Chytré výpočetní modely, senzory a včasná diagnostika Indikátory řečových a jazykových nedostatků v komunikaci dětí (SmartSpeech)

V posledních letech integrace digitálních a mobilních technologií do zdravotnictví a vzdělávání otevřela nové možnosti monitorování a hodnocení. Tato studie bude stavět na těchto pokrokech implementací modelů umělé inteligence (AI) a strojového učení, které nabízejí rozhodování v reálném čase a personalizovanou zpětnou vazbu. Automatizací kritických aspektů diagnostického procesu pomůže tento systém překlenout propast mezi tradiční klinickou odborností a špičkovou technologií, což v konečném důsledku zvýší úsilí o včasnou intervenci.

Studie SmartSpeech bude klinickou studií navrženou k vytvoření a ověření automatizovaného systému rozhodování, který posílí screening a včasnou detekci vývojových řečových a jazykových obtíží u malých dětí. Tato studie se zaměří na typicky i netypicky (neurovývojově atypické) vyvíjející se děti, primárně se zaměří na účastníky předškolního a základního školního věku. Systém bude využívat inteligentní výpočetní modely, biometrické senzory a včasné diagnostické indikátory řečových a jazykových nedostatků, aby lékařům poskytl robustní nástroj pro identifikaci potenciálních vývojových problémů.

Zkoušku řídí dvě primární výzkumné otázky:

1. Existují rozdíly mezi typicky se vyvíjejícími a neurovývojově atypickými dětmi, když se zabývají vážnou hrou používanou ve studii?
2. Pokud jsou takové rozdíly identifikovány, lze shromážděná data využít k trénování automatizovaného systému rozhodování, který přesně rozlišuje mezi typicky a neurovývojově atypickými dětmi na základě řečových a jazykových nedostatků?

Pro posouzení řečových a jazykových vývojových dovedností a jejich projevů navrhne interdisciplinární tým vážnou hru (SG) založenou na teoriích, které měří řeč a jazyk a psychomotorické, kognitivní, psychoemoční a sluchové dovednosti. Každá doména posoudí plnění konkrétních úkolů v rámci aktivit SG pro účastníka.

K vyřešení otázek této studie budou data od typicky vyvíjejících se dětí porovnána s daty od netypicky se vyvíjejících dětí, přičemž bude analyzováno, zda systém AI dokáže syntetizovat více datových bodů napříč hodnotícími doménami a vytvořit tak komplexní diagnostický profil.

Účastníci budou vybráni prostřednictvím otevřené výzvy distribuované prostřednictvím soukromých a veřejných zdravotnických a vzdělávacích zařízení po celém Řecku. Náborový proces se zaměří na rodiče typicky i netypicky se vyvíjejících dětí ve věku 4 až 12 let. Rodiče budou pozváni na informační schůzky, kde budou důkladně vysvětleny cíle, postupy a etické zásady studie.

Během těchto sezení rodiče získají komplexní informace o účelu studie, včetně konkrétní role vážné hry vyvinuté ve studii. Povaha hry, očekávané zapojení jejich dětí a metody sběru dat budou podrobně prodiskutovány, aby byla zajištěna transparentnost. Rodiče budou požádáni, aby poskytli informovaný písemný souhlas s účastí svých dětí v plném souladu s obecným nařízením o ochraně osobních údajů a etickými ohledy. Tyto kroky jsou nezbytné pro zajištění ochrany práv a soukromí účastníků během celé studie. Rodiče také poskytnou vývojovou historii svého dítěte v online dotazníku vloženém do systému.

Studie bude zahrnovat typicky se vyvíjející děti předškolního a školního věku a děti netypicky se vyvíjející. Nezahrnuje děti s jinými zdravotními potížemi nebo léky, které by mohly potenciálně ovlivnit výsledky.

Po informativní schůzce a písemném souhlasu rodičů si účastníci nasadí chytré hodinky a zapojí se do vážné hry (navržené a vyvinuté výzkumným týmem). Děti budou hrát SG pod přímým dohledem lékařů. Tato hra bude navržena tak, aby zhodnotila různé vývojové oblasti, včetně řeči, jazyka, psychomotorických dovedností, kognitivních funkcí, psychoemotického chování a sluchových schopností. Hra bude zachycovat řečová a jazyková data prostřednictvím herních interakcí spolu s daty senzorů z nositelného zařízení a fotoaparátu tabletu (sledování očí a variabilita srdeční frekvence).

Tento herní přístup bude přirozeně a poutavě shromažďovat různé datové body, čímž zajistí komplexní hodnocení řečových a jazykových schopností dítěte.

Systém vytvoří své datové sady pro analýzu, aby detekoval vývoj řeči a jazyka, a vloží data do vybraných algoritmů umělé inteligence. Studie bude měřit komunikační, psychomotorické, kognitivní a psychoemoční dovednosti prostřednictvím navržených aktivit. Odpovědi během hry budou vyhodnoceny a vytvoří se tak vývojový profil účastníka.

Tento strukturovaný a etický náborový proces zajistí úplné dodržování ochrany údajů a etických norem při zachování aktivního zapojení rodičů i dětí. Začleněním osobního dohledu a sledování v reálném čase během hry studie zaručí kvalitu a integritu dat shromážděných pro analýzu.

SG, spárované se senzory z chytrých hodinek, bude shromažďovat data v reálném čase, včetně:

• Herní odezvy
• Řečové odpovědi
• Podívejte se na data z fotoaparátu tabletu
• Variabilita srdečního tepu (zaznamenáno pomocí chytrých hodinek)

Tato multimodální data budou zpracována pomocí algoritmů neuronové sítě/strojového učení pro klasifikaci řečových a jazykových schopností v různých vývojových fázích. Použití těchto pokročilých modelů umělé inteligence umožní systému:

• Identifikujte vzorce řeči/jazykové nedostatky.
• Rozlišujte mezi typicky a netypicky vyvinutými dětmi.
• Vytvořte individuální diagnostické profily pro každého účastníka.

Nakonec bude provedeno vyhodnocení a ověření inteligentního systému.