dontbemed

Hướng dẫn lâm sàng theo y học chứng cứ

Sử dụng âm thanh tự nhiên của cơ thể để chẩn đoán bệnh Alzheimer và Parkinson trước khi các triệu chứng xuất hiện

Using the body’s own sounds to diagnose Alzheimer’s and Parkinson’s before the first symptoms appear

Show
Hide
EN – VI
VI – EN

Long before the tell-tale signs of Parkinson’s disease appear, including tremors and muscle stiffness, there are other, more subtle signs of the disease.

Rất lâu trước khi các dấu hiệu rõ ràng của bệnh Parkinson xuất hiện, bao gồm run và cứng cơ, còn có những dấu hiệu khác, tinh tế hơn của căn bệnh này.

These include changes in oral pronunciation and language and difficulties breathing or swallowing.

Những điều này bao gồm sự thay đổi về phát âm và ngôn ngữ nói, cũng như khó khăn khi thở hoặc nuốt.

People with Alzheimer’s disease can also experience a reduction in their vocabulary and a tendency to repeat certain words. These also appear well before there is clear memory loss.

Người mắc bệnh Alzheimer cũng có thể trải qua sự suy giảm vốn từ vựng và xu hướng lặp lại một số từ nhất định. Những triệu chứng này cũng xuất hiện rất lâu trước khi có sự mất trí nhớ rõ rệt.

Unfortunately, diagnoses are usually made only when the changes observed in someone become significant enough to set them apart from the rest of the population.

Đáng tiếc là, các chẩn đoán thường chỉ được đưa ra khi những thay đổi được quan sát ở một người trở nên đủ đáng kể để phân biệt họ với phần còn lại của dân số.

This article is part of our ongoing series The Grey Revolution. The Conversation Canada and La Conversation are exploring the impact of the aging boomer generation on Canadian society, including housing, working, culture, nutrition, travelling and health care. Grey Revolution stories, written by experts in their fields, explore the upheavals already underway and those on the horizon.

Bài viết này là một phần của loạt bài đang tiếp diễn mang tên The Grey Revolution. The Conversation Canada và La Conversation đang khám phá tác động của thế hệ boomer đang già đi đối với xã hội Canada, bao gồm nhà ở, công việc, văn hóa, dinh dưỡng, du lịch và chăm sóc sức khỏe. Các câu chuyện về Cách mạng Xám, được viết bởi các chuyên gia trong lĩnh vực của họ, khám phá những biến động đang diễn ra và những biến động sắp tới.

The importance of early diagnosis

Tầm quan trọng của chẩn đoán sớm

Early diagnosis is a key factor in slowing the progression of these diseases. Some treatments are more effective when administered in the very early stages. Yet unfortunately, diagnoses are often made too late, after the symptoms become obvious.

Chẩn đoán sớm là yếu tố then chốt giúp làm chậm sự tiến triển của các bệnh này. Một số phương pháp điều trị sẽ hiệu quả hơn khi được áp dụng ở giai đoạn rất sớm. Tuy nhiên, đáng tiếc là các chẩn đoán thường được thực hiện quá muộn, sau khi các triệu chứng đã trở nên rõ ràng.

This situation owes in part to the subtle and variable nature of early signs of the disease, but also to clinical practices that still largely rely on observing visible and advanced symptoms.

Tình trạng này một phần là do bản chất tinh tế và thay đổi của các dấu hiệu ban đầu của bệnh, mà còn do các thực hành lâm sàng vẫn chủ yếu dựa vào việc quan sát các triệu chứng rõ ràng và đã tiến triển.

As a professor at the École de technologie supérieure (ÉTS) and holder of the Marcelle-Gauvreau Research Chair in Multimodal Health Monitoring and Early Disease Detection, my research focuses on the use of wearable sensors, particularly in-ear devices, to capture and analyze physiological and behavioural health signals.

Là giáo sư tại École de technologie supérieure (ÉTS) và người giữ Ghế nghiên cứu Marcelle-Gauvreau về Giám sát Sức khỏe Đa phương thức và Phát hiện Bệnh sớm, nghiên cứu của tôi tập trung vào việc sử dụng các cảm biến đeo được, đặc biệt là các thiết bị tai nghe, để thu thập và phân tích các tín hiệu sức khỏe sinh lý và hành vi.

The aim is to develop tools that can make continuous, non-invasive and personalized health monitoring possible so certain conditions, particularly neurodegenerative diseases, can be detected earlier.

Mục tiêu là phát triển các công cụ có thể thực hiện việc giám sát sức khỏe liên tục, không xâm lấn và cá nhân hóa, để các tình trạng nhất định, đặc biệt là các bệnh thoái hóa thần kinh, có thể được phát hiện sớm hơn.

Wearable technologies play a key role in neuropsychology, since they enable us to gather much more information than we can through traditional clinical observation. Thanks to sensors and advanced algorithms, it’s now possible to objectively measure subtle markers related to cognitive and emotional functioning, in real time. This makes it possible to have more precise and personalized clinical practices, which will both complement clinicians’ expertise and promote better understanding of and support for patients.

Công nghệ đeo được đóng vai trò quan trọng trong tâm lý học thần kinh, vì chúng cho phép chúng ta thu thập nhiều thông tin hơn nhiều so với việc quan sát lâm sàng truyền thống. Nhờ các cảm biến và thuật toán tiên tiến, hiện nay có thể đo lường khách quan các dấu hiệu tinh tế liên quan đến chức năng nhận thức và cảm xúc, theo thời gian thực. Điều này giúp có các phương pháp thực hành lâm sàng chính xác và cá nhân hóa hơn, vừa bổ sung cho chuyên môn của bác sĩ lâm sàng vừa thúc đẩy sự hiểu biết và hỗ trợ tốt hơn cho bệnh nhân.

Each of us is a unique individual. Our cognitive abilities are not all equal from the outset. Our vocabulary, memory, attention, reasoning and visuospatial abilities set us apart from others. We need to be able to detect individual changes earlier in order to see signs of health deteriorating more quickly.

Mỗi người chúng ta là một cá nhân độc đáo. Khả năng nhận thức của chúng ta không hề bằng nhau ngay từ đầu. Vốn từ vựng, trí nhớ, sự chú ý, khả năng suy luận và khả năng thị giác không gian giúp chúng ta khác biệt với người khác. Chúng ta cần có khả năng phát hiện những thay đổi cá nhân sớm hơn để nhận thấy các dấu hiệu sức khỏe suy giảm nhanh hơn.

Furthermore, an approach combining multiple signals — rather than a single parameter, such as heart rate — allow for a more comprehensive view of how the disease is progressing.

Hơn nữa, một phương pháp kết hợp nhiều tín hiệu — thay vì chỉ một thông số duy nhất, chẳng hạn như nhịp tim — cho phép cái nhìn toàn diện hơn về cách bệnh đang tiến triển.

The ear: an unexpected window into our health

Tai: một cửa sổ bất ngờ nhìn vào sức khỏe của chúng ta

To detect these diseases earlier, we are trying an innovative approach: analyzing the acoustic signals the body emits.

Để phát hiện các bệnh này sớm hơn, chúng tôi đang thử một phương pháp sáng tạo: phân tích các tín hiệu âm học mà cơ thể phát ra.

When an ear is blocked by an in-ear device, certain internal sounds — heartbeats, breathing, swallowing, speech, and even blinking — are amplified in the lower frequencies. This phenomenon, known as the occlusion effect, can be harnessed using a miniaturized microphone that captures these sounds as subtle signals.

Khi tai bị chặn bởi một thiết bị tai nghe, một số âm thanh nội bộ nhất định — nhịp tim, hơi thở, nuốt, lời nói, và thậm chí cả chớp mắt — được khuếch đại ở tần số thấp hơn. Hiện tượng này, được gọi là hiệu ứng tắc nghẽn (occlusion effect) , có thể được khai thác bằng một micro thu nhỏ để ghi lại những âm thanh này dưới dạng tín hiệu tinh tế.

Several of these signals are particularly relevant, as they are affected from the earliest stages of neurodegenerative diseases, yet often remain too subtle to be detected clinically.

Một số tín hiệu này đặc biệt quan trọng, vì chúng bị ảnh hưởng ngay từ giai đoạn sớm nhất của các bệnh thoái hóa thần kinh, nhưng thường quá tinh tế để có thể phát hiện lâm sàng.

For example, the ratio of inhalation to exhalation in people with Parkinson’s disease, or the interactions between breathing and swallowing, are altered very early on, long before symptoms become severe enough to be noticed. Similarly, the eye movements of patients with Alzheimer’s disease, particularly saccades, could be captured using an in-ear microphone and provide valuable information about the progression of the disease.

Ví dụ, tỷ lệ hít vào so với thở ra ở người mắc bệnh Parkinson, hoặc sự tương tác giữa hô hấp và nuốt, bị thay đổi rất sớm, lâu trước khi các triệu chứng trở nên nghiêm trọng đến mức có thể nhận thấy. Tương tự, chuyển động mắt của bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer, đặc biệt là các saccades (chuyển động nhanh của mắt) , có thể được ghi lại bằng micro tai nghe và cung cấp thông tin giá trị về sự tiến triển của bệnh.

The device we use was developed as part of the ÉTS-EERS Industrial Research Chair in In-Ear Technologies. It consists of an earpiece fitted with two microphones and a miniaturized loud speaker. The microphone placed inside the ear canal captures sounds generated by the body. The external microphone and the speaker (located inside) are used to relay external sounds, in order to reduce the discomfort caused by the occlusion effect.

Thiết bị chúng tôi sử dụng được phát triển như một phần của Ghế Nghiên cứu Công nghiệp ÉTS-EERS về Công nghệ Tai nghe. Nó bao gồm một tai nghe được gắn hai micro và một loa thu nhỏ. Micro đặt bên trong ống tai thu âm thanh do cơ thể tạo ra. Micro ngoài và loa (đặt bên trong) được sử dụng để truyền tải âm thanh bên ngoài, nhằm giảm sự khó chịu do hiệu ứng tắc nghẽn gây ra.

Extracting the right signals

Trích xuất các tín hiệu phù hợp

One of the main technical challenges we have is separating different bodily signals that are captured simultaneously. Indeed, a person can speak and hear their heart beating, all at the same time.

Một trong những thách thức kỹ thuật chính của chúng tôi là việc tách biệt các tín hiệu cơ thể khác nhau được thu thập đồng thời. Thực tế, một người có thể vừa nói vừa nghe thấy nhịp tim của mình, tất cả cùng một lúc.

We are exploring several ways to disentangle these overlapping signals, including machine learning—a form of artificial intelligence—as well as audio source separation algorithms. We are also testing complementary technologies, such as photoplethysmography, which measures variations in blood flow to extract heartbeats. These signals, such as heart rate and its derivatives, are particularly interesting as they offer a better understanding of a person’s emotional state.

Chúng tôi đang khám phá nhiều cách để gỡ rối các tín hiệu chồng chập này, bao gồm học máy—một hình thức trí tuệ nhân tạo—cũng như các thuật toán tách nguồn âm thanh. Chúng tôi cũng đang thử nghiệm các công nghệ bổ sung, chẳng hạn như đo quang thể tích (photoplethysmography) , vốn đo sự thay đổi lưu lượng máu để trích xuất nhịp tim. Những tín hiệu này, như nhịp tim và các đạo hàm của nó, đặc biệt thú vị vì chúng cung cấp sự hiểu biết tốt hơn về trạng thái cảm xúc của một người.

We have already demonstrated that it is possible to detect stress from heart signals picked up by an in-ear microphone, particularly during moments of silence and minimal movement. This approach is particularly relevant for people with cognitive impairment, who often struggle to understand speech in noisy environments, even in the absence of hearing loss.

Chúng tôi đã chứng minh rằng có thể phát hiện căng thẳng từ tín hiệu tim được thu bằng micro tai nghe, đặc biệt là trong những khoảnh khắc im lặng và ít vận động. Phương pháp này đặc biệt phù hợp với những người bị suy giảm nhận thức, những người thường gặp khó khăn trong việc hiểu lời nói trong môi trường ồn ào, ngay cả khi không bị mất thính lực.

We want to go beyond simply measuring their speech comprehension in noisy settings by assessing their stress levels in these situations, as well. This will help determine whether they experience higher levels of stress than their peers without cognitive impairment.

Chúng tôi muốn vượt ra ngoài việc chỉ đo khả năng hiểu lời nói của họ trong môi trường ồn ào bằng cách đánh giá mức độ căng thẳng của họ trong những tình huống này. Điều này sẽ giúp xác định xem họ có trải qua mức độ căng thẳng cao hơn so với những người cùng lứa tuổi không bị suy giảm nhận thức hay không.

Our team is currently conducting two separate studies to compare the physiological signals of healthy individuals with those of patients with neurodegenerative disorders.

Nhóm của chúng tôi hiện đang tiến hành hai nghiên cứu riêng biệt để so sánh các tín hiệu sinh lý của những cá nhân khỏe mạnh với những bệnh nhân mắc các rối loạn thoái hóa thần kinh.

The first study, carried out in collaboration with Parkinson Québec and the Université de Montréal, focuses on patients with Parkinson’s disease and their caretakers. The second, conducted with Montréal’s Douglas Research Centre, aims to collect data from healthy individuals as well as those with Alzheimer’s disease or mild cognitive impairment.

Nghiên cứu thứ nhất, được thực hiện hợp tác với Parkinson Québec và Université de Montréal, tập trung vào bệnh nhân mắc bệnh Parkinson và những người chăm sóc họ. Nghiên cứu thứ hai, được thực hiện với Trung tâm Nghiên cứu Douglas của Montréal, nhằm mục đích thu thập dữ liệu từ cả những cá nhân khỏe mạnh cũng như những người mắc bệnh Alzheimer hoặc suy giảm nhận thức nhẹ.

In the medium term, we believe our algorithms will be able to accurately detect whether a person is already showing signs of neurodegenerative disease.

Trong trung hạn, chúng tôi tin rằng các thuật toán của chúng tôi sẽ có khả năng phát hiện chính xác liệu một người có đang có dấu hiệu của bệnh thoái hóa thần kinh hay không.

In the longer term, we aim to contribute to a genuine revolution in the field of early diagnosis of Alzheimer’s and Parkinson’s, thereby enabling faster, better targeted, and potentially more effective interventions.

Trong dài hạn, chúng tôi đặt mục tiêu đóng góp vào một cuộc cách mạng thực sự trong lĩnh vực chẩn đoán sớm bệnh Alzheimer và Parkinson, từ đó cho phép các biện pháp can thiệp nhanh hơn, nhắm mục tiêu tốt hơn và tiềm năng hiệu quả hơn.

Rachel Bouserhal received funding from the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) .

Rachel Bouserhal nhận tài trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Khoa học Tự nhiên và Kỹ thuật Canada (NSERC) .