Van Maastricht naar Brazilië: een nieuw tijdperk voor vocale biomarkers – COPD opsporen in Brazilië

Het VOCAL-project combineert machine learning, klinische expertise en mobiele technologie om subtiele veranderingen in spraak en ademhaling te analyseren. Deze digitale vingerafdrukken kunnen helpen bij het identificeren van personen die risico lopen op COPD, waardoor vroege diagnose en interventie mogelijk worden. Door spraak gebaseerde screening te integreren in de eerstelijnszorg, streeft het project ernaar detectie sneller, goedkoper en rechtvaardiger te maken — zowel in Brazilië als wereldwijd.

Impact creëren door samenwerking

Het bezoek aan Brazilië heeft al geleid tot de creatie van een Braziliaanse spraakdataset specifiek voor COPD, waarbij spraakmonsters worden gekoppeld aan medische gegevens zoals spirometrie-resultaten. “Het combineren van onderzoek, datawetenschap, klinische expertise en mobiele technologie was precies wat we deden tijdens live-studies aan de UFSCar.” Deze dataset uit de praktijk stelt onderzoekers nu in staat om te bestuderen hoe COPD de stem beïnvloedt en AI-modellen te trainen om subtiele veranderingen in spraak- en ademhalingspatronen te herkennen, en deze om te zetten in risicoscores voor COPD. Door spraak gebaseerde screening te integreren in de eerstelijnszorg, wil het team de vroege detectie verbeteren, diagnostische vertragingen verminderen en tijdige behandeling garanderen.

De kracht van één enkel woord: innovatie op het gebied van COPD in Brazilië

Lauren Reinders en Loes van Bemmel, promovendi bij NUTRIM en verbonden aan het MUMC+, keken reikhalzend uit naar hun werkbezoek aan Brazilië. "We waren natuurlijk al geruime tijd bezig met de samenwerking”, zegt Lauren. “Onze Braziliaanse collega’s hadden uitgebreide ervaring met klinische studies en wij brachten de innovatieve stemanalyse-instrumenten uit onze TACTICAS- en SPEAK-studies mee. We hadden dus een gemeenschappelijk doel.” “Het doel was om te helpen bij het opzetten van de studie, expertise over stemanalyse te delen en de aanpak in een andere context te testen,” voegt ze toe. Loes: “Het is echt een uitwisseling in twee richtingen en een win-win-samenwerking.”

In Brazilië zagen Lauren en Loes COPD in een ander licht, waar in Nederland roken een belangrijke rol speelt in de ontwikkeling van de ziekte, is er in Brazilië een grotere variatie. Daar spelen naast roken ook werkblootstelling met minder beschermingsmiddelen zoals mondkapjes, luchtvervuiling en binnenshuis koken met slechte afzuiging een rol. “Deze reis was een krachtige herinnering dat innovatie in digitale gezondheidszorg alleen impact heeft als deze de mensen en plaatsen bereikt die deze het hardst nodig hebben.”

Aha-momenten in de praktijk

De context was fundamenteel anders. Loes: “We kwamen dingen tegen waar we nooit aan hadden gedacht. Zo verschillen de referentiewaarden voor longfunctieapparatuur tussen Europa en Brazilië.” Lauren: "Bij ons is het heel normaal dat je een getrainde longfunctielaborant hebt. Maar met een handheld device dat doen is natuurlijk heel anders dan hier,  stemanalyse is mogelijk het meest universeel."

Analfabetisme. Loes: “Volledig geïnformeerde toestemming is niet altijd gegarandeerd, omdat sommige deelnemers de vragenlijsten simpelweg niet kunnen begrijpen vanwege analfabetisme. Hierdoor worden mensen ten onrechte uitgesloten – niet vanwege cognitieve beperkingen, maar omdat niet iedereen kan lezen of schrijven.” Lauren en Loes herinneren zich een man die met zijn dochter naar een gezondheidscentrum kwam, maar werd uitgesloten nadat hij moeite had met een vragenlijst. Toen hem werd gevraagd zijn symptomen te beoordelen op een schaal van 0 tot 4, antwoordde hij 5. “Met de spraakapp was hij waarschijnlijk gediagnosticeerd in plaats van over het hoofd gezien. De kracht van ‘A’ is toegankelijkheid en inclusief. Deze reis herinnerde ons eraan dat innovatie in digitale gezondheid pas echt impact heeft als ze de mensen bereikt die het het hardst nodig hebben.”

Lauren en Loes: “We zijn dingen meer open gaan bespreken en ons gaan richten op toegankelijkheid. Welk echt voordeel heeft een deelnemer erbij? Hoe houd je iemand gemotiveerd en zorg je ervoor dat je hem of haar echt helpt – niet alleen later, maar nu meteen? Zoals in het SPEAK-onderzoek, waar je direct feedback kunt geven.” “We hebben nu de procedures bij een deelnemer van fase 1 helemaal gezien, deze fase loopt nog ongeveer een jaar. Het heeft al bijna 100 deelnemers! En dan komt fase 2 eraan, daarin gaan ze mensen een app geven voor thuis waarmee we deelnemers kunnen monitoren.” Maar de uitdagingen zijn anders dan in Nederland. “Je kunt er niet zomaar vanuit gaan dat de wifi-verbinding stabiel is – of zelfs maar bestaat”, merken ze op. “Bij de ontwikkeling van de app moet rekening worden gehouden met deze realiteiten. Dergelijke factoren kunnen een grote invloed hebben op de resultaten – een herinnering dat technologie zich moet aanpassen aan de echte wereld.” Loes: “In de wereld van machine learning bestaat er een concept dat bekend staat als ‘garbage in, garbage out’ (GIGA) - de kwaliteit van de output hangt volledig af van de input. AI-tools zijn slechts zo goed als de gegevens en instructies die je verstrekt.”

Van Maastricht naar São Carlos: vocale biomarkers in de praktijk

Het onderzoek bezoek aan Brazilië heeft al geleid tot concrete vooruitgang bij het opsporen van COPD. Een belangrijk resultaat is een nieuwe Braziliaanse stemdataset – opgenomen op smartphones en gekoppeld aan klinische gegevens zoals spirometrie en symptoomscores. Deze helpt het team te onderzoeken hoe stemmen veranderen bij obstructieve longziekten, op Nederlandse algoritmen gebaseerde data (de SpeaktoCOPD-dataset) te valideren en uit te breiden naar andere talen. Op basis van deze datasets trainen onderzoekers machine learning-modellen om korte stemfragmenten te analyseren en zo COPD te herkennen of personen met een hoog risico te signaleren. Omdat deze aanpak goedkoop en niet-invasief is, zou deze routineonderzoek en monitoring op afstand kunnen ondersteunen. Ondertussen ontwikkelt het Maastrichtse MEMIC team (geleid door Koert Heinen) met het Braziliaans team een gebruiksvriendelijke app en een prototype voor gebruik in zowel klinieken en gemeenschappen. De focus ligt op het creëren van een schaalbaar, betrouwbaar hulpmiddel voor grootschalige COPD‑screening — ook op plekken waar longfunctietesten nog niet haalbaar zijn.

Stemmen uit de praktijk omzetten in levensreddende inzichten. Een visie voor de toekomst!

Het onderzoeksteam in Maastricht heeft onlangs een SPRINT-subsidie ontvangen als vervolg op een UKRI-subsidie, waardoor uitwisselingen van onderzoekers tussen Brazilië en Maastricht mogelijk worden om deze technologie verder te ontwikkelen. “Braziliaanse onderzoekers zullen Maastricht bezoeken om te leren hoe ze stemmen kunnen analyseren, en wij zullen naar Brazilië reizen om les te geven over AI en stem bij COPD.” Door alledaagse spraakopnames om te zetten in zinvolle gezondheidsinzichten, betekent het VOCAL-project een belangrijke stap voorwaarts in het wereldwijd verbeteren van de opsporing van en zorg voor COPD. Deze samenwerking tussen NUTRIM/MUMC+, UFSCar en internationale partners laat zien hoe wetenschappelijke innovatie daadwerkelijk impact kan hebben – door continenten met elkaar te verbinden en een gezondere toekomst mogelijk te maken. Lauren en Loes: “Idealiter zou iemand naar de huisarts of het gezondheidscentrum kunnen gaan, ‘A’ zeggen, en zou een simpel telefoontje mogelijke COPD-symptomen aan het licht brengen. Is dat niet fantastisch?” Niet voor zelfdiagnose – nuances zijn belangrijk – maar voor toegankelijke screening en thuismonitoring om opflakkeringen te voorkomen, ondersteund door persoonlijk advies over levensstijl en rust.

“Deze reis was zo leerzaam en verrijkend dankzij onze samenwerking en onze Braziliaanse collega’s,” voegen ze toe. “Samen zorgen het COPD-onderzoek van NUTRIM en het partnerschap in Brazilië voor vooruitgang op het gebied van vroege diagnose en behandeling. Als de app voor stemanalyse op grotere schaal beschikbaar komt, kunnen we veel meer mensen bereiken — hoewel dat tijd zal kosten. Brazilië biedt een diverse, ideale onderzoeksgroep. We hebben geleerd dat niet iedereen kan lezen of schrijven,” zeggen ze, “maar bijna iedereen kan ‘A’ zeggen.” Dat inzicht sluit hun reis af met een hoopvolle noot: technologie die grenzen overschrijdt, voor wereldwijde longgezondheid.

Tekst: Danielle Vogt - Fotografie: Lauren Reinders, Loes van Bemmel