Пензенские ученые создали программу, помогающую пациентам восстановить голос после операции
Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) разрабатывают систему поддержки принятия решений, которая поможет врачам сохранить голос пациента после операции на щитовидной железе и других органах шеи. Уже зарегистрированы три (1, 2, 3) программных модуля предварительной обработки речи. В скором времени будет создано программное обеспечение, апробация которого пройдет на базе одной из московских клиник.
Как и любое хирургическое вмешательство, операции на органах шеи несут определенные риски. Среди них — частичная или полная потеря голоса вследствие травмы или повреждения нервной системы в области шеи, иннервирующей органы голосового аппарата.
Ранее специалисты из ПГУ предложили решение по визуализации наружной ветви верхнего гортанного нерва при оперировании щитовидной железы, которое помогает пациенту сохранить способность говорить и беспрепятственно употреблять пищу и воду. Теперь пермские ученые продолжили свои исследования и создали три программы для ЭВМ, направленные на анализ и обработку речевых сигналов.
«Нам удалось решить три задачи. Мы усовершенствовали технологию преобразования сигналов на основе декомпозиции на эмпирические моды, повысили достоверность сегментации речевого сигнала на вокализованные и невокализованные информативные участки и измерения частоты основного тона», — рассказал руководитель проекта, директор Студенческого научно-производственного бизнес-инкубатора Научно-исследовательского института фундаментальных и прикладных исследований ПГУ, доктор технических наук Алан Алимурадов.
Технические специалисты команды представили усовершенствованную технологию преобразования акустических сигналов на основе декомпозиции на эмпирические моды. Она позволяет разложить речевой сигнал на частотно- и амплитудно-модулированные составляющие.
«По результатам разложения на этапе предварительной обработки принимается решение, какие из составляющих речи могут быть информативными, а какие нет. Далее в обработке задействована только полезная информация о голосе. Так, значительно повышается эффективность сегментации на информативные участки и точность измерения частоты основного тона», — объяснил Алан Алимурадов.
С помощью современных математических подходов ученые достигли повышения достоверности определения границ начала и окончания вокализованной речи, сформированной при участии голосовых связок.
«В зависимости от веса и габаритов голосовых связок у каждого человека частота основного тона индивидуальна с определенной девиацией. У женщин эта частота выше, у мужчин ниже. Помимо этого, значение частоты также зависит от функционального состояния связок. Поэтому важным было достоверно определить значение частоты колебания голосовых связок. Это нужно для того, чтобы понять, насколько нормотипично или патологически работает голосовой аппарат после хирургического вмешательства», — отметил ученый.
По словам разработчиков, на основе запатентованных решений станет возможным создание специализированной компьютерной программы с системой поддержки принятия врачебных решений. Программа поможет оперативно отследить изменения в голосе до и после операций на органах шеи и своевременно подобрать действенную реабилитацию для таких пациентов.