juni 2012

automatisatie van het fittingproces van cochleaire implantaten door middel

van probabilistische netwerken

Thomas Flamant

Dr. Paul Govaerts Bart Vaerenberg Wim Van den Breen

► situering► masterproef► besluit► demo

inhoud

► elektronisch gehoorapparaat dat in het binnenoor wordt geïmplanteerd

► rechtstreekse stimulatie van de gehoorzenuw in de cochlea

► geluid wordt omgezet elektrische pulsen

het Cochleair Implantaat (CI)

situering (1/5) TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPEN

► CI-fittingo procesoptimalisatieo manipuleren elektrische parameters (~150) o gehoormetingen (~ 60)o vooropgesteld doel (target): normaal gehooro uitgevoerd door (expert-) audiologen

het Cochleair Implantaat (CI)

situering (2/5) TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPEN

audioloogpatiënt

► de oorgroep & Otoconsult► = eerste intelligent agent die assisteert bij fittingproces

(computer assisted fitting)► werking

o maakt gebruik van AI o deterministische logicao gerealiseerd door middel van

adviezeno framework om adviezen te

ontwikkelen

FOX: Fitting to Outcome eXpert

situering (3/5) TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPEN

FOXadvice engine

gehoortest(en)+ CI-

instellingennieuwe

(optimale)CI-

instellingen

► uitdaging

doelstelling

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENsituering (4/5)

FOX uitbreiden met een probabilistische

logica(Bayesiaans netwerk)

FOXadvice engine

interface

huidig deterministische logica

masterproef probabilistische

logica

gehoortest(en)+ CI-

instellingennieuwe

(optimale)CI-

instellingen

verhoog waarde 0,40waarde is OK0,20verlaag waarde0,40

verhoog waarde 0,40waarde is OK0,40verlaag waarde0,20

CI-parameter 2

te luid 0,38normaal 0,17te zacht 0,45

Luidheidsperceptie

[hidden layer]

CI-parameter 1

doelstelling

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENsituering (5/5)

verhoog waarde 0,15waarde is OK0,70verlaag waarde0,15

verhoog waarde 0,85waarde is OK0,10verlaag waarde0,05

CI-parameter 2

te luid 1,00normaal 0,00te zacht 0,00

Luidheidsperceptie

[hidden layer]

CI-parameter 1

doelstelling

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENsituering (5/5)

► situering► masterproef

WP 1: integrationWP 2: conversionWP 3: Target ProfilesWP 4: decision criteriaWP 5: self learning

► besluit► demo

inhoud

► onderzoek naar implementatiemogelijkhedeno Infer.NET Framework, Microsofto OpenMarkov (Universiteit van Madrid, UNED)

► connectie met OpenMarkovo java-based webservice

integration

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 1

Advice Engine

Open-MarkovEngine

► mapping tussen FOX en netwerko bepaalde informatie vereist die niet expliciet aanwezig

iso module ontwikkeld

berekende resultaten op generische, dynamische manier definiëren

mogelijke toekomstige wijzigingen (netwerk in ontwikkeling: toevoegen/verwijderen van nodes)

mathematische compiler at runtime gecompileerd en uitgevoerd

conversion

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 2

► voor elke gehoortest: te bereiken doel (target)► deterministische logica: target zit vervat in advies zelf► probabilistische logica: niet voorzien► module: Target Profiles

o framework voorzien waarin audiologen dit dynamisch kunnen definiëren

o voor elke meetwaarde, een definitie voor: target (op target) tolerantie-marges: grens (binnen target) weging (penalty)

o toepassing bepaalt mee de mate van actie bepaalt wanneer er gestopt moet worden met itereren

Target Profiles

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 3

► netwerk geeft probabiliteiten terug► op basis hiervan beslissing nemen CI-wijzigingen► extra instelbare parameters

o welke probabiliteiten leidden tot CI-wijzigingeno vertaling probabiliteiten naar # stappen

► dynamische module: adviesinstellingen► instellingen kunnen aangemaakt worden door

ontwikkelaars zelf

decision criteria

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 4

► self learning = intrinsiek onderdeel van Bayesiaanse logica► per case: wijziging onderliggende probabiliteitstabellen► initiële leerfase

o eenmalige bulk-input o op basis van historische data (FOX-databank)o module: Evidence Cases Generator

conversie naar juiste netwerkformaat afhankelijk van vrij te kiezen instellingen outputtabellen

self learning

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 5 (1/2)

► self learning = intrinsiek onderdeel van Bayesiaanse logica► per case: wijziging onderliggende probabiliteitstabellen► initiële leerfase

o eenmalige bulk-input o op basis van historische data (FOX-databank)o module: Evidence Cases Generator

conversie naar juiste netwerkformaat afhankelijk van vrij te kiezen instellingen outputtabellen

self learning

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 5 (1/2)

► self learning = intrinsiek onderdeel van Bayesiaanse logica► per case: wijziging onderliggende probabiliteitstabellen► initiële leerfase

o eenmalige bulk-input o op basis van historische data (FOX-databank)o module: Evidence Cases Generator

conversie naar juiste netwerkformaat afhankelijk van vrij te kiezen instellingen outputtabellen

self learning

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 5 (1/2)

► adviesexploratieo laat bepaalde randomisatie, exploratie toe van de

CI-parameterso zorgt op een gecontroleerde manier voor meer variatie

in de CI-instellingeno wat is de impact hiervan op het gehoor van de

patiënt ?

self learning

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENWP 5 (2/2)

► situering► masterproef► besluit► demo

inhoud

► opdrachto belangrijke uitbreiding voor bestaand softwarepakket

► uitdagendo introductie in Bayesiaanse netwerken o bestaande applicatie

vooruitstrevend product randvoorwaarden maximale integratie van toegevoegde functionaliteit

o verdere ontwikkeling parametrisatie ontwikkelaars ≠ programmeurs

► modules: 5 afgewerkte werkpakketten

besluit

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENbesluit

► situering► masterproef► besluit► demo

inhoud

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 1

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 2

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 3

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 4

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 5

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 6

demo

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPENdemo 7

vragen ?

► http://research.thomasflamant.be► http://otoconsult.com/opti-fox

TOEGEPASTE INGENIEURSWETENSCHAPPEN