Разработка студентов ЛЭТИ поможет вернуть радость общения слабослышащим людям

Разработка студентов ЛЭТИ поможет вернуть радость общения слабослышащим людям

Студенты Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» разработали программно-аппаратный комплекс по развитию речевого слуха и памяти.

26.09.2018 945

Тренировка – понятие, знакомое всем без исключения. Тренировать мышцы, реакцию, память и силу воли хоть раз в жизни принимался каждый из нас. О том, как можно тренировать слух и для кого жизненно важна такая тренировка, задумались будущие IT-специалисты из петербургского вуза.

Тренировать ослабленный слух путем звуковой стимуляции медики пытались издавна. Еще в VI веке доктора использовали звуки ударов большого колокола, чтобы активировать слух у глухих. В 1800 году французский медик Жан Итар в парижской школе для глухонемых учил своих подопечных определять и различать гласные и согласные, а также звуки разной высоты. Ослабевший впоследствии интерес к слуховой тренировке возродился в конце 1990-х годов, когда исследователи доказали, что головному мозгу свойственна пластичность – а значит, существуют реальные возможности восстановления слуховой системы.

«Более половины всех случаев слуховых расстройств приходится на поражение звуковосприятия, хронические формы которого не поддаются лечению. Долгое время единственно возможным способом компенсации проблем со слухом были традиционные слуховые аппараты. Однако даже самый современный, индивидуально настроенный слуховой аппарат далеко не всегда позволяет разбирать речь. Сегодня одной из наиболее эффективных признана методика реабилитации пациентов с использованием слуховой тренировки. Важной задачей стала разработка современных технических средств, которые удовлетворяли бы требованиям потребителей – лечащих врачей и пациентов – по доступности, функционалу и простоте использования», – рассказал руководитель команды разработчиков, доцент кафедры автоматики и процессов управления (АПУ) Дмитрий Ильич Каплун.

Появившиеся на зарубежном рынке в середине 2000-х специализированные мобильные приложения для смартфонов, нацеленные на тренировку мозга и слуха – самыми известными тренировочными приложениями стали BrainHQ от компании Posit Science и Fit Brains Trainer от Rosetta Stone – оказались востребованы миллионами людей различных возрастных категорий по всему миру. Однако в России воспользоваться разработками не смогли – из-за отсутствия возможности выбора русского языка и адаптации интерфейса программ для русскоязычных пользователей. Сегодня отечественный рынок находится в самом начале пути освоения этой технологии. Между тем, в устройствах для тренировки слуха нуждаются более 13 млн россиян, имеющих слуховые расстройства, и их количество ежегодно растет.

Первой российской разработкой стал комплекс для лечения и реабилитации пациентов с нарушениями слуха и речи – приложение для смартфонов, созданное студентами СПбГЭТУ «ЛЭТИ» совместно с представителями Первого меда и Института физиологии имени Павлова. В основу разработки положена методика слуховой тренировки – воздействия различными звуками с целью повышения речевой разборчивости за счет улучшения функций центральных отделов слуховой системы.

«Пользовательская часть программы предназначена для слуховых тренировок пациентов в различных режимах: звуки, слоги, слова, фразы, диалог, память. Вторая часть – для лечащего врача, она позволяет ему самостоятельно наполнять программу тестами и изменять уровни их сложности в соответствии с программой лечения конкретного пациента».

Студент 1 курса магистратуры факультета компьютерных технологий и информатики ЛЭТИ Георгий Ефименко

Для разработки программы потребовалось создание большой базы акустических сигналов – невербальных (тональные сигналы разной частоты и спектра – тоны, щелчки, музыкальные звуки) и вербальных – от отдельных звуков речи и слогов до слов с разным числом слогов, представляющих разные части речи (существительные, прилагательные, глаголы, причастия), произнесенных разными дикторами. Отдельную категорию сигналов, которые будут использоваться пользователями для развития помехоустойчивости слухового восприятия и разборчивости речи в шуме, составили речевые сигналы, звучащие вместе с помехой (белый шум, транспортный шум, шум ветра, дождя, музыка и пр.) и речевое многоголосье.

За помощью в наполнении базы сигналов разработчики обратились к волонтерам – студентам вуза. «Мне интересно все, что связано с сигналами. Когда ребята попросили меня помочь, я сразу согласился – было интересно, как реально разработка студентов может пойти в свет. От меня требовалось наполнять базу данных звуков. Это были обычные тональные звуки разной высоты и разной длительности – от писка до гула. Это просто механический труд. Но мне было интересно узнать, как это будет работать. А когда я узнал, что приложение реально будет использоваться для помощи больным людям, пойдет в широкие массы и кому-то действительно поможет, я загорелся», - рассказал студент 4 курса ФКТИ Сергей Самовол.

Апробация комплекса на базе Лаборатории слуха и речи Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова подтвердила его эффективность: курс слуховой тренировки в 8-10 недель (2 раза в неделю) достоверно позволяет пациентам разного возраста с хронической сенсоневральной тугоухостью и признаками центральных слуховых расстройств значительно улучшить показатели разборчивости речи и в тишине, и в шуме.

В настоящее время программный продукт проходит клинические испытания, по окончании которых он будет сертифицирован и запущен для реабилитации больных.

Используя современные IT-технологии, молодые разработчики решили главную задачу – предоставили всем людям, страдающим ЦСР, мобильный и удобный инструмент для профилактики, улучшения и лечения заболевания своевременно и без необходимости частого посещения врача.

«Нам удалось сделать многолетние разработки медиков, применяемые раньше только в амбулаторных условиях, доступными для широкого круга пользователей. Это особенно актуально для пожилых людей, которым трудно дойти до поликлиники, или живущих в удаленных районах. В ближайшее время рынок таких приложений будет активно развиваться. Со временем любой человек сможет платно скачать подобное приложение в AppStore и GooglePlay».

Доцент кафедры автоматики и процессов управления (АПУ) Дмитрий Ильич Каплун

В 2017 году студенческий проект «Разработка программного комплекса для лечения и реабилитации пациентов с нарушением слуха и речи» был признан победителем конкурса «УМНИК» и инновационного конкурса СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

Пилотная версия разработки под названием «Программно-аппаратный комплекс по развитию речевого слуха и памяти» будет продемонстрирована в ходе Санкт-Петербургского международного научно-образовательного салона, который пройдет с 28 ноября по 30 ноября 2018 года в конгрессно-выставочном центре «Экспофорум».

Результаты разработки опубликованы в сборнике материалов II Международной научной конференции по проблемам управления в технических системах (ПУТС-2017).