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Secondo i dati dello studio China Pulmonary Health (CPH), la prevalenza dell'asma tra gli adulti cinesi è del 4,2%, con i medici che diagnosticano solo il 28,8% dei pazienti asmatici e solo il 5,6% che riceveun trattamento con corticosteroidi per via inalatoria. Queste cifre indicano un basso tasso di diagnosi e trattamento dell'asma in Cina, evidenziando l'urgente necessità di aumentare la consapevolezza e attirare l'attenzione sull'asma tra il pubblico e gli operatori sanitari. Gli attuali metodi diagnostici per l'asma sono vari, tra cui l'anamnesi clinica e l'esame fisico, i test di funzionalità polmonare e la misurazione frazionata dell'ossido nitrico espirato (FeNO), ma ognuno ha i suoi limiti a vari livelli 2,3,4. Inoltre, il monitoraggio regolare dell'asma è fondamentale per la gestione della malattia; Il monitoraggio sistematico dei sintomi e della funzione polmonare può prevenire efficacemente le riacutizzazioni dell'asma, migliorare la qualità della vita del paziente e ridurre le visite di emergenzae i ricoveri 5,6. Tuttavia, in pratica, questi metodi diagnostici convenzionali sono spesso poco pratici per le cure di routine a causa del loro costo e della loro complessità.
Date le circostanze di cui sopra, l'automonitoraggio dell'asma può svolgere un ruolo significativo nel controllo della malattia. Tale monitoraggio deve essere semplice, conveniente e accurato. A questo proposito, la voce offre vantaggi distinti. I pazienti asmatici mostrano spesso notevoli differenze nelle caratteristiche della voce, tra cui un tempo massimo di fonazione ridotto, disturbi della voce (come raucedine, rugosità e affaticamento vocale) e differenze significative nella frequenza e nell'intonazione fondamentali rispetto agli individui sani 7,8,9. Queste differenze potrebbero servire come un potenziale metodo per l'identificazione e il monitoraggio dell'asma.
L'apprendimento automatico ha dimostrato un potenziale significativo nel rilevare l'asma utilizzando i dati vocali. Gli studi hanno dimostrato che i sintomi dell'asma possono essere rilevati efficacemente analizzando i suoni della tosse, i suoni del respiro e altre caratteristiche acustiche rilevanti dei pazienti. Queste tecniche, tra cui l'apprendimento profondo, le reti neurali e altri modelli di apprendimento automatico, sono in grado di riconoscere i modelli vocali caratteristici e i cambiamenti dei suoni respiratori nei pazienti asmatici 10,11,12,13,14,15.
Rispetto ai suoni della tosse e del respiro, la voce a schema fisso (come la pronuncia dei numeri da 1 a 9) può essere più standardizzata e controllabile. Facilita inoltre l'estrazione delle funzioni, controlla la qualità della voce ed è più facile per la raccolta di dati su larga scala. Support Vector Machine (SVM) dimostra una forte capacità di classificazione nella gestione di dati ad alta dimensionalità e campioni rumorosi, mentre Random Forest (RF), con la sua eccellente robustezza, la capacità di gestire relazioni non lineari e la valutazione dell'importanza delle funzionalità, gestisce efficacemente dati di funzionalità vocali complesse 16,17,18,19,20.
In questo studio, abbiamo utilizzato registrazioni delle cifre "123456789" pronunciate a un ritmo normale e costante per estrarre le caratteristiche vocali correlate all'asma. Sulla base di queste caratteristiche, abbiamo costruito modelli RF e SVM per il rilevamento dell'asma. In futuro, questi modelli potrebbero essere integrati in applicazioni mobili per consentire l'identificazione dell'asma e il monitoraggio della progressione della malattia, contribuendo così a prevenire le riacutizzazioni dell'asma.