Ez az állapot akkor következik be, amikor a folyadék felgyülemlik a középfülben a dobhártya mögött, és elfertőződik. Ez a felgyülemlés gyakori egy másik állapotnál is, amelyet középfülgyulladás folyadékgyulladással (otitis media with effusion) neveznek. Bármilyen folyadékgyülem fájdalmas lehet, és megnehezíti a gyermekek hallását, ami különösen káros lehet, amikor beszélni tanulnak.
Mindkét állapotot nehéz diagnosztizálni, mert homályos tüneteik vannak: Néha a gyerekek megrántják a fülüket vagy lázasak, és néha nincsenek is tüneteik. Ráadásul a kisgyermekek nem feltétlenül tudják leírni, hol fáj.
A Washington Egyetem kutatói most egy új okostelefon-alkalmazást hoztak létre, amely egy papírdarab, valamint az okostelefon mikrofonja és hangszórója segítségével képes kimutatni a dobhártya mögötti folyadékot. Az okostelefon egy kis papírtölcséren keresztül halkan hallható ciripelések sorozatát adja le a fülbe, és attól függően, hogy a ciripelések hogyan verődnek vissza a telefonra, az alkalmazás 85%-os felismerési valószínűséggel meghatározza a folyadék jelenlétének valószínűségét. Ez megegyezik a szakemberek által a középfülben lévő folyadék kimutatására használt jelenlegi módszerekkel, amelyekhez speciális, akusztikát vagy levegőfúvást használó eszközökre van szükség.
A csapat május 15-én tette közzé eredményeit a Science Translational Medicine című szaklapban.
“Egy pontos szűrőeszköz megtervezése egy olyan mindenütt jelenlévő eszközön, mint az okostelefon, megváltoztathatja a játékot a szülők és az egészségügyi szolgáltatók számára a korlátozott erőforrásokkal rendelkező régiókban” – mondta a társszerző Shyam Gollakota, az UW Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering docense. “Technológiánk egyik legfontosabb előnye, hogy egy darab papíron és egy okostelefonon futó szoftveralkalmazáson kívül nem igényel további hardvert.”
A diagnózis felállítása után a fülfertőzés könnyen kezelhető megfigyeléssel vagy antibiotikummal, a tartósan fennálló folyadékot pedig az orvos ellenőrizheti vagy lecsapolhatja, hogy enyhítse a fájdalom vagy a halláskárosodás tüneteit. Egy gyors otthoni szűrés segíthet a szülőknek eldönteni, hogy el kell-e vinniük gyermeküket orvoshoz.
Az alkalmazás úgy működik, hogy hangokat küld a fülbe, és méri, hogyan változnak ezek a hanghullámok, ahogy visszaverődnek a dobhártyáról. A csapat rendszere egy okostelefont és egy közönséges papírlapot tartalmaz, amelyet az orvos vagy a szülő kivághat és tölcsérré hajtogathat. A tölcsér a külső fülön nyugszik, és a hanghullámokat be- és kivezeti a hallójáratba. Amikor a telefon egy 150 milliszekundumos folyamatos hangot – amely úgy hangzik, mint egy madárcsicsergés – játszik le a tölcséren keresztül, a hanghullámok visszapattannak a dobhártyáról, visszamennek a tölcséren keresztül, és az okostelefon mikrofonja az eredeti csiripeléssel együtt felfogja őket. Attól függően, hogy van-e benne folyadék, a visszavert hanghullámok másképp zavarják az eredeti ciripelő hanghullámokat.
“Olyan, mintha egy borospoharat kopogtatnánk” – mondta az első szerzőtárs Justin Chan, az Allen School doktorandusza. “Attól függően, hogy mennyi folyadék van benne, különböző hangokat kapunk. Ezeken a hangokon gépi tanulást alkalmazva érzékelni tudjuk a folyadék jelenlétét.”
Amikor nincs folyadék a dobhártya mögött, a dobhártya rezeg, és különböző hanghullámokat küld vissza. Ezek a hanghullámok enyhén zavarják az eredeti ciripelést, széles, sekély mélyedést hozva létre a teljes jelben. Ha azonban a dobhártya mögött folyadék van, az nem rezeg annyira, és visszaveri az eredeti hanghullámokat. Ezek erősebben zavarják az eredeti ciripelést, és keskeny, mély bemélyedést hoznak létre a jelben.
A csapat 53, 18 hónapos és 17 éves kor közötti gyermeket vizsgált a Seattle-i Gyermekkórházban, hogy betanítson egy algoritmust, amely érzékeli a jelben bekövetkező változásokat, és besorolja a fület folyadékosnak vagy nem folyadékosnak. A gyermekek mintegy felénél fülcső-beültetést terveztek, ami a krónikus vagy visszatérő fülfolyadékkal küzdő betegeknél gyakori műtét. A másik felüknél más, a fültől független műtétet, például mandulaműtétet terveztek.
“Ami igazán egyedülálló ebben a vizsgálatban, az az, hogy a fülgyulladás diagnosztizálásának arany standardját használtuk” – mondta az első szerző, Dr. Sharat Raju, az UW School of Medicine fül-orr-gégészeti-fej- és nyaksebészeti sebészeti rezidense. “Amikor fülcsöveket helyezünk be, bemetszést ejtünk a dobhártyán, és lecsapoljuk a jelen lévő folyadékot. Ez a legjobb módja annak, hogy megállapítsuk, van-e folyadék a dobhártya mögött. Így ezek a műtétek ideális környezetet teremtettek ehhez a vizsgálathoz.”
Azt követően, hogy a szülők beleegyezésüket adták, a csapat közvetlenül a műtét előtt rögzítette a betegek füléből a ciripelést és az abból származó hanghullámokat. A gyerekek közül sokan mosollyal vagy nevetéssel reagáltak a ciripelésre.
A fülcsőbe helyezett gyerekek közül a műtét során kiderült, hogy 24 fülben folyadék volt a dobhártya mögött, míg 24 fülben nem. Az egyéb műtétre tervezett gyermekeknél két fülnél a fülgyulladásra jellemző dobhártyadudor volt, míg a többi 48 fül rendben volt. Az algoritmus az esetek 85%-ában helyesen állapította meg a folyadék valószínűségét, ami hasonló a jelenlegi módszerekhez, amelyeket a szakorvosok a belső fülben lévő folyadék diagnosztizálására használnak.
A csapat ezután 15 fiatalabb, kilenc és 18 hónapos kor közötti gyermek fülén tesztelte az algoritmust. Az algoritmus helyesen osztályozta mind az öt olyan fület, amely pozitív volt a folyadékra, és a 10 fülből kilencet, vagyis 90%-ot, amelyikben nem volt folyadék.
“Bár az algoritmusunkat idősebb gyerekeken képeztük ki, mégis jól működik ebben a korcsoportban” – mondta Dr. Randall Bly társszerző, az UW School of Medicine fül-orr-gégészet-fej- és nyaksebészet docense, aki a Seattle-i Gyermekkórházban praktizál. “Ez azért kritikus, mert ebben a csoportban gyakoriak a fülfertőzések.”
Mivel a kutatók azt szeretnék, hogy a szülők otthon is tudják használni ezt a technológiát, a csapat kiképezte a szülőket, hogyan használják a rendszert saját gyermekeiken. A szülők és az orvosok papírtölcséreket hajtogattak, 25 fület vizsgáltak meg, és összehasonlították az eredményeket. Mind a szülők, mind az orvosok sikeresen észlelték a hat folyadékkal teli fület. A szülők és az orvosok a 19 folyadékot nem tartalmazó fülből 18-ban is egyetértettek. Ráadásul a szülői és az orvosi tesztek által generált hanghullámgörbék hasonlónak tűntek.
“Az a képesség, hogy tudjuk, milyen gyakran és mennyi ideig volt jelen folyadék, segíthet a legjobb kezelési döntéseket meghozni a betegekkel és a szülőkkel” – mondta Bly. “Segíthet az alapellátásban dolgozóknak abban is, hogy tudják, mikor kell szakorvoshoz fordulni.”
A csapat különböző okostelefonokon is tesztelte az algoritmust, és különböző típusú papírokat használt a tölcsér elkészítéséhez. Az eredmények a telefontól és a papírtípustól függetlenül konzisztensek voltak. A kutatók azt tervezik, hogy ezt a technológiát egy spinout cégen, az Edus Health-en keresztül kereskedelmi forgalomba hozzák, majd az alkalmazást elérhetővé teszik a nyilvánosság számára.
“A dobhártya mögötti folyadék olyan gyakori a gyermekeknél, hogy közvetlen szükség van egy hozzáférhető és pontos szűrőeszközre, amelyet otthon vagy klinikai környezetben is lehet használni” – mondta Raju. “Ha a szülők használhatnának egy olyan eszközt, amellyel már rendelkeznek egy gyors fizikális vizsgálathoz, amely azt mondaná: “A gyermekének valószínűleg nincs fülfolyása” vagy “A gyermekének valószínűleg fülfolyása van, kérjen időpontot a gyermekorvosától”, az óriási lenne.”
Rajalakshmi Nandakumar, az Allen School doktorandusza, szintén társszerzője ennek a tanulmánynak. A kutatást a National Science Foundation, a National Institutes of Health és a Seattle Children’s Sie-Hatsukami Research Endowment finanszírozta.