Pengambilan Data Awal Riset

Betapa sungguh mahalnya harga kesehatan. Mereka yang terkena kanker larying studium lanjut, harus dioperasi, diangkat total laryngnya. Yang pada akhirnya menjadikan mereka tidak lagi bisa berbicara.

Gambar di bawah adalah Saat kami berkunjung ke Paguyuban Wicara Esophagus (PWE) Jakarta. Bertempat di salah satu ruangan Rehabilitasi Medis RSCM jakarta. PWE adalah para penyandanag tuna laryng yang berlatih berbicara melalui suara perut. Kami ditemani oleh dr Nury (pengasuh PWE jakarta) dan dr Nyilo (pengasuh PWE Jatim).

Sebelumnya kami juga berkunjung ke PWE jatim.

 

Info lanjut tentang  paguyuban wicara esophagus, silahkan kunjungi link berikut:

 laryngectomees, dr nury's blog

tanpa-pita-suara, nury's blog

Rangakaian Adder dan Substractor

Ada dua macam operasi aritmetika dasar, yaitu penjumlahan dan pengurangan. Secara digital kedua macam operasi tersebut dapat dengan mudah diwujudkan. Adder, atau rangkaian penjumlah, berfungsi menjumlahkan dua buah bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Subtraktor, atau rangkaian pengurang, yang berfungsi mengurangkan dua buah bilangan biner.

ADDER
ada dua macam adder, yakni half adder dan full adder.

1. HALF ADDER

Half Adder menjumlahkan dua buah bit input, dan menghasilkan nilai jumlahan (sum) dan nilai lebihnya (carry-out). Half Adder diletakkan sebagai penjumlah dari bit-bit terendah (Least Significant Bit). Blok Diagram dari rangkaian Half Adder lebih jauh dapat di download pada link yang ada pada judul .

2. FULL ADDER

Sebuah Full Adder menjumlahkan dua bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Masing-masing bit pada posisi yang sama saling dijumlahkan. Full Adder sebagai penjumlah pada bit-bit selain yang terendah. Full Adder menjumlahkan dua bit input ditambah dengan nilai Carry-Out dari penjumlahan bit sebelumnya. Output dari Full Adder adalah hasil penjumlahan (Sum) dan bit kelebihannya (carry-out). Blok Diagram dari rangkaian full Adder lebih jauh dapat di download pada link yang ada pada judul .

SUBTRACTOR
Sepertinya hal nya adder, juga ada dua macam substractor.

1. HALF SUBTRACTOR

Sebuah rangkaian Subtractor terdiri dari Half Subtractor dan Full Subtractor. Half Subtractor mengurangkan dua buah bit input, dan menghasilkan nilai hasil pengurangan (Remain) dan nilai yang dipinjam (Borrow-out). Half Subtractor diletakkan sebagai pengurang dari bit-bit terendah (Least Significant Bit).
Blok Diagram dari rangkaian Half substractor lebih jauh dapat di download pada link yang ada pada judul .

4. FULL SUBTRACTOR

Sebuah Full Subtractor mengurangkan dua bilangan yang telah dikonversikan menjadi bilangan-bilangan biner. Masing-masing bit pada posisi yang sama saling dikurangkan. Full Subtractor mengurangkan dua bit input dan nilai Borrow-Out dari pengurangan bit sebelumnya Output dari Full Subtractor adalah hasil pengurangan (Remain) dan bit pinjamannya (borrow-out). Blok Diagram dari rangkaian Full substractor lebih jauh dapat di download pada link yang ada pada judul .

Representasi Positif dan Negatif Bilangan Biner

Komputer atau mesin digital akan bekerja menggunakan sistem biner. Oleh karena itu pemahaman bilangan biner adalah sesuatu yang sangat penting dalam memahami sistem digital.

Sebagaimana bilangan pada umumnya, di dalam sistem biner juga mengenal bilangan negatif maupun posistif. Bagaimanakah hal ini dilakukan di dalam sistem biner?? Ada beberapa cara, antara lain:

1. Label tanda konvensional : + dan –
Contoh : +4 dan -4

2. Menggunakan posisi digit sebelah kiri (MSB) sebagai sign digit (0 untuk
positif dan 1 untuk negatif).
Contoh : Sign-Magnitude +9 dalam 8 bit = 00001001
Sign-Magnitude –4 dalam 4 bit = 1100
Magnitude dari bilangan positif dan negatif sama hanya berbeda pada sign
digitnya/MSB.

3. Representasi Komplemen-1
Angka nol diubah menjadi satu dan satu menjadi nol.
Contoh : Dalam 8 bit +12 = 00001100, -12 = 11110011

4. Representasi Komplemen-2
Dengan representasi komplemen-1 ditambah 1.
Contoh : Dalam 8 bit -12 = 11111011 (Komplemen-1) + 1 = 11111100 (Komplemen-2)


PENJUMLAHAN dan PENGURANGAN dengan Komplemen-2

Bilangan 6 bit :
+14 = 001110 , -14 = 110010
+12 = 001100 , -12 = 110100


(+14) 001110
(+12) 001100
_______________ +
(+26) 011010



(-14) 110010
(+12) 110100
_____________________+
(- 2) 1100110 (carry diabaikan)


(+14) 001110
(-12) 110100
______________ +
(+ 2)1000010


(-14) 110010
(+12) 001100
______________________ +
(- 2) 111110

Agar para penderita tuna larynx dapat kembali berbicara

Ostomy adalah suatu jenis tindakan operasi yang diperlukan dengan membuat lubang (stoma) pada bagian tubuh tertentu. Salah satu macam ostomy adalah Laryngectomy, yakni operasi yang dilakukan terhadap pasien penderita kanker laring (tenggorokan) yang sudah mencapai stadium lanjut. Operasi ini akan mengambil bagian tenggorokan yang terkena kanker sampai bersih. Dampak dari operasi ini akan menjadikan trachea (saluran yang menghubungkan antara rongga mulut-hidung dengan paru) terpisah dengan eshopagus dan pasien pasca operasi tidak dapat lagi bernapas dengan hidung, melainkan melalui stoma (sebuah lubang di leher pasien).

Suara manusia dihasilkan oleh perpaduan antara paru-paru, katup tenggorokan (epiglottis) dengan pita suara (vocal cord), dan artikulasi yang diakibatkan oleh adanya rongga mulut (mouth cavity) dan rongga hidung (nose cavity) [3]. Pengangkatan laring, otomatis akan mengangkat perangkat suara manusia. Sehingga pasca operasi laring, pasien tidak dapat lagi berbicara (bersuara) sebagaimana sebelumnya. Hal inilah yang menjadikan pukulan berat bagi pasien.

Berbagai usaha agar para penderita tuna laring dapat kembali berbicara telah dilakukan. Paling sedikit telah dikenal tiga macam cara:
 Esophageal (SE), Wicara esophagus (suara perut)
 Tracheoesophageal (TE), Alat bantu yang di tanam (shunt)
 Electrolaryngeal (EL) speech Electrolaring.

Wicara Esofagus adalah cara berbicara dengan menggunakan saluran makanan setinggi pita suara asli sebagai sumber bunyi. Sedangkan udara penggetarnya berasal dari udara yang di "telan", namun sebelum masuk ke dalam lambung di dorong kembali ke atas untuk menggetarkan pita suara pengganti [1]. Setelah pengangkatan total laring, paru-paru tidak lagi berhubungan dengan mulut, namun langsung pada lubang yang ada di leher. Mekanisme bernafas, setelah operasi, terpisah dengan mekanime makan. Mampu meniup, dilanjutkan bersendawa, kemudian membentuk suku kata, selanjutnya kalimat sederhana hingga menyanyi [2]. Itulah langkah-langkah dalam berlatih suara esophagus.

Alat bantu yang di tanam (shunt) diantara saluran udara dan saluran makan adalah alternative lain agar para penderita tuna larynx dapat kembali berbicara. Metode ini sumber bunyinya tetap saluran makanan setinggi pita suara asli, tetapi udara penggetarnya dari paru. Udara dari paru menuju pita suara pengganti. [4] Hal ini dapat terjadi dengan syarat saat berbicara aliran udara ke luar "stoma", lubang di leher, haruslah ditutup. Sehingga udara akan mengarah ke saluran kerongkongan melalui pita suara pengganti yang telah ditanam diantara saluran udara dan makanan. Metode ini menghasilkansuara yang cukup bagus, akan tetapi metode ini mempunyai resiko infeksi yang cukup tinggi. Faktor kebersiahan merupakan factor yang sangat penting.

Alternatif lainnya menggunakan Electrolaring. Alat ini diletakkan pada dagu bawah. Getaran yang ada pada leher ketika seseorang berbicara akan digunakan untuk menghasilkan suara. Hal yang sangat tidak menggembirakan, suara yang dihasilkan oleh electrolaring sangat lah datar, tidak ada intonasi sama sekali. Sehingga suara yang dihasilkan “mirip robot” dan tidak menarik.

Referensi:
1. Nury Nusdwinuringtyas, Tanpi pita suara: bicara kembali, Blog spot,
Februari, 2009
2. American Cancer Society. Cancer facts and figures-2002
3. Fellbaum, K.: Human-Human Communication and Human-Computer, Interaction by
Voice. Lecture on the Seminar "Human Aspects of Telecommunications for
Disabled and Older People". Donostia (Spain), 11 June 1999
4. www.webwhispers.org/news/oct2004, Nopember 2009

ElectroLarynx, Esopahgus, and Normal Speech Classification using Gradient Discent, Gradient discent with momentum and learning rate, and Levenberg-Marquardt Algorithm

ABSTRACT

Malignant cancer of the larynx in RSCM hospital is the third ranking after disease of ear and Nose. The average number of larynx cancer patients in RSCM is 25 people per year. More than 8900 persons in the United States are diagnosed with laryngeal cancer every year. The exact cause of cancer of the larynx until now is unknown, but it is found some things that are closely related to the occurrence of laryngeal malignancy: cigarettes, alcohol, and radioactive rays.

Ostomy is a type of surgery needed to make a hole (stoma) on a particular part of body. Laryngectomy is an example of Ostomy. It is an operations performed on patients with cancer of the larynx (throat) which has reached an advanced stage. The impact of this operation will make the patients can no longer breathe with their nose, but through a stoma (a hole in the patient's neck).
Human voice is produced by the combination of the lungs, the valve throat (epiglottis) with the vocal cords, and articulation caused by the existence of the oral cavity (mouth cavity) and the nasal cavity (nose cavity) [3]. Removal of the larynx will automatically remove the human voice. So that post-surgery of the larynx, the patient can no longer speak as before.

Several ways to make Laryngectomes can talk again has been developed., for example:
 Esophageal Speech,
 Tracheoesophageal
 Electrolarynx Speech.

Esophageal speech is a way to talk with throat as high as the original vocal cords as a source of sound. The vibration comes from swallowed air, before entering into the stomach[1]. The steps in practice of esophageal speech are blowing, winding, forming a syllable, and speaking. [2].

Tracheoesophageal is a device which implanted between the esophagus and throat. The voice source of this method is esophagus [4]. It can happen, when laryngectomies speaking, the flow of air into the stoma have been closed. So the air will lead to the esophagus through the vocal cords replacement has been planted. This method produces a satisfactory sound, but it has high risk infection risk.

Another device for helping laryngectomies to speak is Electrolarynx. This tool is placed on the lower chin and make the neck vibrates to produce a sound. The sound that produced by electrolarynx is monotone and no intonation at all. So it likes robots and not attractive.

Meanwhile research in the Speech recognition and its application is now going rapidly. A lot of application of speech recognition was introduced. Some of them are: dialing the phone using voice (eg "call home"), entering simple data into a data base using voice, providing a simple command to a particular machine, etc [5]. It was expected that this technology also can be used by electrolarynx and esophageal speech.

In this paper it is presented a system for Identifying each speech. Two main parts of this system are feature extraction that will extract the characteristic of the human voice, and pattern recognition that will recognize the sound patterns correctly. Feature extraction will be done by Linear Predictive Coding - LPC while pattern recognition will be done by artificial neural network technology.

Three kinds of training methods will be used in the ANN. They are Gradient Discent, Gradient discent with momentum and learning rate, and Levenberg-Marquardt (LM). All three methods were compared, so it will be known which ones can provide the fastest and has the highest validity.

From the test results, it is known that the LM training methods give the fastest time, with a validity reached 88.2%. With Intel atom processor N270 1.60 GHz CPU, its learning process takes 0.54 seconds. Meanwhile Gradient descent training method gives the longest time (660.64 seconds), but has a higher validity, and even reached 100%.

For full paper, please contact the author: fatchul@uny.ac.id

(It was published on ICGC International Conference 2010, Yogyakarta 2-3 march 2010)