Akustická analýza slovního důrazu s využitím čtených promluv u pacientů s poruchou CNS

Abstract

Narušená schopnost vyjadřovat důraz v řeči je charakteristická pro hypokinetickou a ataxickou dysartrii spojenou s Parkinsonovou nemocí (PN) a roztroušenou sklerózou (RS). V této studii jsme se zaměřili na kvantifikování důrazu v řeči s použitím vhodných akustických veličin. Konkrétně jsme analyzovali slovní důraz z čtených promluv 30 PN a 30 RS pacientů a 30 zdravých kontrol. Provedli jsme akustické analýzy měření základní hlasivkové frekvence (F0), intenzity a délky trvání slabik. Dále jsme využili parametr nazývaný stress pattern index (SPI), který uvažuje všechny základní akustické veličiny spojené s důrazem - intenzitu, délku trvání a F0. V rámci studie jsme též navrhli algoritmus pro výpočet hodnoty SPI z každé slabiky z textu. Akustické analýzy byly provedené na sadách zdůrazněných a nezdůrazněných slabik a poměru hodnot pro zdůrazněné a nezdůrazněné slabiky. Přestože jsme neodhalili žádný významný rozdíl mezi zdravými kontrolami a PN pacienty, výsledky analýzy SPI ukázaly, že RS pacienti měli sklon zdůrazňovat slabiky nadměrně a do stejné míry. Analýza F0 poukázala na to, že RS pacienti rozšířili svůj rozsah F0 za účelem vyjádření důrazu na slabikách. V případě RS pacientů jsme dále zjistili, že i jejich rozsah intenzity byl nadměrný v porovnání se zdravými kontrolami. Konečně, analýza délky trvání slabik ukazovala na výskyt tzv. scanning speech u pacientů s RS.

Deviations in production of stress patterns in speech are characteristic for hypokinetic and ataxic dysarthria associated with Parkinson's disease (PD) and multiple sclerosis (MS), respectively. In this study, we aimed to quantify deficits in stress patterns in speech using appropriate acoustic variables. In particular, we analysed stress patterns in 30 PD and 30 MS patients, compared to 30 healthy controls (HC) using a speaking task of passage reading. We performed acoustic analyses of the measurement of fundamental vocal frequency (F0), intensity, and duration. Furthermore, we employed a parameter termed the stress pattern index (SPI) which reflects effects of all basic acoustic quantities related to stress, i.e. intensity, duration and F0. We also designed an algorithm that calculated SPI values in syllables in the passage. The acoustic analyses were performed on a set of selected stressed and unstressed syllables separately, and on the ratio of the values for stressed and unstressed syllables. Although we did not find any significant differences between HC subjects and PD patients, our results of the SPI analysis showed that our MS patients tended to stress syllables excessively and equally. The analysis of F0 suggested that MS patients extended their F0 range in order to convey stress on syllables. We also found excess variation in intensity in MS patients. Finally, the analysis of duration indicated presence of scanning speech in our MS patients.