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看病新模式:对着你的手机咳嗽 (2019-03)

resapp

(左图:尤丹沙·阿贝瑞特尼(Udantha Abeyratne)副教授;右图:患者使用ResApp)

昆士兰大学的尤丹沙·阿贝瑞特尼(Udantha Abeyratne)副教授利用他长期在几个国家进行的创新研究,开发出了能够诊断咳嗽呼吸系统疾病的技术。他那卓越不凡但又简单易用的智能手机应用程序通过分析呼吸声,可以挽救每年被误诊为肺炎等疾病的数百万人的生命。

尤丹沙·阿贝瑞特尼副教授过着一种异于常规的生活。他把自己描述成一个斯里兰卡裔澳大利亚人,但却不愿给自己贴上“全球公民”的标签。

 “但是我有一个全球性的目标,我想开发能够在世界各地产生影响的医疗技术。”

早在2009,阿贝瑞特尼就在研究有助于更有效地诊断出睡眠呼吸暂停的技术。传统上,这样的诊断需要花费大量的时间和昂贵的住院过夜,病人需要睡在医院与各种机器相连的睡眠实验室。阿贝瑞特和他的团队开发了一种技术,可以让麦克风、录音机或智能手机应用程序记录和自动分析病人在自己的床上睡觉时打鼾和呼吸的情况。  

当昆士兰大学的商业化部门UniQuest将这项名为“Snore Sounds”的技术推向市场时,阿贝瑞特了解到比尔和梅林达·盖茨基金会正在启动 “全球健康探索中的重大挑战”倡议,鼓励创新的解决方案,以应对复杂健康挑战。这项倡议在全球申请者中引起激烈竞争,因为只有3%的申请能得到资助。

在宣布阿贝瑞特的成功时,基金会把他的提案单独列出,作为“可能改变我们应对最困难的健康问题的一个富有创意的想法”的例子。阿贝瑞特尼申请的项目得到了资助,“为手机和MP3播放器配备麦克风,记录咳嗽和睡眠的声音,然后筛查这些声音来诊断肺炎。”

“他们把肺炎称作被遗忘的疾病。每年有多达100万五岁以下的儿童死于这一疾病,这让我感到震惊,”阿贝瑞特尼说,“他们中的大多数人都在发展中国家,他们死亡的部分原因是难以得到诊断。”

走遍全球的学术生涯

阿贝瑞特在斯里兰卡长大,在自己的祖国完成了工程学的本科学位后,开始了走遍寰宇的学术生涯。后来,他在日本和美国攻读研究生课程,并在费城德雷克塞尔大学获得生物医学工程博士学位。在美国和新加坡工作后,他于2002年去了澳大利亚,计划在昆士兰大学信息技术和电气工程学院工作三年。他的研究兴趣是“开发诊断和治疗睡眠呼吸暂停和呼吸道疾病、医疗仪器和信号处理的创新技术”。

“我对我学习和工作过的所有国家怀有深深的钦佩之情,但毫无疑问的是,澳大利亚是我选择安家的地方。阿贝瑞特尼说,这是一个安全、和平、友好的国度,也是养育孩子的好地方。它有优秀的大学系统,特别是昆士兰大学,鼓励其研究人员进行对更广泛的社会产生影响的研究。”

阿贝瑞特尼也很高兴在一个在医学研究商业化领域超前发展的国家工作。“人们很容易就会把澳大利亚与矿业和农业等第一产业联系起来,但这个国家也有接受过良好教育的劳动力和先进的技术能力。这一点也不奇怪,在这里诞生的公司,包括仿生耳制造商Cochlear和世界领先的睡眠呼吸暂停治疗供应商ResMed”。

常见的咳嗽和简单的解决办法

咳嗽是人们去看医生的最常见的原因。世界上有数亿人患有哮喘、支气管炎、慢性阻塞性肺疾病、百日咳等疾病。让他们自己或他们的医生快速、容易地识别咳嗽原因的技术,这个的市场前景是广阔的。

尽管世界上最大的私人基金会投了信任票,开发咳嗽诊断技术并不是一件简单的事情。阿贝瑞特尼面临的最紧迫的问题是寻找更多的资金。

“我经常热衷于从事雄心勃勃的项目,而且在需要的时候不回避使用非常规的方法,”他说,“许多国家的资助制度的一个问题是,他们更倾向于资助较小风险的研究。因此,说服资助机构承担更高的研究风险并非易事。”

阿贝瑞特尼成功地获得了一些助学金,为一些博士生和一名博士后研究员安排了奖学金,以继续这项工作。借鉴他早期在医疗仪器、机器学习和数学算法写作方面的广泛研究成果,阿贝瑞特尼和他的团队正准备着手研究能够记录和分析咳嗽声的技术。

“我们想找出各种类型咳嗽的特征,例如,在肺炎中,肺部的微小气囊充满液体,这对呼吸时的气流、咳嗽时排出的空气的速度、以及咳嗽产生的声音的性质具有可识别的影响。在哮喘中,细小的气道会发炎,从而阻碍气流流动,改变咳嗽的性质。”

“我们所做的是开发能捕捉这些变化的数学特征,并训练机器分类器来对咳嗽进行分类。我们的方法还可以方便地获取发烧、呼吸频率和是否有流鼻涕等信息。”

微调算法

阿贝瑞特尼的咳嗽诊断技术,在商业上被称为ResApp,离上市还有大约18个月的时间,但是早期测试已经证明是有希望的。在印度尼西亚进行的一项有91名病人参与的临床研究,结果显示诊断肺炎的准确率为96%。另一项参与范围更广的呼吸系统疾病的临床研究正在澳大利亚珀斯的Joondalup健康校园和玛嘉烈医院进行。这将允许对ResApp用于识别肺炎的算法进行进一步的微调。它还可以诊断其他常见的呼吸道疾病,如支气管炎、臀部、哮喘和上呼吸道疾病。

“一旦监管机构如美国食品和药品管理局批准了ResApp的使用,其影响将是具有革命性意义的。即使在发达国家,确诊肺炎也不像看起来那么简单。”阿贝瑞特指出。

“目前的方法是由医生使用听诊器听肺音,并收集其他信息,如呼吸频率和体温。为了证实疑似肺炎病例,通常会安排X光检查,但也可能需要进行CT和实验室检查。在世界上许多地区,甚至连基本设施和训练有素的医生也没有现成的。我看到的数据表明,准确的诊断可以将儿童肺炎死亡率降低40%。”

UniQuest已经将这项技术授权给了一家名为ResApp HealthLtd的分拆公司,该公司最近在澳大利亚证券交易所上市。

ResApp公司首席执行官托尼·基廷计划在18个月内在市场上推出远程医疗产品,他告诉媒体,“我们首先通过远程健康咨询的设置形式将[阿贝瑞特教授的技术]商业化,基本上你就是和你的医生打个skype电话,然后医生会让你咳嗽…然后在医生的屏幕上,他最后会得到一个临床上准确的诊断。”

“ResApp技术有望在几年内以多种形式提供,发布后能够诊断出多种呼吸系统疾病”,阿贝瑞特尼说,“我预计这将是导致远程医疗在不久的将来起飞的前沿技术之一。远程医疗将有助于控制医疗费用,并使医疗专业人员能够更有效地利用他们的时间。”

“我们刚刚开始利用智能手机作为诊断设备。智能手机拥有必要的计算能力和越来越多用于收集数据的传感器,并且在社会上,甚至在发展中国家都有很高的普及率。”

 现在科学发展得如此之快,以至于阿贝瑞特不愿猜测他在未来几年将寻求创造什么样的突破性医疗技术。他说:“我不敢想象20年后我要做什么。”“我所能预测的是,人类将活得更长、更健康。医学将更多地以病人为中心。不管住在哪里,个人都将被赋予极大的权力来控制慢性病和急性疾病的管理。

“消费设备将在疾病诊断和监测中发挥核心作用。我们今天所创造的技术可能在未来拯救全世界数百万人的生命中发挥重要作用,这一想法使我感到非常兴奋。”