Primeros pasos para determinar la edad pulmonar con un teléfono móvil

El teléfono móvil se podría usar como un tipo de espirómetro - un aparato que mide la capacidad pulmonar y ayuda a evaluar enfermedades crónicas como el asma, la MPOC o la fibrosis pulmonar - ofreciendo una alternativa fiable fuera del ámbito hospitalario. Este es el objetivo de una investigación de la Universitat de Lleida (UdL), el Instituto de Investigación Biomédica de Lleida (IRBLleida) y el Centro Internacional de Métodos Numéricos por la Ingeniería (CIMNE) que acaba de publicar la revista Sensores. El hito final es perfeccionar una aplicación móvil sin hardware ni dispositivos externos adicionales.

De momento, los investigadores de la Escuela Politècnica Superior (EPS) de la UdL han desarrollado un modelo de aprendizaje automático para obtener la edad pulmonar de una persona mediante el análisis de las propiedades de su expiración. Han elegido este parámetro "para facilitar la interpretación de los resultados a las personas que no son expertas clínicas", en vez de las medidas habituales de la espirometria: la capacidad vital forzada (FVC), el volumen espiratorio forzado en un segundo (FEV1) y el flujo espiratorio máximo (PEF).

El equipo ha implementado una aplicación móvil y un sitio web análogo para registrar exhalaciones de 188 personas, 91 hombres (48,4%) y 97 mujeres (51,6%), de edades comprendidas entre los 17 y los 67 años. Los registros de muestreo consisten en mantener una distancia de aproximadamente 20 centímetros entre la boca y el teléfono. Entonces, el usuario respira profundamente y exhala con tanta fuerza como sea posible durante el mayor tiempo que pueda, en línea con la espirometría tradicional. Para cada muestra de sonido, los investigadores han analizado 42 características.

Con este criterio, han probado diferentes algoritmos de aprendizaje automático utilizados en el reconocimiento de voz. Así han descubierto que usando el algoritmo de discriminación lineal cuadrática y distribuyendo a las personas en grupos de edad cada 5 años, la precisión de su modelo llega al 94,69%; la sensibilidad, al 94,45%; y la especificidad, al 99,45%. "Los buenos resultados obtenidos demuestran que es posible obtener la edad pulmonar del usuario extrayendo las características de una exhalación y que nuestra metodología se puede convertir en una herramienta fiable de uso con dispositivos móviles", destaca el doctorando de la UdL Marc Pifarré.

En cuanto a futuro, el objetivo de los investigadores de la UdL y el IRBLleida es mejorar el conjunto de datos actual de muestras de audio para mejorar los resultados y la fiabilidad, así como reducir todavía más el rango de edad. "Nuestros esfuerzos se centran en ofrecer alternativas digitales a los espirómetros, fáciles de utilizar y más baratas, que puedan utilizar muchas más personas en todo el mundo en cualquier momento y lugar", explican los autores. Estos aparatos "se encuentran principalmente en los hospitales, limitando su uso y, en consecuencia, la supervisión de los pacientes", añade el investigador del IRBLleida y exprofesor de la UdL, Francesc Abella.

"Hay que tener en cuenta que esta investigación también abre la puerta a otras interesantes y necesarias aplicaciones en salud, como el diagnóstico de la gravedad del consumo de tabaco por la medición de los niveles de Monóxido de Carbono (CO) del humo exhalado", destaca Abella. La aplicación móvil "podría ayudar a supervisar pacientes que quieren dejar de fumar", añade.

Esta investigación ha sido posible gracias a la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación (PID2020-113614RB-C22).

Texto: Prensa UdL