Материалы доступны только для специалистов сферы здравоохранения. Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.
Настройка речевых процессоров с применением алгоритмов нейросетевой системы
Настройка речевых процессоров с применением алгоритмов нейросетевой системы
Левин С.В., Наркевич А.Н., Янов Ю.К. и др. Настройка речевых процессоров с применением алгоритмов нейросетевой системы. Consilium Medicum. 2018; 20 (3): 73–76. DOI: 10.26442/2075-1753_20.3.73-76
________________________________________________
Материалы доступны только для специалистов сферы здравоохранения. Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь.
Аннотация
Результаты операции кохлеарной имплантации (КИ) напрямую зависят от качества проведенной операции, реабилитационной программы и настройки системы КИ. У каждого пациента важна максимальная точность проведения этих мероприятий. В случае допущения погрешностей на любом из этапов КИ не будет эффективна вся система реабилитации в целом. У детей раннего возраста и сложных групп пациентов субъективные данные и диагностические занятия с педагогами не могут дать достаточно сведений для настройки речевого процессора. В таких случаях используются объективные методы исследования слуха. Наиболее быстрый и автоматизированный метод объективного исследования, применяющийся в КИ, – телеметрия нервного ответа.
Целью нашего исследования являлось изучение возможности использования нейронных сетей для обработки электрически вызванного потенциала действия у пациентов с КИ.
Материалы и методы. Обследованные пациенты (n=120) были разделены на 2 группы: группа обучения нейронной сети и группа сравнения.
Результаты. Были проанализированы данные обученных нейронных сетей и выбрана сеть с наименьшей ошибкой. Структура сети составила 3 входных нейрона, 3 скрытых нейрона и 1 выходной нейрон. Доля верного прогноза при работе данной сети составила 99,2%.
Заключение. Применение нейросетевой экспертной системы позволяет увеличить информативность телеметрии нервного ответа при настройке системы КИ; оптимизировать параметры настройки речевого процессора для каждого пациента; повысить эффективность реабилитации пациентов после КИ.
Ключевые слова: кохлеарная имплантация, обучение нейронной сети, исследование слуха, нейросетевая экспертная система.
The purpose of our study was to study the possibility of using neural networks for processing electrically induced action potential in patients with CI.
Materials and methods. 120 patients were examined. The patients were divided into 2 groups: neural network training group and comparison group.
Results. The data of the trained neural networks were analyzed and the network with the lowest error was chosen. The network structure consisted of three input neurons, three hidden neurons and one output neuron. The proportion of the correct forecast for this network was 99.2%.
Conclusion. The application of the neural network expert system allows increasing the informative value of the telemetry of the neural response when tuning the CI; optimize speech processor settings for each patient; improve the efficiency of rehabilitation of patients after CI.
Key words: cochlear implantation, neural network training, hearing research, neural network expert system.
Целью нашего исследования являлось изучение возможности использования нейронных сетей для обработки электрически вызванного потенциала действия у пациентов с КИ.
Материалы и методы. Обследованные пациенты (n=120) были разделены на 2 группы: группа обучения нейронной сети и группа сравнения.
Результаты. Были проанализированы данные обученных нейронных сетей и выбрана сеть с наименьшей ошибкой. Структура сети составила 3 входных нейрона, 3 скрытых нейрона и 1 выходной нейрон. Доля верного прогноза при работе данной сети составила 99,2%.
Заключение. Применение нейросетевой экспертной системы позволяет увеличить информативность телеметрии нервного ответа при настройке системы КИ; оптимизировать параметры настройки речевого процессора для каждого пациента; повысить эффективность реабилитации пациентов после КИ.
Ключевые слова: кохлеарная имплантация, обучение нейронной сети, исследование слуха, нейросетевая экспертная система.
________________________________________________
The purpose of our study was to study the possibility of using neural networks for processing electrically induced action potential in patients with CI.
Materials and methods. 120 patients were examined. The patients were divided into 2 groups: neural network training group and comparison group.
Results. The data of the trained neural networks were analyzed and the network with the lowest error was chosen. The network structure consisted of three input neurons, three hidden neurons and one output neuron. The proportion of the correct forecast for this network was 99.2%.
Conclusion. The application of the neural network expert system allows increasing the informative value of the telemetry of the neural response when tuning the CI; optimize speech processor settings for each patient; improve the efficiency of rehabilitation of patients after CI.
Key words: cochlear implantation, neural network training, hearing research, neural network expert system.
Полный текст
Список литературы
1. Королева И.В. Кохлеарная имплантация глухих детей и взрослых (электродное протезирование слуха). СПб.: КАРО, 2009. / Koroleva I.V. Kohlearnaja implantacija gluhih detej i vzroslyh (jelektrodnoe protezirovanie sluha). SPb.: KARO, 2009. [in Russian]
2. Левин С.В. Сравнительная характеристика объективных методов исследования слуха при аудиологическом скрининге. Рос. оториноларингология. 2009; 1: 81–6. / Levin S.V. Sravnitel'naja harakteristika ob#ektivnyh metodov issledovanija sluha pri audiologicheskom skrininge. Ros. otorinolaringologija. 2009; 1: 81–6. [in Russian]3. Левина Е.А. Сенсоневральная тугоухость – общие принципы медикаментозного подхода. Consilium Medicum. 2013; 15 (11): 64–7. / Levina E.A. Sensonevralnaja tugouhost – obshhie principy medikamentoznogo podhoda. Consilium Medicum. 2013; 15 (11): 64–7. [in Russian]
4. Воронов В.А., Захаренкова О.В., Левин С.В., Левина Е.А. Осложнения после стапедопластики: некоторые подходы к диагностике и лечению. Профилактическая и клин. медицина. 2012; 1: 42–4. / Voronov V.A., Zaharenkova O.V., Levin S.V., Levina E.A. Oslozhnenija posle stapedoplastiki: nekotorye podhody k diagnostike i lecheniju. Profilakticheskaja i klin. medicina. 2012; 1: 42–4. [in Russian]
5. Кузовков В.Е., Лиленко А.С., Сугарова С.Б. Хирургические особенности при проведении кохлеарной имплантации у пациентов с аномалией мондини. Рос. оториноларингология. 2015; 3: 74–77. / Kuzovkov V.E., Lilenko A.S., Sugarova S.B. Hirurgicheskie osobennosti pri provedenii kohlearnoj implantacii u pacientov s anomaliej mondini. Ros. otorinolaringologija. 2015; 3: 74–77. [in Russian]
6. Королева И.В., Пудов В.И., Жукова О.С. Кохлеарная имплантация – новое направление реабилитации глухих. Дефектология. 2001; 1: 17–25. / Koroleva I.V., Pudov V.I., Zhukova O.S. Kohlearnaja implantacija – novoe napravlenie reabilitacii gluhih. Defektologija. 2001; 1: 17–25. [in Russian]
7. Schatzer R, Koroleva I, Griessner A et al. Speech perception with interaction-compensated simultaneous stimulation and long pulse durations in cochlear implant users. Hear Res 2015; 322: 99–106. Epub 2014 Nov 29. DOI: 10.1016/j.heares.2014.11.002
8. Королева И.В., Шапорова А.В., Кузовков В.Е. Разработка критериев и методов оценки эффективности кохлеарной имплантации у детей. Рос. оториноларингология. 2013; 6 (67): 80–6. / Koroleva I.V., Shaporova A.V., Kuzovkov V.E. Razrabotka kriteriev i metodov ocenki jeffektivnosti kohlearnoj implantacii u detej. Ros. otorinolaringologija. 2013; 6 (67): 80–6. [in Russian]
9. Лиленко А.С., Сугарова С.Б., Азизов Г.Р. Новый метод фиксации кохлеарного импланта. Опыт применения. Рос. оториноларингология. 2013; 1 (62): 146–9. / Lilenko A.S., Sugarova S.B., Azizov G.R. Novyj metod fiksacii kohlearnogo implanta. Opyt primenenija. Ros. otorinolaringologija. 2013; 1 (62): 146–9. [in Russian]
10. Левин С.В., Кузовков В.Е., Астащенко С.В. и др. Развитие телекоммуникационных технологий в кохлеарной имплантации: особенности и перспективы. Рос. оториноларингология. 2012; 4: 154–9. / Levin S.V., Kuzovkov V.E., Astashhenko S.V. i dr. Razvitie telekommunikacionnyh tehnologij v kohlearnoj implantacii: osobennosti i perspektivy. Ros. otorinolaringologija. 2012; 4: 154–9. [in Russian]
11. Кузовков В.Е., Янов Ю.К., Левин С.В. Аномалии развития внутреннего уха и кохлеарная имплантация. Рос. оториноларингология. 2009; 2: 102–7. / Kuzovkov V.E., Yanov Yu.K., Levin S.V. Anomalii razvitija vnutrennego uha i kohlearnaja implantacija. Ros. otorinolaringologija. 2009; 2: 102–7. [in Russian]
12. Ланцов А.А., Петров С.М., Пудов В.И. Краткое введение в проблему кохлеарной имплантации. Вестн. оториноларингологии. 1998; 2: 9–11. / Lancov A.A., Petrov S.M., Pudov V.I. Kratkoe vvedenie v problemu kohlearnoj implantacii. Vestn. otorinolaringologii. 1998; 2: 9–11. [in Russian]
13. Пудов В.И. Настройка речевого процессора: пособие для врачей. СПб.: НИИ ЛОР, 2011. / Pudov V.I. Nastrojka rechevogo processora: posobie dlja vrachej. SPb.: NII LOR, 2011. [in Russian]
14. Левин С.В. Оценка слуховой функции у детей с помощью регистрации стационарных слуховых вызванных потенциалов. Рос. оториноларингология. 2008; 1: 100–4. / Levin S.V. Ocenka sluhovoj funkcii u detej s pomoshh'ju registracii stacionarnyh sluhovyh vyzvannyh potencialov. Ros. otorinolaringologija. 2008; 1: 100–4. [in Russian]
15. Левина Е.А. Адгезивный отит как следствие воспалительных заболеваний носоглотки и среднего уха. Consilium Medicum. 2014; 16 (11): 77–80. / Levinа E.A. Adhesive otitis as a consequence of inflammatory diseases of the nasopharynx and the middle ear. Consilium Medicum. 2014; 16 (11): 77–80. [in Russian]
16. Пудов Н.В., Пудов В.И. Корреляционная связь между максимально комфортной громкостью и электрически вызванным потенциалом действия слухового нерва у пациентов с кохлеарными имплантами. Амурский мед. журн. 2015; 1 (9): 32–4. / Pudov N.V., Pudov V.I. Korreljacionnaja svjaz' mezhdu maksimal'no komfortnoj gromkost'ju i jelektricheski vyzvannym potencialom dejstvija sluhovogo nerva u pacientov s kohlearnymi implantami. Amurskij med. zhurn. 2015; 1 (9): 32–4. [in Russian]
17. Левин С.В., Сугарова С.Б., Кузовков В.Е. Взаимодействие лор центров при оказании высокотехнологичной медицинской помощи. Рос. оториноларингология. 2011; 1: 105–9. / Levin S.V., Sugarova S.B., Kuzovkov V.E. Vzaimodejstvie lor centrov pri okazanii vysokotehnologichnoj medicinskoj pomoshhi. Ros. otorinolaringologija. 2011; 1: 105–9. [in Russian]
18. Левин С.В., Кузовков В.Е., Астащенко С.В. и др. Развитие телекоммуникационных технологий: особенности и перспективы. Рос. оториноларингология. 2012; 4: 154–63. / Levin S.V., Kuzovkov V.E., Astashhenko S.V. i dr. Razvitie telekommunikacionnyh tehnologij: osobennosti i perspektivy. Ros. otorinolaringologija. 2012; 4: 154–63. [in Russian]
19. Наркевич А.Н., Виноградов К.А., Корецкая Н.М., Наркевич А.А. Использование прогностических математических моделей для выявления больных туберкулезом легких. Туберкулез и болезни легких. 2014; 9: 44–5. / Narkevich A.N., Vinogradov K.A., Koreckaja N.M., Narkevich A.A. Ispol'zovanie prognosticheskih matematicheskih modelej dlja vyjavlenija bol'nyh tuberkulezom legkih. Tuberkulez i bolezni legkih. 2014; 9: 44–5. [in Russian]
20. Назаров А.В., Лоскутов А.И., Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации систем. СПб.: Наука и техника, 2003. / Nazarov A.V., Loskutov A.I., Nejrosetevye algoritmy prognozirovanija i optimizacii sistem. SPb.: Nauka i tehnika, 2003. [in Russian]
________________________________________________
1. Koroleva I.V. Kohlearnaja implantacija gluhih detej i vzroslyh (jelektrodnoe protezirovanie sluha). SPb.: KARO, 2009. [in Russian]
2. Levin S.V. Sravnitel'naja harakteristika ob#ektivnyh metodov issledovanija sluha pri audiologicheskom skrininge. Ros. otorinolaringologija. 2009; 1: 81–6. [in Russian]
3. Levina E.A. Sensonevralnaja tugouhost – obshhie principy medikamentoznogo podhoda. Consilium Medicum. 2013; 15 (11): 64–7. [in Russian]
4. Voronov V.A., Zaharenkova O.V., Levin S.V., Levina E.A. Oslozhnenija posle stapedoplastiki: nekotorye podhody k diagnostike i lecheniju. Profilakticheskaja i klin. medicina. 2012; 1: 42–4. [in Russian]
5. Kuzovkov V.E., Lilenko A.S., Sugarova S.B. Hirurgicheskie osobennosti pri provedenii kohlearnoj implantacii u pacientov s anomaliej mondini. Ros. otorinolaringologija. 2015; 3: 74–77. [in Russian]
6. Koroleva I.V., Pudov V.I., Zhukova O.S. Kohlearnaja implantacija – novoe napravlenie reabilitacii gluhih. Defektologija. 2001; 1: 17–25. [in Russian]
7. Schatzer R, Koroleva I, Griessner A et al. Speech perception with interaction-compensated simultaneous stimulation and long pulse durations in cochlear implant users. Hear Res 2015; 322: 99–106. Epub 2014 Nov 29. DOI: 10.1016/j.heares.2014.11.002
8. Koroleva I.V., Shaporova A.V., Kuzovkov V.E. Razrabotka kriteriev i metodov ocenki jeffektivnosti kohlearnoj implantacii u detej. Ros. otorinolaringologija. 2013; 6 (67): 80–6. [in Russian]
9. Lilenko A.S., Sugarova S.B., Azizov G.R. Novyj metod fiksacii kohlearnogo implanta. Opyt primenenija. Ros. otorinolaringologija. 2013; 1 (62): 146–9. [in Russian]
10. Levin S.V., Kuzovkov V.E., Astashhenko S.V. i dr. Razvitie telekommunikacionnyh tehnologij v kohlearnoj implantacii: osobennosti i perspektivy. Ros. otorinolaringologija. 2012; 4: 154–9. [in Russian]
11. Kuzovkov V.E., Yanov Yu.K., Levin S.V. Anomalii razvitija vnutrennego uha i kohlearnaja implantacija. Ros. otorinolaringologija. 2009; 2: 102–7. [in Russian]
12. Lancov A.A., Petrov S.M., Pudov V.I. Kratkoe vvedenie v problemu kohlearnoj implantacii. Vestn. otorinolaringologii. 1998; 2: 9–11. [in Russian]
13. Pudov V.I. Nastrojka rechevogo processora: posobie dlja vrachej. SPb.: NII LOR, 2011. [in Russian]
14. Levin S.V. Ocenka sluhovoj funkcii u detej s pomoshh'ju registracii stacionarnyh sluhovyh vyzvannyh potencialov. Ros. otorinolaringologija. 2008; 1: 100–4. [in Russian]
15. Levinа E.A. Adhesive otitis as a consequence of inflammatory diseases of the nasopharynx and the middle ear. Consilium Medicum. 2014; 16 (11): 77–80. [in Russian]
16. Pudov N.V., Pudov V.I. Korreljacionnaja svjaz' mezhdu maksimal'no komfortnoj gromkost'ju i jelektricheski vyzvannym potencialom dejstvija sluhovogo nerva u pacientov s kohlearnymi implantami. Amurskij med. zhurn. 2015; 1 (9): 32–4. [in Russian]
17. Levin S.V., Sugarova S.B., Kuzovkov V.E. Vzaimodejstvie lor centrov pri okazanii vysokotehnologichnoj medicinskoj pomoshhi. Ros. otorinolaringologija. 2011; 1: 105–9. [in Russian]
18. Levin S.V., Kuzovkov V.E., Astashhenko S.V. i dr. Razvitie telekommunikacionnyh tehnologij: osobennosti i perspektivy. Ros. otorinolaringologija. 2012; 4: 154–63. [in Russian]
19. Narkevich A.N., Vinogradov K.A., Koreckaja N.M., Narkevich A.A. Ispol'zovanie prognosticheskih matematicheskih modelej dlja vyjavlenija bol'nyh tuberkulezom legkih. Tuberkulez i bolezni legkih. 2014; 9: 44–5. [in Russian]
20. Nazarov A.V., Loskutov A.I., Nejrosetevye algoritmy prognozirovanija i optimizacii sistem. SPb.: Nauka i tehnika, 2003. [in Russian]
2. Levin S.V. Sravnitel'naja harakteristika ob#ektivnyh metodov issledovanija sluha pri audiologicheskom skrininge. Ros. otorinolaringologija. 2009; 1: 81–6. [in Russian]
3. Levina E.A. Sensonevralnaja tugouhost – obshhie principy medikamentoznogo podhoda. Consilium Medicum. 2013; 15 (11): 64–7. [in Russian]
4. Voronov V.A., Zaharenkova O.V., Levin S.V., Levina E.A. Oslozhnenija posle stapedoplastiki: nekotorye podhody k diagnostike i lecheniju. Profilakticheskaja i klin. medicina. 2012; 1: 42–4. [in Russian]
5. Kuzovkov V.E., Lilenko A.S., Sugarova S.B. Hirurgicheskie osobennosti pri provedenii kohlearnoj implantacii u pacientov s anomaliej mondini. Ros. otorinolaringologija. 2015; 3: 74–77. [in Russian]
6. Koroleva I.V., Pudov V.I., Zhukova O.S. Kohlearnaja implantacija – novoe napravlenie reabilitacii gluhih. Defektologija. 2001; 1: 17–25. [in Russian]
7. Schatzer R, Koroleva I, Griessner A et al. Speech perception with interaction-compensated simultaneous stimulation and long pulse durations in cochlear implant users. Hear Res 2015; 322: 99–106. Epub 2014 Nov 29. DOI: 10.1016/j.heares.2014.11.002
8. Koroleva I.V., Shaporova A.V., Kuzovkov V.E. Razrabotka kriteriev i metodov ocenki jeffektivnosti kohlearnoj implantacii u detej. Ros. otorinolaringologija. 2013; 6 (67): 80–6. [in Russian]
9. Lilenko A.S., Sugarova S.B., Azizov G.R. Novyj metod fiksacii kohlearnogo implanta. Opyt primenenija. Ros. otorinolaringologija. 2013; 1 (62): 146–9. [in Russian]
10. Levin S.V., Kuzovkov V.E., Astashhenko S.V. i dr. Razvitie telekommunikacionnyh tehnologij v kohlearnoj implantacii: osobennosti i perspektivy. Ros. otorinolaringologija. 2012; 4: 154–9. [in Russian]
11. Kuzovkov V.E., Yanov Yu.K., Levin S.V. Anomalii razvitija vnutrennego uha i kohlearnaja implantacija. Ros. otorinolaringologija. 2009; 2: 102–7. [in Russian]
12. Lancov A.A., Petrov S.M., Pudov V.I. Kratkoe vvedenie v problemu kohlearnoj implantacii. Vestn. otorinolaringologii. 1998; 2: 9–11. [in Russian]
13. Pudov V.I. Nastrojka rechevogo processora: posobie dlja vrachej. SPb.: NII LOR, 2011. [in Russian]
14. Levin S.V. Ocenka sluhovoj funkcii u detej s pomoshh'ju registracii stacionarnyh sluhovyh vyzvannyh potencialov. Ros. otorinolaringologija. 2008; 1: 100–4. [in Russian]
15. Levinа E.A. Adhesive otitis as a consequence of inflammatory diseases of the nasopharynx and the middle ear. Consilium Medicum. 2014; 16 (11): 77–80. [in Russian]
16. Pudov N.V., Pudov V.I. Korreljacionnaja svjaz' mezhdu maksimal'no komfortnoj gromkost'ju i jelektricheski vyzvannym potencialom dejstvija sluhovogo nerva u pacientov s kohlearnymi implantami. Amurskij med. zhurn. 2015; 1 (9): 32–4. [in Russian]
17. Levin S.V., Sugarova S.B., Kuzovkov V.E. Vzaimodejstvie lor centrov pri okazanii vysokotehnologichnoj medicinskoj pomoshhi. Ros. otorinolaringologija. 2011; 1: 105–9. [in Russian]
18. Levin S.V., Kuzovkov V.E., Astashhenko S.V. i dr. Razvitie telekommunikacionnyh tehnologij: osobennosti i perspektivy. Ros. otorinolaringologija. 2012; 4: 154–63. [in Russian]
19. Narkevich A.N., Vinogradov K.A., Koreckaja N.M., Narkevich A.A. Ispol'zovanie prognosticheskih matematicheskih modelej dlja vyjavlenija bol'nyh tuberkulezom legkih. Tuberkulez i bolezni legkih. 2014; 9: 44–5. [in Russian]
20. Nazarov A.V., Loskutov A.I., Nejrosetevye algoritmy prognozirovanija i optimizacii sistem. SPb.: Nauka i tehnika, 2003. [in Russian]
Авторы
С.В.Левин1,2, А.Н.Наркевич*3, Ю.К.Янов1, С.Г.Вахрушев3, В.Е.Кузовков1,3, Е.А.Левина1, В.А.Воронов2, А.В.Шапорова1
1 ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт уха, горла, носа и речи» Минздрава России. 190013, Россия, Санкт-Петербург, ул. Бронницкая, д. 9;
2 ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И.Мечникова» Минздрава России. 191015, Россия, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41;
3 ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого» Минздрава России. 660022, Россия, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
*narkevichart@gmail.com
1 Saint Petersburg Research Institute of Ear, Nose, Throat and Speech of the Ministry of Health of the Russian Federation. 190013, Russian Federation, Saint Petersburg, ul. Bronnitskaya, d. 9;
2 I.I.Mechnikov North-West State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. 191015, Russian Federation, Saint Petersburg, ul. Kirochnaya, d. 41;
3 Prof. V.F.Voino-Yasenetski Krasnoyarsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. 660022, Russian Federation, Krasnoyarsk, ul. Partizana Zhelezniaka, d. 1
*narkevichart@gmail.com
2 ФГБОУ ВО «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И.Мечникова» Минздрава России. 191015, Россия, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41;
3 ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого» Минздрава России. 660022, Россия, Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1
*narkevichart@gmail.com
________________________________________________
1 Saint Petersburg Research Institute of Ear, Nose, Throat and Speech of the Ministry of Health of the Russian Federation. 190013, Russian Federation, Saint Petersburg, ul. Bronnitskaya, d. 9;
2 I.I.Mechnikov North-West State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. 191015, Russian Federation, Saint Petersburg, ul. Kirochnaya, d. 41;
3 Prof. V.F.Voino-Yasenetski Krasnoyarsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation. 660022, Russian Federation, Krasnoyarsk, ul. Partizana Zhelezniaka, d. 1
*narkevichart@gmail.com
Цель портала OmniDoctor – предоставление профессиональной информации врачам, провизорам и фармацевтам.