VoiceREVIVE | Eine Stimme für Laryngektomie Patienten

Team

Für die erfolgreiche Durchführung dieses Forschungsprojekts sind multidisziplinäre Kompetenzen unerlässlich. Dies schließt Expertise in der Sprachtechnologie und künstlichen Intelligenz ein, um fortschrittliche Algorithmen für die Echtzeit-Stimmkorrektur zu entwickeln, sowie tiefgreifende Kenntnisse in der Medizin und Phoniatrischen Onkologie, um die spezifischen Anforderungen von Laryngektomie-Patienten zu verstehen und adressieren zu können. Darüber hinaus ist Erfahrung in der App-Entwicklung und im User-Experience-Design erforderlich, um eine benutzerfreundliche und zugängliche Anwendung zu gestalten, die effektiv auf die Bedürfnisse der Zielgruppe eingeht. Unser aktuelles Team umfasst mit 10 Köpfen genau diese Expertisen.

Motivation und Innovation

Patienten, die aufgrund von Kehlkopfkrebs eine komplette Laryngektomie durchlaufen, stehen vor der Herausforderung, ihre natürliche Stimme zu verlieren. Durch diesen chirurgischen Eingriff, der die Entfernung des Kehlkopfes beinhaltet, verlieren die Betroffenen herkömmliche Mittel zur Sprachbildung. Infolgedessen müssen sie alternative Kommunikationsmethoden suchen, wie zum Beispiel chirurgisch implantierte Stimmprothesen, elektronische Sprechhilfen oder eine Ersatzstimme aus der Speiseröhre. Jedoch haben all diese Ersatzstimmen erhebliche Einschränkungen hinsichtlich ihrer Stimmqualität. Die Stimme der Betroffenen klingt oft auffallend heiser und häufig kaum hörbar, was die effektive Kommunikation und soziale Integration erheblich beeinträchtigt. In Notfallsituationen können sich die Betroffenen nicht laut genug bemerkbar machen, um beispielsweise beim Wandern oder im Straßenverkehr verständliche Warnrufe abzugeben. Viele Patienten vermeiden sogar das Pflegen sozialer Kontakte in der Öffentlichkeit, weil es ihnen schwerfällt, bei Umgebungslärm verständlich an der Kommunikation teilzunehmen. 

Die Arbeitsgruppe entwickelt für Kehlkopfkrebspatienten die Hardware und Software für ein innovatives Miniaturgerät “Echtzeit-Stimmmodulator” und führt anschließend eine Studie durch, in der Betroffene die entwickelte Lösung testen und Tipps zur Verbesserung abgeben können.

Welche Ziele verfolgt das Projekt?

Um diesem Problem zu begegnen, entwickeln wir für diese Patienten ein tragbares Miniaturgerät, das Stimmen in Echtzeit transformiert und verstärkt. Dieses Miniaturgerät soll das Leben vieler Patienten verbessern, beispielsweise, indem es ihnen dabei hilft, in Notsituationen im Straßenverkehr mühelos laut genug und verständlich zu rufen oder auch bei Umgebungslärm an Gruppendiskussionen teilnehmen zu können.

Ein eigens für diese Patienten erdachter Echtzeit-Stimmenmodulator könnte die Lebensqualität von Kehlkopfkrebspatienten erheblich verbessern. Dieses Miniaturgerät, soll um den Hals getragen oder in einer Hemdtasche angebracht werden. Mit einem Tastenklick soll das Gerät ein- und ausgeschaltet werden können. Durch das Drehen an einem Rädchen soll die Lautstärke der Stimme angepasst werden können. Ein Miniaturlautsprecher erkennt präzise die sehr leise und heisere Stimme des Kehlkopfkrebspatienten und eine zugehörige Software bearbeitet diese Stimme innerhalb von Sekundenbruchteilen so, dass eine gut verständliche und angenehm modulierte Stimme aus dem Miniaturlautsprecher schallt.

Abbildung: Der Echtzeit-Stimmenmodulatorer

Ansatz des Forschungsprojektes

Das Forschungsprojekt beginnt mit einer Grundlagenforschung und Anforderungsanalyse, um die Stimmcharakteristika von Laryngektomie-Patienten zu verstehen und sowohl technische als auch benutzerzentrierte Bedürfnisse zu erfassen. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein KI-Modell entwickelt und trainiert, um die spezifischen Sprachunregelmäßigkeiten in Echtzeit zu korrigieren, gefolgt von der Entwicklung eines benutzerfreundlichen App-Prototyps. Nach einer Pilotstudie und iterativen Verbesserungen basierend auf Nutzerfeedback, erfolgt eine umfassende Evaluation der App, um ihre Wirksamkeit und Benutzerakzeptanz zu messen, mit dem Ziel, die Kommunikationsfähigkeit und Lebensqualität der Betroffenen zu verbessern. 

Warum soll das Forschungsprojekt unterstützt werden?

Der Miniatur-Echtzeit-Stimmenmodulator bietet eine vielversprechende neue Lösung, um die stimmlichen Herausforderungen von Patienten nach einer Laryngektomie anzugehen. Diese innovative Technologie hat das Potenzial, die Lebensqualität dieser Patienten zu verbessern, indem sie ihre Kommunikationsfähigkeiten und sozialen Interaktionen unterstützt und dabei ästhetische und individuelle Präferenzen berücksichtigt. 

Ausblick: Bei Erfolg möchte die Arbeitsgruppe die im VoiceRevive Projekt entwickelte Strategie nutzen, um für weitere Patientengruppen, die von Stimmproblemen betroffen sind ähnliche Hilfsmittel zu entwickeln, beispielsweise für Patienten nach Tracheotomie, weiteren Krebserkrankungen im Hals- und Mundbereich, die die Stimmqualität beeinträchtigen, oder Schlaganfall mit Dysarthrie.