AI輔助在醫療上應用來啦!不是影像處理啦..
為什麼無法說話?
聲帶受傷，聲音啞啞沙沙的或者根本發不出聲音來?講話的動作還在啊?這樣不能說話嗎?在真實世界，有聲音上的疾病，包含生理上聲帶的問題或者咽喉手術後復原的期間，患者常常會發音困難或者無法發聲。這也是我們會看到以正式或不正式的手語來解決溝通上的問題。
現在科技這麼發達，還有AI啊，難道沒有比手語以外的方法嗎?
這篇文章要介紹是加州大學洛杉磯分校的研究團隊，最近發表在Nature Communication上的的新發明，很有機會在未來解決上述問題，讓發不出聲音的患者也可以「說話」。
自供電的發音貼片
這個發明是一個大約1平方英吋大小，重量約7克，厚度0.06吋，附有生物相容性的膠帶。質感柔緩且薄，可以拉伸，像貼片的東西。使用時貼在喉嚨外部、靠近聲帶的皮膚上。聲帶功能障礙的人，只要講話，即使沒有聲音，這個貼片狀的東西就能將喉嚨肌肉的運動，變成一種訊號，轉成聲音。貼完撕下來還可以重複貼。這個訊號轉換的過程，借助了現在最興起的機器學習技術。實驗結果顯示，這項發明將肌肉運動轉變成聲音的準確率約94.68%。
好奇這個貼片裝置有哪些組件嗎?
主要有兩個組件。一個是自供電的感測元件，能夠將肌肉運動轉換為電訊號，這些訊號再經過機器學習演算法，轉換為語音訊號。另一個組件，負責將上面產出的語音訊號，轉換成語音表達出來，也就是我們聽的人會聽到的「聲音」。而每一個組件各自有兩層，一層是具有彈性的生物相容性矽化合物，聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS )；另一層是銅質感應線圈做成的磁感應層。而夾在這兩個組件(每個組件有二層)的中間，還有一層，也就是第五層，是產生磁場，混有PDMS的微型磁鐵。
準確度驗證
實驗進行準確驗證的部分，有8位健康成年人參與。收集這些人的喉部肌肉運動數據，再利用機器學習演算，將產生的訊號與特定的詞彙之間進行關聯。接著，透過第二個組件，將相應的語音輸出。參與測試者要發音說出五句話，包含發音很大聲和無聲，證明這個發明的準確性。這五句話是什麼呢?當然是太困難的句子，像是: “Hi, Rachel, how are you doing today?” 和 “I love you!” 。下一步，是繼續透過機器學習來增加詞彙量，除此之外，也要對患有言語障礙的人進行測試。
基礎感測機制
上面提到的感測組件，到底是什麼?
事實上，這個研究團隊在2021年就開發出軟磁感測機制，能檢測磁場變化。當磁場因為機械力而改變時(這裡指得是喉嚨那裏的肌肉力量)，磁彈性層中有蛇紋石形狀的感應線圈，能產生高品質的電訊號，用來感測肌肉力量。看起來這個聲音轉換貼片，是這個感測器的延伸應用。該團隊也曾開發出一種手套，給比手語的人穿上再比手語，就能將英語手語轉換成「聲音」，手語人能藉此和看不懂手語的人溝通。看來都是某種肌肉動作的訊號轉換，但手套發明和貼片發明，應用的層級和面向不同。
現在的解決方式?
那麼大家好奇，這個貼片之外，現有在醫療上怎麼做呢?現有的解決方式，還是偏向「侵入式」，例如:電子喉、氣管食道發聲管裝置、氣動式人工發聲器 。這也就是這個非侵入式聲音轉換貼片的價值。另外，研究顯示，有~30%的人一生中有機會經歷發音困難的過程。而治療大約要三個月到一年，這段期間可能患者完全不能說話。如果未來這個貼片裝置的發明能夠成功，這段患者不能發聲的時間，將有新的發聲輔助。
還有就是，不知道這個裝置對聾啞人士有沒有幫助呢?如果聾啞人士，在聲帶附近貼上這個貼片，是不是做出講話的動作，都能發聲呢?又或者覺得自己聲音不夠優美的人，也可以裝置這種貼片，多元應用，讓自己的聲音更優美?
