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Litauische Wissenschaftler entwickeln eine Technologie für ein effizienteres Screening von Stimmpathologien

Bei fortgeschrittenem Kehlkopfkrebs wird eine komplexe Operation namens Laryngektomie durchgeführt, bei der das für die Sprechfähigkeit einer Person lebenswichtige Organ entfernt wird. Um die Lebensqualität des Patienten nach der Laryngektomie zu verbessern, haben ein Team von Softwareingenieuren der KTU unter der Leitung des Forschers Rytis Maskeliūnas und ein Team von Medizinern der LSMU unter der Leitung von Prof. Virgilijus Ulozas, führten eine Studie durch, bei der sie mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) nach Pathologien in den Stimmen von Patienten suchten.

Nach der Operation atmet der Patient durch eine Luftröhrenöffnung am Hals, die als Tracheostomie bezeichnet wird. Das Luftröhrenloch im Nacken ermöglicht dem Patienten zwar das Atmen nach einer Laryngektomie, verändert aber den Alltag des Patienten unwiderruflich.

Rytis Maskeliūnas teilt seine Erfahrungen mit Stimmveränderungen nach Laryngektomie, die oft von der Schwere der Situation abhängen. „Bei manchen verändert sich die Stimme leicht, andere sprechen wie Roboter, andere schnaufen“, erzählt der Wissenschaftler.

Menschen nach der Operation helfen

Ein sehr häufiger Grund für Operationen ist laut den Ärzten der LSMU Krebs, der oft auch durch Rauchen und Alkoholkonsum verursacht wird.

R. Maskeliūnas teilt mit, dass die Idee, die Stimmqualität von Patienten nach Laryngektomie zu untersuchen, von einem Ärzteteam unter der Leitung eines Experten auf diesem Gebiet, Prof. Dr. Virgilius Ulozas.

Um den postoperativen Prozess optimal zu erleichtern, wurden moderne KI-Technologien eingesetzt, die es ermöglichen, die Arbeitsbelastung eines Facharztes zu reduzieren und eine Selbstdiagnose oder das Ausfüllen von Fragebögen durch den Patienten überflüssig zu machen. Laut Wissenschaftlern wird aufgrund dieser Forschung der Screening-Prozess nach der Operation stärker automatisiert und es ist daher einfacher, den Krankheitsverlauf zu verfolgen und Patienten zu diagnostizieren.

Es ist wie eine Art Screening-Tool, um möglicherweise zu vermuten, dass der Patient bestimmte Stimmpathologien hat. In der Regel analysiert der Arzt die Stimme und erstellt einen Index der Beeinträchtigung, die Patienten füllen auch selbst einen Fragebogen aus, wie sie die Stimmqualität wahrnehmen. Bei der digitalen Signalanalyse werden zusätzlich Sprachsignalenergie, Formanten und andere Parameter verwendet.“

Rytis Maskeliūnas, Forscher, LSMU

Algorithmus für künstliche Intelligenz

„Wir gehen davon aus, dass der in dieser Forschung verwendete KI-Algorithmus es uns möglicherweise ermöglicht, verschiedene Stimmparameter zu überprüfen und zu bewerten und sie dann einer bestimmten Klasse zuzuordnen. Er kann auch zu einem Werkzeug werden, um zu verfolgen, wie eine Person heilt, wie sich ihre Stimme verändert guten oder schlechten Sinn“, betont R. Maskeliūnas.

Diese Studie ist laut dem Forscher etwas Besonderes: „Bisherige Studien haben Methoden der künstlichen Intelligenz als „Expertenassistent“ für die Stimmanalyse nie vollständig genutzt, und in der regionalen medizinischen IT-Praxis wurde dafür nur ein geringer Automatisierungsgrad angewendet Bereich“. Es ist wichtig zu erwähnen, dass eine ähnliche Technologie bereits von Forschern verwendet wurde, um die Stimme von Parkinson und anderen Krankheiten in der Praxis zu untersuchen.

Um den Stimmindex zu ermitteln, reicht ein Smartphone oder ein anderes Gerät mit Internetverbindung aus. Nach dem Hochladen einer Audioaufnahme oder dem Live-Gespräch zeigt das System eine Schätzung an, auf deren Grundlage über den weiteren Behandlungsverlauf entschieden und Veränderungen der Stimme analysiert werden.

„Ich bin froh, Teil dieses multidisziplinären Teams unter der Leitung von Prof. Virgilijus Ulozas zu sein, und ich arbeite sehr gerne mit den Medizinern Kipras Pribuišis, Evaldas Padervinskis und den anderen zusammen“, sagt R. Maskeliūnas.

Die Forschungslösungen werden in den Kliniken des Krankenhauses der Litauischen Universität für Gesundheitswissenschaften Kaunas klinisch getestet.

Quelle:

Technische Universität Kaunas (KTU)

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Daniel Wom

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