Sensor Seperti Kulit Memungkinkan Pasien ALS Berkomunikasi melalui Gerakan Wajah Halus
Orang dengan sklerosis lateral amyotrofis (ALS) menderita penurunan bertahap dalam kemampuan mengontrol otot mereka. Akibatnya, mereka sering kehilangan kemampuan bicara, sehingga sulit untuk berkomunikasi dengan orang lain. Sejumlah peneliti telah merancang perangkat lentur seperti kulit yang dapat dilekatkan pada wajah pasien untuk mengukur gerakan kecil seperti gerakan otot atau senyum. Dengan pendekatan ini, pasien dapat mengkomunikasikan berbagai perasaan dengan gerakan kecil yang diukur dan ditafsirkan oleh perangkat.
Peneliti berharap perangkat ini akan memungkinkan pasien untuk berkomunikasi dengan cara yang lebih alami, tanpa harus menghadapi peralatan yang besar. Sensor dapat ditekan, satu kali pakai, dan dapat dikenakan ini tipis dan dapat disamarkan dengan makeup untuk cocok dengan setiap warna kulit, sehingga tidak mencolok. Versi awal perangkat diuji pada dua pasien ALS dan menunjukkan bahwa perangkat dapat secara akurat membedakan tiga ekspresi wajah yang berbeda — senyum, mulut terbuka, dan bibir meruncing.
Perangkat terdiri dari empat sensor piezoelektrik yang disematkan dalam film silicone tipis. Sensor, yang terbuat dari aluminum nitride, dapat mendeteksi deformasi mekanis kulit dan mengubahnya menjadi tegangan listrik yang dapat dengan mudah diukur. Semua komponen ini mudah diproduksi massal, jadi peneliti memperkirakan setiap perangkat akan berbiaya sekitar $10.
Tim menggunakan proses yang disebut digital imaging correlation pada relawan sehat untuk membantu mereka memilih lokasi yang paling berguna untuk meletakkan sensor. Mereka melukani pola bercak hitam putih acak pada wajah dan kemudian mengambil banyak gambar dari area dengan beberapa kamer sambil subjek melakukan gerakan wajah seperti tersenyum, memejamkan pipi, atau membentuk huruf tertentu dengan mulut. Gambar diproses oleh perangkat lunak yang menganalisis bagaimana titik kecil bergerak satu sama lain untuk menentukan jumlah strain yang dialami dalam satu area.
Mereka juga menggunakan pengukuran deformasi kulit untuk melatih algoritma pembelajaran mesin untuk membedakan antara senyum, mulut terbuka, dan bibir meruncing. Menggunakan algoritma ini, mereka menguji perangkat dengan dua pasien ALS dan mampu mencapai sekitar 75 persen akurasi dalam membedakan gerakan yang berbeda ini. Tingkat akurasi pada subjek sehat adalah 87 persen.
Berdasarkan gerakan wajah yang dapat terdeteksi ini, perpustakaan frasa atau kata dapat dibuat untuk sesuai dengan kombinasi gerakan yang berbeda. Secara teknis, ribuan pesan dapat dibuat. Informasi dari sensor dikirim ke unit pemrosesan handheld yang menganalisisnya menggunakan algoritma yang dilatih untuk membedakan gerakan wajah. Dalam prototipe saat ini, unit ini terhubung kabel ke sensor tetapi koneksi juga dapat dibuat nirkabel untuk penggunaan yang lebih mudah.
Selain membantu pasien berkomunikasi, perangkat juga dapat digunakan untuk melacak perkembangan penyakit pasien atau untuk mengukur apakah perawatan yang diterima mereka memberikan efek apa pun.
