы получаете разные звуки. Здесь тот же принцип. Используя машинное обучение, по этим звукам мы можем обнаружить присутствие жидкости", – поясняет соавтор исследования Джастин Чан (Justin Chan).
В ходе работы над приложением команда провела испытания с участием 53 детей в возрасте от 18 месяцев до 17 лет. Все они были госпитализированы в детскую больницу Сиэтла и приняли участие в эксперименте с согласия родителей.
Половина детей должны были перенести операцию по установке ушной трубки, которая обычно проводится пациентам с хроническими или рецидивирующими случаями накопления ушной жидкости. Другие участники проходили процедуры, не связанные с лечением ушных инфекций (например, удаление миндалин). Иными словами, медики знали диагнозы каждого из участников.
Результаты испытаний показали, что приложение EarHealth определяет наличие жидкости в среднем ухе с точностью до 85%, а также указывает на отсутствие этого симптома с точностью до 80%.
Поскольку малыши наиболее подвержены риску ушных инфекций (и не могут описать, что именно вызывает недомогание), усовершенствованное приложение затем было ещё раз протестировано с участием 15 детей в возрасте от 9 до 18 месяцев. На этот раз программа правильно идентифицировала всех пятерых малышей, у которых была жидкость в среднем ухе, и выявила девять из десяти детей, у которых не было жидкости.
Наконец, в другом эксперименте команда провела "урок" среди родителей, после чего они наряду с врачами должны были использовать приложение для диагностики ушной инфекции у своих детей. Приложение вновь показало 100%-ную точность в обнаружении жидкости в среднем ухе (6 из 6 случаев) и допустило лишь одну ошибку, определяя отсутствие жидкости (18 из 19). Но более важно, что этот тест подтвердил: родители смогут самостоятельно пользоваться приложением в домашних условиях.
Авторы работы также отмечают, что у детей не возникало дискомфорта или волнения во время испытаний. Многие реагировали на щебетание, доносящееся из бумажной воронки, смехом и улыбками.
Серия дополнительных тестов также показала, что приложение EarHealth одинаково хорошо работает на различных моделях смартфонов с операционными системами iOS и Android. Также команда использовала для создания воронок бумагу различного типа, и это никак не отразилось на точности работы программы.
Исследователи уверены, что их разработка принесёт большую пользу в педиатрии. Во-первых, если родителей насторожит поведение их ребёнка, они смогут сразу же, не выходя из дома, проверить состояние его ушей. Во-вторых, EarHealth можно будет использовать в странах третьего мира, где нет современного медицинского оборудования.
"В развивающихся странах смартфоны становятся обычным явлением. Поэтому, если это приложение даст врачам точность на уровне специалиста, это действительно может изменить способ лечения ушных инфекций на глобальном уровне", – отметил Чен в интервью порталу Gizmodo.
В заключение отметим, что команда создала компанию под названием Edus Health, чтобы коммерциализировать технологию. Ожидается, что к концу 2019 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США признает приложение медицинским устройством, после чего оно станет широко доступным.
Подробнее об этой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале Science Translational Medicine.
Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о "всевидящем" аппарате, который обнаружит инфекцию уха даже сквозь барабанные перепонки.
