Intelligent systems are transforming the world, as well as our healthcare system. We propose a deep learning-based cough sound classification model that can distinguish between children with healthy versus pathological coughs such as asthma, upper respiratory tract infection (URTI), and lower respiratory tract infection (LRTI). In order to train a deep neural network model, we collected a new dataset of cough sounds, labelled with clinician's diagnosis. The chosen model is a bidirectional long-short term memory network (BiLSTM) based on Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCCs) features. The resulting trained model when trained for classifying two classes of coughs -- healthy or pathology (in general or belonging to a specific respiratory pathology), reaches accuracy exceeding 84\% when classifying cough to the label provided by the physicians' diagnosis. In order to classify subject's respiratory pathology condition, results of multiple cough epochs per subject were combined. The resulting prediction accuracy exceeds 91\% for all three respiratory pathologies. However, when the model is trained to classify and discriminate among the four classes of coughs, overall accuracy dropped: one class of pathological coughs are often misclassified as other. However, if one consider the healthy cough classified as healthy and pathological cough classified to have some kind of pathologies, then the overall accuracy of four class model is above 84\%. A longitudinal study of MFCC feature space when comparing pathological and recovered coughs collected from the same subjects revealed the fact that pathological cough irrespective of the underlying conditions occupy the same feature space making it harder to differentiate only using MFCC features.


翻译:智能系统正在改变世界,以及我们的医疗保健系统。 我们提出了一个基于深学习的咳嗽健康分类模型,可以区分患有健康与病理咳嗽的儿童,如哮喘、上呼吸道感染(URTI)和下呼吸道感染(LRTI)。 为了培训一个深神经网络模型, 我们收集了一套关于咳嗽声音的新数据集, 贴上临床医生诊断标签。 所选模型是一个双向长期短期记忆网络( BILSTM ), 以Mel Crentral Cepstra Covalies (MFCCs) 特征为基础。 由此产生的经过培训的模型, 将两种咳嗽的病理特征 -- -- 健康或病理学(URTI)和低呼吸道感染(LRTTI) -- -- 区分为健康与病理病理病理病理病理两种病理特征的儿童。 为了对患者的咳嗽进行分类, 我们收集了一个新的数据, 将患者呼吸道病理学症状的结果加在一起。 所有三种呼吸道病理学病理学的预测准确度都超过91 ⁇ 。 然而, 当模型在四个咳嗽的病理学类别中进行分类中进行分类和四个类中进行分类分析时, 将病理学的病理学的病理分析时, 通常会的病理学的病理学分分分解为一种病理, 。

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