Analiz Olarak Ses: Kanser ve İyi Huylu Lezyonların Erken Sinyalleri

Oregon Sağlık ve Bilim Üniversitesi'nden araştırmacılar, yeni ve herkese açık Bridge2AI-Voice veri setinden konuşma kayıtlarını analiz ederek ses teli patolojisini ortaya çıkarabilecek basit bir akustik özellik buldular. Harmonik-gürültü oranından (HNR) bahsediyoruz - "müzikal armonilerin" gürültüye oranı. Seviyesi ve değişkenliği, gırtlak kanseri ve iyi huylu lezyonları olan kişilerin seslerini sağlıklı olanlardan ve diğer bazı ses bozukluklarından ayırıyordu. Etki özellikle cisgender erkeklerde belirgindi; istatistiksel anlamlılık kadınlar için yeterli değildi - yazarlar bunun nedeninin küçük örneklem büyüklüğü olduğunu ve verilerin genişletilmesi gerektiğini savunuyorlar. Çalışma, Frontiers in Digital Health dergisinde kısa bir rapor olarak yayınlandı.

Çalışmanın arka planı

• "Ses belirteçleri" neden aranmalı? Ses kısıklığı yaygın bir şikayettir. Sebepleri çeşitlidir: soğuk algınlığı ve reflüden nodül/polip ve gırtlak kanserine kadar. Şu anda tanıya giden yol, bir KBB uzmanına gitmek ve endoskopi (burun/boğazda bir kamera) yaptırmaktır. Doğru sonuç verir, ancak her zaman hızlı bir şekilde uygulanamaz ve evde kendi kendine muayene için uygun değildir. Ön tarama gereklidir: Kimin önce doktora görünmesi gerektiğini anlamanın basit bir yolu.
• Ses biyobelirteci nedir? Konuşma, telefona kolayca kaydedilebilen bir sinyaldir. "Düzeni", ses tellerinin nasıl titreştiğini değerlendirmek için kullanılabilir. Lezyonlar titreşimleri düzensiz hale getirir: daha fazla "gürültü" ve daha az "müzik".
• Yeni veri kümeleri neden önemlidir? Daha önce bu tür çalışmalar küçük, "ev yapımı" örneklere dayanıyordu; modeller kırılgandı. Bridge2AI-Voice, teşhislerle bağlantılı, etik olarak toplanmış, geniş, çok merkezli bir ses kayıtları kümesidir. Büyük ve heterojen veriler üzerinde algoritmaları eğitmek ve test etmek için "ortak bir test alanı" olarak oluşturulmuştur.
• Başlıca zorluklar nerede?
  • Ses, mikrofon, oda gürültüsü, soğuk, sigara, dil, cinsiyet ve yaş gibi etkenlere bağlı olarak değişir.
  • Geleneksel olarak daha az kadın verisi vardır ve kadın sesi daha yüksek frekanstadır - metrikler farklı davranır.
  • Hiçbir "ev" testi muayenenin yerini tutamaz veya tanı koyamaz - en fazla, "acil bir KBB uzmanına görünmek gerekli mi?" diye karar vermeye yardımcı olur.
• Klinik ve hastaların buna neden ihtiyacı var? Yüksek nodül/tümör riski taşıyan kişiler kısa bir randevu ile öncelikli randevuya seçilebilirse, bu tanı sürecini hızlandıracak, gereksiz sevkleri azaltacak ve ziyaretler arasında (ameliyat sonrası, tedavi sırasında) kendi kendini izleme için bir araç sağlayacaktır.
• Bunun nereye varması gerekiyor: Doğrulanmış tele-tıp uygulamalarına/modüllerine:
  1. standartlara göre bir konuşma yazın (cümle + uzatılmış “aaa”),
  2. temel özellikleri (HNR, titreme, parıltı, F0) hesaplayın,
  3. Profil endişe verici ise bir uzmana başvurmanız yönünde bir öneri yayınlayın,
  4. Tedavi sonrası dinamikleri koruyun.

Fikir basit: "Telefonu bir KBB doktorunun kulağına verin" - teşhis için değil, ancak yüz yüze hızlı yardıma ihtiyacı olanları kaçırmamak için.

Peki tam olarak ne yaptılar?

• NIH'in amiral gemisi projesi olan, ses kayıtlarının klinik bilgilerle (tanılar, anketler, vb.) ilişkilendirildiği çok merkezli, etik olarak toplanan Bridge2AI-Voice veri setinin ilk sürümünü yayınladık.
• İki analitik örnek oluşturuldu:
  1. "gırtlak kanseri / iyi huylu lenf bezleri / sağlıklı";
  2. "kanser veya iyi huylu nodüller" ile spazmodik disfoni ve ses teli felci (ses kısıklığının diğer yaygın nedenleri) arasındaki fark.
• Standartlaştırılmış ifadelerden temel ses özellikleri belirlendi: temel ton (F0), titreşim, titreşim ve HNR. Gruplar parametrik olmayan istatistikler kullanılarak karşılaştırıldı. Sonuç: En istikrarlı farklılıklar HNR ve F0'da görüldü; HNR ve değişkenliği, iyi huylu lezyonları hem normal hem de gırtlak kanserinden en iyi şekilde ayırdı. Bu sinyaller erkeklerde daha belirgindi.

Bu neden önemli?

• Probsuz erken tarama. Günümüzde tanıya giden yol genellikle nazoendoskopi ve şüpheleniliyorsa biyopsi anlamına geliyor. Basit akustik özellikler AI ile birleştirildiğinde endoskopiye ihtiyaç duyanlara öncelik verilebilirse, hastalar daha erken bir KBB uzmanına yönlendirilecek ve gereksiz sevkler azalacaktır. Bu, doktorun yerine geçmeyecek, tamamlayıcı bir tedavi yöntemidir.
• Ses için büyük veri. Bridge2AI-Voice, sesin tek tip protokoller kullanılarak toplandığı ve teşhislerle ilişkilendirildiği nadir bir projedir; veriler PhysioNet/Health Data Nexus aracılığıyla araştırmacıların kullanımına açıktır. Bu, küçük örneklerde "mucize uygulamalar" yerine güvenilir ses biyobelirteçlerinin geliştirilmesini hızlandırır.

HNR nedir?

Konuştuğumuzda ses telleri titreşir ve armonikler (harmonikler) oluşturur. Ancak titreşim asla mükemmel değildir; sinyalde her zaman bir gürültü vardır. HNR, seste "tıslama"dan ne kadar çok "müzik" olduğunu gösterir. Ses telleri hasar gördüğünde, titreşim daha az dengeli hale gelir; daha fazla gürültü olur, HNR düşer ve dalgalanmaları (değişkenliği) artar. Yazarların yakaladığı model budur.

Önemli Feragatnameler

• Bu, pilot ve keşifsel bir analizdir: klinik doğrulama olmadan, kadın örnekleminde kısıtlamalar vardır - bu nedenle etkileri anlamlı değildir. Daha büyük ve daha çeşitli verilere ve farklı kliniklerde ve farklı dillerde modellerin "yanlış anlaşılmasına" ihtiyaç vardır.
• Ses "çok değerli" bir şeydir: soğuk algınlığı, sigara, reflü, mikrofon, odadaki gürültü gibi etkenlerden etkilenir. Herhangi bir "ev testi" bağlamı hesaba katabilmeli ve yine de bir KBB uzmanına yönlendirme için bir filtre görevi görmeli, anında teşhis koymamalıdır.

Sırada ne var?

• Veri setini genişletin (kadınlar ve yaşlar dahil), görevleri ve akustiği standartlaştırın (bir cümleyi okuma, uzun "aaa", vb.), çok modlu modeller deneyin (ses + anket semptomları/risk faktörleri).
• Akustik bulguları muayene sonuçları (endoskopi, stroboskopi) ve tedavi sonrası dinamiklerle ilişkilendirin; böylece HNR profili izleme için de kullanılabilir.
• “Açık bilim”e devam: Bridge2AI-Voice, veri setinin ve araçların sürümlerini yayınlıyor; bu, kliniklerdeki gerçek pilotlara hızla ulaşmak için bir fırsat.

Çözüm

Ses teli sorunlarını sesten "duymak" ve belki de kişiyi daha erken doğru uzmana yönlendirmek mümkün. Şimdilik bu oldukça iyi bir ipucu (HNR ve değişkenliği), ancak büyük açık veriler sayesinde ses biyobelirteçleri nihayet güvenilir bir tarama aracı olma şansına sahip.

Kaynak: Jenkins P. ve diğerleri. Biyobelirteç Olarak Ses: İyi Huylu ve Kötü Huylu Ses Teli Lezyonları için Keşifsel Analiz. Dijital Sağlıkta Sınırlar, 2025 (yayınlanmak üzere kabul edildi). Veriler — Bridge2AI-Voice (NIH/PhysioNet).