Audio classification experiments in a neonatal intensive care unit

Abstract

[ANGLÈS] Newborns delivered at a gestational age of 24-32 weeks commonly have health problems. The use of a Neonatal Intensive Care Unit (NICU) is, in most of the cases, crucial for their survival. Nowadays, it is known that when prematures pass from the ideal intrauterine environment to an artificial one with multiple stimuli such as light and sounds, their neurological development might be negatively affected. In the last two decades lots of studies related to the area have been carried out. Generally, physical solutions like changing the distribution of the room or protecting the newborn with special accessories were adopted. Studies based on analyzing the sounds of the unit were mostly focused exclusively on their intensity. Our goal is to go beyond that, to analyze the entire content of these environmental sounds. In this Final Project, two tasks were developed to pursuit that objective. The first task is classification of the acoustic scenarios that occur in a NICU. Given a set of audio reference audio signals from a pre-defined set of acoustic scenarios (e.g. “blood pressure measuring”), a system that classifies a new recorded signal has been developed and tested. The second task is focused on a particular acoustic event type: NICU equipment alarms. It consists of detecting whether there is a sound alarm or not in a given audio segment.

[CASTELLÀ] Los neonatos nacidos entre 24 i 32 semanas de gestación padecen normalment problemas de salud. Recurrir a una Unidad de Cuidados Intensivos Neonatales (NICU) es, en muchos casos, fundamental para su supervivencia. Actualmente se sabe que cuando un neonato prematuro pasa del estado ideal (vientre de la madre) a un ambiente artificial con estímulos como luz o sonidos, su desarrollo neorológico puede verse afectado. En las últimas dos décadas se han realizado muchos estudios en este área. Generalmente, se ha optado por soluciones físicas como cambiar la distribución de la sala o proteger al neonato con accesorios especiales. Los estudios de análisis de los sonidos de la unidad se han centrado casi exclusivamente en una sola caraterística de los sonidos: su intensidad. Nuestro objetivo es ir más allá, analizar el contenido entero de estos sonidos ambientales. En este Proyecto Final de Carrera se ha trabajado en dos tareas que persiguen esta finalidad. La primera tarea es de classificación de los escenarios acústicos que tienen lugar en una NICU. Dado un conjunto de señales de audio de referencia para cada uno de los escenarios acústicos predefinidos (p.ej. “medir la presión sanguínea”), se ha desarrollado y testeado un sistema que clasifica los nuevos señales gravados. La segunda tarea se centra en un tipo particular de evento acústico: los sonidos de las alarmas de la NICU. Consiste en detectar la presencia o ausencia de algún sonido de alarma en un segmento de audio determinado.

[CATALÀ] Els neonats nascuts entre 24 i 32 setmanes de gestació pateixen habitualment problemes de salut. Recórrer a una Unitat de Cures Intensives Neonatal (NICU) és, en molts dels casos, fonamental per a la seva supervivència. Actualment se sap que quan un neonat prematur passa de l’estat ideal (ventre de la mare) a un ambient artificial amb estímuls com ara llum o sons, el seu desenvolupament neorològic pot veure’s afectat. En les últimes dues dècades s’han realitzat molts estudis en aquesta àrea. Generalment, s’ha optat per solucions físiques com ara canviar la distribució de la sala o protegir al neonat amb accessoris especials. Els estudis d’anàlisi dels sons de la unitat s’han centrat gairebé exclusivament en una sola característica dels sons: la seva intensitat. El nostre objectiu és anar més enllà, analitzar el contingut sencer d’aquests sons ambientals. En aquest Projecte Final de Carrera s’ha treballat en dues tasques que persegueixen aquesta finalitat. La primera tasca és de classificació dels escenaris acústics que tenen lloc a una NICU. Donat un conjunt de senyals d’àudio de referència per a cada un dels escenaris acústics predefinits (p.ex. “mesura de la pressió sanguínia”), s’ha desenvolupat i testejat un sistema que classifica els nous senyals gravats. La segona tasca es centra en un tipus particular d’esdeveniment acústic: els sons de les alarmes de la NICU. Consisteix en detectar la presència o absència d’algun so d’alarma dins d’un segment d’àudio determinat.