Von Pascal Hecker, Junior Healthcare Researcher bei audEERING und Luca Pettinari, Junior AI Researcher bei audEERING und MSc Student in Biomedical Engineering an der Università Politecnica delle Marche

Wohlbefinden: eine Herausforderung in der heutigen Welt

Die Welt von heute ist zu einem äußerst schwierigen Ort geworden, an dem immer mehr schädliche Faktoren unser Wohlergehen bedrohen. Während die moderne Medizin rasante Fortschritte macht, stellen die Alterung der Bevölkerung, die psychische Gesundheit und die Gesundheitsversorgung Herausforderungen für die Gesundheitsversorgung dar. Das Bewusstsein für diese großen Probleme unserer Zeit setzt sich allmählich in der öffentlichen Meinung durch, und so genannte "intelligente Technologien" verbreiten sich in letzter Zeit, um den Herausforderungen der Gesellschaft des 21. Jahrhunderts zu begegnen.

Nach Angaben von Transparency Market Research wird der Markt für digitale Gesundheit bis Ende 2025 auf eine halbe Milliarde Dollar anwachsen. In diesem Szenario werden die Menschen eine erhöhte Nachfrage nach medizinischen Geräten zur Prävention, Überwachung und unterstützten Diagnose von Krankheiten und klinischen Störungen sowie zur Pflege oder kontinuierlichen Selbstkontrolle haben, um einen gesunden Zustand zu erhalten. Die digitale Gesundheitsfürsorge, die über intelligente Geräte zugänglich ist, wird zum Haupttrend werden, vor allem in einer chaotischen Welt, in der die meisten Menschen eine einfache und sofortige Reaktion wünschen, ohne einen Arzt für Routineuntersuchungen aufsuchen zu müssen. Von besonderem Interesse werden Technologien sein, die in der Lage sind, unseren Zustand direkt von unserem Smartphone abzulesen. Die Stimme ist ein sehr direktes und unmittelbares Signal, das sich anzapfen lässt und reich an Informationen über den Sprecher ist: Sprachinhalt, Emotionen, Bewusstsein und wichtige Biomarker.

Was ist das Besondere an der Stimme jenseits der Sprache?

Einige der schwersten neurologischen Erkrankungen sind degenerativ: Die frühzeitige Erkennung des Krankheitsausbruchs und die Abschätzung des Krankheitsverlaufs sind äußerst wichtige Faktoren, um eine wirksame Behandlung dieser Krankheiten zu ermöglichen. audEERING, ein führendes Unternehmen im Bereich der intelligenten Audioverarbeitung und paralinguistischen Analyse, bietet eine Technologie an, die in der Lage ist, Patienten mit frühen Symptomen der Parkinson-Krankheit zu identifizieren, indem sie subtile Veränderungen in der Stimme analysiert und eine Klassifizierungsgenauigkeit von 92 % für gesunde und kranke Proben erreicht (klicken Sie hier https://www.audeering.com/what-we-do/healthcare-wellbeing/). In diesem Zusammenhang kann die Stimme auch eine Orientierungshilfe für Patienten sein und ihnen helfen, ihre Medikation effizienter und individueller anzupassen. Die Stimme kann nicht nur bei der Parkinson-Krankheit, sondern auch bei der Multiplen Sklerose [1], der Huntington-Krankheit [2] und der Alzheimer-Krankheit [3] als aussagekräftiger Indikator verwendet werden, um eine bessere Diagnose und Behandlungsempfehlungen zu ermöglichen. Darüber hinaus gibt es veröffentlichte Belege dafür, dass die Herzfrequenz aus sprachlichen Äußerungen abgeleitet werden kann, so dass die Stimme einen weiteren wichtigen Biomarker enthält, der potenziell eine Fernbeurteilung und -überwachung von Patienten ermöglichen würde [4]. Abgesehen davon können Sprachtechnologien auch bei Rehabilitationsbemühungen helfen. In jüngsten Studien wurden Sprachstörungen nach einem Schlaganfall erfolgreich mit sprachgestützter Sprech- und Sprachtherapie behandelt [5]. Darüber hinaus kann die Stimme eingesetzt werden, um unser Wohlbefinden zu erhalten und bessere Entscheidungen, wie z. B. gesunde Ernährungsgewohnheiten, zu empfehlen. Tatsächlich hat sich die Zahl der übergewichtigen Kinder in Deutschland seit den neunziger Jahren verdoppelt, wobei etwa jeder sechste Jugendliche einen BMI von über 25 aufweist. Vor diesem Hintergrund hat sich audEERING auch mit der Erforschung von Kaumustern beschäftigt, um mögliche Krankheiten wie Fettleibigkeit oder Bulimie vorherzusagen.

Was gibt es Neues bei intelligenten Technologien für das Gesundheitswesen?

As the next frontier in human-technology interfaces, voice-enabled and voice-first technologies are leading the way in many innovative applications across industries. In healthcare and wellbeing, there are applications to predict symptoms or help diagnoses of different diseases, from cognitive disorders to heart attack. Several startups use voice technologies to help improve the lives of those with speech and/or hearing difficulties, with prospective innovations to track disease progression over time as well. Other applications focus on elderly assistance, helping seniors to connect with family, get access to services, adopt healthy habits, and thrive independently. Last but not least, smart technologies are even involved in improving productivity, for example by lending a helping hand to physicians, who spend a considerable amount of time entering information from their last patient interaction. According to Medium, a landscape of B2B voice technology startups found that 47% of those were focused on healthcare (click here < https://medium.com/point-nine-news/voice-tech-landscape-150-startups-mapped-and-analysed-82c5adaf710>). This is self-evident if you think about how smartphones nowadays are in virtually everybody’s pocket, which paves the way for large scale accessibility of voice technologies. Recently, huge technological advancements have been achieved, and particularly for AI, things have become interesting. The Huawei HONOR 10 features a dedicated neural processing unit, on which operations for machine learning processes can be run efficiently. Google’s Pixel 2 and the iPhone X feature similar technologies. This can empower healthcare technologies to a great extend, since analysis of sensitive data from users can be run locally on the phone. Especially in the healthcare domain, data security is a sensitive topic and locally processed data is less susceptible to attacks as against data handled by cloud services.

EU-Programm "Horizont 2020

Gemeinsam mit renommierten Hochschulpartnern arbeitet audEERING an Projekten aus dem EU-Programm Horizon 2020. Das Projekt WorkingAge https://itcl.es/en/simulation-and-virtual-reality-projects/smart-working-environments-for-all-ages/ zielt beispielsweise darauf ab, Stress am Arbeitsplatz zu erkennen und zu verhindern. Psychisches Wohlbefinden steht im Mittelpunkt einer weiteren Kooperation mit Hochschulen im Projekt ECoWeB http://www.ecowebproject.eu/. Um die Selbsteinschätzung des psychischen Wohlbefindens zu erleichtern, werden jungen Erwachsenen ein sprachbasiertes Stimmungstagebuch und andere Formen moderner Fragebögen zur Verfügung gestellt, um sie in dieser herausfordernden Phase ihres Lebens zu unterstützen. audEERING-Technologien sind sowohl als Cloud-Service als auch als lokal betriebene, eingebettete Lösungen verfügbar. Die letztere Option ist ideal für Anwendungen im Gesundheitswesen, da sichergestellt ist, dass sensible Daten geschützt und in den Händen des Nutzers bleiben.

All diese sprachgesteuerten Technologien haben ein großes Potenzial, bessere Behandlungsmethoden anzubieten und Rehabilitations- und Präventionsmaßnahmen in einer intelligenten Gesellschaft zu fördern. Um das Vertrauen von Nutzern und Patienten zu gewinnen, ist der Datenschutz auch hier ein wichtiges Thema, insbesondere in Deutschland. Mit der zunehmenden Verbreitung von Amazons Alexa und Google Assistant erhalten Unternehmen Zugriff auf eine große Menge an sprachbezogenen Nutzerdaten. Für seriöse klinische Anwendungen sollte das Ziel jedoch eher sein, Ärzten und Klinikern zusätzliche Einschätzungen zu liefern und sie in die Lage zu versetzen, rationale Entscheidungen zu treffen. Im medizinischen Bereich ist es realistisch, dass Maschinen wissenschaftlich fundierte Risikoeinschätzungen zur Diagnoseunterstützung liefern und nicht den Arzt ersetzen. Auf intelligenten Geräten verspricht der Einsatz von lokal ausgeführten KI-Anwendungen mit neuronalen Verarbeitungseinheiten sichere und individualisierte Analysen und Empfehlungen zur Überprüfung und Verbesserung des Wohlbefindens.

Referenzen

[1] Evans, A., Boonstra, F. M. C., Perera, T., Vogel, A. P., Kolbe, S. C., Butzkueven, H., ... van der Walt, A. (2018). What speech can tell us: A systematic review of dysarthria characteristics in Multiple Sclerosis. Autoimmunity Reviews, 17(12), 1202-1209. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2018.06.010

[2] Skodda, S., Grönheit, W., Lukas, C., Bellenberg, B., Von Hein, S. M., Hoffmann, R., & Saft, C. (2016). Zwei unterschiedliche Phänomene in der motorischen Grundsprachleistung bei prämanifester Huntington-Krankheit. Neurology, 86(14), 1329-1335. https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000002550

[3] Martínez-Sánchez, F., Meilán, J. J. G., Carro, J., & Ivanova, O. (2018). Ein Prototyp für die Sprachanalyse zur Diagnose der Alzheimer-Krankheit. Journal of Alzheimer's Disease, 64(2), 473-481. https://doi.org/10.3233/JAD-180037

[4] Schuller, B., Friedmann, F., & Eyben, F. (2013). Automatic recognition of physiological parameters in the human voice: Heart rate and skin conductance. In ICASSP, IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing - Proceedings (pp. 7219-7223). https://doi.org/10.1109/ICASSP.2013.6639064

[5] Koyuncu, E., Çam, P., Altınok, N., Çallı, D. E., Duman, T. Y., & Özgirgin, N. (2016). Sprech- und Sprachtherapie bei Aphasie nach subakutem Schlaganfall. Neural Regeneration Research, 11(10), 1591-1594. https://doi.org/10.4103/1673-5374.193237