Nie wygląda jak tradycyjny stetoskop. Jest zaskakująco mały, okrągły i lekki. Taka zabawka. Trudno uwierzyć, że aż tyle może

Zachorowało dziecko: temperatura, katar, kaszel. To zwykłe przeziębienie czy coś poważniejszego? Na wszelki wypadek powinien je zobaczyć lekarz, osłuchać, czy nie ma czegoś w płucach, w oskrzelach. Ale na dworze deszcz, wiatr, zimno. Czy powinnam je w taką pogodę wyciągnąć z ciepłego łóżka i zaprowadzić do przychodni? To może mu zaszkodzić. Poza tym tam jest pełno chorych dzieci, być może chorych poważniej niż moje. Zajmiemy im miejsce i jeszcze się od nich zarazimy. Co robić?

Takie dylematy przeżywa prawie każdy rodzic małego dziecka.

Matka potrzebuje wynalazku

W niewielkim budynku na poznańskich Winogradach mieści się siedziba StethoMe – start-upu, który stworzył domowy stetoskop z inteligentnym systemem analizy dźwięków. Nie wygląda jak tradycyjny stetoskop. Jest zaskakująco mały, okrągły i lekki. Taka zabawka. Trudno uwierzyć, że aż tyle może.

– Na początku, absolutnie nie myśleliśmy o żadnej sztucznej inteligencji – śmieje się Honorata Hafke-Dys.

– Pomysł wziął się z życia. Jestem z wykształcenie psychoakustykiem. W Instytucie Akustyki na Uniwersytecie im. Adama Mickiewicza w Poznaniu zajmowałam się korelowaniem parametrów fizycznych dźwięku z tym, co słyszą ludzie. Zastanawiałam się, jak można przełożyć fizyczne parametry, między innymi wysokość dźwięku, na subiektywne wrażenia człowieka, czyli na przykład na dokuczliwość dźwięku. To robiłam w pracy – opowiada.

– Tymczasem w domu moja córka – jak to małe dzieci – raz na jakiś czas łapała różne infekcje. Ale około szóstego roku życia zaczęła chorować częściej. Ciągle kasłała. Lekarze podejrzewali astmę. W pewnym momencie trafiłyśmy do szpitala z zapaleniem płuc. Pamiętam – był lipiec, upały, a my w tym szpitalu wśród chorych na najróżniejsze choroby dzieci… Podchodzili do nas kolejni lekarze, żeby osłuchać małą. Ale każdy stawiał inną diagnozę. Jedni mówili „duże zmiany osłuchowe”, a inni „małe zmiany osłuchowe”. Zaczęłam się zastanawiać, co oni tak naprawdę słyszą w tym stetoskopie i przede wszystkim – czy słyszą to samo?

„To ciekawy temat na badania” – przyszło mi wtedy do głowy. I rzeczywiście, w 2014 roku zaczęliśmy razem z Jędrzejem Kocińskim prowadzić takie badania w naszym instytucie. Ale badania naukowe często kończą się jedynie publikacją. Pomyślałam, że byłoby wspaniale, gdyby w ich efekcie powstało urządzenie, które wysłyszy dźwięki w płucach dziecka, sklasyfikuje je i pomoże w szybszej diagnozie i decyzji, co dalej z leczeniem. Jako matka wiele bym dała za możliwość dostępu do takiego badania z własnego domu…

W co by tu zainwestować

W tym samym czasie Wojtek Radomski, młody biznesmen, właściciel firmy programistycznej Programa.pl, poszukiwał ciekawego pomysłu, żeby go wdrożyć i skomercjalizować.

Honorata Hafke-Dys: Przeglądając Facebooka, przeczytałam post, że „firma IT z Poznania szuka inspiracji i pomysłu z zakresu medycyny”. Była to firma Wojtka Radomskiego. „Spróbuję” – pomyślałam. Napisałam do niego, umówiliśmy się na spotkanie. Pomysł inteligentnego stetoskopu spodobał mu się od razu.

Założyli start-up, który nazwali StethoMe. W 2016 dostali pierwsze dofinansowanie z funduszu inwestycyjnego SpeedUp. Potem rozwój sztucznej inteligencji wsparła UE i zaczęli działać.

Na początku pracowaliśmy na dźwiękach, które były dostępne w internecie, ale było ich za mało. Stworzyliśmy więc we współpracy z kilkoma szpitalami własną bazę. Dostajemy nagrania opisane nie przez jednego, lecz przez kilku lekarzy i akustyków

Hafke-Dys: Pierwsza nasza myśl była taka, że jest to dość proste: nagrywamy dźwięki płuc, analizujemy je pod kątem akustycznym i tworzymy prosty algorytm, który je sklasyfikuje. Ale tu zaczęły się schody. Okazało się, że to wcale nie jest takie proste, ponieważ jeden lekarz klasyfikuje dany dźwięk tak, a inny inaczej. To bardzo subiektywne. Dlatego taka zwykła algorytmika nie daje tu rady. Potrzebujemy algorytmów sztucznej inteligencji – takich, które będą uczyć się osłuchiwania i klasyfikacji dźwięków. Niemal tak, jak uczą się tego sami lekarze, którzy wraz z upływem lat zyskują doświadczenie pozwalające im prawidłowo rozpoznawać dźwięki wydobywające się z płuc dźwięki.

– Istniało dostępne oprogramowanie do trenowania sieci neuronowych, ale – jak zwykle w przypadku gotowych rozwiązań – sprawdziło się słabo. Musieliśmy więc stworzyć własną definicję modelu i wydaje mi się, że całkiem dobrze nam się to udało – mówi Tomek Grzywalski, specjalista od sztucznej inteligencji.

– Żeby wytrenować naszą sieć neuronową, musieliśmy zdobyć nagrania dzieci chorych i zdrowych. Na początku pracowaliśmy na dźwiękach, które były dostępne w internecie, ale było ich za mało. Stworzyliśmy więc we współpracy z kilkoma szpitalami własną bazę. Dostajemy nagrania opisane nie przez jednego, lecz przez kilku lekarzy i akustyków. Staramy się, żeby dane, które dostarczamy, były najlepszej jakości. Opis każdego nagrania składa się z 12 punktów – wiele rzeczy trzeba wziąć pod uwagę – czy dźwięk pochodzi z tła, czy z płuc? Jaki jest jego charakter? Czy powtarza się regularnie? Takich nagrań mamy w tej chwili w naszej bazie ponad 12 tysięcy.

Stetoskop pierwszego kontaktu

StethoMe jest przeznaczony w pierwszej kolejności do użytku domowego przez rodziców. To oni w domu przykładają dziecku stetoskop. O tym, gdzie dokładnie mają dotknąć, informuje aplikacja StethoMe na ich telefonie. Po chwili informuje ona, czy dźwięki płuc ich dziecka są prawidłowe, czy słychać coś niepokojącego.

Wynik badania dla rodziców jest trzystopniowy. Obrazek z zielonymi płuckami oznacza, że nie wykryto nieprawidłowych dźwięków w układzie oddechowym. Żółte płucka mówią, że są pewne zmiany osłuchowe, ale jest ich niewiele – zalecana jest obserwacja. Jeśli pokazują się czerwone płucka, to znaczy, że wykryto nieprawidłowe dźwięki i należy skonsultować się z lekarzem.

Rodzice mogą też przesłać te wyniki lekarzowi korzystającemu z aplikacji StethoMe. Ten dostaje dokładniejszą już analizę, przeznaczoną dla specjalistów: czy występują świsty, czy furczenia, rzężenia drobno czy grubobańkowe. Jeśli lekarz uważa to za konieczne, zaprasza rodziców z dzieckiem na wizytę.

– Na początku lekarze byli mocno sceptyczni – wspomina Hafke-Dys. – To była dla nich zupełna nowość. Nie było przecież jeszcze takiego urządzenia. Oczywiście od dawna istniały stetoskopy elektroniczne, ale służyły głównie do wzmacniania dźwięku. W nich nie ma zaawansowanej analizy.

Jak to? Maszyny zamiast lekarzy?

Dr Agnieszka Cwalińska, pediatra: Każda nowość budzi na początku lęk. Część lekarzy pyta: „Jak to? To teraz maszyny będą za nas diagnozować pacjentów?”. Ale kiedy się dowiadują, jak to działa, przestają się bać. Z punktu widzenia lekarza jest to badanie wspomagające, ostateczna diagnoza i tak należy do niego. Ale jest bardzo pomocne. Dźwięk jest zdecydowanie lepszy niż ten, który słyszymy w zwykłym stetoskopie. Poza tym możemy go odtworzyć. Widzimy cały spektrogram – wykres tego dźwięku, który w łatwy sposób pozwala na dostrzeżenie patologii. Jesteśmy w stanie zobaczyć zdecydowanie więcej, a więc – lepiej leczyć. Lekarze w Polsce wciąż nadużywają antybiotyków, ale powodem jest często po prostu brak możliwości, żeby osłuchać dziecko kilka razy.

Pracuję w klinice, na izbie przyjęć i w pomocy doraźnej. 50 procent moich pacjentów w ogóle nie potrzebuje pomocy! To są te wszystkie katarko-kaszelki przedszkolno-żłobkowe, kiedy rodzice przyjeżdżają do poradni na wszelki wypadek. Hasło przy wejściu: „my tylko do osłuchania” jest nagminne

Wyobraźmy sobie taką sytuację: w nocy dziecko zaczyna kaszleć. Rano matka bada je za pomocą StethoMe. Wychodzą żółte płuca, czyli jakieś zmiany są, jednak dziecko nie ma gorączki. Po kilku godzinach powtarza badanie. Jeśli jest gorzej, wie, że musi dostać się do lekarza, zapewne dziecko potrzebuje antybiotyku. Jeżeli nie, to spokojnie zostawia je w domu, w cieple, wyłącznie na leczeniu objawowym.

Ja od razu zrozumiałam, jak ważną funkcję może pełnić StethoMe. Może znacząco zmniejszyć kolejki do lekarza rodzinnego – przekonuje Cwalińska.
– Pracuję w klinice, na izbie przyjęć i w pomocy doraźnej. 50 procent moich pacjentów w ogóle nie potrzebuje pomocy! To są te wszystkie katarko-kaszelki przedszkolno-żłobkowe, kiedy rodzice przyjeżdżają do poradni na wszelki wypadek. Hasło przy wejściu: „my tylko do osłuchania” jest nagminne – mówi.

– A przecież może się pojawić jakaś choroba zakaźna, zwłaszcza że coraz mniej dzieci jest szczepionych. Zwykła grypa jest bardzo zaraźliwa; pacjenci przychodząc z niczym, mogą wyjść z grypą.

Z drugiej strony brakuje nam czasu dla tych dzieci, które naprawdę pomocy potrzebują. Dzieci z wysoką gorączką czekają czasem po dwa dni na wizytę. Liczba lekarzy i pielęgniarek w Polsce się kurczy. W takiej sytuacji każda pomoc jest bardzo ważna.

Testowany na własnych dzieciach

W tej chwili prototyp StethoMe jest testowany w ok. 20 ośrodkach medycznych, telemedycznych i naukowych w dziesięciu krajach na całym świecie, m.in. w Polsce, Wielkiej Brytanii, Szwecji, Grecji, we Włoszech, w Niemczech i Portugalii.

– Ja już kilka razy przekonałam się o jego skuteczności – mówi dr Agnieszka Cwalińska. – Raz diagnoza StethoMe była inna niż diagnoza pediatry. Weryfikacja u pulmonologa potwierdziła, że to urządzenie miało rację. Innym razem lekarz nie wysłyszał zmian osłuchowych, a zmiany w płucach ewidentnie były, co wykazało później USG płuc. Dzięki aplikacji dziecko trafiło w ciągu godziny na oddział. Uważam wręcz, że StethoMe może nas nauczyć lepiej słuchać. Pamiętam, jak uczyłam się osłuchiwania na studiach. Profesor przykładał słuchawkę do chorego. Słuchajcie – mówił – tutaj są świsty. I wszyscy niby przykładali tę słuchawkę w tym samym miejscu. Ale każdy mógł słyszeć coś innego. Żeby się tego nauczyć, trzeba lat doświadczeń.

Adres filmu na Youtube: https://youtu.be/WLgb8YseeIs?list=PLV6AIYhxMX7lC3O19hHMxN6gSsrZRZvrT&t=1

https://youtu.be/WLgb8YseeIs?list=PLV6AIYhxMX7lC3O19hHMxN6gSsrZRZvrT&t=1

– Testujemy urządzenie także sami, na własnych dzieciach – dodaje Honorata Hafke-Dys. – Moja córka urosła i na szczęście już tyle nie choruje. Ale w wielu sytuacjach StethoMe nam się przydało. Paweł (jeden ze współzałożycieli StethoMe) zabrał je na weekend do domu, bo jego dziecko źle się czuło. StethoMe bez problemu rozpoznało zmiany osłuchowe spowodowane zapaleniem oskrzeli i dziecko trafiło do lekarza odpowiednio wcześnie.

Czas na dorosłych

Testy kliniczne wykazują, że w klasyfikacji dźwięków osłuchowych StethoMe jest lepszy od lekarzy. Według badań opublikowanych w European Journal of Pediatrics, jest o 8 procent skuteczniejszy od lekarzy w wykrywaniu czterech fenomenów patologicznych w płucach: rzężeń grubo i drobnobańkowych, świstów i furczeń. A jego skuteczność wraz z rosnącą ilością danych – rośnie.

– Rozszerzamy też badania o pacjentów dorosłych – mówi Tomek Grzywalski. – Prawdopodobnie algorytmy dla dorosłych będą takie same, ale jesteśmy w trakcie weryfikacji.

– Możemy się chyba już pochwalić, że stworzyliśmy pierwszy stetoskop korzystający z algorytmu sztucznej inteligencji, który uzyskał znak CE – cieszy się Hafke-Dys. – Udało nam się scertyfikować StethoMe – osobno hardware i algorytmy. Jesteśmy z siebie bardzo dumni. A jesteśmy przecież tylko małą firmą – zespół SI tworzy u nas zespół pięciu inżynierów. Ale chyba dzięki temu, że pracujemy nad ideą, która ma szansę zmienić świat na trochę lepszy – trafiają do nas sami pasjonaci. Współpracujemy także z Uniwersytetem i Politechniką w Poznaniu. To, co stworzyliśmy, to nie jest zwykły gadżet medyczny.

Komercjalizacja StethoMe jest planowana na 2020.

• medycyna
• StethoMe
• Tomasz Grzywalski
• zdrowie