22 ביולי 2025
מחקר זה השתמש בשיטות ניתוח אותות קול ולמידת מכונה, תוך שימוש ב-MATLAB כדי לחלץ תכונות קול ייחודיות לגילוי מוקדם לא פולשני של אסתמה. האלגוריתמים של מכונת וקטור התמיכה (SVM) והיער האקראי (RF) הראו ביצועים דומים מבחינת דיוק הסיווג הכולל, אם כי SVM עשוי להשיג איזון טוב יותר בין רגישות לספציפיות.
- אדון בהמשך בהתפתחויות האחרונות ובאתגרי הניסוי הנוכחיים בתחום זה. הטכנולוגיות הנוכחיות משתמשות בניתוח קול מונע בינה מלאכותית, טכניקות תנועה כמו SVM, כלי עיבוד אותות כגון MFCC וחיישנים אקוסטיים משתנים כדי לזהות דפוסים הקשורים למחלות באותות קול. האתגרים הנוכחיים בתרגום קליני של אבחון מבוסס קול כוללים נתונים נדירים, הכללת מודלים מוגבלת, אתיקה של פרטיות, קונפליקטים ומחסומי יכולת פעולה הדדית.
[מדריך] כדי להתחיל, פתח את כלי שורת הפקודה ושכפל את מאגר GitHub למחשב המקומי. עבור לאתר הרשמי של Python כדי להתקין את Python במחשב. לאחר התקנת Python, התקן את ספריות Python הנדרשות באמצעות קובץ requirements.txt. לחלופין, אם קובץ הטקסט אינו זמין, התקן את הספריות הדרושות באופן ידני באמצעות הפקודה הנתונה. לאחר מכן התקן את PyCharm מהאתר הרשמי שלה. כעת, אתר את קבצי הסקריפט הראשיים במאגר המשוכפל. השתמש ב-PyCharm או בעורך טקסט כדי לפתוח את קבצי Python ולסקור את התוכן והמבנה שלהם. כדי להגדיר את מערך הנתונים, ודא שקבצי הנתונים הנדרשים על ידי הקוד זמינים ונשמרים בפורמט Excel. עדכן את נתיבי הקבצים בקבצי ה- Script כך שיתאימו למיקומי הקבצים בפועל במערכת. לאחר זיהוי קובץ ה- Script הראשי, הפעל את הקוד באמצעות הפקודה המתאימה עבור קובץ Script זה. במהלך הביצוע, הקוד יטען את הנתונים, יאמן את מודלי למידת המכונה ויציג תוצאות כגון דיוק, מטריצת בלבול ומאפיין ההפעלה של המקלט, או עקומת ROC. איור זה מציג את מטריצות הבלבול עבור מכונת וקטור התמיכה או מודל ה-SVM ומודל היער האקראי או ה-RF, ומציג את תוצאות הסיווג שלהם עבור נבדקי אסתמה וביקורת בריאים. מודל ה-SVM סיווג במדויק 14 נבדקי אסתמה ו-12 בקרות בריאות מתוך 30 דגימות במטריצת הבלבול. מודל ה-RF גם חזה נכון 14 מקרי אסתמה ו-12 בקרות בריאות, והראה תוצאות סיווג דומות. מודל ה-SVM השיג שטח גבוה יותר מתחת לערך העקומה של 0.95 בניתוח ROC, המשקף ביצועי סיווג מעולים. גם דגמי SVM וגם RF השיגו דיוק סיווג כולל זהה של 87% במערך הנתונים של הבדיקה. בביצועים מבחינת כיתה, מודל ה-SVM הראה זיכרון גבוה יותר בקבוצת האסתמה ב-0.93, אך זיכרון נמוך יותר בקבוצת הביקורת הבריאה ב-0.80, מה שמצביע על כך שבעוד ש-SVM יעיל בזיהוי אסתמה, הוא עלול לסווג באופן שגוי חלק מהאנשים הבריאים. מודל ה-RF השיג את אותם ערכי זיכרון של 0.93 עבור אסתמה ו-0.80 עבור בקרות בריאות, מה שמצביע על כך שלשני המודלים יש רגישות דומה והם מסוגלים באותה מידה לזהות מקרים חיוביים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מחקר זה חוקר את השימוש בניתוח קול מונחה בינה מלאכותית וטכניקות למידת מכונה לזיהוי מוקדם לא פולשני של אסטמה. על ידי שימוש באלגוריתמים Support Vector Machine (SVM) ו-Random Forest (RF), המחקר מדגים דיוק סיווג דומה בזיהוי מקרי אסטמה.
Voice signal processing combined with machine learning offers a scalable, non-invasive approach for early asthma detection, addressing a critical need for objective, reproducible diagnostics in respiratory disease research. By leveraging quantitative voice features and robust classification models, this workflow enhances predictive confidence at the target validation and assay development stages. The methodology supports portfolio-wide risk reduction by enabling standardized, data-driven decision-making in biomarker discovery and translational research.
This workflow integrates from early discovery through lead identification and preclinical validation, leveraging voice signal analytics and machine learning for robust biomarker development.