Ocena funkcji fonacyjnej krtani z zastosowaniem komputerowej analizy obrazów laryngowideostroboskopowych

Bartosz Kopczyński, Paweł Strumiłło, Ewa Niebudek-Bogusz^1
1 Klinika Audiologii i Foniatrii Instytutu Medycyny Pracy im prof. Nofera w Łodzi

Wprowadzenie. Komputerowe techniki analizy obrazów  umożliwiają zastosowanie nowych metod zobrazowań krtani podczas fonacji oraz wyznaczanie obiektywnych parametrów oceniających drgania fałdów głosowych wspomagających lekarza foniatrę w diagnostyce narządu głosu.
Cel pracy. Opracowano metodę automatycznej segmentacji i analizy ilościowej czynności fonacyjnej fałdów głosowych na podstawie filmów laryngologicznych.

Materiał i metody. Źródłem informacji diagnostycznej są filmy laryngowideostroboskopowe. Badanie laryngologiczne polega na umieszczeniu w jamie gardłowej pacjenta wideostroboskopu rejestrującego obrazy głośni. Jest to technika umożliwiającą obrazowanie pracy fałdów głosowych za pomocą kamery rejestrującej obrazy z częstotliwością 25 obrazów na sekundę. Badania wideostroboskopowe przeprowadzono dla 35 osób: 15 pacjentów ze stwierdzonymi guzkami głosowymi, 5 pacjentów z niedomykalnością głośni oraz 15 osób z głosem prawidłowym. Zastosowano algorytmy cyfrowego przetwarzania oraz segmentacji obrazów. Przykład analizy pokazano na animowanych obrazach głośni. Algorytm został napisany w języku Python z wykorzystaniem biblioteki OpenCV oraz biblioteki obliczeń numerycznych Numpy.
Wyniki. Wyznaczono sygnały pola szczeliny głośni dla kolejnych cykli fonacji oraz zbudowano glottowibrogramy stanowiące przestrzenno-czasowe zobrazowanie drgań fałdów głosowych. Wyznaczono parametry kinematyczne oraz parametry geometryczne światła głośni dla każdego obrazu sekwencji wideostroboskopowej. Obliczono uśrednione profile szerokości światła głośni w fazie zamknięcia cyklu fonacyjnego dla poszczególnych grup badanych pacjentów.
Wnioski. W pilotażowych badaniach pacjentów potwierdzono przydatność opracowanych metod analizy obrazów do oceny ilościowej drgań fonacyjnych fałdów głosowych na podstawie filmów wideostroboskopowych.

Badania są prowadzone we współpracy  z prof. med. Ewą Niebudek–Bogusz z Kliniki Audiologii i Foniatrii Instytutu Medycyny Pracy im prof. Nofera w Łodzi.

Publikacja:
B. Kopczyński, P. Strumiłło, E. Niebudek-Bogusz, Ocena funkcji fonacyjnej krtani z zastosowaniem komputerowej analizy obrazów laryngowideostroboskopowych – badania pilotażowe, Otorynolaryngologia 2014, 14(3) 147+154