文摘
据美国国家卫生研究院,大约500000美国人患有帕金森病(PD),每年有大约50000个接受新的诊断。70% - -90%的这些人也有运动功能减退的构音障碍与帕金森病有关。脑深部电刺激(DBS)大大减轻电动机症状晚期患者来说,药物产生禁用运动困难。研究语言变化的DBS设置选择电动机性能最大化。的演讲10 PD患者和12正常对照组为音节率和变化进行了分析,音节长度模式,元音分数,嗓音起始时间变异性,spirantization。这些被控制的归一化标准差来表示正常,组合成一个复合测量距离。结果表明,星展银行设置缓解运动症状可以提高演讲,这三个标准差接近正常。然而,临床动力设置评估这里展示更大的损害的能力,而不是改善,演讲。反馈设备由这些发现可能有助于临床医生调整DBS参数,作为一种手段,以确保他们不无意中选择DBS设置损害病人的沟通。
1。介绍
1.1。背景
帕金森病(PD)是一种特发性神经退行性疾病造成的损失中产生多巴胺的细胞在基底神经节的黑质,影响在一半几百万美国人,大多数年龄超过50岁。其主要症状是肌肉僵硬,动作迟缓,静止震颤,姿势不稳定。还估计有70% - -90%的患者PD开发语言或语音障碍(1)具体运动功能减退的构音障碍(2,174页)。运动功能减退的构音障碍的特点是单斜、monoloudness underarticulation,严厉和/或的呼气声。它恶化与疾病严重程度和持续时间(3),这样的病人更多的丧失和依赖护理者也更难以理解。
主要的左旋多巴治疗帕金森病,患者的多巴胺前体口服。左旋多巴是最有效的通用汽车帕金森病的症状,与变量对语音的影响。例如,一些研究[4]发现,尽管汽车性能,声音颤抖,和声门的振动是提高PD患者服用左旋多巴后,没有明显改善韵律,清晰度,或药物治疗后声音强度。其他研究人员(5)评估的暂停时间的演讲,演讲,清晰度率,标准偏差的基本频率的PD患者和比较他们的同龄正常对照组。与左旋多巴治疗后,只有暂停时间的PD患者有所改善但还在正常范围内和表外的药物。还有一些人(6,7)发现在音调和响度变化显著改善PD患者药物治疗后以及可理解性的改善。呼吸参数如肺活量、持续的元音发音的长度,出声商也有所改善。没有改善呼吸参数之间的相关性和可懂度,但响度和更快的演讲率增加PD患者在药物治疗时,虽然他们演讲的强度衰减更快(8]。作者得出结论,左旋多巴治疗造成的语音变化可能是也可能不是有利于个体患者,根据其具体的症状。
此外,药物治疗只能用这么长时间。一旦黑质细胞的数量减少过去的一个临界点,药物引起大的和不舒服的波动在PD患者的运动功能。这些波动由levodopa-induced无意识的动作(动作障碍),后跟一个刚性的回归。电刺激丘脑核(STN)已被证明会降低刚度,动作迟缓,震颤PD的抑制活性基底ganglia-thalamus STN的循环。在过去的十年中,脑深部电刺激(DBS)丘脑核(STN)提供了大量的临床效益PD患者的疾病已成为难以管理单靠药物治疗(9]。病人的主要症状是地震通常有更好的预后DBS比那些更容易受到刚性或失去活动能力。患者出现精神症状的帕金森病如幻觉或认知障碍被认为是不合适的候选人DBS疗法。植入手术本身的副作用,如血肿或瘫痪,是罕见的10]。实例的硬件等问题导致骨折,错位的领导,和插入部位感染更常见(10]。
与左旋多巴治疗,大多数DBS治疗的焦点指向PD的肌肉运动的特性。例如,有人建议,DBS编程的三个主要目标应该是最大限度地减轻症状,减少副作用,保护电池寿命(依次)[11]。更少的调教PD的其他组件,如姿势不稳定或演讲。然而,运动功能减退的构音障碍最终出现在PD的大多数人口和经常妥协病人的生活质量,影响一个人的能力与家庭成员有效沟通和卫生保健提供者12,438页;32)。在星展银行已经被证明可以减少震颤、动作迟缓,PD患者和步态问题,其对演讲的具体影响是模棱两可的。一些研究报告,语音功能改善与电动机DBS治疗后症状,而另一些人在演讲报告恶化设置电机DBS手术后症状改善。然而,其他报告演讲上没有净效应。最近,有了更微妙的视野出现了DBS对言论的影响。
研究报告演讲DBS疗法从一个积极的影响(13]。使用UPDRS 18项,这病人问医生评级得分演讲“0-normal, 1-slight损失表达式、措辞或体积,2-monotone,含糊不清,但可以理解的,中度受损,3-marked障碍,难以理解,或者4-unintelligible”,这些研究人员认为PD患者,药物治疗,手术前、手术后再说。药物,病人的评分平均为2.8 (moderately-to-markedly受损的范围内),但药用,分数平均为1.2(接近最低限度受损)。一旦植入DBS被“最佳编程”,患者平均1.5刺激/药物。药物和刺激,分数平均为1.1。在这项研究中,因此,有轻度到中度改善演讲,根据医生的看法,在刺激和药物。同样的,(14)发现了一个“声音提高趋势”在刺激病人。更具体地说,病人的重复无意义的词是短当他们收到刺激,在运行的演讲,他们的停顿时间短。他们对刺激最大发声时间也增加了。最后,(15)证实了以前的发现最大发声时间更长和更低的暂停时间的刺激比。此外,他们发现低抖动(cycle-to-cycle振幅变化)和闪光(cycle-to-cycle频率变化),和更好的F0的相对稳定。
负面影响(DBS在演讲中被发现的1),言语病理学家(slp)额定32维度的言论和声音表现“祖父通道”的阅读和刺激。22日评级维度从控制手段的刺激与刺激。和[16UPDRS)使用两个问题,5和18(病人和医生评级的言论性能、职责),评估语音刺激后的变化。评级的演讲大约一个点更刺激比不过(同意[14,15)最大发声时间长了大约1.5秒。评级的“正常”或“不正常”病人的对话演讲也在刺激恶化。
其他团队的人员检查长期DBS对语音的影响。研究人员在17]使用UPDRS 18项评级一个,三个,植入后5年。不仅是语言的唯一功能驳倒药物治疗未能改善随着时间的推移,但今年5演讲分数药物和刺激明显比第一年演讲分数。临床医生在18)发现了类似的恶化UPDRS 18项分数。尽管病人手术后一年的平均分数是1.0了刺激和药物与0.9刺激(无意义的改善),四年后,刺激和off-stimulation分数在1.6是相同的。刺激分数从4年明显比第一年同行,如off-stimulation年4得分与第一年相比off-stimulation分数。
但许多其他的研究也发现没有DBS疗法对言论的净效应。一些,使用UPDRS项目5和18和构音障碍测试,发现只有两个七个病人在刺激和药物表现明显差比presurgery药物(19]。其他五个病人被发现没有显著的变化。别人没有发现显著变化在酋长(电脑评估构音障碍的可解性的演讲)的病人在手术后三个月和DBS疗法,手术前相比,他们的表现一个月(1]。使用相同的测试,20.)没有发现变化意味着DBS酋长得分一年后或药说明书组的患者,尽管声音强度增加一年后患者同时接受医疗和外科治疗(相比presurgery服用药物)。还有一些人还发现两组患者中,其中一个显示提高演讲和其他言论显示恶化由于DBS疗法(20.]。在这项研究中,有一个整体降低大约15%的酋长分数off-medication和刺激。
要理解为什么可能有积极的,消极的,或没有DBS的言论影响,许多研究团队使用更多的关键分析:观察患者个体,一侧的刺激,或不同的设置。例如,[4)发现,在他们的病人,UPDRS 18总是额定2项(中度损伤)的四个组合的医疗和DBS疗法。看着49例跨多个机构,10]报道只有9患者讲话困难由于植入。这些变化与疾病相关的最佳时间和轴向存在的症状(如平衡扰动)。
因为存在恶化或改进的演讲似乎很大程度上取决于个体病人的症状,(21)专门研究四个不同年龄的患者和疾病持续时间。再次使用UPDRS 18项,他们发现一个病人显示重要的构音障碍药物和刺激,但能够产生一个短的发声时接收治疗。第二个病人经历了发声困难,没有治疗,但刺激或药物治疗经验丰富的构音障碍的恶化。收到两个治疗一起导致更糟糕的是构音障碍。相比之下,第三个病人的演讲不构音障碍的刺激,但更糟糕的是有太多的治疗。第四个病人的演讲更糟糕的医疗和DBS疗法,特别是当刺激更尾,建议更多的皮质延髓的参与。作者画了两个结论:第一,“项18 UPDRS不充分的评估往往复杂的语音变化,可能会导致从左旋多巴治疗或STN刺激。”(1513页)。第二,他指出,许多病人被迫选择解决电动机症状没有改善的演讲,或保留语音清晰度没有减轻电动机症状:“停止刺激可能扭转这些发作(构音障碍),这可能是接受治疗的妥协。”(1513页)。
看着一侧的刺激在最近的工作中,王(22,23)指出,刺激了STN的言论影响比刺激STN的权利。所有的病人在她的作品中是单方面植入和右手,和她用各种声学和感性的分析方法。
Tornqvist et al。24)研究了不同不同DBS的影响参数对演讲。比较每个病人的最佳设置没有刺激,五10个病人的演讲是一样的,四个是更糟。增加的频率电刺激导致无意义的减少数量的单词一般判断正确的。增加刺激振幅也减少了单词量判断正确,而减少振幅演讲略好。改变电极是刺激创建无显著变化。研究人员并没有改变脉冲宽度在他们的研究由于其倾向导致令人不快的副作用。更普遍的是,蒙哥马利(25]报道,低频DBS STN (10 Hz)的提高演讲,而频率接近100 Hz使它恶化(同时提高通用汽车功能)。
总的来说,这仅仅是开始了解演讲后性能变化的DBS外科手术和治疗,尤其对编程改进策略和电动机之间可能的权衡和构音障碍的副作用。鉴于寻找DBS参数,提高演讲常常服从改善通用汽车功能的搜索参数,对临床医生来说是至关重要的理解言论影响他或她的范围可以从病人的“最优”设置。
1.2。当前研究的目标和内容
本文报告的结果PD患者的语音声学分析,星展银行和表外刺激。本研究的目的是获得信息临床动机改变DBS设置,由神经学家的唯一目标就是最大化PD患者的运动性能,改变讲话。这项研究是正在进行的长期项目的一部分开发的设备测量PD患者的言语表现在星展银行或其他疗法。这样的设备将允许临床医生评估,快速、客观地,临时组DBS参数是否改善或损害病人的沟通能力,或任何治疗是否对演讲有积极影响。虽然某些DBS参数对演讲比其他人有更多的积极影响,是有用的,这样的装置必须能够评估演讲的全部临时DBS设置临床医生可能会考虑。
因为这项研究的目的是为从业者提供现实的临床信息,可能适用于任何患者植入DBS,因为数据收集患者DBS的演讲进行了在临床环境中严格治疗病人的目的(电动机效益最大化,而不是优化语音质量或与本研究的实验需要记住),几个方面研究的方法是不寻常的。(我)录音没有在sound-treated房间但在房间,每个病人都有他或她的DBS植入调整。在这项研究中使用的录音环境是典型的录音环境考虑评估设备将被使用。(2)各种通用使用麦克风,相似的频率响应和方向性麦克风,用于最终产品。(3)不同的因素,如电极插入网站,自手术,或特定的星展银行设置的控制下外科医生和神经学家,和决策是基于病人护理方面的考虑而不是本研究的需要。最近的工作(26)建议之间没有联系,例如,语音响应时间和自诊断。(iv)可用数据点的数量对于一个给定的病人,以及其他因素,如《纽约时报》的录音,是由病人的需求和神经的治疗决策。(v)中DBS参数设置数据集的控制之外。他们选择的神经学家试图最大化临床(nonspeech)病人受益。因此,每个on-stim会议代表一个临时设置在我们的预期的设备可能被要求评估演讲。
需要进一步研究来阐明对演讲的不同方面的影响所提到的所有因素。从本质上说,这项研究是为了复制临床医生的情况尽可能多的演讲,他或她必须评估每个病人的DBS植入物需要调整,不管个人参数设置,DBS模型或其他特定的因素。作为一个伙伴学习和跟踪这个最初的声学项目,我们进行知觉的研究来确定我们的声学措施与清晰度和多大的改变每个测量可能需要为了产生一个感知明显效果。
2。方法
2.1。主题
十二个平常说话的对象(五女,七男;年龄26 - 67)被记录为控制,每一次。10 PD患者(两女,八男;48 - 70)参与了这项研究。所有患者都适合使用DBS疗法取决于运动障碍神经学家。入选标准是所有患者与特发性帕金森病了,显示没有其他神经或精神疾病,在Hoehn Yahr阶段3或4,收到在UPDRS分数至少2项5到18岁,并已达到一个点在他们的疾病,药物引起的流动性波动大,不舒服。所有的病人给予书面同意两国电极植入手术植入STN以及参与这项研究。应该注意的是,在医院的记录,治疗的目标是最小化的药物患者需要手术后;药物只是恢复病人的DBS设置被优化后如果还是必要的。在本文中,我们报告的结果只在停药的患者手术后治疗和治疗DBS。
2.2。录音
记录受试者presurgery,药物和药物治疗。同时也记录了患者手术后,DBS刺激和刺激。有些病人记录多次在不同时期从几个星期到几个月当他们来到诊所DBS调整访问。
因为没有测试会话分析,下面讨论的治疗状态是“on-stim”(postimplant病人接受刺激),“off-stim”(postimplant病人不接受刺激),和“正常”(控制扬声器没有PD)。具体来说,我们比较了停药/ off-stim会话与停药/ on-stim会话为每一个病人。本文中使用的术语“会话”是指病人在一组特定的DBS的演讲表现设置。也就是说,如果一个病人记录停药和off-stim,然后再次记录停药和on-stim一组特定的参数,最后再停药和on-stim一组不同的参数,这被认为是三个交易日。
2.3。设备
受试者的演讲记录使用头盔或桌面麦克风和马兰士pmd - 660,固态数字录音设备。录音(44 kHz, 16位,mono)发生在一个考场很安静但不是sound-treated。
2.4。演讲材料记录
这项研究的两个演讲任务记录:双唇音和膜的交替运动速度(AMR)或“快速重复”的任务。参与者被指示说,音节“啪”(或“ka)尽可能快速、准确地在一个呼吸,像这样:“papapapa ....”。两个对照组和病人被给予相同的指令。AMR任务专门评估速度,节奏,和精密运动的下巴,嘴唇和舌头。它还评估演讲者声道运动配合喉动作的能力(2第7页;28]。
三个双唇音AMR话语产生的每个参与者在每个会话后可重复性分析并记录。因为Logemann和费舍尔的研究(27],Weismer [28王,et al。23),表明辅音/ k /造成帕金森患者的大多数问题,他们也要求进行膜的AMR任务每次会话,这话语被记录。
2.5。病人记录程序
2.5.1。那些将要动手术评估访问
病人登记发生在最初的那些将要动手术评估访问。进入研究之前,手术后,病人参与两个录音。中断药物治疗后停药会话记录至少12小时,和一个在吃药会话记录30至60分钟后Sinemet典型剂量的管理。Sinemet的默克公司品牌是左旋多巴和卡比多巴的组合。左旋多巴的消除半衰期卡比多巴的存在是大约1.5小时。左旋多巴的半衰期明显Sinemet CR的形式可能会持续相当长一段时间,因为连续吸收(29日,30.]。无论患者个体的特定的剂量,然而,12小时被认为是足够的时间完成冲刷。
2.5.2。手术
外科手术涉及双边植入刺激电极的STN。术前,立体定位MRI是用来确定STN的位置在每个个人和电极的最佳轨迹。术,微电极记录被用来验证和本地化STN神经元。最终确定刺激电极的放置清醒测试刺激后临床疗效和副作用监测、术后MRI和CAT扫描用于验证正确的领导位置。脉冲发电机和扩展被植入在全身麻醉下。
2.5.3。手术后的访问
病人回到医院一至三周后植入。访问期间,他们接受了标准术后评估关于常见的医疗问题从麻醉与复苏,切口愈合,穿衣护理。患者已经停止药物治疗至少12个小时之前,这次访问,从而为这次访问在停药。
病人的DBS设备被打开和评价临床疗效。每个站点的刺激电极是单独测试,电压是确定阈值范围增加副作用。结合网站被激活电压范围内,低于阈值和水平也产生了副作用临床受益。的初始会话on-stim话语记录五到十分钟后初始刺激的适应。
2.5.4。调整访问(s)
病人回到诊所一样经常需要调整刺激来提高临床受益。这通常需要多个访问在最初的几个月。对于每一个访问,病人到达on-stim,设置被编程为他们在最后的访问。这种情况的另一个会话话语的记录。
患者植入的刺激参数调整临床效益最大化。UPDRS项目23日得分、临床观察,和病人报告是用来评估震颤、刚度和运动徐缓以肢体动作。语音质量评估或用于调整植入设置。
每次调整后,神经学家离开了诊所的房间,虽然研究助理,忽视病人的DBS参数设置,另一组完整的记录on-stim话语。DBS设置对应于这个新会话被发现在病人的图表。
2.6。音频数据的处理
记录的话语从录音机下载一个USB磁盘,鉴定保护参与者的身份,使一个单独的设备来进行分析。尽管致盲通常是没有必要的声学分析,研究人员在这个设施保持忽视每个病人的治疗地位和身份的语音文件进行了分析。一旦downsampled和转移到硬盘,一个训练有素的语言学者研究每个话语的声音(确保数据质量和抛弃无用的话语。原因丢弃记录话语包括电子的存在或声学工件或异常行为的患者(比如唱歌或哭泣)。不到10%的总记录话语被丢弃。
作为一个持续的监控过程的记录条件和使用的麦克风,声音的话语进行任何频段75赫兹和8 kHz之间显著较低的能量,并没有观察到。此外,本文中讨论的所有措施,只有音高估计算法(用于标识表示区域)比较跨频段信号能量。因此,分析否则对麦克风的光谱响应的细节和在许多不同的商用可概括的麦克风。
所有验证分析了话语由Matlab编写的程序自动专门为每个分析(在下面描述)。相同的声学测量应用到所有的话语,包括正常的演讲主题和PD患者。作为最初的处理步骤,记录在75 Hz高通滤波、低通滤波在8 kHz,和downsampled 16赫兹。尽管有有用的信息在演讲20 kHz频率(31日),传统的16 kHz的采样率提供了足够多的信息特性分析。四个不频域测量使用的措施;关注另外两个音节率,确定使用下面信息8 kHz。可以找到更多的细节关于声学分析方法(32,33]。
3所示。信号和统计分析
分析了膜的AMR从每个会话话语下列措施:音节,音节长度变化,音节长度模式,元音分数,嗓音起始时间变异性,spirantization。三个双唇音AMR录音从每个会话分析音节和音节长度变化。每个测量下面地址一个声学特征的运动功能减退的构音障碍在文献中讨论。同时,每个测量的平均值的PD患者off-stim不同于均值相同的测量正常扬声器的两个标准差以上的正常数据。每个测量后面将更详细地描述。
3.1。音节率和Syllable-Length可变性
语言是重要的沟通一致。可变利率和快速讲话中发现amr都是“杰出的和/或区分”特征的运动功能减退的构音障碍(12,418页)。尽管这个观察,浴衣和斯奈德(34)的9个研究报告,AMR率在PD患者中,其中8个发现正常或缓慢的速度至少一些音节类型。只有一个,35),发现了一个“有些快速重复率”的回答一两个字。
言语病理学家通常用手测量速率随着音节数量的单位时间(35]。在这项研究中,利率是由计算机自动测量算法专门为目的。音节的数量单位时间的AMR任务为每个病人的话语和计算结果相比正常人以及其他结果相同的病人。
算法识别AMR找到峰值能量音节的元音的段。这个峰值位于两侧声学事件表明声门的振动的开始和结束;这些描写表达了段的开始和结束。声学事件表示元音和辅音释放朝见开始被认为是音节的发作。因此,整个音节是划定的辅音的初始事件发布和停止的最终事件声门的振动。音节率被定义为音节总数检测到,- 1/2个音节,除以时间之间的第一个音节的开始和结束的最后一个。减去一半音节约补偿缺乏intersyllable差距在最后一个音节。更多细节在[syllable-detection算法可以找到33]。
评估可变性,音节长度的相对偏差是用来代替标准偏差。这个统计,计算标准差除以平均,规范化的音节长度差异扬声器和PD。
3.2。音节长度模式
在一个正常的AMR,音节不会有完全相同的长度,但总的结果听起来正常,因为变异量很小;也就是说,音节的长度将会相当稳定。正常的直方图AMR任务将显示一个大峰均值音节长度与一些传播到任何一方。偶尔,PD患者(和一些控制扬声器)使用一个交变应力模式的AMR的任务。在这种情况下,柱状图将显示与一些蔓延到两侧,两座山峰的意思是强调音节的长度和平均长度的非重读音节。当AMR率确实是不规则的,但是,没有明显的峰值将明显在音节长度的柱状图。或相对标准偏差不足以区分的情况下,有一个声音模式在音节长度和那些没有模式:它只会显示一个较大的值。
发现是否可能有一个潜在的但听不清在PD患者的AMR任务可变性,我们使用一个音节长度措施,将敏感模式是否存在。这一标准,称为负熵(36),表明聚类的程度AMR音节长度;直方图的峰值的数量,以碎片。负熵是高当一个主要音节长度(如正常的amr),当有一个模式音节长度(如在交变应力的情况下)。低当音节长度随机变化和创建模式长度的分布。
3.3。元音部分
一旦位于每个音节的元音及其发病,可以测量的时间长度,元音持续总音节长度的一小部分。在正常的演讲中,随着速度的变化,元音的长度超过辅音的长度变化。因此,如果整体演讲率降低,这主要是由于元音的延长;如果演讲加息,这主要是由于元音的缩短。元音比率是衡量设计评估,如果演讲的主题与PD率比对照组,不同音节的变化“形状”以同样的方式正常说话。
3.4。嗓音起始时间变化
嗓音起始时间(嗓音起始时间)之间的间隔是释放一个停止辅音和元音后表达的开始。鉴于PD刚度和运动徐缓的流行,相对于正常嗓音起始时间的变化可能反映了这些症状。计算嗓音起始时间,具有里程碑意义的指示辅音之间的时间释放和具有里程碑意义的指示发声开始测量每一个音节的AMR的任务。标准差在所有音节被发现。
3.5。停止辅音Spirantization
在正常讲话,辅音是由口腔的闭包。这个闭包停止发声并导致沉默的间隔中停止。当关闭是不完整的,然而,空气应该安静的间隔期间逃spirantization和结果,或减弱,停止(32]。例如,/ t / spirantized PD患者可能听起来更像[s]。无声的舌后塞音/ k /被用于分析,研究表明它是最常见的spirantized停止在PD患者的演讲27,28]。
的算法评估多少spirantization在场的AMR音节第一次发现音节之间的平均信号幅度。这是相对于峰值振幅的音节。结果是spirantization分数从完全停止,得分= 0,没有停止,得分= 1。因此,spirantization得分越低,spirantization越少,反之亦然。
3.6。统计分析
上述每个测量值确定为每个病人和每一个会话,包括on-stim和off-stim演讲。使用正常的扬声器的平均值和标准偏差的分数在每个测量作为参考,在每个测量病人的分数转换为分数。如下我们将看到,这些措施显示群体差异音节,音节长度变化,音节长度模式,嗓音起始时间变异性,spirantization(所有元音部分除外)。的绝对值分数这五个措施为每个录音然后平均为每个会话创建复合测量。这个组合测量代表病人有多远从任何一个正常的会话。会话之间比较复合测量显示病人走向多远或远离正常DBS的变化参数,允许从一个状态到下一个简单的比较。比较每个病人的总体on-stim off-stim整体性能表现,off-stim会话中值平均绝对的使用了分数。
4所示。结果
最后一组102届可供分析,包括正常的话语,话语off-stim病人话语on-stim,耐心。每个病人至少有三个会议,但五个病人占特别大量的会话,8 - 23,因为他们需要多个调整。
4.1。音节率
第一个分析寻找意味着音节率差异治疗条件;这些结果列在下表中1膜的AMR。扬声器与PD通常显示明显慢音节on-stim和利率,相对于正常对照组(正常和,,正常与on-stim,)。此外,DBS导致小的减少意味着音节率相比,条件虽然这不是重要的。
这些结果表明,患者有明显慢音节利率比法线。虽然高于利率“突出和区分”演讲者演讲的特点与帕金森病12,418页),实际利率从我们的研究是一致的浴衣和斯奈德(描述的研究34]。9这些作者所描述的研究中,音节利率AMR任务记录对于患有帕金森症,八个报告正常或缓慢的利率;只有一个报告比平常更快的音节。其他研究人员也报告”演讲节奏”的相对保存在帕金森病,以及清晰的减少(37,1097页)。
4.2。音节长度变化
第二个音节长度变化分析研究了差异在一个话语的不同群体。这通常表示为音节长度的标准偏差在一个话语,因为它是在图1。然而,由于有一个统计上的显著差异在音节长度(音节率的倒数)之间的群体,相对偏差统计被选为一个更具体的分析。相对偏差可实现within-utterance变化意味着会话音节长度和更合适的。表2显示这些值。
这些结果表明,患者有明显大的变化从音节,音节长度,规范化的意思是音节长度,比普通扬声器(结果显著)。病人on-stim显示比病人off-stim略大的变化,但并没有显著的差异。
4.3。Within-Utterance与Between-Utterance可变性
性能的构音障碍患者是非常变量,都因为疾病过程和疲劳与无序运动补偿。因此,重要的是建立可变性可以预计多少PD科目不同话语之间的性能在一个会话。如果平均值的变化一定程度上跨多个重复的话语如音节率在每个会话相比非常小的可变性相同的测量在每个话语中,我们可以得出结论,一个话语录音就足够了估计性能的PD患者在给定DBS设置。我们使用的措施到目前为止,这就意味着为了接受措施从一个话语的代表会议,between-utterance相对偏差在within-utterance意味着音节率应该小而相对偏差在一个话语。
检查这个问题,我们做了录音的三个双唇音AMR话语从每个主题在每个会话。我们测量的时间每一个音节的话语然后计算总体平均音节率和相对偏差从每个话语的意思。表的第一行3显示结果为双唇音AMR任务(“papapa”),平均超过所有话语的所有会话的一个给定的治疗组。
然后我们计算相对偏差在话语意味着率在每个会话中,通过计算标准差的意思表达率在所有会话话语,并划分结果的均值三话语的意思。结果,平均每个治疗组的所有会话,表的第二行所示3。
自从between-utterance意味着利率(在所有三个话语在一个会话)变化远低于音节利率在每个话语中,我们可以推断病人的性能在给定DBS设置好估计通过分析话语产生的语言范本适当的任务。
4.4。音节长度模式
第四分析更深入看膜的AMR音节的长度,是由三组。问题是是否有潜在但听不清规律与PD的AMR任务扬声器。考虑到正常的相对偏差扬声器的AMR任务很低,这是出乎意料的,正常的演讲者会透露任何隐藏的模式。然而,大量相对偏差可以产生两种情况:当音节长度随机分布(无模式),当长度的音节形成一个模式。因此,音节长度模式分析,区分这两种情况。表4显示了这一分析的结果。
分析音节长度模式显示团体之间的显著差异。法线之间的差异模式发现,两组病人:法线与患者off-stim ()和法线与病人on-stim ()。之间的显著差异也发现患者和off-stim ()。音节长度的数据模式在治疗状态呈现在图2。
4.5。元音部分
下一个测量调查的一部分由元音音节时间了。如上所述,PD患者有明显比正常速度较慢。正常的扬声器减缓他们的演讲时,元音部分增加,因为简历音节的元音是延长最多;辅音长度几乎保持不变。表5显示了每组的元音部分的扬声器。
Kolmogorov-Smirnov(钴)测试是用来代替双尾t以及在这里,因为它不承担潜在变量的高斯分布。检测无显著差异表明广泛分布的相似性,而不仅仅是一项协议在一个特定的参数如均值。钴的测试产生对于每一个成对比较的州,这表明任何国家明显不同于其他任何措施。这个结果与预期的慢音节的PD患者。如果他们的音节像那些正常的演讲者,他们的速度较慢,会导致更大的元音部分,自比辅音元音会延长更多。事实上,这并不表明发生帕金森病患者的演讲不仅仅是正常的慢版。相反,似乎随着元音辅音有延长每秒产生低数量的音节。图3图形化的形式显示了这个结果。
4.6。嗓音起始时间变化
鉴于PD患者的辅音是延长与那些正常的扬声器,深入调查他们的属性是必要的。首先,我们检查的一致性或可变性扬声器产生的嗓音起始时间每个无声的辅音在膜的AMR的任务。嗓音起始时间的标准偏差的所有音节在任务列表在表6和画在图4。两种治疗方法,患者表现出更大的嗓音起始时间比正常变化(正常和on-stim;正常和off-stim)。
结果表明,病人,on-stim或关闭,是否有更多的变量嗓音起始时间比正常的人。
4.7。Spirantization
辅音的最终调查生产PD患者关注spirantization的存在和数量。Spirantization代表通过空气通过期间口服收缩,收缩应完全关闭,不允许气流。spirantization创建一个fricated-sounding停止辅音的存在。
比较spirantization分数显示每个病人组和对照组之间的显著差异(),如表所示7。患者组之间未发现差异。spirantization测量的结果也画在图5。他们的言论表明,PD患者比正常对照组,spirantized spirantization不是受刺激的影响。
4.8。个人演讲分数
使用正常的扬声器的平均值和标准偏差的分数在每个声学测量作为参考,每个病人的分数相同的测量在每个会话被转换为z分数。7病人的多个on-stim会话,并为每个除了元音声学测量分数(不随治疗),我们发现,病人的最佳on-stim分数(最小值),更糟的是on-stim得分(最大值),平均中位数off-stim得分。注意病人的最好或最差得分一声测量很可能发生在不同的星展银行设置相应的分数声学测量。图6显示了累积分布的三种类型的分数在所有7病人和所有5措施。三个分布明显不同,由钴测试()。
如图6,几乎50%的患者的最佳声学分数on-stim都在正常范围内()。只有不到10%的病人off-stim分数相同的范围。因此,刺激设置被发现,显著改善大多数识别声学措施大多数患者(32 35最佳on-stim分数比对应的off-stim分数)。另一方面,DBS设置也评估,导致分数明显退化声:超过一半的最差on-stim分数大于六西格玛远离正常(),而只有14%的off-stim分数和只有3%的最佳on-stim分数在极端的范围。只有4 35 on-stim最差的分数比病人的相应off-stim得分。
4.9。复合演讲分数
7多个on-stim会话患者,他们最好的改善在演讲相比,病人的off-stim得分中值在表中有详细描述8,如图7。一个小得分差异代表了DBS设置对演讲几乎没有影响。一个负得分差异意味着病人的最佳on-stim设置受损的演讲在五措施相比,当病人off-stim。最后,一个积极的得分差异表明,星展银行设置相对于off-stim发现改进的演讲,当然,病人的演讲可能仍然明显受损。
表和图显示宽差异不仅数量的优化访问病人经验丰富,而且在对语音的影响在每个访问参数测试。例如,病人植入后回到诊所只有两次,第二次尝试后发现症状减轻电动机。然而,这个病人的讲话实际上在这些设置稍有恶化,而off-stim。相比之下,病人G回到诊所19次在一个可接受的参数来缓解运动症状被发现。对于这个病人,所有设置的最佳影响演讲试图约一个标准差是一个改进,使他或她的演讲最好的3个标准差远正常。病人D显示最大数量的改进从off-stim会话on-stim / 4个标准差的价值,但这个病人的演讲也从正常off-stim最远,所以有很多改进的空间。最后两列的表8如图7。
它也值得看看相反的DBS对语音的影响。在寻找最优机动DBS设置,最伟大的是什么恶化在演讲相比,患者的平均off-stim分数吗?表9显示中值off-stim会话和最糟糕的on-stim会话为每个患者多个on-stim会话以及病人的最好和最差的区别on-stim会话。在这个表中,负面的得分差异(与off-stim)表明,至少帮助DBS设置评估实际上提高演讲off-stim相比。
图8显示所有的病人,除了病人E,经历了一些设置相对于off-stim恶化的演讲。患者E,因为所有on-stim会话比off-stim更好(更接近正常),两个差异(最好-,最差-)是负的。即使在这个病人最严重的设置,他或她的演讲仍然受益于星展。当然不是这样的病人,然而。尤其是患者B, G,经历了一些设置,使他们的言语明显更糟(大约八,大约四个标准差更糟糕的是,职责)比off-stim。
5。讨论
结果表明,声学措施,分别显示显著差异之间正常的言论和帕金森演讲。一个音节一个音节长度,具体来说,相对偏差,音节长度模式,嗓音起始时间变异性,spirantization区分帕金森患者从正常的演讲。此外,音节长度模式区分PD患者的演讲从off-stim on-stim:当on-stim, PD患者的演讲显示比off-stim随机长度的变化。元音部分是唯一的测量显示正常和PD患者之间没有显著差异的演讲,但这个结果也表明,PD讲话不像正常的演讲。而在正常语音元音延长超过辅音速度放缓,在PD的演讲中元音的辅音延长以及。当PD演讲有别于正常的五个措施综合起来,他们显示病人接近或远离正常范围的函数作为DBS的设置旨在减轻电动机症状变化。
这些是重要的临床结果,因为,在限制在执行日常生活活动的能力,沟通的障碍往往是报告为最重要的因素减少PD患者的生活质量(c·范·霍恩,个人沟通;(12,194页)。此外,最近的研究已经开始证明DBS设置,最好减少通用汽车PD症状不一样,提高演讲(26]。在诊所,神经学家传统UPDRS 18项评估PD患者的演讲在DBS调整会议,但测量显示可怜的敏感性检测变化的演讲中(26,38]。因此,有必要进行非侵入性、客观的方法检测正面或负面变化演讲由于DBS疗法。
本研究的结果与之前的研究结果一致显示方差在PD患者接受DBS音节长度增加刺激(38)以及工作证明正面和负面的变化在言语的刺激1,3,4,10,13- - - - - -24]。这些结果扩展以前的工作表明,空间内设置减轻电动机PD症状,潜在的降解演讲大于潜在的改善。这警示的结果支持其他研究表明左半球的刺激可以影响演讲比刺激右脑(22,23,26),高电压在左半球与糟糕的演讲后第一年植入(26]。目前的结果也符合工作表明刺激频率可以提高或降低讲话,根据刺激波形的频率范围(39]。
我们的研究结果表明,星展银行设置选择救助通用汽车的PD症状可以提高演讲对大多数患者来说,使其达到四个标准差接近正常的病人在这个研究。75%的所有单个声分数可能是在正常范围内,即意味着±2 SD,一些星展银行设置。对大多数患者来说,这是不可能的所有措施在同一DBS设置。
在这里工作还扩展了以前的研究在演讲,PD患者之间差异的特点,通常来说,它同时检查多个特性,结合成一个综合衡量。鉴于演讲是由复杂的电机和声学事件,很可能只有结合的措施将准确反映功能正常和无序语音之间的差异。注意,我们使用的简单组合分数同样简单地对待所有五个措施。分数的权重可能是特定于每个病人更好地表达言语功能。有可能找到一个DBS设置许多病人,这种特定病人的综合优化。
考虑工作的临床医生的任务是调整病人的DBS参数来最大化他或她的功能,我们的研究结果还表明,参数的范围内适当救助通用汽车的症状像地震一样,缓慢的运动,和刚度,设置确实可以发现显著提高演讲。值得注意的是,DBS恶化演讲的能力在寻找设备设置足够的治疗帕金森病的通用汽车的症状似乎大于其提高演讲能力在这样的搜索,也许是意料之中的背景下,研究表明,为最佳的电动机stimulation-frequency范围和语言功能不重叠(25]。
这两个结果是很重要的对于年长的植入物,只有一个选择——off-stim,和新一代的植入可以存储超过一组的参数。在前一种情况中,它可能会选择一个设置走路和说话之间,代表一个可接受的妥协。在后一种情况下,单独设置,优化,分别对电动机的控制症状和语音质量,可以存储和选择的病人。
它不可能确定妥协或者演讲的最佳用途单一的设置没有考虑声学措施如这里所使用的,因为知觉差异并不总是好或足够可靠准确地评估小不同的演讲。在调整DBS参数,临床医生面临的困境需要优化它们服务于两个重要的功能,在使用乐器(不够敏感的UPDRS)来检测当演讲可能远离或正常。在这种背景下,本研究的结果是最重要的。它表明,对于大多数患者和措施,一个或多个DBS设置可以发现此举测量病人的演讲到正常范围。在我们的研究中,设置临床医生决定最好的改善运动机能可能不会,事实上,提高演讲,因为提高演讲的设置(根据这里使用的措施)并不总是兼容减轻震颤和刚性的设置,反之亦然。因此,使用这些声学措施是临床医生寻找是谁设置的一个重要工具,代表一个适当的降低地震/刚度和提高演讲之间的妥协。声学措施可以获得无创,客观,并迅速使他们有用不仅在临床情况下,进一步的研究。
如前所述,没有感性的分析研究。未来的工作将集中在这一重要话题。具体来说,有必要建立高清晰度得分和声学措施之间的相关性选择评估病人的演讲。然后,声学措施作为有效的代理可理解可用于未来声学评估设备,减少耗时的知觉测试清晰度的依赖。此外,这些措施可以用来评估治疗的影响运动功能减退的构音障碍,不仅星展。这里使用声学措施如不能取代训练有素的耳朵,也不是为了,但他们可以通过记录补充临床医生的耳朵改善演讲由于任何类型的治疗和证明继续或停止特定疗法。
6。结论
本研究采用客观的、非侵入性的言论声学测量中,敏感性大于感性分析,特别是UPDRS项目5和18,评估不同的星展银行设置的程度提高或降低PD患者的言论相对正常。虽然DBS设置在本研究选择电动机效应的基础上,不影响演讲中,大多数病人经历了至少一组刺激器设置移动评估他们的演讲为正常的范围至少这里使用的措施之一,孤立地考虑。然而,在研究以这种方式引导,DBS言论降低的趋势是实质性的,很可能大于其提高演讲的能力。声学分析方法的使用监控PD患者接受手术的演讲,医疗,或行为疗法因此支持知觉的重要辅助方法。
承认
这项工作是支持部分由格兰特。R41NS047959 R42AG033523克雷格·范·霍恩,医学博士从国家神经疾病和中风研究所/国家卫生研究院。