La mayoría de las personas en el mundo desarrollado que tienen asma, fibrosis quística u otras enfermedades pulmonares crónicas no tienen manera de medir cómo de bien funcionan sus pulmones fuera de una clínica o sin acudir al médico. Pero muchos tienen acceso a un teléfono, aunque sea uno de hace 10 años con tapa o un teléfono fijo público, en lugar de los más recientes smartphones.
Es por eso que los investigadores de ingeniería informática y de ingeniería eléctrica de la Universidad de Washington han desarrollado SpiroCall, una nueva herramienta de detección que puede medir con precisión la función pulmonar a través de una simple llamada telefónica.
En un documento que se presentará en mayo en la Conferencia de la Asociación para Maquinaria de la Computación CHI 2016 en San José, California., se muestra que los resultados de SpiroCall se mantuvieron dentro de un margen de un 6,2% respecto a los resultados de los espirómetros clínicos utilizados en hospitales y consultorios médicos, lo que significa que cumple con los estándares de exactitud de la comunidad médica.
“Queríamos ser capaces de medir la función pulmonar en cualquier tipo de teléfono que se puede encontrar en todo el mundo – los teléfonos inteligentes, teléfonos mudos, teléfonos fijos, teléfonos públicos” dijo Shwetak Patel, Profesor de Ciencias de la Computación e Ingeniería Eléctrica de la Washington Research Foundation y Profesor de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Washington. “Con SpiroCall, puedes llamar a un número 1-800, soplar en el teléfono y usar la red telefónica para examinar tu función pulmonar“.
En 2012, investigadores del Laboratorio UbiComp de la Universidad de Washington ya presentaron el SpiroSmart, que permite a las personas controlar su función pulmonar soplando en sus teléfonos inteligentes.
Los pacientes inhalan profundamente y exhalan tan fuerte y rápido como les sea posible hasta que no puede exhalar más. El micrófono del teléfono detecta el sonido y la presión de esa exhalación y envía los datos a un servidor central, que utiliza algoritmos de aprendizaje automático para convertir los datos en medidas estándar de la función pulmonar.
“La gente tiene que hacer frente a enfermedades pulmonares crónicas durante toda su vida“, dijo el autor principal, Mayank Goel, un estudiante de doctorado de Ciencias e Ingeniería de la Computación de la UW. “Así que existe una necesidad real de tener un dispositivo que permita a los pacientes controlar con precisión su estado en casa, sin tener que visitar constantemente una clínica médica, que desde algunos lugares supone horas o días de viaje“.
En los últimos cuatro años, el equipo ha recopilado datos de más de 4.000 pacientes que han visitado clínicas en Seattle y Tacoma, así como en la India y Bangladesh, donde los médicos han medido la función pulmonar utilizando tanto el SpiroSmart como un espirómetro comercial. Esos datos comparativos han mejorado el rendimiento de los algoritmos de aprendizaje automático y sentaron las bases para el proceso actual de aprobación de la FDA.
Sin embargo, al analizar a pacientes de la India y Bangladesh, el equipo se dio cuenta de que un porcentaje significativo no disponía de teléfonos inteligentes y sería incapaz de utilizar SpiroSmart en sus propios hogares, que era un objetivo clave del proyecto.
El equipo entendió que el único sensor que estaban utilizando era un micrófono, que lo tienen todos los teléfonos, así que decidieron desarrollar un sistema que funcionase con cualquier teléfono en cualquier parte del mundo y que el paciente utilizase un servicio de llamadas.
SpiroCall transmite los audios recopilados a través de un canal telefónico estándar – a diferencia de un archivo de sonido que se transfiere por una aplicación de teléfono inteligente a través de Internet. El equipo combinó múltiples algoritmos de regresión para proporcionar estimaciones fiables de la función pulmonar a pesar de la calidad degradada del audio.
“Tuvimos que tener en cuenta el hecho de que la calidad del sonido que se obtiene a través de una línea telefónica que es peor” dijo el co-autor Elliot Saba, un estudiante de doctorado de ingeniería eléctrica de la UW. “Te puedes imaginar cómo sonaría alguien tocando una canción a través de una línea de teléfono en comparación con escucharla en una aplicación de música – hay una diferencia similar con una prueba de espirometría“.
A pesar de estos desafíos, SpiroCall proporcionó resultados que estaban dentro de un margen del 6,2% respecto a los resultados del examen de la misma paciente obtenidos con un espirómetro comercial. Debido a la variabilidad en la forma en que un paciente exhala durante cada prueba de espirometría, la industria considera que cualquier porcentaje dentro de un rango del 5 al 10% está dentro de un margen aceptable de error.
El equipo de investigación también desarrolló un silbato impreso en 3-D que se puede utilizar en conjunto con SpiroCall, que cambia de tono cuando el paciente exhala. El silbato está diseñado para hacer frente a los retos de la formación, al permitir a los pacientes escuchar cómo suena una “buena” prueba de sonido.
El silbato también mejoró el rendimiento de la prueba de los pacientes que están muy enfermos, cuyas cuerdas vocales no son capaces de producir suficiente sonido para que el micrófono del teléfono lo recoja.
Los pasos futuros para el equipo de investigación incluyen la recolección de datos adicionales y la búsqueda de la mejor manera de comunicar los resultados de las pruebas de una manera que tenga sentido para los pacientes.
“Nuestra área de investigación no sólo trata de detección, sino de la detección centrada en las personas“, dijo Goel. “Dado que este proyecto ha durado alrededor de cuatro años, hemos podido hablar con una gran cantidad de pacientes sobre la forma en que son capaces de utilizar la tecnología, por lo que la retroalimentación realmente ha ayudado a introducir mejoras inteligentes“.
..Susana Calvo
