Quali colpi di tosse significano Covid?

Come si identifica la tosse da Covid con l’intelligenza artificiale?

Identificare tosse da covid

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    Che il colpo di tosse sia uno dei sintomi universalmente riconosciuti del Coronavirus lo sappiamo fin troppo bene.

    Questo infatti ha generato una vera e propria fobia collettiva che ha trasformato il tossire in pubblico un vero e proprio tabù. Basti pensare a tutte quelle volte in cui ci guardiamo furtivamente intorno prima di poter tossire -anche quando ci è semplicemente andata di traverso una caramella- e al vuoto che si genera automaticamente intorno a noi quando lo facciamo. Eppure non tutti i colpi di tosse significano Covid.

    Ma allora, come distinguere la tosse di una persona sana da quella di una persona colpita da virus?

    La soluzione potrebbe arrivare da due recenti studi provenienti dal Massachusetts Institute of Technology (MIT) e da University of Cambridge, basati sulla registrazione di decine di migliaia di colpi di tosse, provenienti sia da pazienti Covid, che da pazienti sani.

    L’AI che scopre gli asintomatici con un colpo di tosse

    Lo studio del MIT

    Secondo i ricercatori di Cambridge, anche le persone cosiddette asintomatiche in realtà non sarebbero totalmente prive di sintomi e la discriminante sarebbe proprio la presenza di una tosse, o per meglio dire un modo di tossire. L’orecchio umano non è però in grado di distinguere le sfumature di un sintomo così importante per la diagnosi del Covid, così gli studiosi hanno messo a punto da una rete neurale, conosciuta come ReSNet50, addestrandola a riconoscere più tipologie di tosse, ma anche suono della voce e respiro, elementi che sono risultati determinanti per la scoperta del virus

    Il modello, messo a punto da marzo 2020, è stato capace di individuare il 98,5% dei pazienti con Covid conclamato e il 100% degli asintomatici.

    Questa differenza di risultato è dovuta principalmente al fatto che i pazienti Covid sintomatici possono avere gli stessi biomarcatori che sono causa di altre tipologie di tosse, come quelle  derivate da influenza e asma.

    Un aspetto di importanza non trascurabile, che ha reso la rete neurale studiata, adatta a distinguere le tossi asintomatiche da quelle sane piuttosto che a diagnosticare persone sintomatiche. A questo punto la domanda che sorge spontanea è una sola: se una persona è asintomatica come può tossire?

    In effetti le persone asintomatiche non presentano una tosse di tipo involontario, questo infatti costituirebbe già un sintomo evidente: quella che viene analizzata dall’intelligenza artificiale è una tosse volontaria, forzata dal paziente stesso. 

    Lo studio preliminare 

    Per creare il modello sono stati dati in pasto all’intelligenza artificiale i colpi di tosse di circa 70.000 volontari, registrati su un sito web grazie ai microfoni di smartphone e pc (in totale sono stati registrati 200.000 colpi di tosse).

    Da questo campione sono stati selezionati:

    • 2500 registrazioni fatte da pazienti Covid (sia sintomatici che asintomatici)
    • 2500 registrazioni “random” per creare un equilibrio nel database

    Una volta definiti, 4000 di questi campioni sono stati utilizzati per allenare l’intelligenza artificiale, mentre i mille restanti sono serviti per testare il modello e capire se fosse capace di differenziare la tosse sana da quella dei pazienti Covid

    I Prossimi Step del MIT

    Visti i risultati incoraggianti, i ricercatori del MIT sarebbero intenzionati a rendere più fruibile il modello da loro studiato trasformandolo in una vera e propria app per smartphone, diventando un vero e proprio strumento di supporto nella lotta contro il Covid

    Covid-19 Sounds App

    Uno studio simile a quello del Massachusett Institute of Technology è stato portato avanti dall’Università di Cambridge, in Inghilterra.

    Lo studio dell’Università di Cambridge

    Anche i ricercatori di Cambridge, proprio come quelli del MIT sono partiti da una raccolta di migliaia di colpi di tosse

    Per farlo sono stati creati due gruppi di persone 

    • il primo gruppo raccoglieva persone positive al Coronavirus
    • il secondo era un gruppo di persone costituito da soggetti senza sintomi, residenti in aree geografiche con bassi tassi di contagi.

    Di entrambi i gruppi sono stati esaminati suoni relativi a respirazione e tosse e per farlo i ricercatori si sono serviti di variabili basate sulla frequenza e sui dati di una rete neurale allenata sul riconoscimento di milioni di suoni.

    I risultati ottenuti hanno evidenziato una capacità di diagnosi Covid dell’80%.

    Covid Sounds App

    Visti i risultati, lo studio ha avuto l’approvazione del comitato dell’etica del Dipartimento di Informatica dell’Università di Cambridge e viene in parte finanziato dall’European Research Council attraverso il Progetto EAR.

    Questo ha permesso all’Università di Cambridge di creare e di lanciare la Covid Sounds App, un’applicazione che registra e condivide il suono della tosse, ma non solo

    L’applicazione infatti possiede due funzionalità principali:

    1. un questionario per la raccolta dei sintomi e condizioni dell’utente, con specifico riferimento ad eventuali test Covid (compilabile anche sul sito della facoltà)
    2. un registratore per i colpi di tosse e la registrazione della voce.

    I dati raccolti vengono utilizzati dall’Università solo a scopo di ricerca e serviranno per aggiornare il sistema e migliorare l’applicazione affinché risulti sempre più precisa.

    Come abbiamo visto dunque, per quanto si stiano facendo passi da gigante, la strada da fare è ancora molta per avere un’applicazione che riconosca la tosse da Covid senza margine di errore e che possa quindi essere uno strumento di test autonomo. Per quanto non sostitutiva del tampone, infatti, la presenza di questa app potrebbe comunque portare grossi benefici ed essere un valido alleato tech nella lotta contro il Coronavirus. E per un’ulteriore approfondimento riguardo a Covid e intelligenza artificiale vi consigliamo l’articolo su Google Health Studies.

    Fonti

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