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Enregistrement W4387412123 · doi:10.2196/50924

Severity Classification Using Dynamic Time Warping–Based Voice Biomarkers for Patients With COVID-19: Feasibility Cross-Sectional Study

2023· article· en· W4387412123 sur OpenAlexvenueno aff
Teruhisa Watase, Yasuhiro Omiya, Shinichi Tokuno

Notice bibliographique

RevueJMIR Biomedical Engineering · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineMedicine
ThématiqueCOVID-19 diagnosis using AI
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésDynamic time warpingMedicineCoronavirus disease 2019 (COVID-19)Mann–Whitney U testCross-sectional studyBinary classificationDiseaseSpeech recognitionComputer scienceArtificial intelligenceInternal medicineSupport vector machinePathology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Background In Japan, individuals with mild COVID-19 illness previously required to be monitored in designated areas and were hospitalized only if their condition worsened to moderate illness or worse. Daily monitoring using a pulse oximeter was a crucial indicator for hospitalization. However, a drastic increase in the number of patients resulted in a shortage of pulse oximeters for monitoring. Therefore, an alternative and cost-effective method for monitoring patients with mild illness was required. Previous studies have shown that voice biomarkers for Parkinson disease or Alzheimer disease are useful for classifying or monitoring symptoms; thus, we tried to adapt voice biomarkers for classifying the severity of COVID-19 using a dynamic time warping (DTW) algorithm where voice wavelets can be treated as 2D features; the differences between wavelet features are calculated as scores. Objective This feasibility study aimed to test whether DTW-based indices can generate voice biomarkers for a binary classification model using COVID-19 patients’ voices to distinguish moderate illness from mild illness at a significant level. Methods We conducted a cross-sectional study using voice samples of COVID-19 patients. Three kinds of long vowels were processed into 10-cycle waveforms with standardized power and time axes. The DTW-based indices were generated by all pairs of waveforms and tested with the Mann-Whitney U test (α<.01) and verified with a linear discrimination analysis and confusion matrix to determine which indices were better for binary classification of disease severity. A binary classification model was generated based on a generalized linear model (GLM) using the most promising indices as predictors. The receiver operating characteristic curve/area under the curve (ROC/AUC) validated the model performance, and the confusion matrix calculated the model accuracy. Results Participants in this study (n=295) were infected with COVID-19 between June 2021 and March 2022, were aged 20 years or older, and recuperated in Kanagawa prefecture. Voice samples (n=110) were selected from the participants’ attribution matrix based on age group, sex, time of infection, and whether they had mild illness (n=61) or moderate illness (n=49). The DTW-based variance indices were found to be significant (P<.001, except for 1 of 6 indices), with a balanced accuracy in the range between 79% and 88.6% for the /a/, /e/, and /u/ vowel sounds. The GLM achieved a high balance accuracy of 86.3% (for /a/), 80.2% (for /e/), and 88% (for /u/) and ROC/AUC of 94.8% (95% CI 90.6%-94.8%) for /a/, 86.5% (95% CI 79.8%-86.5%) for /e/, and 95.6% (95% CI 92.1%-95.6%) for /u/. Conclusions The proposed model can be a voice biomarker for an alternative and cost-effective method of monitoring the progress of COVID-19 patients in care.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,003
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: Observationnel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,003
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,001
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,046
Tête enseignante GPT0,377
Écart entre enseignants0,332 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations5
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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