Операции на органах шеи остаются одной из самых чувствительных зон современной хирургии не только из-за анатомической сложности, но и из-за последствий, которые могут напрямую влиять на качество жизни. Речь идет не просто о рисках для здоровья, а о потере голоса. Именно эту проблему пытаются решить ученые ПГУ совместно с московскими врачами — об этом редакции Наука Mail сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
Ученые ПГУ разрабатывают программный продукт, который позволит врачам точнее отслеживать изменения голосовой функции до и после операции и вовремя вмешиваться, если что-то идет не так. Подробности о разработке порталу Наука Mail рассказал руководитель проекта, профессор ПГУ, доктор технических наук Алан Алимурадов.
Риски потери голоса после операции на шее
Хирургия шеи это всегда работа «в тесноте»: рядом проходят сосуды, дыхательные пути и нервы, отвечающие за голос. Любое вмешательство здесь требует предельной точности. Как отмечает Алимурадов, масштаб проблемы недооценивают: ежегодно только в России выполняется более 30 тыс. операций на щитовидной железе. Частота стойкого пареза после таких вмешательств составляет от 0,5 до 2,7%.
На первый взгляд цифры выглядят не такими пугающими, но в абсолютных значениях речь идет о тысячах пациентов. При этом, как показывает статистика последних лет, число заболеваний щитовидной железы продолжает расти, а значит, увеличивается и количество операций. Причина осложнений в повреждении нервов, иннервирующих голосовой аппарат, прежде всего наружной ветви верхнего гортанного нерва. Даже частичное нарушение его работы может изменить голос, иногда необратимо.
Особенность разработки ПГУ
Ключевая особенность разработки — способ обработки речевого сигнала. В основе лежит метод декомпозиции на эмпирические моды, который позволяет разложить голос на составляющие и анализировать их отдельно. Это принципиально отличается от традиционных методов.
Уникальность решения — в применении адаптивного подхода к разложению речевых сигналов на частотные составляющие. Он учитывает особенности моторики голосового аппарата в норме и патологии.
На практике это означает, что система не просто фиксирует «изменился голос или нет», а анализирует, какие именно параметры изменились и насколько. Для повышения точности были использованы дополнительные методы обработки, устойчивые к шумам:
- анализ кратковременной энергии речевых фрагментов;
- оценка частоты с учетом распределения энергии в спектре;
- сегментация сигнала в частотно-временной области.
Как система будет работать в практике врача
Система не «знает», какой голос у пациента должен быть в абсолютном значении. Она работает через условное сравнение. До операции и после нее регистрируются речевые сигналы, которые затем анализируются и сопоставляются между собой. Алимурадов поясняет, что работа системы построена на сравнительном анализе параметров речи до и после операции. Мы оцениваем динамику и степень изменений. Это позволяет врачу понять, укладываются ли изменения в норму или выходят за допустимые границы.
Процесс использования системы встроен в обычный прием. Пациент записывает речь — это могут быть заранее подобранные фразы, которые позволяют максимально полно задействовать голосовой аппарат. Затем запись загружается в программу, и она автоматически проводит анализ. Вся процедура занимает считанные минуты.
Если параметры остаются в пределах нормы, дополнительного вмешательства не требуется. Если нет, то пациенту рекомендуют обратиться к узкому специалисту, например, к фониатру.
Можно ли с помощью системы предотвратить потерю голоса
Один из ключевых вопросов — влияет ли технология на сам риск осложнений. Алан Алимурадов ответил на наш вопрос следующим образом:
То есть речь идет не о «страховке» от осложнений, а о более точной и своевременной реакции на них. Сам процесс восстановления голоса остается сложным и зависит от множества факторов — от характера повреждения до индивидуальных особенностей пациента. Поэтому, как отмечает Алимурадов, напрямую оценить, насколько система сокращает сроки реабилитации, невозможно.
Что уже сделано и что дальше
На текущий момент разработчики зарегистрировали три программных модуля, которые отвечают за предварительную обработку и анализ речи. Они уже протестированы на более чем 300 речевых сигналах, полученных от 20 пациентов до и после операций. Результаты показали, что система действительно точнее отслеживает изменения голоса по сравнению с предыдущими подходами. Следующий этап — создание полноценного программного продукта и его апробация в клинике.
Ранее мы рассказывали, что российские ученые нашли в вечной мерзлоте живого неизвестного микроба.
