Тым часам новае даследаванне, праведзенае нядаўна, прыйшло да высновы, што чалавечы голас можа несці акустычныя патэрны, звязаныя з паражэннямі галасавых складак, уключаючы рак гартані. Але клінічныя скрынінгавыя інструменты яшчэ запатрабуюць значна больш маштабных і пацверджаных даследаванняў, перш чым стануць рэальнасцю.
Даследчыкі з Арэгонскага ўніверсітэта аховы здароўя і навукі выявілі, што некаторыя характарыстыкі голасу адрозніваюцца ў здаровых людзей і людзей з паражэннямі галасавых звязак. Даследаванне, апублікаванае ў часопісе Frontiers in Digital Health, указвае на будучыню, калі аналіз голасу можа стаць хуткім метадам скрынінга, асабліва каштоўным для жыхароў сельскай мясцовасці, якім складана дабрацца да спецыялізаваных урачоў-аталарынголагаў.
Наколькі распаўсюджаныя паражэнні галасавых звязкаў і як іх дыягнастуюць сёння?
Па дадзеных амерыканскага медыцынскага даведніка StatPearls, у 2017 годзе толькі ў ЗША было зарэгістравана 13150 выпадкаў раку гартані і 3710 смерцяў ад яго. У той жа час, папуляцыйнае даследаванне паказала, што распаўсюджанасць дабраякасных утварэнняў галасавых складак сярод апытаных склала 12,47%. Гэтыя захворванні могуць ствараць сур’ёзныя праблемы для настаўнікаў, спевакоў, прадаўцоў радыё- і тэлевядучых і ўсіх, чыя кар’ера залежыць ад выразнай гаворкі.
Сучасная дыягностыка патрабуе дарагога абсталявання і неаднаразовага наведвання спецыялізаваных клінік, якіх у многіх сельскіх раёнах проста няма. Пацыентам даводзіцца праходзіць ларынгаскапію — працэдуру, пры якой дактары ўводзяць зонд праз нос або рот для непасрэднага агляду галасавых звязак. Да таго часу, як пацыенты заўважаюць змены голасу, сітуацыя можа ўжо значна пагоршыцца.
- «Адным з першых сімптомаў, якія праяўляюцца ў пацыентаў з арганічнымі паражэннямі галасавой шчыліны, з’яўляецца дысфанія», — адзначылі даследчыкі, маючы на ўвазе праблемы з голасам, якія абцяжарваюць гаворку. Доступ да спецыялізаванай дапамогі «можа быць абмежаваны за межамі буйных гарадскіх цэнтраў з міждысцыплінарнымі галасавымі клінікамі».
Гукі голасу, гаворкі і дыхання даюць клінічную інфармацыю аб стане здароўя пацыентаў. У эпоху штучнага інтэлекту аўдыёзапісы пацыентаў даследуюцца ў якасці лічбавых біямаркераў для ранняга выяўлення шырокага спектру захворванняў, у тым ліку паталогію гартані, неўралагічныя і псіхалагічныя расстройствы, рак галавы і шыі, а таксама дыябет.
Галасавыя звязкі — гэта дзве невялікія палосы мышцы тканіны, размешчаныя ў гартані, або галасавым апараце, размешчаным у верхняй частцы трахеі на шыі. Калі вы гаворыце, спяваеце ці выдаеце любы іншы гук, паветра з лёгкіх праходзіць праз гэтыя складкі, прымушаючы іх хутка вібрыраваць.
Падобна да таго, як гітарныя струны вібрыруюць, ствараючы гук пры зашчыпванні, вашы галасавыя звязкі вібрыруюць пры праходжанні праз іх паветра. Чым хутчэй яны вібрыруюць, тым вышэй ваш голас. У мужчын галасавыя звязкі, як правіла, даўжэйшыя і таўсцейшыя, яны вібрыруюць павольней, што дае больш нізкі голас. У жанчын звязкі, як правіла, карацей і танчэй, яны вібрыруюць хутчэй, што забяспечвае больш высокі голас.
Калі вы не гаворыце, вашыя галасавыя звязкі рассунутыя, дазваляючы вам свабодна дыхаць. Але калі вы вымаўляеце слова ці фразу, мышцы сціскаюць іх, так што паветру даводзіцца прабівацца праз вузкую шчыліну паміж імі, ствараючы вібрацыі, якія і становяцца вашым голасам.
Праблемы з галасавымі звязкамі могуць змяніць гучанне вашага голасу. Ацёкі, разрастанні, такія як вузельчыкі ці паліпы, а таксама больш сур’ёзныя захворванні, такія як рак, могуць парушыць вібрацыю звязак, што прыводзіць да ахрыпласці, адышкі і іншых змяненняў голасу. Менавіта таму ўрачы зацікаўлены ў выкарыстанні аналізу голасу для ранняга выяўлення гэтых праблем.
Як навукоўцы тэсціравалі галасавыя біямаркеры
Даследчыкі прааналізавалі запісы 176 удзельнікаў з пяці паўночнаамерыканскіх медыцынскіх цэнтраў, выкарыстоўваючы набор даных Bridge2AI-Voice. Кожны з іх прачытаў «Вясёлкавую фразу» — стандартны абзац, які змяшчае ўсе гукі англійскай мовы, якія спецыялісты па прамове выкарыстоўваюць для ацэнкі голасу.
Каманда вывучыла чатыры параметры голасу: выразнасць голасу (суадносіны гарамонік да шуму, HNR), джытэр (ваганні вышыні тону), мігаценне (змены гучнасці) і вышыню голасу (асноўную частату). Сярод іх вылучаўся HNR і яго зменлівасць. Пры нармальнай рабоце галасавых звязак яны ствараюць рэгулярныя гукавыя хвалі, якія забяспечваюць выразную гаворку. Пашкоджанні парушаюць гэты працэс, выклікаючы з’яўленне нерэгулярных шумоў і гукаў дыхання. Суадносіны чыстага гуку і фонавага шуму становіцца патэнцыйным паказчыкам здароўя галасавых звязак.
Вымярэнні пераборлівасці голасу параўноўваюць суадносіны рэгулярных ваганняў галасавых звязак падчас гаворкі з фонавым шумам, якія ўзнікаюць з-за турбулентнасці пры праходжанні паветра праз галасавую шчыліну. Магчымай крыніцай гэтай турбулентнасці з’яўляецца няправільнае змыканне галасавых звязак.
Вынікі: больш выразны голас у мужчын, менш прыкмет у жанчын
Параўнаўшы запісы голасу, даследчыкі выявілі выразныя адрозненні паміж людзьмі са здаровым голасам і людзьмі з дабраякаснымі наватворамі галасавых звязак. Гэтыя адрозненні найболей ярка выявіліся пры вымярэнні HNR. Яны таксама выявілі, што агульны тон голасу ў гэтых груп адрозніваўся.
Пры параўнанні дабраякасных новаўтварэнняў з ракам гартані адзінай статыстычна дакладнай розніцай аказалася стабільнасць паказчыка пераборлівасці голасу (зменлівасць HNR).
У мужчын гэтыя адрозненні былі асабліва заўважныя. Мужчыны з дабраякаснымі наватворамі адрозніваліся як ад здаровых мужчын, так і ад хворых на рак, галоўнай чынам тым, што ў іх галасах прысутнічаў больш нерэгулярны фонавы шум
У жанчын даследаванне не выявіла значных адрозненняў. Даследчыкі патлумачылі гэта, магчыма, тым, што ў даследаванні ўдзельнічала недастатковая колькасць жанчын, каб зрабіць адназначныя высновы. Толькі дзве жанчыны патрапілі ў падгрупу «рак гартані без іншых захворванняў», што зрабіла дакладныя параўнанні практычна немагчымымі.
Патэнцыйнае выкарыстанне: галасавы скрынінг як інструмент сартавання пацыентаў (не дыягназ)
Галасавы скрынінг можа дапамагчы пашырыць доступ да медыцынскага абслугоўвання, асабліва для малазабяспечаных груп насельніцтва, у якіх няма спецыялізаваных клінік па галасавой тэрапіі. Прыкладанні для смартфонаў могуць аналізаваць запісы голасу, урачы агульнай практыкі могуць праводзіць галасавы скрынінг падчас планавых аглядаў, а платформы тэлемедыцыны могуць паведамляць аб зменах голасу для далейшай ацэнкі.
Гэта тэхналогія будзе асабліва карысная для груп рызыкі: курцоў, людзей з хранічным рэфлюксам, людзей, якія часта падвяргаюцца траўмам голасу, і людзей, чыя прафесія звязана з інтэнсіўным галасавым узаемадзеяннем. Рэгулярны маніторынг голасу дасць магчымасць выявіць праблемы да таго, як яны стануць сур’ёзнай пагрозай для здароўя.
Нядаўнія дасягненні штучнага інтэлекту зрабілі аналіз голасу яшчэ больш складаным.
Даследаванні паказваюць, што скруткавыя нейронавыя сеткі і мадэлі глыбокага навучання, могуць класіфікаваць захворванні гартані, уключаючы ранні рак гартані, даючы шматабяцаючыя вынікі, выкарыстоўваючы стандартныя запісы мікрафона ці нават узоры голасу, запісаныя на смартфон.
Даследчыкі падкрэслілі, што галасавы скрынінг дапоўніць, а не заменіць традыцыйныя метады дыягностыкі. «Хоць для канчатковага дыягназу па-ранейшаму патрабуецца візуалізацыя, правераны інструмент галасавога скрынінга ШІ можа служыць механізмам сартавання пацыентаў», — адзначылі яны.
Такі інструмент мог бы выяўляць людзей з нязначнымі зменамі голасу, якія ў адваротным выпадку не звярнуліся б па медыцынскую дапамогу. У адрозненне ад чалавечага вуха, якое не заўсёды можа надзейна адрозніваць малаважныя паталагічныя змены, гэтая мадэль ШІ можа забяспечыць паслядоўны і які маштабуецца аналіз голасу для розных груп насельніцтва.
«Асноўнымі абмежаваннямі дадзенага даследавання былі невялікі памер выбаркі і няпоўны анамнез паражэнняў ва ўдзельнікаў», — прызналі даследчыкі. «Нягледзячы на гэтыя абмежаванні, даследаванне дае каштоўную інфармацыю аб магчымасці выкарыстання галасавых біямаркераў у якасці ранніх індыкатараў паражэнняў галасавых складак».
У будучых даследаваннях неабходна ахапіць больш шырокія і разнастайныя выбаркі і вывучыць дадатковыя характарыстыкі голасу, якія могуць аказацца карыснымі для жанчын і недастаткова прадстаўленых груп. Акрамя таго, пол удзельнікаў гуляў ролю ў выніках, што варта ўлічваць пры наступным адборы ўдзельнікаў, каб пазбегнуць прадузятасці набораў дадзеных.
Тым не менш, гэтыя вынікі набліжаюць вучоных да таго, каб зрабіць голас руціннай прыладай маніторынгу здароўя, такім жа распаўсюджаным, як вымярэнне артэрыяльнага ціску ці тэмпературы. Для мільёнаў людзей, схільных рызыцы паражэння галасавых звязак, скрынінг здароўя па голасе можа стаць вырашальным фактарам паміж раннім выяўленнем захворвання і яго прагрэсаваннем.
