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第 5 章

人工智能助力扩大医疗健康服务范围并改善其可及性


在发展中国家/地区,城乡卫生服务水平之间的不均衡是一个严重的问题。缺乏合格的医疗健康提供者,是在农村地区无法获得医疗健康服务和服务质量低下的主要原因。一些研究表明,应用计算机辅助或基于人工智能的医疗技术,可以改善农村地区和发展中国家/地区的医疗健康结果。

挑战

肺炎是全世界五岁以下儿童因感染而死亡的头号“杀手”。据联合国儿童基金会的数据,2016 年,肺炎夺去了超过 88 万名儿童的生命,其中大多数不到两岁。肺炎的治疗不是首要问题,因为现有的抗生素在治疗方面非常有效。误诊才是主要问题,特别是在医疗健康服务资源匮乏的地区更是如此。

解决方案

2016 年,来自坎帕拉麦克雷雷大学的 Brian Turyabagye 与其两位同事 Olivia Koburongo 和 Besufekad Shifferaw 联合创办了 Mama-Ope,致力于开发一种基于人工智能的方法,用于诊断儿童肺炎。

  • 他们设计了一种可穿戴医疗设备,即一件智能夹克,它上面有五个麦克风,可以有效地用作可穿戴听诊器,从儿童躯干上的多个位置测量肺部声音。
  • Mama-Ope 的团队编写了一个信号处理算法,可以根据录音提供最佳诊断信息。其目标是,确定肺炎特有的啰音是何时记录的。从启发角度讲,肺部的异常声音包括哮鸣音和啰音。
  • 在 MathWorks 的一位专家的帮助下,该团队在 MATLAB 中利用信号处理和小波方法探索了这些信号。他们发现了贯穿于整个信号的独特特征。
  • 他们在 MATLAB 中分离出这些独特特征,用于训练一种机器学习算法,使其可以预测存在肺炎的病例。
一名男子给一个孩子穿上了一件用来记录肺部声音的背心。

一种基于人工智能的儿童肺炎诊断方法。(图片所有权:RAEng/Brett Eloff)

视频长度为 0:11

这是肺炎的听诊声音。(音频来源:thesimtech.com)

结果

这种夹克专供偏远地区的诊所和学校使用。即使在没有医疗人员或计算机的地方,也可以使用这种夹克进行快速诊断。该夹克通过 Bluetooth® 连接到手机 App,记录并分析收集到的数据。然后,它将结果发送给医疗健康专业人员,他们便能做出明智的诊断,而无需亲自给孩子做检查。联合国儿童基金会已经表示有兴趣帮助 Mama-Ope 将其技术推广到撒哈拉以南非洲肺炎重灾区的学校、医院和诊所,这些地区包括乌干达、肯尼亚、坦桑尼亚、埃塞俄比亚和尼日利亚。