Доклад, посвященный возможностям разработки нового неинвазивного метода диагностики коклюша, представлен в октябре 2012 г. на ID Week — ежегодной встрече представителей четырех американских сообществ врачей-инфекционистов: Общества по изучению инфекционных заболеваний (Infectious Diseases Society of America — IDSA), Общества эпидемиологии в здравоохранении (Society for Healthcare Epidemiology of America — SHEA), Медицинской ассоциации ВИЧ (вирус иммунодефицита человека) (HIV Medicine Association — HIVMA) и Общества по изучению детских инфекционных заболеваний (The Pediatric Infectious Diseases Society — PIDS).
Пароксизмальная фаза кашля при коклюше имеет настолько типичный характер, что благодаря разработанной авторами исследования системе, использующей технологию распознавания голоса, коклюш можно диагностировать (или по крайней мере — заподозрить его наличие) с помощью аудиозаписи. Эта технология позволяет за несколько секунд отличить кашель при коклюше от крупа и кашля при прочих заболеваниях.
Филип Полгрин (Philip Polgreen), доцент кафедры внутренних болезней Университета Айовы (University of Iowa), США, и руководитель Общества инфекционных болезней Американской сети эмерджентных инфекций (Infectious Diseases Society of America’s Emerging Infections Network) совместно с инженерами-акустиками собрал и проанализировал сотни записей кашлевых приступов у детей при коклюше, бронхите, крупе, бронхиальной астме и прочих патологиях, сопровождающихся кашлем.
Напомним, кашель при коклюше возникает вследствие формирования очага застойного возбуждения в продолговатом мозгу за счет перераздражения рецепторов афферентных волокон блуждающего нерва. У детей младшего возраста при коклюше развиваются типичные кашлевые приступы, проявляющиеся серией коротких, отрывистых кашлевых толчков, которые следуют друг за другом настолько часто, что не позволяют больному вдохнуть. После окончания серии кашлевых толчков пациент резко втягивает в себя воздух, при этом за счет спастического сужения гортани затрудненный вдох (репризы, «затягивания») может сопровождаться характерным свистящим звуком, который сравнивают с петушиным пением. После вдоха вновь повторяется серия кашлевых толчков. Продолжительность приступа обычно составляет 0,5–5 мин; частота приступов — в среднем 5–30 раз в сутки. У детей грудного возраста вместо типичного кашлевого приступа с репризами после нескольких кашлевых толчков может наступить временная остановка дыхания, что делает коклюш особенно опасным для младенцев. У детей старшего возраста и взрослых типичная картина кашлевого приступа может быть сглажена.
Используя алгоритмы, положенные в основу технологий распознавания голоса, авторы исследования использовали частотные характеристики звуков кашля при различных патологиях для создания логарифмической модели. Полученные спектрограммы, отображающие изменения частоты звука, отличались при коклюшном приступе и иных видах кашля.
Спектрограммы некоклюшного кашля были относительно однородными, в то время как при коклюше на спектрограмме наблюдали появление острых ритмичных пиков (кашлевые толчки), за которыми следовал относительно спокойный период (вдох). Именно ритмичность приступов позволила ученым классифицировать спектрограммы на типичные для коклюша и свойственные иным заболеваниям.
«Начало коклюша так часто пропускается во время сезонных эпидемий острых респираторных инфекций, — пояснил Ф. Полгрин. — Если врач уже наблюдал ранее типичный приступ кашля при коклюше, он в дальнейшем может легче распознать его, однако зачастую мы даже не думаем сразу о коклюше, а многие врачи никогда вживую не слышали типичного для коклюша кашля, и тогда даже классический случай может быть пропущен. Предложенная нами технология позволяет верно классифицировать различные виды кашля с чувствительностью 92% и специфичностью 93% благодаря прогнозированию с использованием нейронных сетей».
Предполагается, что дальнейшее пополнение библиотеки аудиограмм приступов кашля при коклюше и иных заболеваниях будет способствовать дальнейшему повышению чувствительности и специфичности технологии.
Возможности практического применения этой технологии невероятно широки: такое программное обеспечение может быть установлено на персональный компьютер, планшет, смартфон, а также может быть размещено как сетевое общедоступное приложение, доступное любому пользователю, который имеет возможность записать аудиофайл достаточного качества. Несомненную пользу последний вариант принес бы родителям детей младшего возраста, помогая им определиться с необходимостью оказания квалифицированной медицинской помощи.
В дальнейшем Ф. Полгрин планирует продолжить работу над спектрограммами кашлевых приступов и приступить к анализу спектрограмм кашля при различных патологиях.
По мнению стороннего эксперта Джеффри Кана (Jeffrey Kahn), профессора и заведующего отделом детских инфекционных болезней Юго-Западного медицинского центра Техасского университета (University of Texas Southwestern Medical Center), Даллас, США, опрошенного онлайн-ресурсом Medscape, подобная технология окажется очень полезной в педиатрии. Быстрота проведения теста, простота использования, его высокая чувствительность и специфичность могли бы способствовать включению его в перечень скрининговых тестов. Однако на данном этапе технология еще нуждается в проверке (например с помощью иммунохимических методов)и подтверждении эффективности.
-
- Keller D.M. (Oct 30, 2012) Pertussis diagnosed with voice-recognition technology. Medscape (www.medscape.com/viewarticle/773572).
- Parker D., Picone J., Harati A. et al. (2012) Detecting pertussis using voice recognition technology. ID Week 2012: abstr. 423
Алина Жигунова
