Forscher machen aus Smart Speakern mit Alexa und dem Google Assistant medizinische Geräte, die Herzerkrankungen erkennen. Wie geht das?
Wissenschaftler der Universität Washington nutzen die in Smart Speakern verbauten Mikrofone, Lautsprecher, Subwoofer und eine Künstliche Intelligenz, um daraus ein intelligentes Sonar-Gerät zu machen. Damit sollen Herzerkrankungen erkannt und überwacht werden. Ein Potenzial, das auch den Herstellern der Geräte bereits bekannt ist.
Echo & Nest Audio werden zu Herzspezialisten
Die Herzdiagnose mit Alexa und Co. funktioniert folgendermaßen: Über Geräte wie Echo 4 (Test) oder Google Nest Audio wird ein unhörbarer Ton ausgesendet. Der dient als Sonar-Signal und „prallt“ von der Brust des Patienten ab, der etwa sechzig Zentimeter vom Lautsprecher entfernt sitzt. Das Signal kehrt um und wird von den Mikrofonen des Smart Speakers wieder aufgenommen.
Durch den Aufprall auf der Brust verändert sich das Signal auf eine Art, die den Herzrhythmus des Menschen verrät. Es reflektiert kleine Bewegungen des Brustkorbs, die durch die Kontraktion des Herzens verursacht werden.
Für das Sonar ist die Bauweise des Mikrofon-Arrays in Smart Speakern von Vorteil. Sie sind so konstruiert und angeordnet, dass sie bei der vorgesehenen Benutzung der Sprachassistenten Google Assistant und Alexa (Guide) die Trennung der menschlichen Stimme von Umgebungsgeräuschen erleichtern. Ein von den Forschern geschriebener Beam-Forming-Algorithmus macht sich diese Eigenschaft zunutze und filtert statt der Stimme die Herzschläge aus anderen Geräuschen und Signalen heraus.
Die werden beispielsweise durch die Atmung verursacht. Ein- und Ausatmen bewirkt größere Signal-Bewegungen und ist somit leichter für das KI-System zu erkennen. Die Wissenschaftler sehen in dieser nicht-invasiven Methode zur Herzrhythmusmessung eine neue Möglichkeit zur Diagnosestellung oder Telemedizin. Krankheiten wie Schlafapnoe oder nahende Schlaganfälle fallen durch einen ungleichmäßigen Herzrhythmus auf.
Ein Smart Speaker mit Herzrhythmusmessung könne Patienten über einen längeren Zeitraum überwachen und individuelle Muster definieren. So könne man zum Beispiel herausfinden, wann Arrhythmien auftreten und Pflegepläne aufstellen, die greifen, sobald sie gebraucht würden.
Medizinische Smart Speaker: Auch Amazon und Google sehen Potenzial
Getestet wurde das Verfahren an 26 gesunden Menschen und 24 Herzpatienten, die an Herzinsuffizienz oder Vorhofflimmern erkrankt sind. Zur Messung bauten die Forscher einen Smart-Speaker-Prototyp, der über dasselbe Mikrofon-Layout wie ein Amazon Echo Dot verfügt.
Dieser wurde an einen Computer angeschlossen, um das Audio zu erzeugen und die eingefangenen Signale zu verarbeiten. Die gesammelten Werte wurden mit denen eines herkömmlichen Herzschlagmonitors verglichen. Es wurden kaum Unterschiede festgestellt.
Die Methode hat allerdings auch Schwächen: Dicke Kleidungsschichten beeinträchtigen die Funktionalität. Auch bei übergewichtigen Menschen stellten die Forscher Ungenauigkeiten fest.
Das Potenzial der Smart Speaker in der Gesundheitsüberwachung kennen die Tech-Konzerne bereits. Sowohl Amazon als auch Google arbeiten Gerüchten zufolge an neuen Smart Speakern mit einer Schlafanalysefunktion.
Das neue Alexa-Gerät soll auf den Namen „Brahms“ hören und eine kontaktlose Überwachung von Schlaf- und Atemmustern ermöglichen. Dazu wird ein Millimeterwellen-Radar genutzt.
Google hingegen soll bei einem möglichen Nest Hub 2 auf seine selbst entwickelte Radartechnologie setzen: „Soli“ erfasst Reflexionsmuster elektromagnetischer Wellen auf Submillimeterebene und kam zuletzt auf dem Smartphone Google Pixel 4 als Gestensteuerung zum Einsatz.
Titelbild: Amazon, Quelle: Nature.com
