Tuberculosis (TB), a bacterial disease mainly affecting the lungs, is one of the leading infectious causes of mortality worldwide. To prevent TB from spreading within the body, which causes life-threatening complications, timely and effective anti-TB treatment is crucial. Cough, an objective biomarker for TB, is a triage tool that monitors treatment response and regresses with successful therapy. Current gold standards for TB diagnosis are slow or inaccessible, especially in rural areas where TB is most prevalent. In addition, current machine learning (ML) diagnosis research, like utilizing chest radiographs, is ineffective and does not monitor treatment progression. To enable effective diagnosis, an ensemble model was developed that analyzes, using a novel ML architecture, coughs' acoustic epidemiologies from smartphones' microphones to detect TB. The architecture includes a 2D-CNN and XGBoost that was trained on 724,964 cough audio samples and demographics from 7 countries. After feature extraction (Mel-spectrograms) and data augmentation (IR-convolution), the model achieved AUROC (area under the receiving operator characteristic) of 88%, surpassing WHO's requirements for screening tests. The results are available within 15 seconds and can easily be accessible via a mobile app. This research helps to improve TB diagnosis through a promising accurate, quick, and accessible triaging tool.


翻译:结核病(TB)是一种主要影响肺部的细菌性疾病,是全球主要的传染性死因之一。为防止结核病在体内扩散并引发危及生命的并发症,及时有效的抗结核治疗至关重要。咳嗽作为结核病的客观生物标志物,是一种分诊工具,可监测治疗反应,并在成功治疗后症状消退。当前结核病诊断的金标准方法要么速度缓慢,要么难以普及,尤其是在结核病高发的农村地区。此外,现有的机器学习(ML)诊断研究(如利用胸部X光片)效率低下,且无法监测治疗进展。为实现高效诊断,本文开发了一种集成模型,该模型采用新型ML架构,通过智能手机麦克风分析咳嗽声学流行病学特征以检测结核病。该架构包含2D-CNN和XGBoost,基于来自7个国家的724,964个咳嗽音频样本和人口统计数据训练而成。在特征提取(梅尔频谱图)和数据增强(脉冲响应卷积)后,模型AUROC(受试者工作特征曲线下面积)达到88%,超过了世界卫生组织对筛查测试的要求。结果可在15秒内获得,并可通过移动应用程序轻松访问。本研究通过提供一种准确、快速且可及的分诊工具,有助于改善结核病诊断。

0
下载
关闭预览

相关内容

机器学习(Machine Learning)是一个研究计算学习方法的国际论坛。该杂志发表文章,报告广泛的学习方法应用于各种学习问题的实质性结果。该杂志的特色论文描述研究的问题和方法,应用研究和研究方法的问题。有关学习问题或方法的论文通过实证研究、理论分析或与心理现象的比较提供了坚实的支持。应用论文展示了如何应用学习方法来解决重要的应用问题。研究方法论文改进了机器学习的研究方法。所有的论文都以其他研究人员可以验证或复制的方式描述了支持证据。论文还详细说明了学习的组成部分,并讨论了关于知识表示和性能任务的假设。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/ml/
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
《无人水面艇文献综述与结构设计》135页
专知会员服务
9+阅读 · 6月13日
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
7+阅读 · 6月12日
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
13+阅读 · 6月12日
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
7+阅读 · 6月12日
相关VIP内容
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员