Älykkäät laskentamallit, anturit ja varhaisen diagnostiikan puhe- ja kielipuutteiden indikaattorit lasten kommunikaatiossa (SmartSpeech)

Viime vuosina digitaalisten ja mobiilitekniikoiden integroiminen terveydenhuoltoon ja koulutukseen on avannut uusia mahdollisuuksia seurantaan ja arviointiin. Tämä tutkimus perustuu näihin edistysaskeliin ottamalla käyttöön tekoälyä (AI) ja koneoppimismalleja, jotka tarjoavat reaaliaikaista päätöksentekoa ja henkilökohtaista palautetta. Automatisoimalla diagnostiikkaprosessin kriittisiä näkökohtia tämä järjestelmä auttaa kuromaan umpeen perinteisen kliinisen asiantuntemuksen ja huipputeknologian välisen kuilun, mikä viime kädessä tehostaa varhaista puuttumista.

SmartSpeech-tutkimus on kliininen tutkimus, joka on suunniteltu luomaan ja validoimaan automatisoitu päätöksentekojärjestelmä, joka tehostaa pienten lasten puhe- ja kielivaikeuksien seulontaa ja varhaista havaitsemista. Tämä tutkimus kohdistuu tyypillisesti ja ei-tyypillisesti (neurokehityksestä epätyypillisiin) kehittyviin lapsiin ja keskittyy ensisijaisesti esikoulu- ja alakouluikäisiin osallistujiin. Järjestelmä käyttää älykkäitä laskentamalleja, biometrisiä antureita ja puhe- ja kielipuutteiden varhaisia ​​diagnostisia indikaattoreita tarjotakseen kliinikoille vankan työkalun mahdollisten kehitysongelmien tunnistamiseen.

Kaksi ensisijaista tutkimuskysymystä ohjaa kokeilua:

1. Onko tyypillisesti kehittyvien ja hermoston kehityksestä epätyypillisten lasten välillä eroja, kun he osallistuvat tutkimuksessa käytettyyn vakavaan peliin?
2. Jos tällaisia ​​eroja havaitaan, voidaanko kerättyä tietoa hyödyntää sellaisen automatisoidun päätöksentekojärjestelmän kehittämiseen, joka erottaa tarkasti tyypilliset ja hermoston kehityksen kannalta epätyypilliset lapset puhe- ja kielipuutteiden perusteella?

Puheen ja kielen kehitystaitojen ja niiden ilmenemismuotojen arvioimiseksi poikkitieteellinen tiimi suunnittelee vakavan pelin (SG) puheen ja kielen sekä psykomotorisia, kognitiivisia, psykoemotionaalisia ja kuulokykyjä mittaaviin teorioihin perustuen. Kukin toimialue arvioi osallistujan SG-toimintojen tiettyjen tehtävien suorittamisen.

Tämän tutkimuksen kysymysten ratkaisemiseksi tyypillisesti kehittyvien lasten tietoja verrataan ei-tyypillisesti kehittyvien lasten tietoihin. Se analysoi, pystyykö tekoälyjärjestelmä syntetisoimaan useita datapisteitä eri arviointialueilta kattavan diagnostisen profiilin luomiseksi.

Osallistujat rekrytoidaan avoimen haun kautta, joka jaetaan yksityisten ja julkisten terveydenhuolto- ja koulutuslaitosten kautta eri puolilla Kreikkaa. Rekrytointiprosessi keskittyy tyypillisesti ja epätyypillisesti kehittyvien 4–12-vuotiaiden lasten vanhempiin. Vanhemmat kutsutaan tiedotustilaisuuksiin, joissa selvitetään perusteellisesti tutkimuksen tavoitteet, menettelytavat ja eettiset ohjeet.

Näiden istuntojen aikana vanhemmat saavat kattavaa tietoa tutkimuksen tarkoituksesta, mukaan lukien tutkimuksessa kehitetyn vakavan pelin roolista. Pelin luonteesta, heidän lastensa odotetusta osallistumisesta ja tiedonkeruumenetelmistä keskustellaan yksityiskohtaisesti läpinäkyvyyden varmistamiseksi. Vanhempia pyydetään antamaan tietoinen kirjallinen suostumus, että heidän lapsensa osallistuvat täysimääräisesti yleisen tietosuoja-asetuksen ja eettisten näkökohtien mukaisesti. Nämä vaiheet ovat välttämättömiä sen varmistamiseksi, että osallistujien oikeudet ja yksityisyys suojataan koko tutkimuksen ajan. Vanhemmat kertovat myös lapsensa kehityshistorian järjestelmään upotetussa verkkokyselyssä.

Tutkimukseen tulee mukaan tyypillisesti kehittyviä esikoulu- ja kouluikäisiä lapsia ja ei-tyypillisesti kehittyviä lapsia. Se ei koske lapsia, joilla on muita sairauksia tai jotka käyttävät lääkkeitä, jotka saattavat vaikuttaa tuloksiin.

Informatiivisen kokouksen ja vanhempien kirjallisen suostumuksen jälkeen osallistujat käyttävät älykelloa ja osallistuvat vakavaan peliin (tutkimusryhmän suunnittelema ja kehittämä). Lapset pelaavat SG:tä kliinikkojen suorassa valvonnassa. Tämä peli on suunniteltu arvioimaan erilaisia ​​kehitysalueita, mukaan lukien puhe, kieli, psykomotoriset taidot, kognitiiviset toiminnot, psykoemotionaalinen käyttäytyminen ja kuulokyky. Peli kaappaa puhe- ja kielidataa pelin vuorovaikutuksen kautta sekä puettavan laitteen ja tabletin kameran anturidataa (silmänseuranta ja sykevaihtelu).

Tämä pelipohjainen lähestymistapa kerää luonnollisesti ja mukaansatempaavasti erilaisia ​​datapisteitä, mikä varmistaa kattavan arvioinnin lapsen puhe- ja kielikyvystä.

Järjestelmä muodostaa aineistonsa analysoitavaksi puheen ja kielen kehityksen havaitsemiseksi ja syöttää dataa valittuihin tekoälyalgoritmeihin. Tutkimuksessa mitataan kommunikaatio-, psykomotorisia, kognitiivisia ja psykoemotionaalisia taitoja suunniteltujen toimintojen avulla. Pelin aikana saadut vastaukset arvioidaan ja luodaan osallistujan kehitysprofiili.

Tämä jäsennelty ja eettinen rekrytointiprosessi varmistaa tietosuojan ja eettisten standardien täydellisen noudattamisen ja ylläpitää aktiivista sitoutumista sekä vanhempien että lasten taholta. Sisällyttämällä kasvokkain tapahtuvan valvonnan ja reaaliaikaisen seurannan pelin aikana, tutkimus takaa analysoitavaksi kerättyjen tietojen laadun ja eheyden.

SG, joka on yhdistetty älykellon antureiden kanssa, kerää reaaliaikaista tietoa, mukaan lukien:

• Pelin vastaukset
• Puhevastaukset
• Katso tiedot tabletin kamerasta
• Sykevaihtelu (taltioitu älykellon kautta)

Tätä multimodaalista dataa käsitellään hermoverkko-/koneoppimisalgoritmeilla puhe- ja kielitaitojen luokittelemiseksi eri kehitysvaiheissa. Näiden edistyneiden tekoälymallien käyttö mahdollistaa järjestelmän:

• Tunnista puheen/kielen puutteiden mallit.
• Erota tyypillisesti ja ei-tyypillisesti kehittyneet lapset.
• Luo yksilölliset diagnostiikkaprofiilit jokaiselle osallistujalle.

Lopuksi suoritetaan älykkään järjestelmän arviointi ja verifiointi.