Op basis van de geluidsopnames kan een kunstmatig intelligent systeem onderscheid maken tussen ‘gezonde poep’ en diarree. En dat kan van levensbelang zijn.

Bijvoorbeeld in gebieden waar cholera regelmatig de kop opduikt. Deze infectieziekte – onder meer gekenmerkt door heftige diarree – treft miljoenen mensen en veroorzaakt zo’n 150.000 sterftegevallen per jaar. Om verspreiding van de cholera-bacterie binnen een gemeenschap tijdig op te merken – en de bron ervan (vaak vervuild water) ook tijdig te kunnen identificeren – kan het heel nuttig zijn om te weten of (een groeiend aantal) mensen in zo’n gemeenschap last hebben van diarree. Het monitoren van dergelijke klachten ligt echter vanzelfsprekend gevoelig. Maar wetenschappers hebben daar nu dus wat op bedacht. Met behulp van een microfoon op het toilet kan onderscheid worden gemaakt tussen de ‘plons’ van gezonde uitwerpselen en die van diarree.

Hoe werkt het?
De microfoon neemt de geluiden op. En die geluiden worden vervolgens omgezet in een spectrogram; eigenlijk niets anders dan een plaatje van het waargenomen geluid. Dat spectrogram wordt daarna voorgelegd aan een algoritme dat op basis van bepaalde eigenschappen in het spectrogram onderscheid kan maken tussen diarree en ‘normale’ uitwerpselen of urine.

Levens redden
“De hoop is dat deze sensor ingezet kan worden in gebieden waar cholera-uitbraken een persistent risico vormen,” aldus onderzoeker Maia Gatlin, die de aanpak eerder deze week tijdens een bijeenkomst van de Acoustical Society of America presenteerde. Door uitbraken tijdig te lokaliseren, kan niet alleen de bron hopelijk snel worden gevonden en aangepakt; ook kan de infectie tijdig worden behandeld (waardoor de sterftekans enorm afneemt). Zo kan de microfoon in theorie dus levens redden.

Want natuurlijk kunnen de meesten van ons prima onderscheid maken tussen gezonde uitwerpselen en diarree. Maar het kan vervolgens wel een drempel zijn om daar ook melding van te maken, zo stelt Gatlin. “Hoewel iemand kan weten dat hij of zij diarree heeft en ook in staat kan zijn om dat aan ons te vertellen, zal hij of zij dat misschien niet elke keer doen of zich er helemaal niet prettig bij voelen om dat te delen of dat misschien wel te laat doorgeven,” vertelt Gatlin aan Scientias.nl. “En hoewel andere mensen dat misschien wel heel trouw en consistent melden, bestaat zo toch de kans dat we geen volledig beeld krijgen van de exacte omvang van het gebied waarin deze klachten spelen. Met de sensor kunnen we deze gebeurtenissen sneller en accurater monitoren en daarmee heeft deze de voorkeur boven zelfrapportage.”

Ouderen
Overigens zijn gebieden waar cholera voorkomt niet de enige plekken waar de microfoon een verschil kan maken; er zijn meer situaties waarin deze van waarde kan zijn. Zo kan deze bijvoorbeeld ook gebruikt worden om alledaagse badkamer-taferelen zoals douchen en tanden poetsen te monitoren. Dat kan bijvoorbeeld handig zijn voor mensen op leeftijd en/of met neurodegeneratieve aandoeningen. “Zorgverleners kunnen zo nagaan in hoeverre zij nog in staat zijn om deze dingen zelfstandig te doen. Dergelijke informatie kun je eigenlijk niet op een andere, gepaste manier verzamelen.”

Ziekte van Crohn
Daarnaast zijn er ook andere ziekten die met de microfoon in de gaten kunnen worden gehouden. “Naast cholera kan een plotselinge toename van diarree bijvoorbeeld ook wijzen op het opvlammen van een darmziekte zoals de Ziekte van Crohn.” Door zo’n opvlamming aan de hand van de geluiden op het toilet te identificeren, kan de sensor ervoor zorgen dat een patiënt met de Ziekte van Crohn tijdig contact zoekt met de behandelend arts. “Andere geluiden zoals die horen bij winderigheid en urineren kunnen ook van belang zijn. Eén van mijn co-onderzoekers – David Ancalle – heeft daar wat meer in detail onderzoek naar gedaan. Zo heeft hij onderzocht of hij winderigheid kan gebruiken om een beeld te krijgen van de interne geometrie van het rectum; onverwachte veranderingen in die geometrie kunnen namelijk wijzen op kanker.”

En zo kan vergelijkbare apparatuur in de toekomst dus mogelijk worden ingezet om naast cholera-uitbraken ook tal van andere zaken te monitoren. Gatlin – die samen met dr. Alexis Noel, Anthony Popa, Cade Tyler, dr. Havid Hu, dr. David Meyer en de hierboven al even genoemde David Ancalle – de mogelijkheden van de sensor onderzocht, vindt het vooral belangrijk dat deze ook kostentechnisch gezien breed inzetbaar blijft. “Ons prototype maakt gebruik van een standaard-microfoon en een goedkope micro-processor en dat is het eigenlijk wel zo’n beetje. Als we het zo betaalbaar weten te houden, kunnen meer gemeenschappen er gebruik van maken en kunnen zo dus ook meer levens worden gered.”