Tämä tila syntyy, kun nestettä kertyy välikorvaan tärykalvon taakse ja se tulehtuu. Tämä kertyminen on yleistä myös toisessa tilassa, jota kutsutaan välikorvatulehdukseksi effuusion kanssa. Kaikenlainen nesteen kertyminen voi olla kivuliasta ja vaikeuttaa lasten kuulemista, mikä voi olla erityisen haitallista, kun he opettelevat puhumaan.
Kummankin tilan diagnosointi on vaikeaa, koska niillä on epämääräiset oireet: Joskus lapset nyppivät korviaan tai heillä on kuumetta, ja joskus oireita ei ole. Lisäksi pienet lapset eivät välttämättä osaa kuvailla, mihin korvaan sattuu.
Nyt Washingtonin yliopiston tutkijat ovat luoneet uuden älypuhelinsovelluksen, jolla voidaan havaita tärykalvon takana oleva neste yksinkertaisesti käyttämällä paperia ja älypuhelimen mikrofonia ja kaiutinta. Älypuhelin antaa sarjan pehmeästi kuultavia piippauksia korvaan pienen paperisuppilon läpi, ja sen mukaan, miten piippaukset heijastuvat takaisin puhelimeen, sovellus määrittää nesteen läsnäolon todennäköisyyden 85 prosentin havaitsemistodennäköisyydellä. Tämä vastaa nykyisiä menetelmiä, joita erikoislääkärit käyttävät nesteen havaitsemiseksi välikorvassa ja joissa käytetään erikoistyökaluja, jotka käyttävät akustiikkaa tai ilman puhallusta.
Ryhmä julkaisi tuloksensa 15. toukokuuta Science Translational Medicine -lehdessä.
”Tarkan seulontatyökalun suunnittelu johonkin niinkin yleiseen välineeseen kuin älypuhelimeen voi muuttaa peliä sekä vanhemmille että terveydenhuollon tarjoajille resursseiltaan rajallisilla alueilla”, sanoi toinen tekijä Shyam Gollakota, apulaisprofessori Shyam Gollakota, joka työskentelee UW:n Paul G. Allenin tietotekniikan & insinööritieteiden koulussa. ”Teknologiamme keskeinen etu on se, että se ei vaadi muuta lisälaitteistoa kuin paperinpalasen ja älypuhelimessa toimivan ohjelmistosovelluksen.”
Korvatulehdukset voidaan diagnosoinnin jälkeen hoitaa helposti tarkkailulla tai antibiooteilla, ja pysyvää nestettä voidaan tarkkailla tai tyhjentää lääkärin toimesta kivun tai kuulon heikkenemisen oireiden lievittämiseksi. Nopea seulonta kotona voi auttaa vanhempia päättämään, tarvitseeko heidän viedä lapsensa lääkäriin.
Tämä sovellus toimii lähettämällä ääniä korvaan ja mittaamalla, miten ääniaallot muuttuvat niiden kimpoillessa tärykalvosta. Ryhmän järjestelmään kuuluu älypuhelin ja tavallinen paperinpala, jonka lääkäri tai vanhempi voi leikata ja taittaa suppiloksi. Suppilo lepää ulkokorvan päällä ja ohjaa ääniaallot korvakäytävään ja sieltä ulos. Kun puhelin soittaa jatkuvaa 150 millisekunnin pituista ääntä – joka kuulostaa linnun sirkutukselta – suppilon läpi, ääniaallot kimpoavat tärykalvosta, kulkevat takaisin suppilon läpi ja älypuhelimen mikrofoni havaitsee ne yhdessä alkuperäisen sirkutuksen kanssa. Riippuen siitä, onko suppilon sisällä nestettä, heijastuneet ääniaallot häiritsevät alkuperäisiä sirkutusääniaaltoja eri tavalla.
”Se on kuin naputtelisi viinilasia”, sanoo toisena kirjoittajana toiminut Justin Chan, Allen Schoolin tohtorikoulutettava. ”Riippuen siitä, kuinka paljon siinä on nestettä, saat erilaisia ääniä. Käyttämällä koneoppimista näihin ääniin voimme havaita nesteen läsnäolon.”
Kun tärykalvon takana ei ole nestettä, tärykalvo värähtelee ja lähettää erilaisia ääniaaltoja takaisin. Nämä ääniaallot häiritsevät lievästi alkuperäistä sirkutusta, jolloin kokonaissignaaliin syntyy laaja, matala notkahdus. Mutta kun tärykalvon takana on nestettä, se ei värähtele yhtä hyvin ja heijastaa alkuperäiset ääniaallot takaisin. Ne häiritsevät alkuperäistä sirkutusta voimakkaammin ja luovat signaaliin kapean, syvän notkahduksen.
Työryhmä testasi Seattlen lastensairaalassa 53 lasta, jotka olivat iältään 18 kuukauden ja 17 vuoden ikäisiä, jotta he voisivat kouluttaa algoritmin, joka havaitsee muutokset signaalissa ja luokittelee korvat siten, onko niissä nestettä vai ei. Noin puolet lapsista oli tarkoitus leikata korvatorven asettamista varten, mikä on yleinen leikkaus potilaille, joilla on kroonista tai toistuvaa korvanestettä. Toiselle puolelle potilaista oli tarkoitus tehdä jokin muu leikkaus, joka ei liittynyt korviin, kuten nielurisaleikkaus.
”Tässä tutkimuksessa on todella ainutlaatuista se, että käytimme korvatulehdusten diagnosoinnissa kultaista standardia”, kertoi toisena ensimmäisenä kirjoittajana toiminut tohtori Sharat Raju, joka on UW:n lääketieteellisessä tiedekunnassa erikoistuva kirurgian erikoislääkäri, jonka vastuualueena on nielu-, kurkku-, pään- ja kaulakirurgia. ”Kun laitamme korvatulpat, teemme viillon tärykalvoon ja tyhjennämme mahdollisen nesteen. Se on paras tapa todeta, onko tärykalvon takana nestettä. Joten nämä leikkaukset loivat ihanteelliset puitteet tälle tutkimukselle.”
Kun vanhemmat olivat antaneet tietoon perustuvan suostumuksensa, tutkimusryhmä nauhoitti sirkutukset ja niiden aiheuttamat ääniaallot potilaiden korvista juuri ennen leikkausta. Monet lapsista vastasivat sirkutuksiin hymyilemällä tai nauramalla.
Korvaputkia laitettavista lapsista leikkaus paljasti, että 24 korvassa oli nestettä tärykalvon takana, kun taas 24:ssä korvassa ei ollut. Muihin leikkauksiin määrätyillä lapsilla kahdessa korvassa oli korvatulehdukselle tyypillinen pullistunut tärykalvo, kun taas muut 48 korvaa olivat kunnossa. Algoritmi tunnisti nesteen todennäköisyyden oikein 85 prosentissa tapauksista, mikä on verrattavissa nykyisiin menetelmiin, joita erikoistuneet lääkärit käyttävät diagnosoidakseen nesteen sisäkorvassa.
Sitten tutkimusryhmä testasi algoritmia 15:llä nuoremmalle, yhdeksän ja 18 kuukauden ikäiselle lapselle kuuluvalla korvalla. Se luokitteli oikein kaikki viisi korvaa, joissa todettiin nestettä, ja yhdeksän kymmenestä korvasta eli 90 prosenttia korvista, joissa ei ollut nestettä.
”Vaikka algoritmimme koulutettiin vanhemmilla lapsilla, se toimii silti hyvin tässä ikäryhmässä”, sanoi toinen kirjoittaja, tohtori Randall Bly, UW School of Medicinen apulaisprofessori UW:n lääketieteellisessä tiedekunnassa, joka työskentelee Seattlen lastensairaalassa. ”Tämä on ratkaisevan tärkeää, koska tässä ryhmässä esiintyy paljon korvatulehduksia.”
Koska tutkijat haluavat, että vanhemmat voivat käyttää tätä teknologiaa kotona, ryhmä koulutti vanhempia käyttämään järjestelmää omilla lapsillaan. Vanhemmat ja lääkärit taittelivat paperisuppiloita, testasivat 25 korvaa ja vertailivat tuloksia. Sekä vanhemmat että lääkärit havaitsivat onnistuneesti kuusi nestetäytteistä korvaa. Vanhemmat ja lääkärit olivat yhtä mieltä myös 18:sta 19 korvasta, joissa ei ollut nestettä. Lisäksi vanhempien ja lääkäreiden testien tuottamat ääniaaltokäyrät näyttivät samankaltaisilta.
”Kyky tietää, kuinka usein ja kuinka kauan nestettä on esiintynyt, voisi auttaa meitä tekemään parhaita hoitopäätöksiä potilaiden ja vanhempien kanssa”, Bly sanoi. ”Se voisi myös auttaa perusterveydenhuollon palveluntarjoajia tietämään, milloin heidät on ohjattava erikoislääkärin vastaanotolle.”
Ryhmä testasi algoritmia myös erilaisilla älypuhelimilla ja käytti erilaisia paperityyppejä suppilon tekemiseen. Tulokset olivat yhdenmukaisia puhelimesta tai paperityypistä riippumatta. Tutkijat aikovat kaupallistaa tämän teknologian spinout-yrityksen, Edus Healthin, kautta ja tuoda sovelluksen sitten yleisön saataville.
”Neste tärykalvon takana on niin yleistä lapsilla, että on olemassa suora tarve helppokäyttöiselle ja tarkalle seulontatyökalulle, jota voidaan käyttää kotona tai kliinisissä tiloissa”, Raju sanoi. ”Jos vanhemmat voisivat käyttää jo olemassa olevaa laitteistoa nopeaan fyysiseen tutkimukseen, joka voi sanoa: ’Lapsellasi ei todennäköisesti ole korvanestettä’ tai ’Lapsellasi todennäköisesti on korvanestettä, sinun pitäisi varata aika lastenlääkärillesi’, se olisi valtava asia.”
Rajalakshmi Nandakumar, Allen Schoolin tohtoriopiskelija, on myös tämän artikkelin toinen kirjoittaja. Tutkimusta rahoittivat National Science Foundation, National Institutes of Health ja Seattle Children’s Sie-Hatsukami Research Endowment.