W¶ród wielu medali, które Polacy przywie¼li z 58. Miêdzynarodowej Wystawy Wynalazków „Brussels Innova” 2009, wyró¿nia siê nagroda uzyskana przez zespó³ naukowców z Politechniki £ódzkiej. Zaproponowany przez nich System monitorowania postêpów leczenia udarów mózgu na podstawie analizy g³osu uzyska³ nie tylko z³oty medal z wyró¿nieniem, ale i najwy¿sz± nagrodê – Grand Prix. To trzecie takie wyró¿nienie dla polskich naukowców w historii tej wystawy. Autorami wynalazku s±: mgr in¿. Damian Krzesimowski oraz profesorowie Zygmunt Ciota i Andrzej Napieralski z Katedry Mikroelektroniki i Technik Informatycznych P£.
Pracownicy katedry od 2000 r. pracuj± nad analiz± i przetwarzaniem g³osu ludzkiego. Od kilkunastu lat wspó³pracuj± ze ¶rodowiskiem medycznym, m.in. realizuj±c projekty wspomagaj±ce diagnostykê zaburzeñ uk³adu kr±¿enia i choroby Alzheimera czy klasyfikacjê oparzeñ skóry. – Pomys³ rozszerzenia wspó³pracy na wspomaganie diagnostyki leczenia udarów mózgu na podstawie analizy g³osu powsta³ pó³tora roku temu i zosta³ sformalizowany w postaci pracy doktorskiej Damiana Krzesimowskiego – wyja¶nia genezê wynalazku prof. Napieralski.
Opracowany w P£ system umo¿liwia ocenê stanu zdrowia pacjenta w trakcie leczenia po udarze, na podstawie analizy jego g³osu. – Znale¼li¶my zale¿no¶ci miêdzy uszkodzeniami o¶rodków nerwowych odpowiedzialnych za generacjê sygna³ów mowy, a specyficznymi parametrami mowy pacjenta hospitalizowanego po udarze mózgu – mówi prof. Napieralski.
Wystarczy, by pacjent wypowiedzia³ do mikrofonu g³oskê „a”. D¼wiêk jest rejestrowany cyfrowo, a nastêpnie analizowany przez program komputerowy, opracowany przez ³ódzkich naukowców. – Z punktu widzenia informatyki, wymagania dla algorytmów pod wzglêdem ilo¶ci i specyfiki obliczeñ oraz dok³adno¶ci wyników s± na tyle nietypowe, ¿e nie da siê ich spe³niæ przy u¿yciu dostêpnego na rynku oprogramowania – t³umaczy prof. Napieralski. Jedynym rozwi±zaniem by³o opracowanie zestawu algorytmów nowego typu do analizy d¼wiêku, który pozwala na stwierdzenie i monitorowanie zmian stanu o¶rodkowego uk³adu nerwowego pacjentów. Zasadniczymi problemami, które wymaga³y rozwi±zania, by³y mechanizmy selekcjonuj±ce odpowiednie fragmenty próbek do analizy oraz eliminuj±ce b³êdy mowy, niewynikaj±ce z nastêpstw naczyniopopchodnego uszkodzenia mózgu. Do odpowiedniego doboru próbek poddawanych badaniom wykorzystany jest system odró¿niaj±cy czê¶ci mowy na d¼wiêczne i nieanalizowane bezd¼wiêczne oraz odrzucaj±cy inne elementy szumowe. Tak przygotowane dane poddawane s± analizom sygna³owym, a ich wyniki wnioskowaniu statystycznemu. Analiza d¼wiêku pozwala uzyskaæ informacjê o stanie mózgu pacjenta, a powtarzanie tego prostego badania umo¿liwia diagnozê postêpów leczenia udaru mózgu. Porównywanie parametrów g³osu osoby chorej z parametrami gromadzonymi w bazie danych dla osób zdrowych zwiêksza efektywno¶æ metody zaproponowanej przez naukowców z Politechniki £ódzkiej.
Prototypowy system ju¿ od pó³ roku jest testowany we wspó³pracy z prof. Andrzejem Klimkiem i dr Bo¿en± Adamkiewicz ze szpitala im. M. Kopernika w £odzi. Okaza³o siê, ¿e mo¿na przy jego pomocy diagnozowaæ chorych, którzy ulegli zarówno niedokrwiennemu, jak i krwotocznemu udarowi mózgu. W wielu przypadkach otrzymano wyniki obrazuj±ce postêp leczenia, porównywalne z kosztownymi i czêsto trudno dostêpnymi badaniami tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego. Zaproponowane przez naukowców z P£ rozwi±zanie jest tañsze, prostsze, a wyniki badañ wskazuj± na du¿± skuteczno¶æ systemu. Badanie jest ca³kowicie nieinwazyjne. Do jego przeprowadzenia wystarczy komputer z odpowiednim oprogramowaniem i sprzêt nagrywaj±cy z wysokiej klasy mikrofonem. Nowy system stanowi znaczne rozszerzenie istniej±cych nieinwazyjnych metod oceny stanu zdrowia pacjentów na podstawie parametrów g³osu. Zapewne bêdzie cennym uzupe³nieniem tradycyjnej diagnostyki, stosowanej w przypadku udarów.
Twórcy systemu zamierzaj± doskonaliæ opracowan± metodê tak, by umo¿liwiæ pacjentom badanie postêpów leczenia w domu, ju¿ po wyj¶ciu ze szpitala, np. za pomoc± telefonów komórkowych. Prof. Napieralski ma nadziejê, ¿e w przysz³o¶ci system bêdzie móg³ byæ wykorzystany tak¿e w badaniach prowadzonych przez logopedów.