Denne tilstand opstår, når væske ophobes i mellemøret bag trommehinden og bliver inficeret. Denne ophobning er også almindelig i en anden tilstand kaldet otitis media med effusion. Enhver form for væskeophobning kan være smertefuld og gøre det svært for børn at høre, hvilket kan være særligt skadeligt, når de er ved at lære at tale.
Både tilstande er svære at diagnosticere, fordi de har vage symptomer: Nogle gange hiver børn i ørerne eller har feber, og nogle gange er der ingen symptomer. Desuden er små børn måske ikke i stand til at beskrive, hvor de har ondt.
Nu har forskere fra University of Washington skabt en ny smartphone-app, der kan registrere væske bag trommehinden ved blot at bruge et stykke papir og en smartphones mikrofon og højttaler. Smartphonen afgiver en række bløde, hørbare pibelyde ind i øret gennem en lille papirtragt, og afhængigt af den måde, hvorpå pibelydene reflekteres tilbage til telefonen, bestemmer appen sandsynligheden for tilstedeværelse af væske med en sandsynlighed for påvisning på 85 %. Dette er på niveau med de nuværende metoder, der anvendes af specialister til at opdage væske i mellemøret, som involverer specialiserede værktøjer, der bruger akustik eller et pust af luft.
Teamet offentliggjorde sine resultater den 15. maj i Science Translational Medicine.
“At designe et nøjagtigt screeningsværktøj på noget så allestedsnærværende som en smartphone kan være spilforandrende for forældre såvel som for sundhedsplejersker i ressourcebegrænsede regioner”, siger medforfatter Shyam Gollakota, en lektor i UW’s Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering. “En vigtig fordel ved vores teknologi er, at den ikke kræver yderligere hardware ud over et stykke papir og en softwareapp, der kører på smartphonen.”
Når øreinfektioner er diagnosticeret, kan de let behandles med observation eller antibiotika, og vedvarende væske kan overvåges eller drænes af en læge for at lindre symptomer på smerte eller høretab. En hurtig screening derhjemme kan hjælpe forældrene med at afgøre, om de skal tage deres barn med til lægen.
Denne app fungerer ved at sende lyde ind i øret og måle, hvordan disse lydbølger ændrer sig, når de prellerer af på trommehinden. Holdets system involverer en smartphone og et almindeligt stykke papir, som lægen eller forældrene kan klippe og folde til en tragt. Tragten hviler på det ydre øre og leder lydbølgerne ind og ud af øregangen. Når telefonen afspiller en kontinuerlig lyd på 150 millisekunder – der lyder som en fugls kvidren – gennem tragten, preller lydbølgerne af på trommehinden, rejser tilbage gennem tragten og bliver opfanget af smartphonens mikrofon sammen med den oprindelige kvidren. Afhængigt af, om der er væske indeni, interfererer de reflekterede lydbølger forskelligt med de oprindelige kvidrende lydbølger.
“Det er som at banke på et vinglas”, siger medforfatter Justin Chan, der er ph.d.-studerende på Allen School. “Afhængigt af, hvor meget væske der er i det, får man forskellige lyde. Ved hjælp af maskinlæring af disse lyde kan vi registrere tilstedeværelsen af væske.”
Når der ikke er væske bag trommehinden, vibrerer trommehinden og sender en række forskellige lydbølger tilbage. Disse lydbølger forstyrrer mildt det oprindelige kvidren og skaber et bredt, lavt dyk i det samlede signal. Men når trommehinden har væske bagved sig, vibrerer den ikke så godt og reflekterer de oprindelige lydbølger tilbage. De forstyrrer i højere grad det oprindelige piben og skaber et smalt, dybt dyk i signalet.
For at træne en algoritme, der registrerer ændringer i signalet og klassificerer ører som havende væske eller ej, testede holdet 53 børn i alderen 18 måneder til 17 år på Seattle Children’s Hospital. Omkring halvdelen af børnene var planlagt til at gennemgå en operation med henblik på placering af øreslanger, en almindelig operation for patienter med kroniske eller tilbagevendende tilfælde af ørevæske. Den anden halvdel var planlagt til at gennemgå en anden operation uden relation til ørerne, f.eks. en tonsillektomi.
“Det unikke ved denne undersøgelse er, at vi brugte guldstandarden til at diagnosticere øreinfektioner”, siger medforfatter Dr. Sharat Raju, en kirurgisk kandidat i otolaryngologi – hoved- og halskirurgi ved UW School of Medicine. “Når vi sætter ørepropper ind, foretager vi et snit i trommehinden og dræner eventuel tilstedeværende væske. Det er den bedste måde at se, om der er væske bag trommehinden. Så disse operationer skabte de ideelle rammer for denne undersøgelse.”
Når forældrene gav deres informerede samtykke, optog holdet kvidren og de deraf følgende lydbølger fra patienternes ører umiddelbart før operationen. Mange af børnene reagerede på kvidren ved at smile eller grine.
Af de børn, der fik placeret ørepropper, viste operationen, at 24 ører havde væske bag trommehinden, mens 24 ører ikke havde væske bag trommehinden. For de børn, der skulle have foretaget andre operationer, havde to ører udbulede trommehinder, hvilket var karakteristisk for en øreinfektion, mens de øvrige 48 ører var fine. Algoritmen identificerede korrekt sandsynligheden for væske i 85 % af tilfældene, hvilket kan sammenlignes med de nuværende metoder, som specialiserede læger bruger til at diagnosticere væske i det indre øre.
Dernæst testede holdet algoritmen på 15 ører tilhørende yngre børn mellem ni og 18 måneder gamle. Den klassificerede korrekt alle fem ører, der var positive for væske, og ni ud af de 10 ører, eller 90 %, der ikke havde væske.
“Selv om vores algoritme blev trænet på ældre børn, fungerer den stadig godt for denne aldersgruppe,” siger medforfatter Dr. Randall Bly, en assisterende professor i otolaryngologi – hoved- og halskirurgi ved UW School of Medicine, der praktiserer på Seattle Children’s Hospital. “Det er afgørende, fordi denne gruppe har en høj forekomst af øreinfektioner.”
Da forskerne ønsker, at forældrene skal kunne bruge denne teknologi derhjemme, har holdet uddannet forældrene i at bruge systemet på deres egne børn. Forældre og læger foldede papirtragere, testede 25 ører og sammenlignede resultaterne. Både forældre og læger opdagede med succes de seks væskefyldte ører. Forældre og læger var også enige om 18 ud af de 19 ører uden væske. Desuden lignede de lydbølgekurver, der blev genereret af både forældre- og lægetest, hinanden.
“Evnen til at vide, hvor ofte og hvor længe der har været væske til stede, kan hjælpe os med at træffe de bedste beslutninger om håndtering over for patienter og forældre”, sagde Bly. “Det kunne også hjælpe primære behandlere med at vide, hvornår de skal henvise til en specialist.”
Teamet testede også algoritmen på en række forskellige smartphones og brugte forskellige typer papir til at lave tragten. Resultaterne var ensartede uanset telefon eller papirtype. Forskerne har planer om at kommercialisere denne teknologi gennem et spinout-firma, Edus Health, og derefter gøre appen tilgængelig for offentligheden.
“Væske bag trommehinden er så almindelig hos børn, at der er et direkte behov for et tilgængeligt og præcist screeningsværktøj, der kan bruges i hjemmet eller i kliniske omgivelser,” sagde Raju. “Hvis forældre kunne bruge et stykke hardware, som de allerede har til at foretage en hurtig fysisk undersøgelse, der kan sige ‘Dit barn har højst sandsynligt ikke ørevæske’ eller ‘Dit barn har sandsynligvis ørevæske, du bør lave en aftale med din børnelæge’, ville det være enormt.”
Rajalakshmi Nandakumar, en ph.d.-studerende i Allen School, er også medforfatter på denne artikel. Denne forskning blev finansieret af National Science Foundation, National Institutes of Health og Seattle Children’s Sie-Hatsukami Research Endowment.