Investigadores han creado una nueva aplicación para teléfonos inteligentes que puede detectar el fluido detrás del tímpano simplemente usando un trozo de papel, un micrófono y un altavoz de teléfono inteligente.
Las infecciones de oído son la razón más común por la que los padres llevan a sus hijos a un pediatra, según los Institutos Nacionales de Salud.
Esta condición ocurre cuando el líquido se acumula en el oído medio detrás del tímpano y se infecta. Esta acumulación también es común en otra afección llamada otitis media con derrame. Cualquier tipo de acumulación de líquido puede ser doloroso y dificultar la audición de los niños, lo que puede ser especialmente perjudicial cuando están aprendiendo a hablar.
Ambas condiciones son difíciles de diagnosticar porque tienen síntomas vagos: a veces los niños se tiran de las orejas o tienen fiebre, y otras veces no hay síntomas. Además, los niños pequeños pueden no ser capaces de describir dónde se lastimaron.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Washington han creado una nueva aplicación para teléfonos inteligentes que puede detectar el líquido detrás del tímpano simplemente utilizando un trozo de papel y un micrófono y un altavoz para teléfonos inteligentes. El teléfono inteligente hace una serie de chirridos audibles suaves en el oído a través de un pequeño embudo de papel y, dependiendo de la forma en que los chirridos se reflejan de nuevo en el teléfono, la aplicación determina la probabilidad de presencia de líquido con una probabilidad de detección del 85%. Esto está a la par con los métodos actuales utilizados por los especialistas para detectar fluidos en el oído medio, que involucran herramientas especializadas que utilizan acústica o una bocanada de aire.
“Diseñar una herramienta de detección precisa en algo tan omnipresente como un teléfono inteligente puede cambiar el juego para los padres y los proveedores de atención médica en regiones con recursos limitados”, dijo la coautora Shyam Gollakota, profesora asociada de la Escuela Paul G. Allen de la Universidad de Washington. Ingeniería en ciencias de la computación. “Una ventaja clave de nuestra tecnología es que no requiere ningún hardware adicional que no sea un pedazo de papel y una aplicación de software que se ejecute en el teléfono inteligente”.
Una vez diagnosticadas, las infecciones del oído pueden tratarse fácilmente con observación o antibióticos, y un médico puede controlar o drenar los líquidos persistentes para aliviar los síntomas de dolor o pérdida de la audición. Una evaluación rápida en el hogar podría ayudar a los padres a decidir si necesitan o no llevar a su hijo al médico.
Esta aplicación funciona enviando sonidos al oído y midiendo cómo cambian esas ondas de sonido cuando rebotan en el tímpano. El sistema del equipo incluye un teléfono inteligente y un trozo de papel regular que el médico o el padre pueden cortar y doblar en un embudo. El embudo descansa en el oído externo y guía las ondas de sonido dentro y fuera del canal auditivo. Cuando el teléfono emite un sonido continuo de 150 milisegundos, que suena como un canto de un pájaro, a través del embudo, las ondas de sonido rebotan en el tímpano, regresan a través del embudo y el micrófono del teléfono inteligente lo recoge junto con los chirridos originales. Dependiendo de si hay fluido en el interior, las ondas de sonido reflejadas interfieren con las ondas de sonido de los chirridos originales de manera diferente.
“Es como tocar una copa de vino”, dijo el coautor, Justin Chan, un estudiante de doctorado en la Escuela Allen. “Dependiendo de la cantidad de líquido que contenga, obtendrá diferentes sonidos. Al usar el aprendizaje automático de estos sonidos, podemos detectar la presencia de líquido”.
Cuando no hay líquido detrás del tímpano, el tímpano vibra y envía una variedad de ondas de sonido hacia atrás. Estas ondas de sonido interfieren levemente con el chirrido original, creando una caída amplia y superficial en la señal general. Pero cuando el tímpano tiene líquido detrás, no vibra tan bien y refleja las ondas de sonido originales. Interfieren más fuertemente con el chirrido original y crean una inmersión estrecha y profunda en la señal.
Para entrenar un algoritmo que detecta cambios en la señal y clasifica los oídos como si tuvieran fluidos o no, el equipo evaluó a 53 niños entre las edades de 18 meses y 17 años en el Seattle Children’s Hospital. Se programó que aproximadamente la mitad de los niños se sometieran a una cirugía para colocar el tubo en el oído, una cirugía común para pacientes con incidentes crónicos o recurrentes de líquido en el oído. La otra mitad estaba programada para someterse a una cirugía diferente no relacionada con los oídos, como una amigdalectomía.
“Lo que es realmente único de este estudio es que utilizamos el estándar de oro para diagnosticar infecciones de oído”, dijo el coautor, el Dr. Sharat Raju, residente quirúrgico en cirugía de otorrinolaringología y cabeza y cuello de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington. “Cuando colocamos tubos en los oídos, hacemos una incisión en el tímpano y drenamos cualquier líquido presente. Esa es la mejor manera de saber si hay líquido detrás del tímpano. Así que estas cirugías crearon el entorno ideal para este estudio”.
Después de que los padres dieron su consentimiento informado, el equipo registró los chirridos y las ondas de sonido resultantes de los oídos de los pacientes inmediatamente antes de la cirugía. Muchos de los niños respondieron a los chirridos sonriendo o riendo.
Entre los niños que se colocaron sus tubos auditivos, la cirugía reveló que 24 orejas tenían líquido detrás del tímpano, mientras que 24 no lo hicieron. Para los niños programados para otras cirugías, dos oídos tenían tímpanos protuberantes característicos de una infección en el oído, mientras que los otros 48 estaban bien. El algoritmo identificó correctamente la probabilidad de que haya fluido el 85% del tiempo, lo que es comparable a los métodos actuales que utilizan los médicos especializados para diagnosticar el fluido en el oído interno.
Luego, el equipo probó el algoritmo en 15 oídos pertenecientes a niños menores de entre 9 y 18 meses de edad. Clasificó correctamente los cinco oídos que eran positivos para el fluido y nueve de los 10 oídos, o el 90%, que no tenían líquido.
“A pesar de que nuestro algoritmo se entrenó en niños mayores, todavía funciona bien para este grupo de edad”, dijo el coautor Dr. Randall Bly, profesor asistente de cirugía de otorrinolaringología de cabeza y cuello en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington que practica en el Hospital de Niños de Seattle. “Esto es crítico porque este grupo tiene una alta incidencia de infecciones del oído”.
Debido a que los investigadores quieren que los padres puedan usar esta tecnología en el hogar, el equipo capacitó a los padres sobre cómo usar el sistema en sus propios hijos. Los padres y los médicos doblaron embudos de papel, examinaron 25 oídos y compararon los resultados. Tanto los padres como los médicos detectaron con éxito los seis oídos llenos de líquido. Los padres y los médicos también acordaron 18 de los 19 oídos sin líquido. Además, las curvas de ondas de sonido generadas por las pruebas de los padres y los médicos parecían similares.
“La capacidad de saber con qué frecuencia y por cuánto tiempo ha estado presente el fluido podría ayudarnos a tomar las mejores decisiones de manejo con los pacientes y los padres”, dijo Bly. “También podría ayudar a los proveedores de atención primaria a saber cuándo acudir a un especialista”.
El equipo también probó el algoritmo en una variedad de teléfonos inteligentes y usó diferentes tipos de papel para hacer el embudo. Los resultados fueron consistentes sin importar el tipo de teléfono o papel. Los investigadores planean comercializar esta tecnología a través de una empresa spinout, Edus Health, y luego hacer que la aplicación esté disponible para el público.
“El líquido detrás del tímpano es tan común en los niños que hay una necesidad directa de una herramienta de detección accesible y precisa que se pueda usar en el hogar o en entornos clínicos”, dijo Raju. “Si los padres pueden usar una pieza de hardware que puede hacer un examen físico rápido que diga ‘Lo más probable es que su hijo no tenga líquido en los oídos’ o ‘Es probable que su hijo tenga líquido en los oídos, debe hacer una cita con su pediatra. “Eso sería tremendo”.
Rajalakshmi Nandakumar, un estudiante de doctorado en la Escuela Allen, también es coautor de este artículo. Esta investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencia, los Institutos Nacionales de Salud y la Fundación de Investigación Sie-Hatsukami de los Niños de Seattle.
Fuente: University of Washington. Justin Chan, Sharat Raju, Rajalakshmi Nandakumar, Randall Bly, Shyamnath Gollakota. Detecting middle ear fluid using smartphones. Science Translational Medicine, 2019; 11 (492): eaav1102 DOI: 10.1126/scitranslmed.aav1102
University of Washington. “First smartphone app that can hear ear infections in children.” ScienceDaily. ScienceDaily, 15 May 2019. <www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190515144022.htm>.
