Empowering Healthcare: TinyML for Precise Lung Disease Classification
Notice bibliographique
Résumé
Respiratory diseases such as asthma pose significant global health challenges, necessitating efficient and accessible diagnostic methods. The traditional stethoscope is widely used as a non-invasive and patient-friendly tool for diagnosing respiratory conditions through lung auscultation. However, it has limitations, such as a lack of recording functionality, dependence on the expertise and judgment of physicians, and the absence of noise-filtering capabilities. To overcome these limitations, digital stethoscopes have been developed to digitize and record lung sounds. Recently, there has been growing interest in the automated analysis of lung sounds using Deep Learning (DL). Nevertheless, the execution of large DL models in the cloud often leads to latency, dependency on internet connectivity, and potential privacy issues due to the transmission of sensitive health data. To address these challenges, we developed Tiny Machine Learning (TinyML) models for the real-time detection of respiratory conditions by using lung sound recordings, deployable on low-power, cost-effective devices like digital stethoscopes. We trained three machine learning models—a custom CNN, an Edge Impulse CNN, and a custom LSTM—on a publicly available lung sound dataset. Our data preprocessing included bandpass filtering and feature extraction through Mel-Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs). We applied quantization techniques to ensure model efficiency. The custom CNN model achieved the highest performance, with 96% accuracy and 97% precision, recall, and F1-scores, while maintaining moderate resource usage. These findings highlight the potential of TinyML to provide accessible, reliable, and real-time diagnostic tools, particularly in remote and underserved areas, demonstrating the transformative impact of integrating advanced AI algorithms into portable medical devices. This advancement facilitates the prospect of automated respiratory health screening using lung sounds.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,002 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».