¿Se siente enfermo? Una nueva tecnología de IA podría decir si es COVID

Por Bill Stieg

19 de septiembre de 2022 -- Imagina esto: Crees que podrías tener COVID. Dices un par de frases en tu teléfono. Entonces una aplicación te da resultados fiables en menos de un minuto.

"Pareces enfermo" es lo que los humanos podríamos decir a un amigo. La inteligencia artificial, o IA, podría llevar esto a nuevas fronteras analizando tu voz para detectar una infección por COVID.

Según los investigadores, una aplicación barata y sencilla podría utilizarse en países de bajos ingresos o para examinar a las multitudes en conciertos y otras reuniones multitudinarias.

Es sólo el último ejemplo de una tendencia creciente que explora la voz como herramienta de diagnóstico para detectar o predecir enfermedades.

En la última década, se ha demostrado que el análisis del habla con IA ayuda a detectar la enfermedad de Parkinson, el trastorno de estrés postraumático, la demencia y las enfermedades cardíacas. La investigación ha sido tan prometedora que los Institutos Nacionales de la Salud acaban de lanzar una nueva iniciativa para desarrollar una IA que utilice la voz para diagnosticar una amplia gama de enfermedades. Estas van desde enfermedades respiratorias como la neumonía y la EPOC hasta el cáncer de laringe, pasando por el ictus, la ELA y los trastornos psiquiátricos como la depresión y la esquizofrenia. Según los investigadores, los programas informáticos pueden detectar matices que el oído humano no puede detectar.

Al menos media docena de estudios han adoptado este enfoque para la detección de COVID. En el avance más reciente, los investigadores de la Universidad de Maastricht, en los Países Bajos, informan de que su modelo de IA fue preciso el 89% de las veces, en comparación con una media del 56% en diversas pruebas de flujo lateral. La prueba de voz también fue más precisa a la hora de detectar la infección en personas que no mostraban síntomas.

Un inconveniente: Las pruebas de flujo lateral arrojan falsos positivos en menos del 1% de las ocasiones, frente al 17% de la prueba de voz. Aun así, dado que la prueba es "prácticamente gratuita", sería práctico que los que den positivo se sometieran a más pruebas, dijo la investigadora Wafaa Aljbawi, que presentó los resultados preliminares en el Congreso Internacional de la Sociedad Respiratoria Europea celebrado en Barcelona (España).

"Personalmente, estoy entusiasmada por las posibles implicaciones médicas", afirma la doctora Visara Urovi, investigadora del proyecto y profesora asociada del Instituto de Ciencia de Datos de la Universidad de Maastricht. "Si entendemos mejor cómo cambia la voz con diferentes condiciones, podríamos potencialmente saber cuándo estamos a punto de enfermar o cuándo buscar más pruebas y/o tratamiento".

Desarrollo de la IA

Una infección por COVID puede cambiar la voz. Afecta a las vías respiratorias, "lo que da lugar a una falta de energía en el habla y a una pérdida de voz debido a la falta de aire y a la congestión de las vías respiratorias superiores", dice el artículo preimpreso, que aún no ha sido revisado por pares. La típica tos seca de un paciente con COVID también provoca cambios en las cuerdas vocales. Además, investigaciones anteriores descubrieron que la disfunción de los pulmones y la laringe causada por la COVID modifica las características acústicas de la voz.

Parte de lo que hace notable esta última investigación es el tamaño del conjunto de datos. Los investigadores utilizaron una base de datos de la Universidad de Cambridge que contenía 893 muestras de audio de 4.352 personas, de las cuales 308 dieron positivo en la prueba de COVID.

Se puede contribuir a esta base de datos -todo es anónimo- a través de la aplicación COVID-19 Sounds de Cambridge, que te pide que tosas tres veces, respires profundamente por la boca de tres a cinco veces y leas una frase corta tres veces.

Para su estudio, los investigadores de la Universidad de Maastricht "sólo se centraron en las frases habladas", explica Urovi. Los "parámetros de la señal" del audio "proporcionan cierta información sobre la energía del habla", dice. "Son esos números los que se utilizan en el algoritmo para tomar una decisión".

A los audiófilos les parecerá interesante que los investigadores hayan utilizado el análisis del espectrograma de mel para identificar las características de la onda sonora (o timbre). Los entusiastas de la inteligencia artificial observarán que el estudio descubrió que la memoria a corto plazo (LSTM) era el tipo de modelo de IA que mejor funcionaba. Se basa en redes neuronales que imitan al cerebro humano y es especialmente buena para modelar señales recogidas a lo largo del tiempo.

Para los profanos, basta con saber que los avances en este campo pueden dar lugar a tecnologías "fiables, eficientes, asequibles, cómodas y fáciles de usar" para la detección y predicción de enfermedades, según el documento.

¿Y ahora qué?

Según Urovi, para que esta investigación se convierta en una aplicación útil será necesario que la fase de validación sea satisfactoria. Esta "validación externa", que consiste en probar el funcionamiento del modelo con otro conjunto de datos de sonidos, puede ser un proceso lento.

"La fase de validación puede durar años antes de que la aplicación pueda ponerse a disposición del público en general", afirma Urovi.

Urovi subraya que, incluso con el gran conjunto de datos de Cambridge, "es difícil predecir lo bien que podría funcionar este modelo en la población general". Si se demuestra que la prueba del habla funciona mejor que una prueba rápida de antígenos, "la gente podría preferir la opción barata no invasiva".

"Pero se necesita más investigación para explorar qué rasgos de la voz son más útiles para elegir los casos de COVID, y para asegurarse de que los modelos pueden diferenciar entre COVID y otras condiciones respiratorias", dice el documento.

Entonces, ¿están las pruebas de la aplicación antes del concierto en nuestro futuro? Eso dependerá de los análisis de coste-beneficio y de muchas otras consideraciones, afirma Urovi.

No obstante, "puede aportar beneficios si la prueba se utiliza como apoyo o complemento de otras herramientas de cribado bien establecidas, como la prueba PCR".