【里程碑】手機(jī)“聽”出慢阻肺！Luca醫(yī)療“咳搜”進(jìn)入創(chuàng)新通道，4分鐘完成篩查

近期，一款慢性阻塞性肺部疾病輔助評(píng)估軟件以申請(qǐng)三類證為目標(biāo)，成功進(jìn)入國(guó)內(nèi)創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序。

這是Luca Healthcare研發(fā)的咳搜“慢性阻塞性肺部疾病輔助評(píng)估軟件”（下文簡(jiǎn)稱‘咳搜’）。其核心價(jià)值在于：智能手機(jī)采集數(shù)聲咳嗽音，結(jié)合臨床癥狀，4分鐘內(nèi)即可完成COPD檢測(cè)。

圖源：Luca Healthcare公眾號(hào)

01

以咳嗽音為數(shù)字靶點(diǎn)，讓COPD篩查觸手可及

“咳搜”選擇將咳嗽音作為測(cè)量COPD的數(shù)字靶點(diǎn)。

所謂數(shù)字靶點(diǎn)，是指通過(guò)數(shù)字設(shè)備收集和測(cè)量的客觀、可量化的生理和行為數(shù)據(jù)。這類數(shù)據(jù)可用于解釋、影響和/或預(yù)測(cè)健康相關(guān)結(jié)果。采集這類數(shù)據(jù)的設(shè)備包含日常常見和使用的手機(jī)和可穿戴設(shè)備等。這類數(shù)據(jù)通常更易獲取，也更易開展半連續(xù)性、連續(xù)性監(jiān)測(cè)，因此在近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。

“咳搜“選擇咳嗽音作為評(píng)估COPD數(shù)字靶點(diǎn)的原因在于COPD患者呼吸道所產(chǎn)生的器質(zhì)性病變會(huì)導(dǎo)致咳嗽音產(chǎn)生變化。例如，氣道的狹窄與阻塞會(huì)導(dǎo)致咳嗽音的頻率分布發(fā)生改變；氣道壁附著的大量黏液會(huì)使咳嗽音的能量和清晰度發(fā)生變化；肺組織的彈性喪失也會(huì)對(duì)咳嗽持續(xù)的時(shí)間、能量上升的速度以及峰值高度產(chǎn)生影響。

基于此，團(tuán)隊(duì)開發(fā)并取得了一項(xiàng)發(fā)明專利——“用于肺功能指標(biāo)的音頻處理方法、裝置及計(jì)算設(shè)備”。基于該項(xiàng)專利，“咳搜”可預(yù)測(cè)FVC（用力肺活量，指深吸一口氣且用最大力氣、最快速度呼出的全部氣體總量）、FEV1（第一秒用力呼氣量）、FEV1/FVC值，并最終提供至少一個(gè)肺功能指標(biāo)的相應(yīng)最終預(yù)測(cè)值。

該項(xiàng)專利應(yīng)用于肺功能指標(biāo)預(yù)測(cè)的原理如下：

首先，該專利技術(shù)可采集用戶至少一個(gè)音頻片段。且這一音頻片段需包含“含有咳嗽音的第一音頻片段”“含有吹氣音的第二音頻片段”“含有元音的第三音頻片段”中的至少一項(xiàng)。除咳嗽音外，該專利還將“吹氣音”“元音”納入處理范圍的原因是可獲得更準(zhǔn)確、更有幫助的預(yù)測(cè)結(jié)果；

其次，基于確定背景噪音閾值及是否有效咳嗽兩大維度，該專利技術(shù)會(huì)準(zhǔn)確地提取咳嗽音片段中的咳嗽包絡(luò)線或有效吹氣音、元音片段，從而獲得更為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)結(jié)果；此外，該專利還提供了一種背景噪音計(jì)算方式，以預(yù)先對(duì)用戶所在背景噪音進(jìn)行判斷，如背景噪音過(guò)大則提示用戶更換所在位置，避免正式錄制時(shí)因噪音過(guò)大而影響錄制音頻質(zhì)量；

最后，在準(zhǔn)確提取“咳嗽音”“吹氣音”“元音”至少一個(gè)有效音頻片段后結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型，該專利方法可確定至少一項(xiàng)肺功能指標(biāo)的相應(yīng)最終預(yù)測(cè)值。

圖源：“用于肺功能指標(biāo)的音頻處理方法、裝置及計(jì)算設(shè)備”專利說(shuō)明書

此外，該專利方法還能通過(guò)對(duì)包含個(gè)人身份信息在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，且支持其他編碼方式、脫敏算法或其他數(shù)據(jù)處理方式對(duì)個(gè)人信息進(jìn)行匿名化處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理分析的合法合規(guī)。

02

跨設(shè)備通用，推動(dòng)COPD篩查真正普及

在完成精準(zhǔn)提取咳嗽音及（或）其他數(shù)字標(biāo)志物并據(jù)此預(yù)測(cè)肺功能的技術(shù)開發(fā)后，鑒于“咳搜”的應(yīng)用目的在于提高COPD等呼吸系統(tǒng)疾病的篩查率，因此團(tuán)隊(duì)還面臨如何大規(guī)模推廣的難題。

進(jìn)一步來(lái)看，“咳搜”的大規(guī)模推廣主要面臨兩大挑戰(zhàn)：其一是如何使這項(xiàng)技術(shù)具備大規(guī)模應(yīng)用的可能；其二是“產(chǎn)品”成型后如何攜手更多合作伙伴加速其落地應(yīng)用。

為此，在技術(shù)基礎(chǔ)方面，團(tuán)隊(duì)保證了“利用咳嗽音預(yù)測(cè)肺功能”的專利技術(shù)能在各類客戶端設(shè)備使用。其間不僅包含移動(dòng)計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)，更包含手機(jī)應(yīng)用程序、可穿戴設(shè)備甚至是輕量化的微信小程序。這為利用咳嗽音篩查COPD奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，團(tuán)隊(duì)開發(fā)并取得了“一種設(shè)備不變性增強(qiáng)的多模態(tài)深度學(xué)習(xí)模型及其應(yīng)用”的發(fā)明專利。咳嗽音頻張量和癥狀描述及人口學(xué)文本信息經(jīng)輸入模塊輸入并轉(zhuǎn)化為向量后，編碼模塊會(huì)提取音頻特征及文本特征，再經(jīng)模態(tài)融合模塊處理形成最終聯(lián)合表征后，由分類模塊處理得到分類結(jié)果及相應(yīng)概率并由輸出模塊輸出最終結(jié)果。該模型可在不依賴特定品牌采集設(shè)備的前提下，對(duì)包含COPD等多種呼吸系統(tǒng)疾病實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確識(shí)別，且在多設(shè)備、多中心數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)了較強(qiáng)的泛化性與穩(wěn)定性。

據(jù)企業(yè)消息，將COPD診斷指南的肺功能儀結(jié)果作為金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照，“咳搜”的敏感度達(dá)到了92%，特異度達(dá)到了89%。并且，在33個(gè)中心的真實(shí)世界測(cè)試中，“咳搜”的穩(wěn)定性與檢查效率亦得到驗(yàn)證——敏感度達(dá)到91%，檢查效率提升3倍，且支持在復(fù)雜環(huán)境與多樣化人群中持續(xù)運(yùn)行與落地。

另?yè)?jù)團(tuán)隊(duì)透露，“咳搜”采用Transformer架構(gòu)，并通過(guò)對(duì)抗學(xué)習(xí)等策略提升跨設(shè)備與跨環(huán)境的泛化性與穩(wěn)定性，從而可更好適配各類手機(jī)型號(hào)與拾音設(shè)備，進(jìn)而進(jìn)一步拓寬技術(shù)可及性，提高包含COPD在內(nèi)的呼吸系統(tǒng)疾病的篩查率。

03

與頭部企業(yè)合作，加速構(gòu)建呼吸數(shù)字健康生態(tài)

在生態(tài)合作方面，據(jù)企業(yè)公開資料顯示，“咳搜”已與業(yè)內(nèi)頭部平臺(tái)達(dá)成合作，加速落地應(yīng)用進(jìn)程。

例如，早在2023年，“咳搜”便已在京東健康的線上患者數(shù)智化診斷項(xiàng)目中亮相并接入了京東健康的線上診療體系。2025年，在螞蟻集團(tuán)主辦的2025 Inclusion·外灘大會(huì)上，“咳搜”也作為彼時(shí)的螞蟻健康醫(yī)療AI智能體AQ平臺(tái)的生態(tài)伙伴出現(xiàn)。

“咳搜”與京東健康、螞蟻集團(tuán)的合作揭示了其落地應(yīng)用的主要路徑之一：攜手?jǐn)?shù)字健康平臺(tái)，共同構(gòu)建覆蓋“早期篩查-風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警-在線問(wèn)診-健康管理”的呼吸數(shù)字健康解決方案。在這一方案中，用戶不僅能及時(shí)評(píng)估自身呼吸健康狀態(tài)，還能及時(shí)鏈接診療及后續(xù)健康管理資源，從而享有更高效、更便捷、更連貫甚至更智能的呼吸健康管理服務(wù)。

至于“咳搜”正式獲批上市后，是否還會(huì)探索更多的落地形態(tài)？我們拭目以待。

*封面圖片來(lái)源：123rf

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