Această afecțiune apare atunci când lichidul se acumulează în urechea medie în spatele timpanului și se infectează. Această acumulare este, de asemenea, frecventă într-o altă afecțiune numită otită medie cu efuziune. Orice fel de acumulare de lichid poate fi dureroasă și îi face pe copii să audă mai greu, ceea ce poate fi deosebit de dăunător atunci când învață să vorbească.
Ambele afecțiuni sunt greu de diagnosticat deoarece au simptome vagi: Uneori copiii se trag de urechi sau au febră, iar alteori nu există niciun simptom. În plus, copiii mici pot să nu fie capabili să descrie unde îi doare.
Acum, cercetătorii de la Universitatea din Washington au creat o nouă aplicație pentru smartphone care poate detecta lichidul din spatele timpanului prin simpla utilizare a unei bucăți de hârtie și a microfonului și difuzorului unui smartphone. Smartphone-ul face o serie de ciripituri ușoare și audibile în ureche printr-o mică pâlnie de hârtie și, în funcție de modul în care ciripiturile sunt reflectate înapoi la telefon, aplicația determină probabilitatea prezenței lichidului cu o probabilitate de detectare de 85%. Acest lucru este la egalitate cu metodele actuale folosite de specialiști pentru a detecta lichidul din urechea medie, care implică instrumente specializate care folosesc acustica sau un suflu de aer.
Echipa și-a publicat rezultatele pe 15 mai în Science Translational Medicine.
„Proiectarea unui instrument de screening precis pe ceva atât de omniprezent precum un smartphone poate schimba jocul pentru părinți, precum și pentru furnizorii de asistență medicală din regiunile cu resurse limitate”, a declarat co-autorul Shyam Gollakota, profesor asociat la Școala Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering de la UW. „Un avantaj cheie al tehnologiei noastre este că nu necesită niciun alt hardware suplimentar în afară de o bucată de hârtie și o aplicație software care rulează pe smartphone.”
Odată diagnosticate, infecțiile urechii pot fi tratate cu ușurință cu observație sau antibiotice, iar lichidul persistent poate fi monitorizat sau drenat de către un medic pentru a ameliora simptomele de durere sau pierderea auzului. Un screening rapid la domiciliu ar putea ajuta părinții să decidă dacă trebuie sau nu să își ducă copilul la medic.
Această aplicație funcționează prin trimiterea de sunete în ureche și măsurarea modului în care aceste unde sonore se schimbă pe măsură ce ricoșează în timpan. Sistemul echipei implică un smartphone și o bucată de hârtie obișnuită pe care medicul sau părintele o poate tăia și împături într-o pâlnie. Pâlnia se sprijină pe urechea externă și ghidează undele sonore în interiorul și în afara canalului auditiv. Atunci când telefonul redă un sunet continuu de 150 de milisecunde – care sună ca un ciripit de pasăre – prin pâlnie, undele sonore ricoșează în timpan, călătoresc înapoi prin pâlnie și sunt captate de microfonul smartphone-ului împreună cu ciripitul original. În funcție de faptul dacă există sau nu lichid în interior, undele sonore reflectate interferează în mod diferit cu undele sonore originale ale ciripitului.
„Este ca și cum ai bate un pahar de vin”, a declarat co-autorul principal Justin Chan, doctorand în cadrul Școlii Allen. „În funcție de cât de mult lichid se află în el, se obțin sunete diferite. Folosind învățarea automată pe aceste sunete, putem detecta prezența lichidului.”
Când nu există lichid în spatele timpanului, timpanul vibrează și trimite înapoi o varietate de unde sonore. Aceste unde sonore interferează ușor cu ciripitul original, creând o scădere largă și puțin adâncă în semnalul general. Dar atunci când timpanul are lichid în spate, acesta nu vibrează la fel de bine și reflectă undele sonore originale înapoi. Acestea interferează mai puternic cu ciripitul original și creează o adâncitură îngustă și adâncă în semnal.
Pentru a antrena un algoritm care să detecteze schimbările din semnal și să clasifice urechile ca având sau nu lichid, echipa a testat 53 de copii cu vârste cuprinse între 18 luni și 17 ani la Spitalul de Copii din Seattle. Aproximativ jumătate dintre copii erau programați să fie supuși unei intervenții chirurgicale pentru plasarea unui tub auditiv, o intervenție chirurgicală obișnuită pentru pacienții cu incidente cronice sau recurente de lichid în ureche. Cealaltă jumătate au fost programați să fie supuși unei alte intervenții chirurgicale care nu avea legătură cu urechile, cum ar fi o amigdalectomie.
„Ceea ce este cu adevărat unic la acest studiu este că am folosit standardul de aur pentru diagnosticarea infecțiilor urechii”, a declarat co-autorul principal, Dr. Sharat Raju, rezident în chirurgie în otolaringologie – chirurgie a capului și gâtului la Școala de Medicină a UW. „Când punem tuburi în ureche, facem o incizie în timpan și drenăm orice lichid prezent. Acesta este cel mai bun mod de a ne da seama dacă există lichid în spatele timpanului. Așa că aceste operații au creat cadrul ideal pentru acest studiu.”
După ce părinții și-au dat consimțământul în cunoștință de cauză, echipa a înregistrat ciripiturile și undele sonore rezultate din urechile pacienților imediat înainte de operație. Mulți dintre copii au răspuns la ciripituri zâmbind sau râzând.
Printre copiii cărora li s-au montat tuburi în ureche, operația a arătat că 24 de urechi aveau lichid în spatele timpanului, în timp ce 24 de urechi nu aveau. În cazul copiilor programați pentru alte intervenții chirurgicale, două urechi aveau timpanul bombat, caracteristic unei infecții ale urechii, în timp ce celelalte 48 de urechi erau în regulă. Algoritmul a identificat corect probabilitatea existenței lichidului în 85% din cazuri, ceea ce este comparabil cu metodele actuale pe care medicii specializați le folosesc pentru a diagnostica lichidul din urechea internă.
Apoi, echipa a testat algoritmul pe 15 urechi aparținând unor copii mai mici, cu vârsta cuprinsă între nouă și 18 luni. Acesta a clasificat corect toate cele cinci urechi care au fost pozitive pentru lichid și nouă din cele 10 urechi, sau 90%, care nu aveau lichid.
„Chiar dacă algoritmul nostru a fost antrenat pe copii mai mari, el încă funcționează bine pentru această grupă de vârstă”, a declarat co-autorul Dr. Randall Bly, profesor asistent de otolaringologie-chirurgie a capului și gâtului la Școala de Medicină UW, care practică la Spitalul de Copii din Seattle. „Acest lucru este critic, deoarece acest grup are o incidență ridicată a infecțiilor urechii.”
Pentru că cercetătorii doresc ca părinții să poată folosi această tehnologie acasă, echipa i-a instruit pe părinți cum să folosească sistemul pe proprii copii. Părinții și medicii au împăturit pâlnii de hârtie, au testat 25 de urechi și au comparat rezultatele. Atât părinții, cât și medicii au detectat cu succes cele șase urechi pline de lichid. Părinții și medicii au fost, de asemenea, de acord asupra a 18 din cele 19 urechi fără lichid. În plus, curbele undelor sonore generate atât de testele părinților, cât și de cele ale medicilor păreau similare.
„Capacitatea de a ști cât de des și pentru cât timp a fost prezent lichidul ar putea să ne ajute să luăm cele mai bune decizii de gestionare cu pacienții și părinții”, a spus Bly. „De asemenea, ar putea ajuta furnizorii de asistență medicală primară să știe când să se adreseze unui specialist.”
Echipa a testat, de asemenea, algoritmul pe o varietate de smartphone-uri și a folosit diferite tipuri de hârtie pentru a realiza pâlnia. Rezultatele au fost consistente indiferent de tipul de telefon sau de hârtie. Cercetătorii intenționează să comercializeze această tehnologie prin intermediul unei companii de tip spinout, Edus Health, și apoi să pună aplicația la dispoziția publicului.
„Fluidul din spatele timpanului este atât de frecvent la copii încât există o nevoie directă de un instrument de screening accesibil și precis care să poată fi utilizat la domiciliu sau în mediul clinic”, a declarat Raju. „Dacă părinții ar putea folosi o piesă de hardware pe care o au deja pentru a face un examen fizic rapid care poate spune „Cel mai probabil, copilul dumneavoastră nu are lichid în ureche” sau „Copilul dumneavoastră probabil are lichid în ureche, ar trebui să vă faceți o programare la medicul pediatru”, ar fi un lucru uriaș.”
Rajalakshmi Nandakumar, student la doctorat în cadrul Școlii Allen, este, de asemenea, coautor al acestei lucrări. Această cercetare a fost finanțată de National Science Foundation, de National Institutes of Health și de Seattle Children’s Sie-Hatsukami Research Endowment.
.