Обработка речевых сигналов в целях клинической диагностики и идентификации пациента («P.A.D – Parkinson-Alzheimer Disease»)
Аннотация
Болезнь Паркинсона, как известно, является неврологическим заболеванием, которое вызывает от легкого до глубокого нарушения процесса общения в зависимости от стадии развития болезни. Болезнь Паркинсона (PD) в настоящее время является вторым наиболее распространенным неврологическим синдромом после болезни Альцгеймера. В ходе своей эволюции, PD вызывает разнообразные симптомы, и это влияет на систему, которая контролирует выполнение опорно-двигательной функций человека, таких как ходьба, разговор или выполнения других простых задач. Ежедневные процессы, как дозирование лекарств, физические упражнения, приема пищи и контроль настроения пациента, должны постоянно отслеживаться и при необходимости корректироваться. Только 3-4% пациентов получают своевременного лечения. Это объясняется тем, что физические лица могут иметь различного рода ограничения, которые затрудняют или ограничивают их возможности своевременного клинического обследования, лечения или иных услуг предоставляемых терапевтом. В связи с этим оценка качества речи, а также выявление причин ее деградации, в контексте PD на основе фонологических и акустические характеристики стали основные задачей врачей и дефектологов.
Растет интерес к инструментам телемониторинга для оценки тяжести заболевания по средствам обработки и распознания голосовых сигналов речи пациента. В последние годы технические условия были изменены и эволюция информационных технологий сделала широкий спектр доступных устройств, с практически бесконечным объема мощностей для хранения и обработки имеющихся данных. Беспроводной устройства связи также заняли значительные позиции как в научной, так и в повседневной жизни. Эта тенденция подтолкнула на исследование данной области с дальнейшем этапом разработки удаленных систем телемониторинга в медицинской сфере, в частности для клинической диагностики пациентов больных Паркинсоном.
Магистерская диссертация посвящена проектированию и разработки информационной системе телемониторинга пациентов страдающих болезнью Паркинсона с целью клинической диагностики симптомов, уровня тяжести и степени прогрессирования.
Предметом исследования в данной работе является современные инструменты, методологии и технологии распознания речи, применяемые в медицинской сфере услуг, нацеленные на удаленную работу с пациентом страдающих неврологическими заболеваниями (болезнь Паркинсона).
Цель работы – построение информационной системы удаленного мониторинга пациентов страдающих PD основанной на технологии распознания речевых сигналов с целью клинической диагностики и оценки его состояния здоровья.
Для достижения поставленной задачи нужно выполнить следующий ряд задач:
определить способы записи речевых сигналов;
изучить существующие методы для обработки и анализа речевых сигналов;
исследовать аспекты программного содержания для работы с аудиоинформацией ;
исследовать архитектуру современных систем распознания речи;
определить существующие программные языки машинного обучения;
изучить современные пути развития клинической диагностики на основе аудиоанализа;
определить способы сбора информации о клиническом состоянии пациента;
определить методы диагностики, применяемые в клинических исследованиях пациентов больных Паркинсоном
рассмотреть варианты применение современных информационных технологий в процессах распознания речи и диагностике пациентов
разработать методологию внедрения интеллектуальной информационной системы обработки и распознания речи для диагностики и идентификации больных Паркинсоном. Конец формы
Актуальность исследования. Болезнь Паркинсона (PD) является распространенным нейродегенеративным расстройством, где заболеваемость превышает 100/100000. Кроме того, не исключено, что эти данные недооценивают данную проблему, так как еще 20% людей страдающих болезнью Паркинсона, не продиагностированы. Нарушениями речи являются одними из первых показателей наступления PD.
В настоящее время нет никакого лечения для PD, хотя лекарства и хирургическое вмешательство может облегчить симптомы и улучшить качество жизни для большинства. Однако, ранняя диагностика и отслеживание болезни имеют решающее значение для максимизации эффекта от лечения. Отслеживание симптомов и степени тяжести PD в настоящее время достигается с помощью регулярных физических визиты в клинику, и по средствам субъективной оценки способности субъекта выполнять ряд эмпирических тестов. Тем не менее, несмотря на опыт врачей и доступные рекомендации, оценки симптомов PD часто варьируется между экспертами, подчеркивая необходимость выявления объективного клинического инструмента для отслеживания прогрессирование симптомов PD.
Научная новизна:
- отсутствие отечественной, научно-исследовательской базы в рамках клинической диагностики и идентификации болезни Паркинсона методом распознания речи;
- отсутствие аналогов подобного рода программного обеспечения на рынке медицинского оборудования России;
- отсутствие возможности адаптировать зарубежных технологий под нужды Россиян.
Практическая значимость работы заключается в том, чтобы разработать систему удаленного телемониторинга для диагностики и наблюдения за больными страдающими болезнью Паркинсона в удаленном ражими для того чтобы создать легкодоступное средство для диагностирования и обследования лиц имеющих физические, финансовые, психологические или иные трудности для традиционного способа обследования.
Структура диссертации.
В первой части собранны теоретические аспекты обработки и анализа речевых сигналов. Выявляются методологии для сбора и анализа речевых сигналов, а так же методы и признаки их распознания и классификации.
Во второй части данной диссертации исследованы существующие способы обработки и анализа речевых данных разработанных с использованием современных инструментов и применяемых в обширных целевых сферах. Так же просмотрены достижения использования систем распознания речи в сферах медицинского обслуживания и клинической диагностики, в том числе и для диагностики болезни Паркинсона.
В третьей части, на основании собранного и изученного в процессе написания магистерской диссертации, материала, была спроектирована информационная интеллектуальная система. Были описаны сильные и слабые стороны, и так же подобраны инструменты для дальнейшей разработки. Приведены основные показатели качества разрабатываемой системы на горизонтальном уровне ее реализации и продвижения.
Растет интерес к инструментам телемониторинга для оценки тяжести заболевания по средствам обработки и распознания голосовых сигналов речи пациента. В последние годы технические условия были изменены и эволюция информационных технологий сделала широкий спектр доступных устройств, с практически бесконечным объема мощностей для хранения и обработки имеющихся данных. Беспроводной устройства связи также заняли значительные позиции как в научной, так и в повседневной жизни. Эта тенденция подтолкнула на исследование данной области с дальнейшем этапом разработки удаленных систем телемониторинга в медицинской сфере, в частности для клинической диагностики пациентов больных Паркинсоном.
Магистерская диссертация посвящена проектированию и разработки информационной системе телемониторинга пациентов страдающих болезнью Паркинсона с целью клинической диагностики симптомов, уровня тяжести и степени прогрессирования.
Предметом исследования в данной работе является современные инструменты, методологии и технологии распознания речи, применяемые в медицинской сфере услуг, нацеленные на удаленную работу с пациентом страдающих неврологическими заболеваниями (болезнь Паркинсона).
Цель работы – построение информационной системы удаленного мониторинга пациентов страдающих PD основанной на технологии распознания речевых сигналов с целью клинической диагностики и оценки его состояния здоровья.
Для достижения поставленной задачи нужно выполнить следующий ряд задач:
определить способы записи речевых сигналов;
изучить существующие методы для обработки и анализа речевых сигналов;
исследовать аспекты программного содержания для работы с аудиоинформацией ;
исследовать архитектуру современных систем распознания речи;
определить существующие программные языки машинного обучения;
изучить современные пути развития клинической диагностики на основе аудиоанализа;
определить способы сбора информации о клиническом состоянии пациента;
определить методы диагностики, применяемые в клинических исследованиях пациентов больных Паркинсоном
рассмотреть варианты применение современных информационных технологий в процессах распознания речи и диагностике пациентов
разработать методологию внедрения интеллектуальной информационной системы обработки и распознания речи для диагностики и идентификации больных Паркинсоном. Конец формы
Актуальность исследования. Болезнь Паркинсона (PD) является распространенным нейродегенеративным расстройством, где заболеваемость превышает 100/100000. Кроме того, не исключено, что эти данные недооценивают данную проблему, так как еще 20% людей страдающих болезнью Паркинсона, не продиагностированы. Нарушениями речи являются одними из первых показателей наступления PD.
В настоящее время нет никакого лечения для PD, хотя лекарства и хирургическое вмешательство может облегчить симптомы и улучшить качество жизни для большинства. Однако, ранняя диагностика и отслеживание болезни имеют решающее значение для максимизации эффекта от лечения. Отслеживание симптомов и степени тяжести PD в настоящее время достигается с помощью регулярных физических визиты в клинику, и по средствам субъективной оценки способности субъекта выполнять ряд эмпирических тестов. Тем не менее, несмотря на опыт врачей и доступные рекомендации, оценки симптомов PD часто варьируется между экспертами, подчеркивая необходимость выявления объективного клинического инструмента для отслеживания прогрессирование симптомов PD.
Научная новизна:
- отсутствие отечественной, научно-исследовательской базы в рамках клинической диагностики и идентификации болезни Паркинсона методом распознания речи;
- отсутствие аналогов подобного рода программного обеспечения на рынке медицинского оборудования России;
- отсутствие возможности адаптировать зарубежных технологий под нужды Россиян.
Практическая значимость работы заключается в том, чтобы разработать систему удаленного телемониторинга для диагностики и наблюдения за больными страдающими болезнью Паркинсона в удаленном ражими для того чтобы создать легкодоступное средство для диагностирования и обследования лиц имеющих физические, финансовые, психологические или иные трудности для традиционного способа обследования.
Структура диссертации.
В первой части собранны теоретические аспекты обработки и анализа речевых сигналов. Выявляются методологии для сбора и анализа речевых сигналов, а так же методы и признаки их распознания и классификации.
Во второй части данной диссертации исследованы существующие способы обработки и анализа речевых данных разработанных с использованием современных инструментов и применяемых в обширных целевых сферах. Так же просмотрены достижения использования систем распознания речи в сферах медицинского обслуживания и клинической диагностики, в том числе и для диагностики болезни Паркинсона.
В третьей части, на основании собранного и изученного в процессе написания магистерской диссертации, материала, была спроектирована информационная интеллектуальная система. Были описаны сильные и слабые стороны, и так же подобраны инструменты для дальнейшей разработки. Приведены основные показатели качества разрабатываемой системы на горизонтальном уровне ее реализации и продвижения.