近日，一款名為“智能聲音識(shí)別”的小程序出現(xiàn)在社交平臺(tái)。點(diǎn)擊進(jìn)入小程序，會(huì)有新冠肺炎檢測(cè)的選項(xiàng)。錄音結(jié)束后自動(dòng)識(shí)別，有“正常”和“疑似新冠肺炎”兩種結(jié)果。小程序有新冠肺炎聲音采集和多病種聲音采集兩個(gè)選項(xiàng)。
那么，有人要問(wèn)了，聽(tīng)咳嗽聲識(shí)別新冠肺炎，靠譜嗎？“聽(tīng)音識(shí)新冠”技術(shù)依據(jù)是什么？“聽(tīng)音識(shí)新冠”準(zhǔn)確率有多高？目前是否有應(yīng)用？
實(shí)際上，肺部和呼吸道的物理結(jié)構(gòu)會(huì)隨著呼吸道感染而改變。通過(guò)對(duì)新冠肺炎引起的呼吸系統(tǒng)病理形態(tài)學(xué)改變的分析表明，新冠肺炎以一種獨(dú)特的方式感染呼吸系統(tǒng)，這些改變與其他常見(jiàn)的非新冠肺炎呼吸系統(tǒng)疾病不同。
國(guó)際上自2020年10月已有多個(gè)基于咳嗽聲診斷新冠肺炎的相關(guān)研究報(bào)道和學(xué)術(shù)文章。美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的科研人員均對(duì)基于咳嗽聲進(jìn)行新冠肺炎診斷進(jìn)行了探索，并建立了用于研究的咳嗽聲數(shù)據(jù)庫(kù)。MIT從肌肉疲勞（Muscular Degradation）、聲帶變化（Vocal cords）、認(rèn)知和情緒變化（Sentiment/mood）、肺部和呼吸道結(jié)構(gòu)變化（Lungs and respiratory tract）等四個(gè)方面研究了與新冠肺炎的關(guān)系。研究中所使用的 AI 模型提取了咳嗽記錄的音頻特征（梅爾頻率倒譜系數(shù)），并將它輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，CNN）中，學(xué)習(xí)新冠病毒患者與健康人之間的咳嗽差異。
該研究成果發(fā)表在《IEEE 醫(yī)學(xué)和生物學(xué)工程雜志》上，并得到了廣泛的關(guān)注。結(jié)果表明，利用咳嗽聲可高精度發(fā)現(xiàn)無(wú)癥狀患者，檢測(cè)精度高達(dá)100%（16.8%假陽(yáng)性）。目前已和多家醫(yī)院合作進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)，并和Fortune 100公司簽署合作協(xié)議，進(jìn)入其新冠管理實(shí)踐。
2021年，國(guó)際語(yǔ)音通信協(xié)會(huì)ISCA組織的INTERSPEECH舉辦了DiCOVA新冠聲音信號(hào)檢測(cè)挑戰(zhàn)賽，吸引了來(lái)自亞洲、歐洲和美洲的29個(gè)隊(duì)伍參加，包括芝加哥大學(xué)，新加坡國(guó)立大學(xué)，德國(guó)奧格斯堡大學(xué)等機(jī)構(gòu)，比賽結(jié)果在敏感性和特異性上均超過(guò)80%。2022年，IEEE電氣電子工程師學(xué)會(huì)主辦的信號(hào)處理領(lǐng)域的頂級(jí)國(guó)際會(huì)議 ICASSP再一次舉辦了DiCOVA新冠聲音信號(hào)檢測(cè)挑戰(zhàn)賽。
2022年10月，輝瑞公司以1.16億美元完成了對(duì)澳大利亞數(shù)字健康初創(chuàng)公司ResAPP的收購(gòu)，ResApp是一款手機(jī)移動(dòng)應(yīng)用程序，主要利用咳嗽音進(jìn)行新冠、哮喘等疾病的智能診斷。
目前咳嗽音檢測(cè)新冠肺炎微信小程序在實(shí)際環(huán)境錄制數(shù)據(jù)集上測(cè)試結(jié)果為敏感性60.4%，特異性85.6%。由于新冠毒株變異快、種類多、傳播性強(qiáng)，特別是針對(duì)無(wú)癥狀的奧密克戎變異株的檢測(cè)較難。我們現(xiàn)有新冠毒株咳嗽音樣本庫(kù)少、覆蓋面窄，與國(guó)外差距較大（麻省理工學(xué)院MIT有20萬(wàn)人樣本，我們有約8萬(wàn)人樣本）。因此，要推動(dòng)檢測(cè)性能的提升，需要進(jìn)一步采集相關(guān)的數(shù)據(jù)。
中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所在2020年初開(kāi)始研發(fā)該項(xiàng)技術(shù)，2021年4月得到北京市科委（醫(yī)藥處）的項(xiàng)目支持，并于2022年4月通過(guò)驗(yàn)收。相關(guān)技術(shù)在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京地壇醫(yī)院和遼寧省新冠肺炎救治中心開(kāi)展了驗(yàn)證。
2020年初以來(lái)，新冠肺炎疫情席卷全球，迄今為止，全球確診人數(shù)已累計(jì)超過(guò)6億。受全球新冠肺炎疫情影響，我國(guó)境外輸入壓力大，本土疫情此起彼伏，防控形勢(shì)嚴(yán)峻，目前隨著國(guó)家政策的調(diào)整，老百姓買藥難、醫(yī)療資源緊張，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、快速的新冠肺炎早期篩查與預(yù)警技術(shù)，對(duì)于流行性傳染病防控工作具有重要意義。一個(gè)新的技術(shù)從開(kāi)始到落地實(shí)際應(yīng)用需要有一個(gè)過(guò)程，目前識(shí)別結(jié)果離完美尚有距離，希望大家有更包容和開(kāi)放的心態(tài)去幫助技術(shù)的進(jìn)步。
（中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所研究員、博士生導(dǎo)師顏永紅）
