Wrist-based Phonocardiogram Diagnosis Leveraging Machine Learning

Sydäntä kuunteleva älyranneke sydänsairauksien diagnosointiin? – koneäly voisi tehdä tästä totta

Kuvittele, jos voisit diagnosoida sydämesi ranteessasi olevalla älylaitteella? Eikä vain mitaten sykettä, vaan kuunnellen sydänääniä ja analysoiden mahdolliset sydänsairaudet kuten lääkäri stetoskoopillaan. Varsinkin hätätilanteissa, jossa jokainen minuutti on tärkeä, sydänääniä analysoiva mobiililaite voisi pelastaa henkiä.

Shaima Abdelmageedin Vaasan yliopistoon tekemä väitöstutkimus osoittaa, että tästä voi tulevaisuudessa tulla todellisuutta.

Abdelmageedin väitöstutkimuksessa tavoitteena oli diagnosoida sydänsairauksia ranteesta otetun sydänäänikäyrän eli fonokardiogrammin (FKG) perusteella. Onnistuisiko tämä riittävällä tarkkuudella, vaikka ranteesta saatu sydänääni on heikkolaatuisempi kuin esimerkiksi rinnasta kuunneltu ja mobiiliteknologian käyttäminen tuo rajoitteita datan määrään ja laskentatehoon?

Mallinnus tehtiin käyttämällä koneoppimistekniikoita niin, että käytettävä laskentateho rajoitettiin vastaamaan mobiililaitteiden kapasiteettia. Tekniikkana oli parametrinen estimointi käyttäen moniuloitteista luokitusta ja etenkin signaalien erotteluanalyysia.

Abdelmageedin tutkimuksesta kävi ilmi, että fonokardiogrammi 19 desibelin signaali-kohina-suhteella voi johtaa onnistuneeseen diagnoosiin jopa 97,33 prosentin tarkkuudella, kun käytetään mainittua tekniikkaa. Tulokset todennettiin vielä käyttämällä toista tekniikkaa, eli keinotekoisia neuroverkkoja ja erityisesti hahmontunnistusta.

Abdelmageed muistuttaa, että lääkärin kokemuksella on normaalisti merkittävä vaikutus sydänäänien kuunteluun perustuvan diagnoosin onnistumiseen.

– Sydänääniin perustuvan diagnoosin automatisointi koneälyä käyttäen toisi diagnoosiin objektiivisuutta ja vähentäisi vääriä tuloksia, sanoo torstaina 2. toukokuuta Vaasan yliopistossa väittelevä Abdelmageed.

eTerveyden innovaatiot tuovat houkuttelevia mahdollisuuksia

Abdelmageedin mukaan sähköinen terveydenhuolto (eTerveys) on ollut viime vuosien suosittu tutkimusaihe. Monet suomalaiset yliopistot panostavat terveydenhuollon tieto- ja viestintätekniikan ratkaisujen suunnitteluun ja prototyyppien luomiseen.  Terveydenhuollon murrokseen tulisi hänen mielestään valmistautua ja sitä tulisi ennakoida erityisesti Suomessa, jossa mediaani-ikä on yli 40 vuotta. Digitalisaatio tunkeutuu jokaiselle elämänalueellemme, ja terveydenhuolto ei ole Abdelmageedin mukaan tästä mikään poikkeus.

– Mielestäni yritysten tulisikin keskittyä alan uusiin innovaatioihin lähitulevaisuudessa, hän kannustaa.

Abdelmageed kertoo osallistuneensa Vaasan yliopistossa EU-rahoitteiseen Nordic Telemedicine Center -hankkeeseen, jossa tavoitteena oli perustaa rajat ylittävä telelääketieteen osaamiskeskus. Hän veti hankkeen kahta osiota liittyen koulutukseen sekä arviointiin ja kestävään kehitykseen. Hän myös kehitti yliopiston opiskelijoille eTerveys-kurssin ja ohjasi neljää lopputyötä liittyen eTerveyteen.

– Mielestäni oli tärkeää kasvattaa uusia opiskelijoita eTerveyden ja mobiiliterveyden pariin. Kurssi tulee jatkumaan yliopistolla ja toivottavasti luo voimistuvaa kiinnostusta aiheeseen.

Shaima Abdelmageed kertoo tehneensä väitöstutkimuksensa työn ohessa. Abdelmageed toimii nykyään Auga Technologiesin tuotepäällikkönä Vaasassa. Päivätyön, projektitutkimuksen ja väitöskirjan lisäksi hän on myös tehnyt MBA-tutkintoa.

– Tämä on ollut todellinen testi myös sellaiselle ”supermultitaskaajalle” kuin väitän olevani, mutta kyllä se on ollut myös kaiken sen arvoista. Olen ottanut konkreettisia askeleita kohti tavoitteitani, enkä muuttaisi mitään matkallani, sanoo Abdelmageed.


Aihe:
Väitöskirja
Julkaisusarja:
Acta Wasaensia
Kieli:
englanti
Kustantaja:
Vaasan yliopisto
Osasto:
Tekniikan ja innovaatiojohtamisen yksikkö
Painovuosi:
2019
Sivumäärä:
134
Tekijäorganisaatio:
Vaasan yliopisto
Tekijät:
Abdelmageed, Shaima
Viivakoodi 9789524768504
Tuotekoodi 024749
Tekijä Shaima Abdelmageed
35,00 €