referat1TRECERE ÎN REVISTĂ A DOMENIULUI ACUSTICII ARTICULATORII CU APLICAłII MEDICALE

7/25/2019 referat1TRECERE N REVIST A DOMENIULUI ACUSTICII ARTICULATORII CU APLICAII MEDICALE

1/37

UNIUNEA EUROPEAN GUVERNUL ROMNIEIMINISTERULMUNCII, FAMILIEI

I PROTECIEI SOCIALEAMPOSDRU

Fondul Social EuropeanPOSDRU 2007-2013

Instrumente Structurale2007-2013

OIPOSDRU UNIVERSITATEA TEHNICGHEORGHE ASACHI

DIN IAI

Universitatea TehnicGheorghe Asachi din IaiFacultatea de Electronic, Telecomunicaii i Tehnologia

Informaiei

Raport de cercetare I

TRECERE N REVISTA DOMENIULUIACUSTICII ARTICULATORII CU APLICAII

MEDICALE

Doctorand:Bioing. Alina Untu (Hulea)

Conductor tiinific:Prof.dr.ing. Horia Nicolai Teodorescu, m.c.A.R.

-Iai 2011-


2/37






DIN IAI

1

Cuprins

1.

Introducere2. Elemente de fonetic

2.1.Fonetica articulatorie

2.2.Fonetica acustic

2.3.Caracterizarea i clasificarea articulatorie a sunetelor

2.4.Caracterizarea i clasificarea acustica sunetelor

3. Metode i instrumente de analiza vocii

3.1.Metode subiective

3.2.Metode obiective

3.3.Instrumente de analiza semnalului vocal i a articulrii sunetelor

4. Aplicaii medicale

4.1 Aplicaii n stomatologie

5. Concluzii i direcii viitoare


3/37






DIN IAI

2

1. Introducere

Structura acestui raport este datde coordonator, prof. dr. H. N. Teodorescu.

Vorbirea reprezintuna dintre cele mai complexe operaii efectuate de organismuluman, iar afectarea acesteia poate duce la imposibilitatea de a fi neles de ctre cei din jur,avnd drept consecindeteriorarea vieii profesionale, sociale i personale a individului.Tulburrile de limbaj apar cel mai adesea n perioada copilriei i se corecteaz de ctrelogopezi sau de-a lungul vieii i se datoreazdiverselor patologii ale laringelui, aparatuluistomatognat, afeciunilor ORL, tulburrilor psihologice sau neurologice cu afectareacentrilor vorbirii. Lsnd la o parte defectele de vorbire cauzate de afectarea cortexuluicerebral, deficienele de pronunie se pot datora pe de o parte alterrii unei poriuni acanalului fonator i pe de alt parte alterrii cavitilor rezonante sau unuia dintrearticulatori.

O afeciune pulmonar poate influena fonaia avnd drept consecine reducerea

timpului fonator, perturbaii de amplitudine sau modificri ale indexului VHI (VoiceHandicap Index) [1]. Afeciuni ale nasului duc la nazalizarea unor sunete cum ar ficonsoanele nazale sonore /m/, /n/ i automat la modificarea vorbirii.

Alte cauze ale defectelor de vorbire de etiologie organic sunt bolile congenitale,boli metabolice de tipul hipo / hipertiroidism, neoplasme benigne sau maligne ale laringeluii traume cum ar fi nodulii vocali [2]. Perforaiile palatului moale, ale buzelor, ale limbiisau defectele de dentiie de tipul malocluzii, edentaii, protezri, nghesuiri de dini,muctur deschis sau spaieri ntre dini pot influena de asemenea claritatea icorectitudinea pronuniei sunetelor.

Vocea se caracterizeaz n mod tipic prin frecven, intensitate i calitate saucomplexitate. Prin varierea parametrilor vocii cum ar fi frecvena fundamental, intensitateasau prozodia, vorbitorul exprimemoii sau poate da un anumit sens vorbirii. O tulburarede vorbire existatunci cnd frecvena fundamental, calitatea i amplitudinea vocii unuivorbitor difermult fade vorbitorii de aceeai vrst, sex, culturi locaie demografic.

Dup[3], tulburrile de comunicare se mpart n tulburri ale vocii de tip disfonie,tulburri de cauzmotorie (dizartrie, apraxie), tulburri de limbaj (afazie) i tulburri decauzcognitiv. Disfonia poate avea cauze organice sau funcionale. Cauzele organice aufost amintite anterior, iar cauzele funcionale sunt abuzul sau neutilizarea vocii, abuzul deanumite substane (fumatul, alcoolul), etatea, tulburri psihosociale, condiii de isterie etc.Tulburrile de cauz motorie se datoreaz tulburrilor de control muscular n dizartrie,respectiv tulburrilor capacitii de a programa poziionarea musculatorii implicate n

vorbire i de a secveniona micrile necesare vorbirii n apraxie. Tulburrile de limbaj(afazia) sunt cauzate de afectarea ariei cerebrale responsabile de nelegerea i exprimarealimbajului, iar cele cognitive sunt cauzate de disfuncia emisferei cerebrale drepte, traumecerebrale sau demen.


4/37






DIN IAI

3

2. Elemente de fonetic

Fonetica studiaz sunetele limbii n planul fizic (acustica), n planul biologic

(fiziologia), n planul social, n sistemul limbii (fonologia, fonetica funcional), precum idin punctul de vedere al proprietilor fiziologice i acustice (fonetica experimental).Fonetica are urmtoarele seciuni:fonetica articulatorie, fonetica acustici fonetica

neuroperceptiv. Fonetica articulatorie se refer la faza fiziologicmotorie, de punere nmicare a organelor articulatorii ale emitorului, fonetica acusticla faza emisiunii sonore,de producere a unui lan de semnale acustice ndreptate spre receptor, iar foneticaneuroperceptiv la faza perceperii mesajului auditiv de ctre receptor, de convertire aacestuia n lande impulsuri nervoase i de recunoatere sau integrare [4].

2.1.

Fonetica articulatorie

Aparatul fonoarticulator este alctuit dintr-o serie de organe, muchi, oase alecorpului, dintre care cele mai importante sunt plmnii, diafragma, traheea, laringele,faringele bucal, faringele nazal, fosele nazale, cavitatea bucal, dinii, limba, buzele, palatuli oasele feei. Acestea sunt implicate n producerea i modelarea vocii, respectiv n fonaiei articulare.Schema organului fonator realizatde [5] este prezentatn Figura 1.

Figura 1. Schema organului fonator [5]

n procesul de fonaie intervine fora muscularcare determinexpulzarea fluxuluide aer din plmni (sursa de aer), prin trahee, spre laringe.

Laringele este cea mai importantporiune a canalului fonator la nivelul cruia suntsituate corzile vocale, care n momentul pronuniei unui sunet sonor vibreaz dndfrecvena fundamental a vocii. La acest nivel are loc fonaia care reprezint primamodificare a fluxului de aer expirat. Corzile vocale au o form asemntoare cu cea abuzelor i se dechid / nchid n funcie de trecerea aerului prin ele. Au o poriune fixatdecartilajul tiroid, iar cealaltextremitate este ataatunei perechi de cartilaje mobile numitearitenoide. n momentul producerii unui sunet, spaiul dintre corzile vocale n formde Vse ngusteaz. Laringele are rolul de a imprima sunetului caracterul de sonoritate i de acontrola intensitatea i variaiile tonului fundamental (influeneazaccentul i intonaia).

Conform studiilor realizate de [6] dimensiunile laringelui cresc cu vrsta ajungndca la brbatul adult corzile vocale saiblungimea de 17-23 mm, limea maxima glotei

de 19 mm, iar orificiul intraglodic n seciune transversal de 24 mm. La femeia adultdimensiunile laringelui sunt mai mici respectiv 12.5-17 mm lungimea corzilor vocale, 13mm limea maxim a glotei i 17 mm orificiul intraglodic n seciune transversal. Un

formuscular

faringe

cavitatenazal

cavitatebucal

laringecorzi vocale velum

trahee ibronhii

orificiu bucal

orificiu nazal

plmni


5/37






DIN IAI

4

studiu mai recent [7] a fost fcut pe adolesceni ntre 10.3 i 17.9 ani, care au fost mpriipe trei categorii de vrst. Rezultatele obinute aratcatt femeile ct i brbaii prezintmodificri semnificative ale lungimii i lrgimii cavitii orale i a tractului vocal n funcie

de vrst. Totodat brbaii i femeile prezint caracteristici similare n dezvoltareatractului vocal, ns la brbai s-a constatat c modificrile sunt mai accentuate dect lafemei.

Pentru ca sunetele simple produse de corzile vocale sse transforme n cuvinte estenecesarimplicarea articulatorilor i a cavitilor rezonante care dau formanii superiori aifrecvenei fundamentale. Individualitatea vocii este dat de forma i mrimea cavitilorrezonante, amplitudinea este determinat de fora cu care aerul este expulzat,iar tonalitatea de lungimea i gradul de tensionare a corzilor vocale. Rezonatorii suntreprezentai de faringe, cavitatea nazali cavitatea bucal.

Faringele este un rezonator modificabil: prin ridicarea laringelui se scurteaz, prinaciunea muchilor proprii se ngusteaz lateral, iar prin poziia orizontal a limbii i

mrete sau reduce deschiderea. Acesta are rolul de a direciona fluxul fonic fie sprecavitatea bucal, fie spre cavitatea bucali nazalconcomitent. La nivelul faringelui areloc diferenierea sunetelor n sunete orale i sunete nazale [4]. Studii recente realizate de [7]i [8] aratclungimea medie a faringelui crete cu vrsta i poate scade la persoanele cuvrstfoarte naintat.

Cavitatea bucal este alctuit din maxilarul inferior i superior, limba, buzele,dinii, alveolele i palatul. Partea superioara cavitii bucale se divide n mai multe zone:dental, alveolar, prepalatal, palatal, postpalatal(velar) i uvular. Organele cavitiibucale sunt de doutipuri: fixe (dinii incisivi, alveolele acestora i palatul dur) i mobile(maxilarul inferior, palatul moale, limba, uvula, buzele). La nivelul cavitii bucale seproduc cele mai multe fenomene de amplificare i modelare a fluxului fonic, aici avnd loc

articulaia propiu-zis. Cavitile nazale reprezint un rezonator i amplificatornemodificabil n care fluxul fonic captdoar caracter nazal.

2.2. Fonetica acustic

Fonetica acusticstudiazproprietile fizice ale sunetelor, care sunt dependente decele articulatorii. Sunetul este rezultatul vibraiei unui corp elastic de o parte i de alta apoziiei sale de echilibru, care declaneazn masa de aer micri oscilatorii i ondulatorii.Vibraia se caracterizeazprin amplitudine (deprtarea maximfade poziia de echilibru)i frecven(numrul de perioade realizate ntr-o secund). n funcie de caracterul periodicsau neperiodic al vibraiei sunetele se mpart n tonuri i zgomote.

Vocalele care sunt produse prin vibraia periodic a corzilor vocale corespundtonurilor, iar consoanele produse prin trecerea turbulent, neperiodica fluxului de aer princanalul fonator ngustat sau nchis/deschis brusc corespund zgomotelor. O categorie apartealctuitatt din tonuri (cu participarea corzilor vocale) ct i din zgomote, sunt consoanelesonante.

Sunetele se caracterizeazprin nlime, frecven, intensitate, timbru i durat.nlimea depinde de frecvena oscilaiilor. Cu ct frecvena este mai mare cu att

sunetul este mai nalt. Dupnlime sau ton sunetele se clasificn ascuite (mai nalte) saugrave (mai joase).

Frecvenareprezintnumrul de perioade pe care un corp elastic le realizezntr-o

secund.Intensitatea sau tria sunetelor se msoar n decibeli i reprezint proprietateasunetelor de a fi articulate mai puternic sau mai slab.


6/37






DIN IAI

5

Timbruleste proprietatea unui sunet de a se distinge de un altul produs n condiiiidentice de surse diferite i depinde de numrul, frecvena i amplitudinea vibraiilor care seadaug la cea fundamental. n consecin timbrul vocii este dat de formanii superiori.

Timbrul unei voci se schimb n funcie de modificarea frecvenei fundamentale i aformanilor astfel: dac se accentueaz frecvena fundamental sau formanii inferioritimbrul devine grav, iar dac se accentueaz formanii superiori timbrul devine acut.Timbrul este specific fiecrui vorbitor fcnd posibil recunoaterea vorbitorului dupvocea sa.

Duratareprezintproprietatea unui sunet de a fi pronunat ntr-un interval de timpmai scurt sau mai lung n funcie de capacitatea pulmonara fiecrei persoane. n funcie dedurat sunetele se mpart n durative i n aceast categorie sunt incluse vocalele iconsoanele sonante i fricative, i momentane din care fac parte ocluzivele i africatele lacare se poate prelungi doar partea fricativ.

2.3.

Caracterizarea i clasificarea articulatorie a sunetelor

Fazele articulrii unui sunet dup[4] sunt tensiunea, inuta i destinderea. n faza detensiune organele articulatorii i pregtesc poziia pentru emiterea sunetului, ulterior ipstreazpoziia articulrii sunetului (tensiune) i revin la poziia de repaus (destindere). Laocluzive apar fazele de implozie, plozie i explozie n care se produce micarea de

nchidere a canalului fonator, nchiderea canalului fonator, respectiv deschiderea canaluluifonator. Sunetele se coarticuleaz ceea ce face ca poriunile lor iniiale i finale s setransforme n sunete de tranziie spre sunetul anterior sau posterior.

Sunetele se mpart n vocale, consoane, semivocale i sonante. Acestea difer nfuncie de efortul expirator, tensiunea musculari poziia organelor articulatorii. La vocale

efortul expirator este mai slab dect la producerea consoanelor, iar la consoane nmomentul articulrii apare un obstacol n calea fluxului de aer de la plmni i tensiuenamusculareste mai puternic, localizatla locul obstacolului.

Semivocalelesunt elemente fonetice nesilabice din compozitia unui diftong care seaseamancu consoanele n ceea ce privete poziia organelor articulatorii i cu vocalele dinpunctul de vedere al tensiunii musculare. Semivocalele sunt variante ale vocalelor /i/, /u/,

/e/, /o/ i se deosebesc de acestea prin faptul cnu pot forma singure o silab.Vocalele sunt elemente fonetice sonore, care se produc prin trecerea liber a

fluxului de aer prin canalul fonator fr ntmpinarea unui obstacol. Acestea suntdeterminate doar de vibraia corzilor vocale i au articulaie deschis. Conform AlfabetuluiFonetic Internaional [9] vocalele se clasific dup trei criterii: gradul de deschidere(nchise, mijlocii i deschise), locul de articulare (anterioare, centrale i posterioare) irotunjimea (rotunjite i nerotunjite). n ceea ce privete locul de articulare la vocaleleanterioare limba se curbeaz spre partea anterioar a palatului, la cele posterioare sprepartea posterioar, iar la cele centrale rmne aplatizat. Rotunjimea se refer la poziiabuzelor, iar deschiderea la gradul de deschidere al cavitii bucale n timpul articulrii. nFigura 2 sunt marcate n chenare negre cele apte vocale ale limbii romne simbolizate

prin: /a/ - [a], /e/ - [e], /i/ - [i], /o/ - [o], /u/ - [u], // - [], /// - [].


7/37






DIN IAI

6

Figura 2. Vocalele orale din AFI (Alfabetul Fonetic Internaional) [9]

DupAFI [9] avem urmtoarea caracterizare a vocalelor limbii romne: /a/ - vocaldeschiscentralnerotunjit; /e/ - vocalmijlocie anterioarnerotunjit; /i/ - vocalnchisanterioarnerotunjit; /o/ - vocalmijlocie posterioarrotunjit; /u/ - vocalnchisposterioarrotunjit; // - vocalmijlocie centralnerotunjit; /// - vocalnchiscentralnerotunjit.

Spre deosebire de alte limbi cum ar fi franceza i portugheza n care existi vocalen producerea crora o parte din fluxul de aer este dirijat spre cavitatea nazal, n limbaromnacestea sunt orale, ceea ce nseamncfluxul de aer este dirijat aproape n totalitatespre cavitatea bucal.

n cazul n care vocalele se situeazanterior sau posterior unei consoane nazale ntr-o silab, preiau caracterul de nazalizare al acestora. O altcaracteristica limbii romneeste desonorizarea (pierderea vibraiei) care se ntlnete la unele vocale finale i esteinfluenat de gradul de deschidere, distana fa de silaba accentuat, nvecinarea cu oconsoansurd(nesonor) [4].

Vocalele pot fi caracterizate i prin aa numitul triunghi al vocalelor sauTriunghiul lui Vietor care reprezinto diagrama vocalelor realizatn cooncordancu

poziia limbii i a cavitii bucale n timpul articulaiei. Acest triunghi a fost realizat pentruprima oarde filologul i foneticianul german Wilhelm Vietor (1850-1918), iar ulterior afost prezentat i n [10] i [5]. Dup [10] triunghiul vocalelor raportat la organelearticulatorii este reprezentat n Figura 3.

Figura 3. Triunghiul vocalelor [10]

i

a

u

oeuvuldini


8/37






DIN IAI

7

Triunghiul vocalelor este o reprezentare schematic a tuturor vocalelor printr-ungrafic de coordonate F1-F2 care n funcie de valorile acestor parametri se poate mpri nregiuni de decizie pentru estimarea vocalei pronunate. Primii doi formani ai vocalelor

prezint variabilitate de la o vocal la alta, intravorbitor, intervorbitor i de la un gen laaltul. Diverse studii au utilizat valorile acestor formani n sisteme de recunoatere vocalrealizate la nivel hardware [11] sau software. Conform figurii 4, vocalele /i/ i /e/ suntarticulate prin deplasarea muchiului limbii spre n fa, respectiv spre poriunea anterioara palatului. Vocalele /o/ i /u/ se articuleazprin deplasarea spre napoi a muchiului limbii,respectiv spre partea posterioar a palatului (velum), iar la articularea vocalei /a/, limbarmne ntr-o poziie neutr [10]. Triunghiul vocalelor d informaii despre modul dearticulare raportat la distana dintre formanii F1 i F2.

Consoanele sunt elemente fonetice n producerea crora fluxul de aer, mai intensdect la vocale ntlnete un obstacol de-a lungul canalului fonator. Consoanele limbiiromne sunt pulmonare, produse prin comprimarea aerului n plmni, iar tensiunea se

concentrez ntr-un singur punct. Consoanele se clasific dupmodul de articulare, duplocul de articulare i dup sonoritate. Dup modul de articulare se mpart n fricative,ocluzive, africate, sonante, vibrante i nazale. Dup locul de articulare se mpart nbilabiale, labiodentale, alveolare, palatale, velare i glotale. Dup sonoritate se mpart nsonore i nesonore. Clasificarea consoanelor limbii romne dup[9] este datn Tabelul 1.n chenar sunt prezentate consoanele sonore i variantele lor nesonore care au acelai modi loc de articulare. Dac lum n considerare locul unde se produce sunetul, consoanelealveolare sunt considerate a fi dentale. Att dinii ct i limba au un rol important narticularea consoanelor alveolare (dentale). Limba dirijeaz un flux de aer subire sprevrful dinilor unde se produc turbulene de nalt frecven. Obstacolul la acest tip deconsoane se realizeazprin apropierea limbii de alveolele incisivilor superiori la fricative,

sprijinirea vrfului limbii pe alveolele incisivilor superiori la ocluzive i prin ocluzie laafricate.

Tabel 1. Consoanele limbii romne [9]Sonore Mod de articulare Loc de articulare Nesonore

b ocluziv bilabial pd ocluziv alveolar t

ghe, ghi ocluziv palatal che, chi, ke, kig ocluziv velar c

ge, gi africat postalveolar ce, civ fricativ labiodental fz fricativ alveolar sj fricativ postalveolar

- africat alveolar - fricativ glotal hm nazal bilabial -n nazal alveolar -l lateral alveolar -r vibrant alveolar -

Sonantelesunt o categorie de consoane care fac trecerea de la vocale la consoanelepropiu-zise. Dup modul de articulare, sonantele se mpart n ocluzive (/m/, /n/) iconstrictive (/l/, /r/), iar duplocul de articulare - bilabiale (/m/) i dentale (/n/, /l/, /r/). Alte

caracteristici ale modului de articulare sunt puse n evidende mprirea n nazale (/m/,/n/) i lichide (/l/, /r/).


9/37






DIN IAI

8

2.4. Caracterizarea i clasificarea acustica sunetelor

Din punct de vedere acustic sunetele limbii romne se pot clasifica n funcie de

spectrul caracteristic. Spectrul unui sunet const n reprezentarea sunetului prinamplitudinea vibraiilor corespunztoare fiecrei frecvene i este rezultatul ntregiiactiviti a organelor articulatorii care intervin n producerea lui. Micrile articulatoriiproduc modificarea formei, volumului cavitilor i a spaiului de rezonancare determingradul de concentrare sau de difuziune a formanilor.

Vocalelesunt semnale armonice caracterizate printr-o frecvenfundamentalcarereprezint frecvena de vibraie a corzilor vocale i formani multipli ai frecveneifundamentale. n Figura 4 sunt reprezentate frecvena fundamental (F0) i primii patruformani superiori (F1-F4) ai unui semnal armonic.

Figura 4. Frecvena fundamentali primii patru formani superiori ai unui semnal armonic[12]

Vocalele sunt generate de o undcu caracter periodic, care se diversificn funciede variaiile de formi volum ale cavitii bucale. n funcie de gradul de concentrare idispersie a formanilor (spaiul dintre formanii F1 i F3), vocalele se clasificn compacte /a/, la care F1 este apropiat de F3, avnd un spaiu de rezonanamplu i difuze - /i/, /u/,

//, la care F1 este deprtat de F3, iar spaiul de rezonaneste mic. n funcie de nlime,influenatde volumul rezonatorului adicde distana dintre F2 fade F1 i F3, vocalelesunt acute - /e/, /i/, la care F2 este apropiat de F3 i grave - /o/, /u/, la care F2 este apropiatde F1 [4].

Din punct de vedere al duratei, vocalele sunt sunete continui, durative, care pot fisusinute mai mult sau mai puin, n funcie de volumul fluxului de aer care vine de laplmni. Clasificarea acustic a vocalelor n compacte/difuze, acute/grave, corespundeclasificrii articulatorii deschis/nchis, anterior/posterior.

Consoanele sunt zgomote produse prin trecerea turbulent a aerului prin canalulfonator, cu spectru continuu. n funcie de prezena / absena frecvenei fundamentale seclasificn:

sonore (v, z, b, d, g) -sunt constituite din vibraiile corzilor vocale i, predominant,din zgomotul produs de fluxul de aer la nivelul obstacolului aflat n cavitateabucal;

surde (f, s, , h, p, t, k, k, , )sunt constituite numai din zgomotul produs de feluln care fluxul de aer depete obstacolul aflat n cavitatea bucal;Sonantele(m, n, l, r)sunt sunete rezultate din mpletirea tonurilor i a zgomotelor,

cu predominarea celor dinti. Din punct de vedere al posibilitii de susinere, fricativele,nazalele i laterala /l/ sunt durative, iar ocluzivele i africatele sunt momentane. Comparativ

cu vocalele consoanele prezintantirezonancare se refer la amplitudinea i distribuiaformanilor. n consecinla consoane energia este mai micdect la vocale.


10/37






DIN IAI

9

n acelai mod precum vocalele, dup [4], consoanele se clasific n funcie depoziia formanilor n spectru sau intensitate n:

compacte: prepalatalele [, , , ], palatalele [k, g], velarele [k, g] i glotala [h]

care sunt articulate din regiunea velarpn n cea palatalinclusiv. Acestea suntrealizate cu un rezonator mai deschis i au formanii concentrai n zona central; difuze: bilabialele [m, p, b], dentalele [t, d, n, r, s, z, ] i labio-dentalele [f, v], care

sunt articulate n partea anterioar a cavitii bucale. Acestea sunt realizate cu unrezonator mai nchis i au formanii dispersai;

acute: palatalele [k, g], prepalatalele [, , , ] i dentalele [s, z, t, d, n], care suntamplificate de un rezonator bucal mic, divizat de muchiul lingual prin apropieresau lipire de organul pasiv;

grave: glotala [h], velarele [k, g], bilabialele [m, p, b] i labio-dentalele [f, v], caresunt articulate la o extremitate sau alta a cavitii bucale, cu un rezonator mare,nedivizat de muchiul lingual.


11/37






DIN IAI

10

3. Metode i instrumente de analiza vocii

De-a lungul timpului au existat dou metode de analiz a vocii. O analiz

subiectiv, prin percepie auditiv, realizatde experi fonologi sau experi n analiza vociipatologice i o analizobiectiv, bazatpe msurri acustice ale parametrilor vorbirii, deexemplu a frecvenelor formanilor i a frecvenei fundamentale, semiautomatic - utilizndcalculatorul sau cu aparate speciale - spectrograful i sonograful, cu ajutorul crorastructura sunetului este vizualizat ca spectru nregistrat pe o band de hrtieelectrosensibil, numitspectrogram, respectiv sonogram.

3.1Metode subiective

Clinicienii preocupai de evaluarea calitii vocii utilizeaz i valoreaz mai multanaliza perceptual, considerat o metod standard, dect cea instrumental. Percepia

calitii vocii este importantn evaluarea i tratamentul pacienilor cu tulburri ale vocii.Kreiman et al. [13] a realizat un studiu bazat pe 57 de articole publicate ntre anii

1951-1993, de cercettori n domeniul evalurii vocii, pentru a determina care este cea maibun metod de evaluare a calitii vocii, ce standarde de autenticitate intra- i inter-evaluare ar trebui respectate i cum ar putea fi maximizate autenticitatea evalurilor inivelurile de cooncordanintra- i inter evaluatori. Comparaii ntre diverse studii au artatcautenticitatea inter-evaluare i intra-evaluare diferfoarte mult de la un studiu la altul.Autorii propun o metodteoreticcare atribuie variabilitii evalurii diverse surse cum arfi: date despre asculttori, sarcina utilizatpentru realizarea evalurilor, interaciunile dintreasculttori i sarcinile atribuite, i eroarea random. Pentru ca evalurile perceptuale sfiesemnificative, asculttorii trebuie s utilizeze scrile de msur n mod consecvent: unevaluator trebuie s evalueze un eantion de voce n mod similar la fiecare ascultare.Totodat, cooncordana inter-evaluare trebuie sfie mare, ceea ce nseamncun eantionde voce evaluat de mai muli evaluatori trebuie sprimeascscoruri de evaluare similare.

Conform studiilor realizate de [13], n evaluarea perceptuala calitii vocii au fostutilizate urmtoarele metode. O prim metod de evaluare const n mprireaeantioanelor de voce pe diverse criterii cum ar fi voce aspr(rough) sau voce murmurat(breathy). Scala EAI (Equal Appearing Interval) este o scalde puncte echidistante de la 1la n, pe care asculttorii trebuie sbifeze numrul asociat unui eantion de voce. ScaleleVA (Visual Analog) constau n linii nedifereniate, n jur de 100 mm lungime, pe careasculttorii trebuie smarcheze un semn pentru a indica gradul n care o voce posed o

anumit caracteristic. O alt metod const n estimarea direct a magnitudinii (DME-Direct Magnitude Estimation). Asculttorii atribuie un numr eantionului de voce pentru aindica msura n care acel eantion posed calitatea pentru care este evaluat. n metodabazatpe comparaie pereche (paired comparison), asculttorii compardoi stimuli cum arfi gradul de diferen dintre diverse dimensiuni, similaritate / diferen, asprime relativ,etc.

Rezultatele studiului arat c o autenticitate i o cooncordan perfect ntreevalurile vocii de ctre un singur asculttor sau de ctre mai muli asculttori nu se potobine nici mcar la nivel teoretic. O soluie la aceast problem este propus de ctreautori i const n reducerea variabilitii n evalurile calitii vocii prin nlocuireastandardelor interne, instabile ale asculttorilor cu voci referin pentru fiecare dintre

calitile vocii. O alt soluie propus este dezvoltarea de protocoale de evaluare care scontroleze cteva din sursele de variabilitate ale percepiei calitii vocii de ctreasculttori.


12/37






DIN IAI

11

Jacobson et. all [14] a dezvoltat un indice robust din punct de vedere statistic numitVoice Handicap Index (VHI) care msoarinfluena tulburrilor de limbaj asupra calitiivieii. Acest indice se calculeazpe baza unui set de 30 de ntrebri adresate persoanelor

evaluate, prin care acestea i autoevalueazpropria voce. ntrebrile sunt mprite n treicategorii de evaluare i anume: evaluare funcional, evaluare fizici evaluare emoional.Fiecare rspuns este cotat cu un punctaj de la 0 la 4, semnificnd descrierile: niciodat,aproape niciodat, cteodat, aproape ntotdeauna, ntotdeauna. Acest indice a fost frecventutilizat de ctre clinicieni pentru evaluarea calitii vocii la cntrei care prezintnoduli,chiti sau polipi pe corzile vocale [15], la pacieni cu disfonie spasmodic [16], [17], nevaluarea disfoniei pediatrice [18], la evaluarea vocii duplaringectomii pariale sau totale[19]-[22] sau n evaluarea impactului psihosocioprofesional al tulburrilor de vorbire [23].

T. Nawka [24] a dezvoltat un indice de evaluare a tulburrilor de voce numitStimmstrungsindex (SSI) care include 12 ntrebri diferite de cele ntlnite n cazul

indicelui de evaluare a handicapului vocal (VHI). Acest indice a fost comparat cu indiceleVHI de ctre [25], care au demonstrat c printr-o simplmultiplicare a indicelui SSI seobine o corelaie semnificativ statistic cu indicele VHI. Studiul s-a efectuat pe 210pacieni la care s-au evaluat indicii VHI i SSI. Ulterior, indicele SSI a fost multiplicat cu2.5, rezultnd un alt scor denumit VHI-korr, care a fost comparat cu indicele VHI.Rezultatele studiului au artat cindicele SSI bazat pe scorul VHI-korr este comparabil cuindicele VHI i prezintaplicabilitate n evaluarea clinica deficienelor de vorbire. [25] audezvoltat i un modul de evaluare a tulburrilor de limbaj numit lingWAVES careconine o interfa grafic cu un formular de pacient, un editor care transfer datelepacientului ntr-o baz de date cu mai muli pacieni, i o vizualizare a clasificriirezultatelor.

3.2Metode obiective

n ceea ce privete evaluarea calitii vocii prin analiz acustic, au fost descrisediverse metode n literatur. L. Eskenazi et. all [26] a studiat relaia care existntre diversecaliti ale vocii i civa parametri acustici calculai pentru vocala /i/, pronunat depacieni aparinnd a dou categorii: pacieni cu voce normal i pacieni cu vocepatologic. n cazul pacienilor din a doua categorie s-au analizat cinci parametri ai calitiivocii: severitatea total, asprimea, rgueal i laringealizarea. S-a realizat iniial un teststandard de ascultare i evaluare a vocilor patologice pentru fiecare calitate a vocii, pentrucare s-a utilizat o scal de la 1 la 7. Rezultatele obinute n urma acestui test au fost

comparate cu mrimile acustice calculate, prin metode de regresie liniar, fiind utilizatdrept criteriu de selecie predicia bazat pe suma ptratelor (PRESS-Prediction Sum ofSquares). S-a constat c cei mai importani parametri acustici pentru evaluarea vociipatologice sunt amplitudinea frecvenei fundamentale i raportul armonici zgomot (HNR-Harmonics to Noise Ratio).

Parametrul HNR a fost utilizat anterior i de [27] n evaluarea gradului de rguel(hoarseness) a vocii. Acesta se poate analiza subiectiv, prin metoda vizual, care presupunemsurarea direct pe spectrogram a gradului n care zgomotul nlocuiete armonicelevocalelor susinute, sau obiectiv prin calcule. n acest studiu s-au utilizat ambele metode.Calculul HNR a constat n urmtorii pai: calculul mediei a 50 de perioade consecutive ale

frecvenei fundamentale corespunztoare vocalei /a/, calculul energiei medii a formei deund (H) i a energiei medii corespunztoare diferenelor dintre perioadele individuale iperioadele mediate ale formei de und (N). Studiul s-a realizat pe un grup de 42 de


13/37






DIN IAI

12

persoane cu voci normale i 41 de persoane cu diverse grade de rgueal. Rezultatele auartat un grad de cooncordan ridicat ntre HNR calculat i cel evaluat subiectiv pespectrograme de ctre doi experi. Acest indice s-a dovedit a fi util i n evaluarea

cantitativ a rezultatelor tratamentului pentru rgueal. Caracteristicile spectrogramelorvocalelor susinute, percepute a fi pronunate rguit dup[28] sunt urmtoarele: prezenade componente zgomotoase peste formantul principal al fiecrei vocale, prezena decomponente zgomotoase peste 3000 Hz i pierderea armonicelor superioare. Cu ct voceaeste mai rguitcu att aceti parametri sunt mai accentuai.

HNR dup [27] a fost calculat plecnd de la ipoteza c semnalul caracteristicvocalelor susinute are o componentperiodic, care este aceai de la un ciclu la altul i ocomponent de zgomot aditiv, care are media distribuiei n amplitudine egal cu zero.Forma de und original )(tf , poate fi considerat ca fiind o concatenare a formelor deund )(Tfi , corespunztoare fiecrei perioade, unde Treprezintperioada corespunztoare

frecvenei fundamentale. Dacse realizeazo mediere pe un numr n suficient de mare de)(Tfi , atunci zgomotul este eliminat. Forma de und care conine un numr de 50 de

perioade mediate, fiind o bun reprezentare a componentei armonice, valid pentruintervalul 0=T la T, este datde urmtoarea formul:

( ) =

=

n

i

iA n

TfTf

1

)( Ec. 1

Energia acustica componentei armonice corespunztoare formei de undoriginalef(t) s-a calculat cu formula:

dTTfnHT

A=0

2 )( Ec. 2

Forma de und a zgomotului corespunztor la a i-a perioad a frecveneifundamentale se calculeazscznd din fiecare perioadindividual )(Tfi forma de undmediat- )()( TfTf Ai . Energia acustica componentei zgomotului este:

=

=

n

i

T

Ai

i

dTTfTfN1 0

2)]()([ , Ec. 3

iar raportul HNR se obine din ecuaiile 2 i 3 astfel:

=

=

n

i

T

Ai

T

A dTTfTfdTTfnNH1 0

2

0

2 )]()([/)(/ Ec. 4

Acesta este un caz ideal n care semnalul caracteristic al vocalelor sus inute are ocomponentperiodic. Existi cazul n care la unele voci patologice apare fenomenul detremor (jitter), care reprezintvariaia n timp a frecvenei fundamentale.

Parametrii jitter i shimmer au fost des utilizai ca indicatori n evaluareacalitii vocii patologice. Un studiu realizat de [29], a artat cdei aceti parametri suntutilizai drept indicatori n evaluarea obiectiva vocilor patologice, nu pot fi percepui lanivel acustic de ctre experi evaluatori. Acetia pot percepe doar componenta de zgomotaditiv care are importann calitatea vocii.

Parametrul jitter reprezint o msur a fluctuaiei de la perioad la perioad afrecvenei fundamentale i se calculeazdupformula:


14/37






DIN IAI

13

=

+=

N

ii

ii

TN

TTJitter

1

1

1, Ec. 5

unde iT este perioada frecvenei fundamentale a ferestrei i, iar N este numrul total deperioade ale unei pronunii.

Parametrul shimmer este o msura variabilitii amplitudinii de la o perioadlaalta i se calculeazcu formula:

=

+=

N

ii

ii

AN

AAShimmer

1

1

1, Ec. 6

unde iA este amplitudinea frecvenei fundamentale corespunztoare ferestrei de analizp i,iar N reprezintnumrul total de perioade a unei pronunii.

Dirk Michaelis et all. [30] a analizat caracteristicile acustice utilizate n evaluareavocilor patologice de ctre specialiti n domeniu, i pe baza unei selecii / combinri apatru din 22 de parametri a gsit o msurutilcare do bundescriere a vocii patologicei care este uor de interpretat numit diagrama gradului de rgueal (hoarsenessdiagram). Studiul are la bazun numr de 447 voci patologice, iar parametrii selectai suntcoeficientul de corelaie mediu al perioadei (MWC), jitter, shimmer i GNE (glottal tonoise excitation ratio). GNE este o msur acustic proiectat s evalueze cantitatea dezgomot ntr-un tren de impulsuri generat de oscilaia corzilor vocale. Studii realizate pevoci sintetizate ct i studiul realizat de ctre autori pe voci nesintetizate au artat cacestparametru este independent de variaiile n timp i amplitudine ale frecvenei fundamentale.Ali parametri analizai cum ar fi NNE (normalized noise energy) sau CHNR (cepstrumbased harmonics to noise ratio) nu prezint aceast independen. Autorii au clasificatcaracteristicile semnalului vocal n dou categorii: trsturi neperiodice i trsturizgomotoase. Prima categorie a fost utilizatde specialiti n domeniu n evaluarea asprimiiperceptuale a vocii sau periodicitii oscilaiilor glotale, iar a doua categorie a fost utilizatca indicator al vocii murmurate (breathiness). Un tip de neperiodicitate a semnalului vocaleste legat de schimbrile formei de undde la un ciclu glotal la altul. Acest efect se poatemsura prin calcularea coeficientului de corelaie mediu ntre toate perechile de ciclisuccesivi.

Studiul realizat a artat ccei patru parametri selectai dau cea mai bundescriere avocii patologice printr-o reprezentare bidimensional (hoarsness diagram) n care axa x

corespunde componentei neliniare alctuite din parametrii jitter, shimmer i MWC, carecontribuie n egalmsurla iregularitatea semnalului, iar axaycomponentei zgomotoase(GNE). Aceast msur a calitii vocii a fost ulterior validat de ctre aceiai autori n[31], [32], prin studii de caz pe diferite regiuni ale diagramei i utilizatde ali specialiti ndomeniu n evaluarea calitii vocii dup laringectomie parial [33], dup tratamentulchirurgical al paraliziei corzilor vocale [34] sau n evaluarea disfoniei [35].

Un alt parametru util n evaluarea calitii vocii este indicele de inteligibilitate avorbirii - SII (Speech Inteligibility Index). Standardul SII a fost dezvoltat de AmericanNational StandardMethods for the Calculation of the Articulation Index [36], numindu-seiniial indexul de articulare (Articulation Index), iar ulterior a fost revzut n [37] iredenumit drept indicele de inteligibilitate a vorbirii. Acest standard definete o metodde calcul a mrimii fizice SII pe baza spectrului vorbirii, spectrului zgomotului aditivstaionar i pragului de audibilitate a asculttorului. SII ncorporeazi proceduri de calcul


15/37






DIN IAI

14

al indicelui STI indicele de transmisie a vorbirii (Speech Inteligibility Index). Diversestudii au artat cindexul SII este un bun indicator n evaluarea gradului de audibilitate apacienilor cu tulburri de auz [38] i poate fi utilizat i n evaluarea inteligibilitii n

tulburrile de vorbire [39].n [40], autorii realizeaz o extensie a SII utiliznd ca parametru de msur

zgomotul fluctuant n loc de zgomotul staionar. Studiul s-a realizat pe persoane cu auznormal i a avut la bazmprirea semnalului audio i a zgomotului pe cadre mici de timp.Pe fiecare cadru s-a determinat valuarea indexului SII instantaneu i ulterior valorile tuturorcadrelor au fost mediate, rezultnd SII-ul caracteristic tipului de zgomot utilizat. Acestindex ia valori ntre 0 i 1 i reprezint proporia n care informaia total coninut nsemnalul vocal este disponibilpentru asculttor. Utiliznd pragurile de recepie a vorbirii(SRT) existente n literatur, acest studiu a artat cextensia SII realizatde ctre autorieste o bun msur de evaluare a pragului de recepie a vorbirii n condiii de zgomot

staionar, zgomot fluctuant, zgomot ntrerupt sau n condiiile zgomotului produs de maimuli vorbitori.

3.3. Instrumente de analiza semnalului vocal i a articulrii sunetelor

Primele instrumente de analizi / sau sinteza vocii realizate la nivel hardware auaprut nc din anii 1950 [41]. Ulterior au aprut o serie de patente ntre anii 1968-1977care descriau o serie de analizoare vocale electronice utilizate pentru recunoatere vocal[42], analizvocal[43], bazate pe filtre recursive [44] i analizvocaln timp real [45].

Analiza semnalului vocal se poate realiza prin metode indirecte, cu instrumenterealizate la nivel software sau prin metode directe cu ajutorul unor aparate specializate.

Unele dintre cele mai cunoscute instrumente software n ordinea apari iei sunt Klatt [46],Snorri [47], [48], Goldwave [49], Wavesurfer [50], Praat [51], WASP [52] etc.

Klatt [46] este un software care poate genera voce sinteticprin sintezformanticparalelsau n cascad. Acest program are o configuraie flexibilcare permite generareade sunete sonore prin conexiunea n cascadsau paralela unor rezonatori digitali, i desunete fricative doar prin conexiune paralel. Un program de control permite utilizatoruluis selecteze variabilele parametrilor de control cum ar fi frecvenele formanilor ca ofuncie de timp sau secvende puncte.

Snorri [47], [48] este un software de investigare a semnalului vocal, util pentrucercettori n domeniu sau profesori foneticieni, care ofercinci tipuri de instrumente: editare de semnal vocal, adnotare foneticsau ortografica semnalului vocal;

analizi monitorizare spectrala semnalului vocal n timp; studiul prozodiei prin calcularea frecvenei fundamentale sau sintezei de noi semnale

prin modificarea traseului F0 sau a ratei de vorbire; generare de parametri utili pentru sintetizatorul Klatt [46].

Goldwave [49] este un editor audio digital larg utilizat, care permite realizarea denregistrri, prelucrarea acestora prin filtrare, schimbare de volum, egalizare, reducere dezgomot, reducerea segmentelor de linite i alte operaii de editare. Conine i un modul devizualizare a spectrogramei, anvelopei formei de undi a spectrului semnalului nregistrat.

Wavesurfer [50] prezint urmtoarele funcii: nregistrare, analiz spectral,vizualizarea traseelor F0, formanilor i a energiei, calcularea mediei formanilor iadnotare.

P. Boersma i D. Weenink [51] au realizat programul PraatTM, care permite analizasemnalului vocal incluznd analiz spectral, analiza frecevenei fundamentale, aformanilor, a intensitii i a parametrilor jitter i shimmer; segmentarea i adnotarea


16/37






DIN IAI

15

semnalului vocal; sinteza i manipularea semnalului vocal; calculul unor parametri statisticii programare cu ajutorul scripturilor.

WASP [52] este un instrument software mai simplu, care pe lang funcia de

nregistrare, permite vizualizarea formei de und, a spectrogramei i a traseului frecveneifundamentale.Dintre aparatele specializate, cu metode directe de analiz a semnalului vocal

enumerm electroglotograful, stroboscopul, spectrograful, sonograful i fonetograful.

Electroglotografia [53] este o metod neinvaziv cu ajutorul creia se pot obineinformaii cu privire la vibraiile corzilor vocale. Semnalul EGG este nregistrat cu ajutorulunui aparat numit electroglotograf care msoarimpedana dintre corzile vocale n timpulvorbirii. Metoda const n aplicarea a doi electrozi de suprafa de o parte i de alta alaringelui. n momentul n care corzile vocale sunt n contact impedana este relativ mic,iar cnd corzile vocale sunt ndeprtate impedana este mare. Astfel, semnalul EGGmsoararia de contact a corzilor vocale. Semnalul EGG este invers rela ionat cu fluxul deaer. Cnd aria de contact dintre corzile vocale este micatunci aerul trece, iar cnd aria decontact este mare aerul nu trece. Semnalul obinut se numete electroglotogram, iarreprezentarea graficse numete laringogram.

Wertzner et al. [54] a utilizat electroglotografia pentru a studia eficiena denchidere i deschidere a corzilor vocale la copii cu i frtulburri fonologice. La copii dinBrazilia, vorbitori de limb portughez, care prezint tulburri de vorbire s-a constatatprezena unui proces de desonorizare a fricativelor i ocluzivelor. S-au nregistrat propoziiipe bazde cuvinte ce conin fricativele /v/, /f/, /s/, /z/, /S/, /Z/ i au fost analizate n timpreal cu ajutorul unui electroglotograf. Analiza intragrup a artat cvalorile coeficienilor dedeschidere a corzilor vocale n cazul fricativelor nesonore sunt semnificativ mai mari la

ambele grupuri analizate. Analiza intergrup a artat cvalorile coeficienilor de deschiderea corzilor vocale sunt semnificativ mai mari n cazul fricativelor /v/ i /z/ la copii cutulburri fonologice. Rezultatele studiului au artat c dei grupul cu tulburri pronunfricativele sonore ca cele nesonore (frfrecvenfundamental), valorile coeficienilor dedeschidere sunt diferite de la un caz la altul. Concluzia autorilor referitoare la acest aspecteste aceea cgrupul cu tulburri fonologice este capabil smenincorzile vocale deschisepentru mai mult timp la consoanele nesonore reale (/f/, /S/, /s/) n comparaie cu cele sonore(/v/, /z/, /Z/).

Stroboscopiaeste o metodcare constn vizualizarea dinamica vibraiei corzilorvocale cu ajutorul unui fibroscop introdus la nivelul laringelui prin cavitatea bucalsau prin

fosele nazale. Subiectului i se solicit s pronune anumite vocale, cuvinte, propoziii.Aceastmetodutilizeazo sursde luminstroboscopic (pulsatil) pentru vizualizareaendoscopic a vibraiilor corzilor vocale ntr-o micare aparent ncetinit. Principiulesenial al acestei tehnici este percepia vizual de micare aparent, prin care imaginilesuccessive prezentate cu o ratmai mare de 5 Hz par a se mica n mod continuu.

Sursa de luminstroboscopiceste sincronizatcu frecvena de rezonana corzilorvocale cu ajutorul unui microfon sau a unui traductor electroglotografic. Sursa de lumintrebuie sincronizatn mod precis cu F0 pentru a furniza o imagine aparent static(fiecarepuls luminos ilumineaz aceai poziie n fiecare ciclu de vibraie a corzilor vocale), saucvasi-sincronizat (1-2 Hz sub/peste F0) pentru a furniza o micare aparent ncetinit(fiecare puls luminos ilumineaz faze successive ale ciclurilor de vibraie ale corzilor

vocale).


17/37






DIN IAI

16

Sonograful i spectrograful sunt aparate cu ajutorul crora structura sunetuluieste vizualizat ca spectru nregistrat pe o band de hrtie electrosensibil, numitspectrogram, respectiv sonogram.

Fonetografia utilizat de ctre [55] este o metod de investigare i mapare apotenialelor cantitative ale semnalului vocal. Limita maxima fonaiei de intensitate mare(strident) i a fonaiei de intensitate mic (slab) de-a lungul ntregii benzi de frecveneste indicat printr-o reprezentare grafic n coordonate frecven nivel de presiune asunetului (SPL). Subiecilor li s-a solicitat sproducfonaii de intensitate foarte mare iintensitate micla frecvenele selectate, astfel nct sacopere ntreaga bandde frecvencaracteristic a fiecruia. Instrumentaia de baz const ntr-un generator de ton careproduce un sunet asemntor sunetului vocalic, utilizat ca referin pentru frecvenafundamentali un dispozitiv de msura nivelului de presiune a sunetului. Unui grup depatru specialiti terapeui n vorbire i trei fizicieni ORL li s-a solicitat sdescrie modul ncare analizeazvizual fonetogramele i s identifice trsturile pe care le consider a fi

importante n evaluarea fonetogramelor. Descrierea fcut de acest grup include treiparametri considerai a fi importani: forma fonetogramei care este complex, dar poate fivizualizatca suma a douelipse suprapuse fiecare dintre ele avnd o pantdiferita axeimari; aria de nchidere care se formeazntre conturul fonaiei de intensitate mare i cea deintensitate mici dinamica benzii de frecvena semnalului vocal. n timp ce fonetogramaacoperntreaga bandde frecvene, vocea care funcioneaznormal utilizeazdoar o partedin aceastband. Un exemplu de fonetogrameste ilustrat n Figura 5.

Figura 5. Fonetograma unui subiect de gen masculin, cu voce normal[55]

Pe axa x este frecvena, iar pe axa y nivelul intensitii. Marcajul + reprezint

media frecvenei fundamentale a subiectului, iar valea de pe curba fonaiei de intensitatemare reprezint trecerea de la registru normal la registru fals. Banda de frecven caracteristic subiectului nregistrat se situeaz dup cum este artat n figura 4 ntreFminimum i Fmaximum. Aceasta se poate calcula ca fiind numrul de octave cuprinse ntreFminimum i Fmaximum. Valoarea unei octave se calculeazcu urmtoarea formul:

7.32log2096log

))log()(log(6

=

HzlowhighHzoct

xxx . Ec. 7

Electropalatografiaeste o metoddirectde analiza articulaiei sunetelor care afost utilizatde [56] pentru a analiza pattern-urile de articulaie la copii cu sindrom Down.Metoda constn utilizarea unui palat artificial realizat din acril care are implanta i 62 de

electrozi din argint, plasai pe opt rnduri orizontale i fixat de molari cu ajutorul unorclipsuri. Acest palat artificial diferde la pacient la pacient n funcie de caracteristicile idimensiunile palatului dur, astfel nct orice contact dintre limbi electrozi care apare n


18/37






DIN IAI

17

timpul articulrii sunetelor spoatfi nregistrat. Poziiile electrozilor sunt determinate nfuncie de dimensiunea anatomic a palatului, astfel nct palate de diferite dimeniuni iforme pot fi comparate cu referine pentru fiecare din rndurile i poziiile electrozilor.

Contactele nregistrate sunt afiate pe calculator i ulterior pot fi analizate. Un exemplu deafiaj al contactelor care apar n timpul fazei de nchidere a consoanei /t/ este ilustrat nFigura 6, n care cu 0 sunt marcate contactele, iar n partea dreaptsunt afiate zonele dereferinpentru poziia electrozilor i numrul rndului pe care sunt plasai acetia.

Figura 6. Afiajul contactelor limbii n timpul fazei de nchidere a consoanei /t/ [56]

Rezultatele studiului au artat cla copii cu sindrom Down existo insuficiennceea ce privete controlul muscular al limbii, constnd n micri ncetinite i dificultate ncontrolul vrfului limbii i coarticulrii, i o asimetrie i variabilitate n articulare.

O alt tehnic de msurare a articulrii sunetelor a fost dezvoltat de [57] i sebazeaz pe msurarea cu ajutorul ultrasunetelor a micrilor dorsale ale limbii. Aceastmetod a fost testat pe pacieni cu tulburri de articulaie a vorbirii i pe persoane

sntoase. Variabilele gsite care caracterizeaz o articulare anormal sunt: variabilitateexcesiv a amplitudinii i duratei n timpul micrilor articulatorii, coordonareinterarticulatorie insuficient, o meninere insuficient a amplitudinii micrii i odifereniere spaiali temporalinsuficienta micrilor scurte i lungi. nregistrrile desemnal ultrasonor i semnal vocal sunt achiziionate cu ajutorul unui generator-receptor deultrasunete i un amplificator audio. Acestea sunt convertite n semnal digital de 1 kHz cuajutorul unui circuit special i sunt stocate ntr-un calculator. Ulterior se poate realizaanaliza micrilor dorsale ale limbii pe baza graficelor semnalelor achiziionate.Traductorul ultrasonor este aezat n poziie vertical pe mijlocul liniei inferioare amandibulei, iar ntrzierea este msurat n mod repetat ntre emisia unui scurt impulsultrasonor i recepia ecoului su. La fiecare milisecund se realizeaz o msurtoarecorespunztoare distanei dintre traductor i partea dorsal a limbii. n mod specific, unecou mare se formeaz la interfaa dintre esutul muscular al limbii i aerul ambiant itimpul dintre emisia i recepia lui este msurat. Msurtorile acestei ntrziericorespunztoare distanei dintre traductorul ultrasonic i partea dorsala limbii precum isemnalul acustic generat n mod concomitent sunt continuu nregistrate pe unmicrocomputer, pe o perioadde 4.5 ms.

Kay Elemetrics Corp. [58] a dezvoltat un sistem hardware / software de analiz asemnalului vocal specializat, numit Computerized Speech Lab (CSL). Sistemul are la bazun dispozitiv de nregistrare de tip intrare/ieire care este legat la un calculator. Pachetul deanaliza semnalului vocal are i un program opional LPC pentru analiz / sintez. CSL

conine o serie de programe / baze de date dintre care amintim programul MDVP (MultiDimensional Voice Program), programe de analiza fonetogramei, spectrogramei n timpreal, percepiei auditive, procesare n timp real a electroglotogramei, de sintez a

Rnd

Zonalveolar

Zonvelar

Zonpalatal


19/37






DIN IAI

18

semnalului vocal, baze de date cu semnale palatografice, cu nregistrri ce conin semnalvocal provenit de la voci patologice, etc.

Un alt software care permite evaluarea semnalului vocal sau antrenarea vocii esteDr. Speech realizat de Tiger Electronics, Neu-Anspach, Germany [59]. Acesta dispune demodule de analiz a semnalului vocal n timp real (spectrograme, formani, intensitate,etc.), de terapie a vocii prin jocuri, de un modul hardware/software care realizeazachiziiade date, analiza clinici tratamentul tulburrilor de rezonannazal, module de antrenarei evaluare a vocii i de analiza fonetografic.

Smits et al. [60] a realizat o analizcomparativntre CSL i Dr. Speech (DRS) nceea ce privete analiza acustic a vocii. Studiul s-a realizat pe un grup de 120 de vocinormale, iar parametrii considerai pentru evaluarea comparativ a celor dou programesunt: frecvena fundamental, deviaia standard a frecvenei fundamentale, jitter, shimmeri raportul HNR (Harmonics to Noise Ratio). S-a gsit o corelaie semnificativa frecvenei

fundamentale, HNR i valoarea relativ a parametrului shimmer. Corelaia valorilorabsoluti relativa parametrului jitter i deviaia standard a frecvenei fundamentale s-adovedit a fi slab. Studiul a artat cCSL i DLS nu sunt comparabile n mod absolut, nsrezultatele cu privire la datele normative sunt identice.

SDCS (Speech Disorders Classification System) [61] este un sistem de clasificare avocilor patologice pe baza a10 parametri care msoarcapacitatea de articulare: procentajulde consoane corecte (PCC), procentajul de consoane corecte ajustat (PCC-A), procentajulde consoane corecte reviyuit (PCC-R), procentajul de consoane corecte inventariat (PCC-I),indexul care msoarcapacitatea articulrii (ACI), procentajul de vocale/diftongi corecte(PVC), procentajul de vocale/diftongi corecte revizuit (PVC-R), procentajul de foneme

corecte (PPC), procentajul de foneme corecte revizuit (PPC-R) i indexul de inteligibilitate(II). Raportul realizat de ctre autori are ca date de referin1386 eantioane de voce dinbaza de date fonologica proiectului, care aparin unor subieci cu vrste cuprinse ntre 3 i40+ ani. Baza de date a fost investigatiniial pentru eliminarea eantioanelor de voce careaparineau persoanelor cu tulburri de dezvoltare, cognitive, anomalii cranio-faciale sau cuprobleme senzoriale-motorii. Eantioanele de voce au fost mprite pe grupuri n funcie declasificarea vorbitorului n funcie de tulburrile de vorbire furnizatde sistemul SDCS.

PEAKS [62] este un sistem de evaluare automata vocii i a tulburrilor de vorbire,aprut recent, n 2009, care poate fi accesat direct prin internet de ctre orice pacient.Semnalul vocal nregistrat este ulterior analizat prin-un sistem de recunoatere automata

vorbirii i analiz prozodic. Acest sistem a fost testat pe dou tipuri de tulburri alecomunicrii: tulburri de voce i tulburri de articulare. Pentru validarea rezultatelorobinute cu acest sistem, s-a realizat i o evaluare a vocilor patologice de ctre un panel despecialiti. Pentru a minimiza subiectivitatea evalurii, s-a realizat o medie a rezultatelorobinute de experi pentru a crea un scor de consens, care a fost tratat drept referin. Laambele tipuri de patologii rezultatele obinute cu sistemul PEAKS au fost n cooncordancu cele obinute de specialiti.


20/37






DIN IAI

19

4. Aplicaii medicale

Analiza semnalului vocal are diverse aplicaii n medicin care permit evaluarea

vocii att n scopul diagnosticrii unei patologii, ct i n detectarea alterrii / mbuntiriiactului fonator dupun tratament sau dupo intervenie chirurgical.

Perforaia orofacial(CLF - Cleft Lip Palate) este o malformaie congenitalcare secaracterizeazprin dezvoltarea incompleta structurilor care separcavitatea nazalde ceaorali anume buzele, alveolele, palatul moale i palatul tare. Aceastanomalie cauzeaztulburri morfologice i funcionale printre care se numri defectele de vorbire care apardatoritnchiderii incomplete a inelului orofaringeal n timpul micrilor de articulare alepalatului moale. Unii dintre cei mai receni parametri de evaluare a vorbirii la pacieni cuCLF, utilizai n [63] sunt: rezonana nazal, fluxul de aer nazal expirat, friciuneafaringeal, stopul glotal, inteligibilitatea i grimasa. Fiecare parametru a fost evaluat dupun protocol de evaluare pe o scar invers de la 3 la 0, iar scorul final s-a obinut prinsumarea scorurilor fiecrui parametru. Evaluarea s-a realizat pe un eantion de 68 depacieni care au fost operai de acelai chirurg i rezultatele arat c doar patru dintreacetia au avut rezultate negative cu privire la gradul nazalitii de la sever la moderat latoate consoanele, prezena friciunii faringeale severe, cu o substituie sistematic lafricative i africate, prezena stopului glotal i un grad sczut de inteligibilitate.

Maier A. et al. [64] a studiat inteligibilitatea la copii cu perforaie de buzi palatprin tehnici de recunoatere a vorbirii. Acest tip de patologie poate cauza limitrifuncionale chiar i dup tratament chirurgical adecvat sau nonchirurgical, una dintreacestea constnd n apariia unor defecte de vorbire. Ca metodobiectivde determinare icuantizare a tulburrilor de articulare autorul a utilizat un sistem de recunoatere automata

vorbirii cu ajutorul cruia a analizat 31 de nregistrri de cuvinte standard, aparinnd unorcopii vorbitori de limbgermancare prezentau CLF. Sistemul de recunoatere automatavorbirii a fost antrenat cu voci adulte normale i voci de copii. S-a realizat i o evaluaresubiectivde ctre patru experi i confruntatcu evaluarea automata vorbirii. Sistemul derecunoatere automat a vorbirii a produs o acuratee de recunoatere a cuvintelor ntre1,2% i 75,8%, respectnd rata de evaluare a experilor i avnd o discriminare suficient.Astfel, acest studiu dovedete csistemul de recunoatere automata vorbirii servete ca unbun mijloc de a concretiza i cuantifica efectul global al vorbirii copiilor cu CLF.

Analiza semnalului vocal s-a utilizat n vederea evalurii calitii vocii n cazulpacienilor cu laringectomie [65], [66], cancer intraoral [67], [68], rezecie pariala unortumori ale limbii [69], n clasificarea disfoniei [70], n studiul blbielii [71], n detectarea

vocii patologice cauzate de diverse boli [72].n [65] s-a studiat vocea substituit de vocea traheoesofagial cu ajutorul unui

sistem de recunoatere vocal i prin evaluare subiectiv de ctre cinci experi a unornregistrri de text standard provenind de la 18 pacieni cu laringectomie. Sistemul a fostantrenat cu voci normale i nu a fost adaptat la voci patologice. Comparativ cu voceanormal vocea substituit prezint prozodie i modulaie sczut, valori sczute aparametrilor jitter i shimmer, frecven fundamental sczut i raport fonaiesonor/nesonordiferit. Acurateea cuvintelor (WA) msuratcu sistemul de recunoaterevocala fost calculatcu urmtoarea formul:

NNWNCWA /)(*100[%] = , Ec. 8unde NC este numrul de cuvinte corect recunoscute, NW este numrul de cuvinte inserateincorecte, iar N numrul total de cuvinte pronunate. Rezultatele obinute n cazul vociisubstituite au fost comparate cu cele obinute n cazul vocilor normale i s-a constatat c


21/37






DIN IAI

20

acurateea de recunoatere a silabelor i a cuvintelor este mai micn primul caz (10-50%).Studiul a artat crecunoaterea vocalautomatreprezinto bunmetodde evaluare avocii la pacienii cu laringectomie.

Pentru evaluarea tipului i extinderii tulburrilor de vorbire dup glosectomieparial, K. S. Heller [69] a nregistrat pre i postoperator 10 pacieni cu rezecie decarcinom situat n partea mobila limbii, avnd dimensiune mai micde 3 cm. Preoperators-au obinut rate normale ale dacokineziei vorbirii, frdistorsiuni, la toi cei 10 pacieni.Analiza fonologic a fost normal la 9 din 10 pacieni. Evaluarea postoperatorie a artatrate normale ale dacokineziei vorbirii la 6 pacieni i distorsiuni linguale medii la 4pacieni. La trei sptmni postoperator un pacient prezenta distorsiuni ale sunetelor iunul vorbire neclar. Evaluarea acestor pacieni dup6 luni postoperator a demonstrat cvorbirea lor s-a corectat. Compararea nregistrrilor realizate nainte i dup operaie auartat cnu sunt modificri de vorbire la 8 din cei 10 pacieni. La ceilali doi pacieni dup

o perioad de adaptare mai mare (6 luni) s-a considerat cvorbirea este normal. Aceststudiu demonstreaz c glosectomia parial timpurie a carcinoamelor limbii poate firealizatcu tulburri permanente minime ale vorbirii.

R. Linder et al. [70] a utilizat o reea neuronal artificial bazat pe scalareapsihoacustic a parametrilor acustici ai semnalului vocal n scopul clasificrii disfoniei.Autorii au utilizat o paradigmde extracie a caracteristicilor acustice ale semnalului vocal(jitter, shimmer, deviaia standard a frecvenei fundamentale, raportul dintre excitaiaglotali zgomot (GNE)), pentru a reanaliza 120 de eantioane de voce analizate anteriorde Schonweiler et al. Modificnd algoritmii matematici ai sistemul bazat pe re eleneuronale utilizat de autorii amintii anterior, Linder et al. a obinut clasificarea corectpedoucategorii, voce normali voce rguitn cazul unui procentaj de 80% din numrultotal de eantioane de voce analizate. Fade studiul anterior autorii au luat n calcul pelng analiza dimensiunilor R (roughness) i B (breathiness) i cea mai bun cale dedifereniere ntre indivizii cu voce normali cei cu voce rguit(hoarsness = H). Pentrudezvoltarea sistemului au utilizat parametrul GNE care permite o mai bundistincie ntreclasele R i B i au verificat tipul de disfonie cu o specificitate i senzitivitate mai mare,reducnd scara de evaluare de la patru puncte la dou puncte prin calculareacaracteristicilor de operare ale receptorului (ROC). Acest ultim metod a permis o maibundifereniere ntre prezena sau absena caracteristicii H.

A. A. Dibazar et al. [72] a realizat un sistem robust, neinvaziv, de detectareautomat a vocii normale i patologice. Un banc de filtre Mel, coeficienii cepstrali i

msurtori ale dinamicii frecvenei fundamentale au fost modelate prin mixturi Gaussienentr-un clasificator de tip HMM (Hidden Markov Model). Metoda a fost evaluat prinutilizarea nregistrrilor vocalei susinute /a/, provenite de la 700 subieci cu voci normale ipatologice din baza de date MEII (Massachusetts Eye and Ear Infirmary). Scopul principalal studiului a constat n clasificarea binara semnalului vocal prin doumetode. Fiecaresubiect a fost reprezentat printr-o secvende vectori de trsturi coninnd 12 coeficieniMel cepstrali i frecvena fundamental. n baza de date au fost inclui de asemenea 34dintre cei mai utilizai parametri n evaluarea tulburrilor de vorbire care au fost extrai cuprogramul MDVP. Prima metod a constat n clasificarea parametrilor extrai cu MDVPpentru vocala susinut /a/, cu trei tipuri de clasificatori: clasificatorul de discriminareliniar (LDC), clasificatorul bazat pe cea mai apropiatmedie (NMC) i modelarea prinmixuri Gaussiene (GMM). Rezultatele cele mai bune pentru fazele de antrenare i testare s-au obinut cu ultimul clasificator. A doua metoda constat n clasificarea coeficienilor Melcepstrali i a frecvenei fundamentale cu HMM. Cu aceastmetodautorii au obinut cea


22/37






DIN IAI

21

mai bun rat de clasificare corect a vocilor normale i patologice n cazul vocaleisusinute /a/ (99,44 %).

O altaplicaie a evalurii calitii vocii constn studiul efectului medicamentuluilevodopa asupra funciei vocale la pacieni cu boala Parkinson [73]. n boala Parkinson sunt

ntlnite frecvent disfuncii fonatorii i articulatorii. Jaime et. all au investigat din punct devedere acustic efectul tratamentului cu levodopa asupra funciei vocale a 20 de pacieni cuaceast boal, nainte i dup aplicarea tratamentului. Pacienii au fost de asemeneacomparai cu un grup de control. Pentru compararea msurtorilor nante i duptratamentul cu levodopa s-au utilizat teste Wilcoxon pereche. Analiza acustics-a realizatcu ajutorul programelor Computerized Speech Lab i MultiDimensional Voice Program.Msurtorile au artat cfrecvena fundamentala crescut semnificativ duptratament, ntimp ce perturbaia pe termen scurt a frecvenei jitter, soft phonation index i indexul deintensitate a frecvenei tremorului au sczut semnificativ dup medicaie. Msurtorileobiective ale analizei acustice sunt utile n evaluarea rspunsului farmacologicdopaminergic n cazul bolii parkinson. mbuntirea frecvenei fundamentale i aparametrilor vocali poate fi un rezultat al scderii hipokineziei i rigiditii laringeale.

4.1 Aplicaii n stomatologie

Patologiile aparatului stomatognat care afecteazarticularea corecta sunetelor suntedentaia, spaierile i nghesuirile care afecteaz n special incisivii superiori i inferiori,malocluziile i defecte ale articulaiei temporo-mandibulare. Defectele de vorbire pot ficauzate i de aplicarea unui tratament ortodontic incorect, de tipul unei protezeincompatibile cu dimensiunile fiziologice ale cavitii bucale sau cu nclinaie mare fade

nivelul buzelor, o protezcu palat care modificpunctele de referinale articulrii unorsunete sau proteze care lasun spaiu intraocluzal mare.Malocluziile se caracterizeazprintr-o relaie anormalntre dinii celor douarcade

superioar i inferioar, care determin nchiderea incorect a gurii. Malocluziile seclasificpe baza relaiei dintre primul molar superior fade restul ocluziei.

Figura 7. Tipuri de malocluzie: a) ocluzie normal, b) malocluzie clasa I, c) malocluzie clasa II, d)malocluzie clasa III [74]

n Figura 7 sunt ilustrate ocluzia normal(Figura 7 a) i cele trei tipuri principalede malocluzie:

Malocluzie clasa I se caracterizeazprintr-o ocluzie molarnormal, nsdiniidin fapot fi ingrmdii sau erupi mai n fasau mai n spate. Un exemplu obinuit esteatunci cnd caninii permaneni cresc pe lngdinii de lapte, n exterior (Figura 7 - b)).

a)

d)c)

b)


23/37






DIN IAI

22

Malocluzie clasa II sau supraocluzie vertical n care dinii superiori sunt ieiimai n fa, depindu-i pe cei inferiori (Figura 7 c)).

Malocluzie clasa III - ocluzia inverssau subocluzia este atunci cnd dinii de pe

mandibulsunt ieii mult n fa(Figura 7 d)).Un alt tip de malocluzie este ocluzia deschis- atunci cnd se formeazun spaiuntre dinii din fasuperiori i dinii din fainferiori [74].

Analiza semnalului vocal n scopul evalurii eficienei tratamentului ortodontic s-arealizat ncdin anii `60 cnd Rathbone i Snidecor [75] au studiat instrumental diferenelece apar n pronunia de propoziii test ce conin consoane post-dentale (n, t, d, r, l, s, sh,z,

zh, y), linguo-dentale (th sonor i nesonor), labio-dentale (f, v) i combinaii post-dentale(ch,j) nainte i duptratamentul ortodontic a 10 pacieni cu diferite stadii de malocluzie.Au constatat cnainte de tratament din 16 sunete dentale testate un procent de 6.4 % suntdefectuoase, cele mai mari erori concentrndu-se asupra consoanelor dentale de tip fricativ(s, z, sh, zh i th). Dup patru ani, opt pacieni din 10 au fost reexaminai dup aceeai

procedur, rezultnd o scdere a procentului de sunete cu pronunie defectuoasde pnla1.5 %. Erorile de pronunie s-au pstrat la consoanele fricative avnd ns un grad maisczut, iar celelalte sunete dentale au fost corectate astfel nct erorile au fost indetectabile.Acest studiu a dovedit cdefectele de vorbire se corecteaz dup tratamentul ortodonticfra fi nevoie de aplicarea unei terapii de educare a vorbirii. Analiza de semnal vocal ncazul unor patologii ale aparatului stomatognat este important n diagnosticarea ievaluarea eficienei tratamentului ortodontic.

n 1978, A. H. Guay et al. [76] a studiat defectele de pronunie a consoanei /s/ imodificrile poziiei de articulare a limbii n cazul pacienilor care prezentau malocluzieclasa III. n acest sens au examinat radiografic un numr de 12 pacieni care au fost evaluai

i vocal i auditiv. Toi pacienii aveau auz normal, iar 11 dintre ei prezentau distorsiuni npronunia sibilantei /s/. Poziia limbii era mai joas i mai retractat la pacienii cumalocluzie fade cazul normal, iar n timpul pronuniei consoanei /s/ acetia prezentau oretracie a limbii din cauza ncercrii de a asigura o relaie normal ntre vrful limbii idinii maxilarului superior, o cretere ridicat a depresiunii mandibulare i o cretere adistanei normale dintre vrful limbii i dinii maxilarului superior. n ciuda micrilorcompensatorii ale articulatorilor prezente la aceti pacieni, numai unul din 12 aveacapacitatea de a pronuna corect consoana /s/, contrastnt cu rezultalele obinute de aliautori n cazul examinrii unor pacieni care prezentau malocluzie clasa II.

La nceputul anilor 80, D.M. Plank [77] a investigat inteligibilitatea vorbirii lapacieni care au suferit rezecie chirurgical parial a maxilarului. Caracteristicile deinteligibilitate ale unui discurs au fost evaluate n urmtoarele condiii experimentale:preoperator, postoperator cu obturaie protetic imediat i postoperator cu obturaieproteticdefinitiv. Fiecare pacient a citit un pasaj standard n condiiile amintite anterior,iar nregistrrile au fost evaluate de ctre 10 asculttori neantrenai. nregistrrile au fostevaluate n funcie de numrul de cuvinte corect scrise de ctre asculttori. Analiza devarian a artat c nu exist pierdere de inteligibilitate ntre cele trei condiii de

nregistrare. Un grup de 50 asculttori au evaluat n mediu zgomotos perechi de propozi iiconinnd segmente de vorbire nregistrate preoperator i postoperator cu obturaie proteticdefinitiv. Rezultatele obinute n urma aplicrii procedurii statistice sign-test au artat casculttorii pot distinge ntre segmentele de vorbire nregistrate preoperator i postoperator

la apte din opt pacieni nregistrai.


24/37






DIN IAI

23

Studiile n domeniu au fost continuate de E. A. Tobey i J. Lincks [78] care auexaminat caracteristicile acustice ale vorbirii a cinci pacieni cu operaie maxilofacial

nainte i dupreconstrucia prostodonticpentru a determina eficiena protezrii maxilare

n eliminarea rezonanei nazale. n acest scop s-au msurat valorile formanilor vocalelor /i/i /u/. Folosind tehnici de analiz a varianei s-a constatat c restaurarea prostodontic aredus semnificativ rezonana nazalla toi pacienii fie prin eliminarea completa acesteia,fie prin reducerea amplitudinii rezonanei, fie prin schimbarea frecevnei de rezonanspreregiuni mai apropiate de cele ale vocalelor.

T. Laine et al. [79] a examinat un grup de absolven i vorbitori de limbfinlandez,325 femei i 126 brbai (cu vrsta medie de 23.4 ani) n vederea determinrii relaiei dintretulburrile de articulaie n vorbire i trsturile ocluziei incizale. Subiecii au fost

nregistrai independent de ctre doi terapeui n vorbire, iar gradul de cooncordan ntreacetia a fost de 85%. Analize de covarian cu privire la efectul vrstei, al sexului, al

istoricului tratamentului dentar i terapiei vorbirii au artat diferene statistice semnificativentre cazurile cu malocluzii de tip overbite, overjet i spaieri ntre incizorii maxilari lasubiecii cu i frarticulare defectuasa sunetelor. Rezultatele aratcun sunet /s/ corecteste mai dificil de produs n cazuri de overjet crescut sau overbite sczut. Spaierilemaxilare par a fi asociate cu dificulti n producerea sunetelor din limba finlandez nporiunea medio-alveolar a palatului (/s/, /r/, /l/, /n/ i /d/): sunetele pronunate incorectsunt articulate prea anterior, exceptnd sunetul /s/ i ocazional /r/ care sunt produse mailateral dect normal. Autorii i-au continuat studiile cu privire la relaia dintre tulburrile devorbire i dimensiunile arcurilor alveolare, anomaliile ocluzale i tratamentul malocluziilor

ntr-o serie de lucrri publicate ntre anii 1986-1992 [80-82].

Spre sfritul anilor 1990, bazndu-se pe un numr de 42 de articole consultate,Johnson i Sandy [83] au prezentat stadiul cercetrilor realizate pnn anul 1999 de ctrespecialiti n domeniu, vizavi de relaia dintre poziia dinilor i vorbire. S-a constatat cdinii au un rol important n vorbire, ns relaia dintre poziia dinilor i vorbire a rmas

nc controversat. Se cunoate capacitatea pacienilor de a-i compensa defectele devorbire ce apar n cazul malocluziilor, nsmecanismul ce stla bazrmne necunoscut.Dei s-a demonstrat cexisto relaie ntre defectele de dentiie i defectele de pronunie,nu s-a putut concluziona car exista o corelaie i cu severitatea malocluziilor.

A. Caine [84] a realizat un studiu pilot pentru a determina importana alinieriistructurilor fiziologice n performana vocal. O echip format dintr-un specialist nterapia vocii, un stomatolog i un chiropractor au evaluat i corectat nealinierile structurale

la 9 cntrei profesioniti, pe o perioad de 2 ani. Acetia au constatat c persoaneleinvestigate care aveau disfuncii temporo-mandibulare prezentau instabilitate a frecveneifundamentale, lipsa aerului, nervozitate i sentimentul de eec. Evaluatorii au constatat cpacienii crora li s-au extras premolarii pentru a nltura suprapunerea dinilor erauincapabili de a realiza contactul limb/palat deoarece limba nu se potrivea corect peporiunea de palat nedezvoltat. La cei crora li s-au extras ali molari limba nu aveareferin de articulare n partea posterioar a cavitii bucale n cazul consoanelor. Dupaceste constatri s-a nceput tratamentul dental. S-au gsit trei categorii de patologii dentale

n funcie de vrst: pacieni sub 30 de ani cu palat ngust i scurt, pacieni peste 30 de anicu spaii acolo unde era nevoie de referine i pacieni peste 30 de ani cu malocluzie cauzatde alinierea incorecta mandibulei. Tratamentul a constat n aplicarea de aparate dentare,iar problemele de voce s-au redus ncde la nceputul tratamentului.


25/37






DIN IAI

24

P. Varley i A. Caine [85] au investigat terapia vocii complementartratamentuluiortodontic. Din practica stomatologicautorii au constatat cvocea poate fi un instrumentde diagnostic al posturii, de prevenire a regresului tratamentului ortodontic i un instrument

de dezvoltare a creterii dentiiei. Funcia vocal poate fi afectat de disfuncia oricreistructuri ataate cadrului laringeal: malocluzia dinilor, lipsa suportului molarilor, perforaialimbii, disfuncia temporo-mandibular sau a cuplului cranian. Autorii concluzioneaz corice tratament ortodontic trebuie sia n considerare efectul de lungduratasupra vocii.

G. Hezdecke et al. [86] a investigat articularea vorbirii la pacieni cu protezimplantabil pe maxilar. Autorii au testat ipoteza c rata de vorbire incorect variaz cudesign-ul protezei n cazul a 30 de pacieni cu edentaie crora li s-au implantat protezemandibulare. S-au realizat dou teste: pe pacieni care purtau proteze maxilare fixe idetaabile i pe subieci cu proteze detaabile cu i frpalat. S-au realizat nregistrri decuvinte n limba francezdupce protezele au fost purtate timp de douluni i s-au calculat

procentajele corespunztoare consoanelor ocluzive, fricative i vocalelor percepute correctde ctre evaluatori. n cazul pacienilor cu proteze detaabile s-a obinut un procentaj maimare de consoane / vocale pronunate corect n comparaie cu cei care purtau proteze fixe.ntre diferitele tipuri de tratamente s-au constatat diferene numai n cazul consoanelor.ntre cele doutipuri de proteze detaabile nu s-au gsit diferene semnificative n ceea ceprivete ratele de eroare. Acest studiu arat cpacienii cu proteze detaabile cu sau frpalat prezinto vorbire mai inteligibildect cei cu proteze fixe.

Un studiu mai recent realizat de C. Sinescu et al. [87] pune n eviden o serie deparametri cantitativi care reflectalterarea vocii cauzatde montarea incorecta protezelordentare. Pentru investigare s-au utilizat nregistrri ale consoanelor /s/ i /sh/ provenite de laun pacient cu protezmaxilarsuperioarfix, cruia i s-au aplicat cinci tipuri de protezecu direcii unghiulare de nclinare diferite fade buze (= 0, 30, 60). Parametrii aufost extrai cu Transformata Fourier pe termen Scurt (STFT spectrograma), transformatawavelet i entropia Shannon a distribuiei amplitudinii. Pentru calcule numerice autorii auutilizat formele discrete ale acestor parametri definite prin ecuaiile:

Transformata Fourier:

=

=

N

knk

nt

jvi

njk ttutxvX1

2)()(),(

, Ec. 9

unde )(ttu este o funcie fereastr(Hamming);

Transformata wavelet:

dtv

ttxvT

N

k j

knnjk )()(),(

1

*0

=

=

, Ec. 10

unde este o funcie numitfuncie wavelet de baz(Paul wavelet).

Parametri de analizdefinii de autori sunt urmtorii:

un parametru sumdefinit cu formula:

= =

=

max max

0 0

),(

k j

v

v

jk vZS , Ec. 11


26/37






DIN IAI

25

unde Z=|X| pentru Transformata Fourier pe termen scurt i Z=|T| pentru Transformatawavelet. Acest parametru reprezint un parametru de normalizare necesar pentru anormaliza spectrul STFT i toate transformatele wavelet.

o probabilitate de distribuie:

S

vZv

jkjk

),(),(

= , Ec. 12

valorile medii ale distribuiei de-a lungul i v :

= =

>===


27/37






DIN IAI

26

Din reprezentarea grafica celor doutransformate n cazul aplicrii protezelor frnclinare i cu nclinare de 30, a rezultat cambele transformate sunt mai bine localizate ncazul protezei frnclinare i mai dispersate n cellalt caz, iar consoana /s/ reflectmai

bine poziia corecta protezei. Rezultatele au artat cn cazul consoanei /sh/ parametrulvD corespunztor STFT poate fi utilizat drept parametru cantitativ de evaluarea a

corectitudinii montrii protezelor dentare deoarece prezinto variaie regulat, cu o valoareextrem de minim la o nclinare a protezei de = 0. n mod similar la consoana /s/,parametrul v a STFT i parametrii vD i vD ai transformatei wavelet pot fi utilizai ca

parametri de evaluare cantitativi ntruct prezintvariaie regulati o valoare minim la= 0. Att la consoana /s/ ct i la consoana /sh/, entropia Shannon a distribuieiamplitudinii poate fi de asemea utilizat ca un parametru cantitativ deoarece are o valoarelocalextremla = 0.

E. C. Ward et al. [88] a studiat impactul malocluziei i reconstruciei ortognaticechirurgicale asupra funciei de articulare i rezonana sunetelor. Trsturile articulatorii irezonana nazalau fost evaluate nainte i dupase luni de la reconstrucia ortognaticchirurgicala cinci pacieni cu deformri dentofaciale. Evaluarea perceptuali fiziologicpreoperatorie a artat c pacienii prezentau o nazalizare a sunetelor (doi prezentauhiponazalitate i unul hipernazalitate) i patologii ale funciei de articulare (patru pacieniprezentau deficiene articulatorii medii i patru prezentau o reducere a presiunii limbii sau apresiunii interlabiale). Dup operaie nazalitatea s-a redus la trei pacieni, iar preciziaarticulrii i inteligibilitatea s-au mbuntit doar la unul singur. S-a constatat o

mbuntire a presiunii interlabiale la trei pacieni, n timp ce impactul asupra presiuniilimbii a variat astfel: s-a mbuntit ntr-un caz, s-a deteriorat n alt caz, iar la ceilal i trei

pacieni a rmas neschimbat. Variabilitatea rezultatelor a subliniat importana evaluriivorbirii i funciei de rezonannainte i dupreconstrucia ortognatic.

Defectele de articulaie cauzate de dentiie anormal au fost investigate i de M.Daisuke i S. Kaoru [89]. Studiul s-a bazat pe un eantion de 24 de subieci care au fost

mprii pe dou grupe. Grupa I conine 18 subieci din care 6 cu cte un dinte lips pemaxilarul anterior, 5 cu danturcomplet, 5 cu molari lipspe mandibuli 2 cu edentaie.Grupa II conine 6 subieci din care unul are malocluzie de tip open bite i 5 au protruziemandibular. Evaluarea articulrii sunetelor s-a bazat pe 100 de monosilabe din limba

japonez, iar analiza vocal s-a realizat cu ajutorul unui spectrograf de sunet. Scorul dearticulare a fost de 71.4-96.0% (medie 89.0%) la primul grup, n timp ce pentru grupul II afost de 88.4-97.0% (medie 93.0%). Sunetele care au prezentat modificri de articulare aufost alveolarele /d/, /n/ i /t/ care au fost prununate asemntor cu bilabialele /b/, /m/, /p/,sunetul sibilant /b/ s-a asemnat cu /r/, iar la sunetele /s/, /ts/, /n/, valorile formantului F2 aucrescut, determinnd o cretere a diferenei dintre formanii F1 i F2. S-a constatat deasemenea c limba a prezentat micri spre n fa, compensatorii patologiilor de dentiieprezente. Autorii au concluzionat c defectele de dentiie nu afecteaz conversaiilecotidiene.

Efectul aparatelor dentare (Braketilor) asupra articulrii vorbirii a fost studiat de B.Haydar el al. [90]. Abilitile de articulare a sunetelor au fost evaluate n cazul a 15 pacienila sfritul tratamentului ortodontic prin ndeprtarea aparatelor de contenie (retainer)superior i inferior. Evaluarea distorsiunilor de articulare s-a realizat prin nregistrarea de

vocale i consoane n contexte CV, VCV, VC, CVC la pacieni frretainer pe maxilar imandibul, cu retainer pe o singurarcadsau concomitent pe ambele arcade. Testul s-arealizat n prima zi, dup 24 de ore i dupo sptmnde la sfaritul tratamentului. S-au


28/37






DIN IAI

27

observat distorsiuni de articulare statistic semnificative n cazul sunetelor /t/ i /d/, n primazi la pacieni care purtau retainer numai pe maxilar sau pe ambele arcade. Distorsiunisemnificative s-au observat i la sunetul /k/, n cazul purtrii aparatului de contenie pe

maxilar i mandibul concomitent. Aceste distorsiuni, n timpul purtrii retainer-elor ausczut n mod semnificativ sau chiar au disprut complet n a aptea zi, demonstrndcapacitatea limbii de a se adapta ntr-o scurtperioadde timp.

Analiza gnatosonic a fost introdus de Watt n anii 1970 [91-93] i reprezintanaliza sunetelor produse n timpul ocluziei printr-o micare asemntoare micrii dintimpul masticaiei [94]. Cercetri ulterioare au evideniat importana analizei gnatosonice ndetectarea ocluziilor imperfecte ale dentiiei [95-100]. Metoda dezvoltat de [93] sebazeaz pe extragerea numrului, duratei i anvelopei contactelor ocluzale din semnalulocluzal nregistrat. Autorii au concluzionat c forma anvelopei contactelor ocluzale estedeterminatde numrul de contacte ocluzale i de dinamica poriunii terminale ale ocluziei,

respectiv dinamica alunecrii dinilor de la primul contact ocuzal pn la poziia deechlibru. Un sunet ocluzal normal este caracterizat printr-un singur contact scurt i unsingur maxim bine definit. Operaiile efectuate pentru extragereea trsturilor prin metodeeuristice bazate pe i

Date post:	01-Mar-2018
Category:	Documents
Upload:	george-nicolae
View:	219 times
Download:	0 times

referat1TRECERE ÎN REVISTĂ A DOMENIULUI ACUSTICII ARTICULATORII CU APLICAłII MEDICALE

Documents