Smarte computermodeller, sensorer og tidlige diagnostiske tale- og sprogdefektindikatorer i børnekommunikation (SmartSpeech)

I de senere år har integration af digitale og mobile teknologier i sundhed og uddannelse åbnet nye muligheder for overvågning og vurdering. Denne undersøgelse vil bygge videre på disse fremskridt ved at implementere kunstig intelligens (AI) og maskinlæringsmodeller, der tilbyder beslutningstagning i realtid og personlig feedback. Ved at automatisere kritiske aspekter af den diagnostiske proces vil dette system hjælpe med at bygge bro mellem traditionel klinisk ekspertise og banebrydende teknologi og i sidste ende forbedre indsatsen for tidlig intervention.

SmartSpeech-studiet vil være et klinisk forsøg designet til at skabe og validere et automatiseret beslutningstagningssystem for at forbedre screeningen og tidlig påvisning af udviklingsmæssige tale- og sprogvanskeligheder hos små børn. Denne undersøgelse vil være rettet mod typisk og ikke-typisk (neuroudviklingsmæssigt atypisk) udviklende børn, primært med fokus på førskole- og grundskolealder. Systemet vil anvende intelligente computermodeller, biometriske sensorer og tidlige diagnostiske indikatorer for tale- og sprogdefekter for at give klinikere et robust værktøj til at identificere potentielle udviklingsproblemer.

To primære forskningsspørgsmål driver forsøget:

1. Er der forskelle mellem typisk udviklende og neuroudviklingsmæssigt atypiske børn, når de engagerer sig i det seriøse spil, der er brugt i undersøgelsen?
2. Hvis sådanne forskelle identificeres, kan de indsamlede data så bruges til at træne et automatiseret beslutningssystem, der præcist skelner mellem typiske og neuroudviklingsmæssigt atypiske børn baseret på tale- og sprogmangel?

For at vurdere tale- og sprogudviklingsevner og deres manifestationer vil det tværfaglige team designe et seriøst spil (SG) baseret på teorier, der måler tale og sprog og psykomotoriske, kognitive, psykoemotionelle og hørende færdigheder. Hvert domæne vil vurdere udførelsen af ​​specifikke opgaver inden for SG-aktiviteterne for deltageren.

For at besvare spørgsmålene i denne undersøgelse vil data fra typisk udviklende børn blive sammenlignet med data fra ikke-typisk udviklende børn, og analysere, om AI-systemet kan syntetisere flere datapunkter på tværs af vurderingsdomæner for at generere en omfattende diagnostisk profil.

Deltagerne vil blive rekrutteret gennem en åben indkaldelse distribueret via private og offentlige sundheds- og uddannelsesinstitutioner i hele Grækenland. Rekrutteringsprocessen vil fokusere på forældre til typisk og ikke-typisk udviklende børn i alderen 4 til 12. Forældre vil blive inviteret til at deltage i informationsmøder, hvor undersøgelsens mål, procedurer og etiske retningslinjer vil blive grundigt forklaret.

I løbet af disse sessioner vil forældre modtage omfattende information om formålet med undersøgelsen, herunder den specifikke rolle for det seriøse spil, der er udviklet i undersøgelsen. Spillets karakter, den forventede involvering af deres børn og dataindsamlingsmetoderne vil blive diskuteret i detaljer for at sikre gennemsigtighed. Forældre vil blive bedt om at give informeret skriftligt samtykke til, at deres børn kan deltage i fuld overensstemmelse med den generelle databeskyttelsesforordning og etiske overvejelser. Disse trin er afgørende for at sikre, at deltagernes rettigheder og privatliv vil blive beskyttet under hele undersøgelsen. Forældre vil også give deres barns udviklingshistorie i et online spørgeskema indlejret i systemet.

Undersøgelsen vil omfatte typisk udviklende børn i førskole- og skolealderen og ikke-typisk udviklende børn. Det vil ikke omfatte børn med andre medicinske tilstande eller på medicin, der potentielt kan påvirke resultaterne.

Efter et informativt møde og skriftligt samtykke fra forældre vil deltagerne bære et smartwatch og deltage i et seriøst spil (designet og udviklet af forskerholdet). Børn vil spille SG under direkte opsyn af klinikere. Dette spil vil blive designet til at vurdere forskellige udviklingsdomæner, herunder tale, sprog, psykomotoriske færdigheder, kognitiv funktion, psykoemotionel adfærd og høreevner. Spillet vil fange tale- og sprogdata gennem gameplay-interaktioner sammen med sensordata fra den bærbare enhed og tabletkameraet (øjesporing og pulsvariabilitet).

Denne spilbaserede tilgang vil naturligt og engagerende indsamle forskellige datapunkter, hvilket sikrer en omfattende evaluering af barnets tale- og sprogevner.

Systemet vil danne sine datasæt til analyse for at detektere tale- og sprogudvikling, og føre data ind i de udvalgte kunstig intelligens-algoritmer. Undersøgelsen vil måle kommunikation, psykomotoriske, kognitive og psykoemotionelle færdigheder gennem designet aktiviteter. Svarene under gameplay vil blive evalueret, hvilket skaber deltagerens udviklingsprofil.

Denne strukturerede og etiske rekrutteringsproces vil sikre fuldstændig overholdelse af databeskyttelse og etiske standarder og samtidig opretholde aktivt engagement fra både forældre og børn. Ved at inkorporere ansigt-til-ansigt overvågning og overvågning i realtid under gameplay vil undersøgelsen garantere kvaliteten og integriteten af ​​de data, der indsamles til analyse.

SG, parret med sensorer fra smartwatchet, vil indsamle realtidsdata, herunder:

• Spil svar
• Talesvar
• Se data fra tabletkameraet
• Pulsvariation (optaget via smartwatchet)

Disse multimodale data vil blive behandlet ved hjælp af neurale netværk/maskinlæringsalgoritmer til at klassificere tale- og sprogevner på tværs af forskellige udviklingsstadier. Brugen af ​​disse avancerede AI-modeller vil gøre det muligt for systemet at:

• Identificer mønstre af tale-/sprogmangler.
• Der skelnes mellem typisk og ikke-typisk udviklede børn.
• Opret individualiserede diagnostiske profiler for hver deltager.

Til sidst vil der blive udført en evaluering og verifikation af det intelligente system.