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La diagnosi di Covid-19 e malattie respiratorie croniche passa anche dall'analisi della voce

Biomarcatori vocali per identificare pazienti affetti da alcune patologie respiratorie e stabilirne lo stato di salute. ╚ l'idea innovativa della startup VOICEMED che, attraverso una tecnologia di proprietÓ, combinando il suono della voce, della tosse e del respiro con l'Intelligenza Artificiale (AI) e il Machine Learning (ML), ha caratterizzato dei marker vocali utili per la diagnosi di infezione da SRAS-CoV-2 e prossimamente per il monitoraggio di patologie respiratorie croniche come asma e broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO).

Biomarcatori vocali per identificare pazienti affetti da alcune patologie respiratorie e stabilirne lo stato di salute. È l’idea innovativa della startup VOICEMED che, attraverso una tecnologia di proprietà, combinando il suono della voce, della tosse e del respiro con l’Intelligenza Artificiale (AI) e il Machine Learning (ML), ha caratterizzato dei marker vocali utili per la diagnosi di infezione da SRAS-CoV-2 e prossimamente per il monitoraggio di patologie respiratorie croniche come asma e broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO).

Il team internazionale e multidisciplinare VOICEMED, guidato dal CEO Arianna Arienzo e composto da medici, ricercatori, biologi, ingegneri del software e scienziati del linguaggio, sta studiando una nuova generazione di test di diagnosi, di screening e di monitoraggio completamente digitali basati sulle caratteristiche della voce.

Il primo di questi test è un applicativo in grado di rilevare la presenza del coronavirus, anche in pazienti asintomatici, grazie all’analisi di specifici biomarcatori vocali presenti in campioni sonori raccolti con una registrazione effettuata da qualsiasi dispositivo smartphone, tablet o computer, connesso a Internet e dotato di microfono. Come funziona? L’utente accede alla piattaforma attraverso il proprio dispositivo e gli viene richiesto di registrare prima la voce, poi il respiro e poi la tosse. I dati registrati in queste tre momenti vengono inviati al modello di Machine Learning disegnato da VOICEMED che li analizza ed estrae i biomarcatori vocali inviando immediatamente il risultato sulla presenza o meno del virus. Quindi l’utente riceverà la schermata verde, se non c’è presenza di SARS-Cov-2 quella rossa se invece il virus è presente e quella gialla se non è stato possibile percepire in maniera pulita il dato della voce perché disturbato dalla presenza di rumore nell’ambiente. “Stiamo lavorando ancora sul livello di accuratezza del sistema che al momento è del 74%”, dichiara Arianna Arienzo. “Siamo in fase sperimentale in due ospedali e contiamo di poter aumentare le performance arrivando ad un 80%. La nostra innovazione offre la possibilità di eseguire lo screening del COVID-19 ovunque, in qualsiasi momento, con risultati immediati e costi molto contenuti. Questo tipo di soluzione risulta più funzionale rispetto ai test point-of-care che richiedono alle persone di fornire un campione di fluido corporeo e inoltre è scalabile perché può gestire milioni di test al giorno”.

Il secondo prodotto a cui VOICEMED sta lavorando, in una fase sperimentale meno avanzata, ha lo stesso meccanismo di funzionamento del primo, ovvero registrazione della voce, del respiro e della tosse, ma l’obiettivo non è la diagnosi della patologia respiratoria, ma il suo monitoraggio. Nello specifico il test è rivolto a pazienti con asma e BPCO. In questo applicativo viene chiesto al paziente di ripetere la procedura più volte, in tempi differenti, in modo da individuare eventuali alterazioni e quindi fornire indicazioni al paziente sul suo stato di salute; quelle stesse informazioni vengono al contempo ricevute anche dal medico curante che può così gestire la situazione da remoto. Quindi da un lato si danno informazioni precise al paziente e dall’altro il medico riceve automaticamente lo storico sul decorso della patologia.

La tecnologia dietro gli applicativi
La tecnologia che supporta questi innovativi test, come accennato, si basa sull’Intelligenza Artificiale e sul Machine Learning. Il software grazie rileva i parametri dei suoni prodotti dall’apparato vocale, definiti biomarcatori vocali, e li compara con dati del mondo reale e dati clinicamente convalidati da partner ospedalieri. Questi dati che includono campioni sonori, in particolare di tosse, respiro e analisi del linguaggio “allenano” l’algoritmo dell’AI del sistema a riconoscere i marcatori che sono indice della presenza della malattia. Per quanto riguarda per esempio lo sviluppo del prodotto di screening Covid-19, durante lo studio pilota in ospedale sono state coinvolte persone sottoposte al tampone rino-faringeo al fine di avere campioni di dati “sonori” per creare ed esercitare l’algoritmo. I dati audio sono stati etichettati in base allo stato di infezione confermato dei pazienti e acquisiti da operatori sanitari qualificati in un ambiente controllato. Attraverso i dati raccolti è stato possibile poi addestrare l’AI a elaborare una stima della probabilità della presenza o meno di COVID-19 dall’analisi dei biomarcatori vocali e dei sintomi di accompagnamento. Dopo questo primo step di sperimentazione, è stato creato il prototipo del prodotto che è entrato di nuovo in una fase di testing in ospedale per verificarne l’accuratezza e in particolare la sensibilità e la specificità e ottenere così una validazione clinica. La fase finale del progetto ha visto la certificazione della piattaforma come dispositivo medico nella categoria software. Il prossimo passo è il lancio sul mercato previsto a marzo 2022.

“Crediamo che la voce sia il nuovo sangue per la diagnosi medica”, afferma Arienzo. “Abbiamo utilizzato lo screening per il COVID-19 come caso pilota per entrare nel mercato e il nostro obiettivo nel prossimo futuro è affrontare il rilevamento di altre malattie, a cominciare da malattie simil-influenzali. Con il nostro sistema puntiamo a semplificare l’accessibilità sanitaria.”

La startup proseguirà nel lavoro di ricerca per identificare specifici bisogni non risolti e proporre e implementare soluzioni innovative che possano fornire strumenti in grado di essere di supporto al lavoro del personale sanitario nella cura dei pazienti. “Al momento - continua Arienzo - siamo anche alla ricerca di partner ospedalieri pubblici e privati per costruire insieme il nostro secondo prodotto sul monitoraggio delle persone affette da patologie respiratorie croniche, asma e BPCO, e poterlo poi portare nel mercato i prossimi anni.” VOICEMED ha già ricevuto diversi riconoscimenti come startup innovativa. Nel 2020 è stata premiata da GoBeyond, il programma ideato da Sisal per incoraggiare lo sviluppo di nuove idee imprenditoriali italiane nel mondo dell’Information Technology, dei Dati e dell’Intelligenza Artificiale. È stata inoltre tra le vincitrici di STARTUCUP come migliore startup nella categoria salute e scienze della vita e migliore startup per la risposta al COVID-19.