Sensor yang Dapat Dipakai Membantu Pasien ALS Berkomunikasi

Orang dengan amyotrophic lateral sclerosis (ALS) menderita penurunan bertahap dalam kemampuan mereka untuk mengendalikan otot mereka. Akibatnya, mereka sering kehilangan kemampuan berbicara, sehingga sulit berkomunikasi dengan orang lain. Sebuah tim peneliti telah merancang perangkat seperti kulit yang dapat diregangkan yang dapat ditempelkan ke wajah pasien untuk mengukur gerakan kecil seperti kedutan atau senyuman. Dengan menggunakan pendekatan ini, pasien dapat mengomunikasikan berbagai sentimen dengan gerakan kecil yang diukur dan ditafsirkan oleh perangkat.

Para peneliti berharap perangkat itu akan memungkinkan pasien untuk berkomunikasi dengan cara yang lebih alami, tanpa harus berurusan dengan peralatan besar. Sensor yang lembut, sekali pakai, dan dapat dikenakan itu tipis dan dapat disamarkan dengan riasan agar sesuai dengan warna kulit apa pun, sehingga tidak mencolok. Versi awal perangkat diuji pada dua pasien ALS dan menunjukkan bahwa perangkat ini dapat secara akurat membedakan tiga ekspresi wajah yang berbeda — senyum, mulut terbuka, dan bibir mengerucut.

Perangkat ini terdiri dari empat sensor piezoelektrik yang tertanam dalam film silikon tipis. Sensor yang terbuat dari aluminium nitrida dapat mendeteksi deformasi mekanis kulit dan mengubahnya menjadi tegangan listrik yang dapat diukur dengan mudah. Semua komponen ini mudah diproduksi secara massal, sehingga para peneliti memperkirakan bahwa setiap perangkat akan berharga sekitar $10.

Tim menggunakan proses yang disebut korelasi pencitraan digital pada sukarelawan sehat untuk membantu mereka memilih lokasi yang paling berguna untuk menempatkan sensor. Mereka melukis pola bintik hitam-putih acak di wajah dan kemudian mengambil banyak gambar area tersebut dengan beberapa kamera saat subjek melakukan gerakan wajah seperti tersenyum, mengedipkan pipi, atau mengucapkan bentuk huruf tertentu. Gambar diproses oleh perangkat lunak yang menganalisis bagaimana titik-titik kecil bergerak dalam kaitannya satu sama lain untuk menentukan jumlah ketegangan yang dialami di satu area.

Mereka juga menggunakan pengukuran deformasi kulit untuk melatih algoritma pembelajaran mesin untuk membedakan antara senyum, mulut terbuka, dan bibir mengerucut. Dengan menggunakan algoritme ini, mereka menguji perangkat dengan dua pasien ALS dan mampu mencapai akurasi sekitar 75 persen dalam membedakan gerakan yang berbeda ini. Tingkat akurasi pada subjek sehat adalah 87 persen.

Berdasarkan gerakan wajah yang dapat dideteksi ini, perpustakaan frasa atau kata dapat dibuat agar sesuai dengan kombinasi gerakan yang berbeda. Secara teknis, ribuan pesan dapat dibuat. Informasi dari sensor dikirim ke unit pemrosesan genggam yang menganalisisnya menggunakan algoritme yang dilatih untuk membedakan gerakan wajah. Dalam prototipe saat ini, unit ini terhubung ke sensor tetapi sambungannya juga dapat dibuat nirkabel untuk penggunaan yang lebih mudah.

Selain membantu pasien berkomunikasi, perangkat ini juga dapat digunakan untuk melacak perkembangan penyakit pasien atau untuk mengukur apakah perawatan yang mereka terima memiliki efek.