Umělá inteligence v logopedii – český projekt umožní přesnější diagnostiku i cílenou terapii dysartrie

Dysartrie patří mezi získané motorické poruchy řeči, kdy ochabnutí orofaciálního svalstva vede k narušení hybnosti a kontroly pohybů čelisti, jazyka, hltanu nebo hlasivek. Základem dysartrie je neurologické poškození, ke kterému dochází nejčastěji v důsledku cévní mozkové příhody, úrazu hlavy a mozku nebo některého z neurodegenerativních onemocnění.

K diagnostice dysartrie je v současnosti využíváno vyšetření pomocí dotazníku (v tištěné a nově i elektronické verzi na CD) nazvaného Test 3F, který se skládá ze 3 částí: faciokineze, fonorespirace a fonetika. Zahrnuje 45 otázek a vyšetření tak může trvat i déle než hodinu. Vzhledem k tomu, že vyhodnocování testu je z části založeno na subjektivním posouzení logopeda, diagnostika nemusí být zcela přesná.

Výzkumný tým doc. Ing. Jiřího Mekysky, Ph.D., Ing. Jána Muchy, Ph.D., a Ing. Zoltána Galáže, Ph.D., z Ústavu telekomunikací FEKT VUT v Brně a společnosti Scicake se proto ve spolupráci s logopedkou PhDr. Mgr. Milenou Košťálovou, Ph.D., z Neurologické kliniky LF MU a FN Brno rozhodl vytvořit aplikaci, která vyšetření dysartrie usnadní, zkrátí a hlavně zobjektivizuje. Projekt autoři rozdělují do 2 částí, které na sebe úzce navazují, a to diagnostika a cílená terapie.

1. fáze – digitalizace a objektivizace diagnostiky

První fází a základem celého projektu je převedení tištěného dotazníku do digitální podoby a zkrácení současného testu z 45 na 9 otázek. Výsledkem je aplikace, kterou má klinický logoped například v tabletu. Spolu s pacientem projde několik úloh, kterými může být například řečové cvičení nebo cvičení pohybů jazyka a rtů. U každé úlohy následně klinický logoped pacientův výkon ohodnotí a prostřednictvím aplikace na konci procesu zjistí celkové skóre, ze kterého vyplyne míra řečové poruchy.

Výsledek tohoto vyšetření však i přesto stále značně závisí na subjektivním hodnocení vyšetřujícího logopeda, a proto je hlavním cílem výzkumného projektu vnést do procesu vyšetření dysartrie objektivitu.

Tedy zatímco bude pacient vykonávat testová cvičení, aplikace pomocí mikrofonu a kamery zaznamená řeč a pohyby tváře. Podle záznamu následně vyhodnotí takzvané digitální biomarkery – řečové parametry, na základě kterých je pomocí statistické analýzy a umělé inteligence logopedovi automaticky doporučeno výsledné hodnocení.

Výsledkem je doporučení, nikoliv automatický systém 

Navrženým hodnocením se logoped řídit může, ale také nemusí. „Je důležité upozornit na to, že nevytváříme žádnou samodiagnostiku nebo automatický systém, který by pacienty sám diagnostikoval. Vytváříme pro klinické logopedy systém doporučení, který vyšetření urychlí a objektivizuje,“ upozorňuje spoluzakladatel projektu Ján Mucha.

K navrženému doporučení bude mít logoped také k dispozici zpětnou vazbu. „Metody, které používáme, nejsou žádné černé skříňky. Velmi si zakládáme na interpretabilitě výsledků, aby logoped měl možnost zjistit, na základě čeho se model umělé inteligence takto rozhodl,“ upřesňuje dr. Mucha. Mezi další výhody digitální aplikace patří například možnost sdílení a porovnávání výsledků, ukládání statistik a historie jednotlivých pacientů nebo integrace dat do větších zdravotních systémů.

2. fáze – implementace cílené terapie

Druhou částí projektu bude implementace rozšiřující aplikace pro cílenou terapii dysartrie přímo u pacientů. Podle současné praxe klinický logoped pacientovi nadefinuje vhodná cvičení, předá mu sadu návodů a doporučení a pacient následně doma sám cvičí. Tento způsob terapie je pro pacienty často demotivující a zdlouhavý. Navíc pacient nemá kromě občasných konzultací k prováděným cvičením žádnou zpětnou vazbu. 

Nově systém po skončení diagnostiky automaticky doporučí, která konkrétní cvičení by měl pacient provádět. Klinický logoped je následně buď schválí, nebo dále upraví. Pacient poté v domácích podmínkách pracuje s interaktivní aplikací, pomocí které jednotlivá cvičení provádí. Těmi může být třeba nácvik výslovnosti nebo pohybová cvičení jazyka a tváře. Aplikace umožní také online spojení s logopedem, který tak bude moci pacienta vzdáleně monitorovat a případně dále individualizovat terapii. Terapeutická aplikace má tedy za cíl léčbu zefektivnit, urychlit a celý proces terapie tak učinit příjemnějším.

Slibné výsledky pilotního testování ve FN Brno

Pilotní testování prvního prototypu aplikace probíhalo pod dohledem logopedky dr. Mileny Košťálové na jednotce intenzivní péče Fakultní nemocnice Brno. Zatím se testy týkaly pouze digitalizované podoby stávajícího papírového dotazníku. Výzkumníky totiž zajímalo hlavně to, jak bude pacient na nové vyšetření reagovat. „Chtěli jsme nejprve zjistit, jestli je forma online aplikace v nemocničním prostředí vůbec přijatelná a jestli ji lze použít třeba právě na jednotce intenzivní péče, kde jsou léčeni pacienti například po závažných cévních mozkových příhodách,“ vysvětlil dr. Mucha.

Obr.  Milena Košťálová při testování prototypu digitální diagnostiky dysartrie ve FN Brno 

Z testů vyplynulo, že formu vyšetření pacient na lůžku nijak zásadně neřeší. Za hlavní benefit lze označit především výraznou úsporu času. Pouhým převedením testu do digitalizované podoby se povedlo vyšetření zkrátit o 20–30 %. Odborníci ocenili také mnohem snazší manipulaci s dotazníky a vyhodnocení úloh v tabletu oproti archu papírových dotazníků.

První verze systému letos, certifikace za 2 roky

Na další vývoj projektu dostal výzkumný tým Scicake v lednu 2024 finanční podporu Jihomoravského inovačního centra (JIC) v rámci půlročního programu „Prototypuj a ověřuj“. Během této doby bude dosavadní prototyp aplikace upraven do prototypu ověřeného v testovacích podmínkách, který bude obsahovat diagnostickou část aplikace.

První verze systému by tak mohla být logopedům v rámci experimentálního nasazení k dispozici už koncem tohoto roku. K plnému uvedení do praxe ale bude potřeba certifikace zdravotnických prostředků (MDR – Medical Device Regulation), jejíž udělení může trvat až 2 roky. V mezidobí proto chtějí autoři projektu pracovat na terapeutické části aplikace. Plně certifikovaná aplikace by se mohla do českých nemocnic a ambulancí klinických logopedů dostat na přelomu let 2025 a 2026.

(jko)

Zdroje: 
1. Nový prototyp start-upu VUT zkrátí délku vyšetření dysartrie a zefektivní její terapii. Vysoké učení technické v Brně, 22. 11. 2023. Dostupné na: www.vut.cz/vut/media/tiskove-zpravy-f19527/novy-prototyp-start-upu-vut-zkrati-delku-vysetreni-dysartrie-a-zefektivni-jeji-terapii-d249101
2. Scicake. Data industry for your industry. Scicake, 2024. Dostupné na: www.scicake.com