聲紋把脈- 元智電機與亞東醫院合作計畫參與紀實

February 15, 2019

2016年 方士豪老師與王棨德醫師第一次接觸

作者蔡宗穎畢業於元智電機系,現為元智電機所一年級生

從電視上常看到流行性感冒的新聞,假如到醫院裡的診間走走,相較其他科別,耳鼻喉科的病患總是絡繹不絕,耳鼻喉科的醫生們也從清晨看診到黑夜~

因為想進行生醫方面的研究,我常隨方士豪老師前往亞東醫院拜會耳鼻喉科的王棨德醫師,藉由定期參與亞東醫院的會議,了解聲帶的疾病與病理。數次討論後,王醫師與方老師逐漸擬出研究主題。

除了感冒發燒,喉部囊腫(CYST)與腫瘤(Nodule)也是常發生的疾病,初期病患不易察覺,一旦發現往往難以收拾。由於感染部位處喉部深處的聲帶,須有專科醫師以特殊儀器深入檢查才能確認,檢測費時費力,對原本看診量大的耳鼻喉科醫師,通常是晚期病患自身發現異狀時才進行,但此時治療需耗費大量醫療成本。

2017年初討論會議後的聚餐

根據王醫師的建議,方老師決定嘗試透過病患所發出聲音,判斷出喉部有無異常,以便早期發現、早期治療。我們被交付要閱讀喉部病理診斷的文獻,用深度學習對聲音進行診斷,並用Matlab程式撰寫診斷過程的使用者介面。

無論深度學習、Matlab使用者介面開發還是文獻閱讀,都是當時的我沒學過的,壓力頗大。幸而在老師建議下,修習電機系所開設人工智慧學程,循序了解深度學習的理論。

在使用者介面開發上,先從方老師的實驗室所提供教學文件與Matlab程式碼範例了解語法,拉著學長詢問,語法熟悉後再著手開發使用者介面,幾個月反覆測試與除錯,介面才有了雛型。

喉部病理診斷的文獻閱讀,一開始簡直是天書,多次與方老師討論後才逐漸了解內容。此外,感謝王棨德醫師不吝惜寶貴時間補強病理知識。

一年多反覆實驗與改進,辛苦工作的種子逐漸開花結果,我們開發出一個可以偵測嗓音並診斷的使用者介面。這套嗓音病理診斷系統受到眾多單位的注目與媒體採訪邀請。

病理嗓音診斷系統的使用者介面,圖中顯示了使用者的嗓音波形、頻譜圖及各種疾病的百分比

元智大學吳志揚校長接受媒體採訪,展示我們所開發出來的嗓音病理診斷系統

方士豪教授接受記者採訪時,介紹本合作計畫的成果

在系統展示過程中,當得知可用語音來測試喉部病症,眾人紛紛呼朋引伴測試,期間得到許多使用者互動經驗。並依據使用者建議改善此系統。方老師也因與王醫師的成功合作獲得遠東精神獎及遠東集團綜效類優等獎,是元智大學首位獲獎的教師。

元智電機與亞東醫院的合作計畫榮獲了107年的遠東精神獎,左1為亞東醫院王棨德醫師,左2為電機系方士豪教授

此嗓音病理主題受到國際電子電機工程師協會(IEEE)的重視,讓我們在美國西雅圖IEEE Big data 2018的國際會議上舉辦競賽,有100多個隊伍參加,並讓各方專家發表各自技術,而我也有幸代表元智大學參與並發表我們所設計的系統。

IEEE在西雅圖舉辦的Big data 2018會議,圖右為我代表實驗室參與FEMH Challenge競賽,並發表在競賽中所使用的病理診斷技術

回顧整個過程,一開始找方士豪老師諮詢,並在方老師的實驗室中與進行不同研究主題的同學相處,學習不同領域的知識。之後,選擇較有興趣的嗓音偵測,與不同領域的夥伴合作來克服困難,往返於亞東醫院與實驗室。持之以恆地做著直到做出了成績,讓自己傲立在眾人與世界中,接受眾人讚賞。最後,感謝方老師一路上亦師亦友的指導與協助。

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