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文森特·马特尔工作”,Joel Macoir梅兰妮Langlois,米歇尔•Prud’homme Leo Cantin Johanna-Pascale罗伊, ”元音发音的变化与丘脑核脑深部电刺激与帕金森病构音障碍的扬声器”,帕金森病, 卷。2014年, 文章的ID487035年, 9 页面, 2014年。 https://doi.org/10.1155/2014/487035
元音发音的变化与丘脑核脑深部电刺激与帕金森病构音障碍的扬声器
文摘
目的。调查元音发音的变化与脑深部电刺激(DBS)丘脑核(STN)的构音障碍的扬声器与帕金森病(PD)。方法。八Quebec-French扬声器诊断为特发性帕金森病经历了STN DBS是谁评估刺激和OFF-stimulation DBS(1小时后关闭)。元音发音比较仿真与OFF-stimulation使用声学元音共振峰和空间集中比率,计算第一()和第二共振峰()的元音/ i /, / u /和/ /。前面的辅音上下文对清晰度的影响,代表衡量协同发音,也分析了作为刺激状态的函数。结果。最大的元音发音刺激期间增加。分析还表明,元音发音辅音调制的上下文但是STN DBS这种关系并没有改变。结论。结果表明,STN DBS可以提高清晰度与PD构音障碍的扬声器,各种运动。优化电参数为每个病人很重要,可能导致改善演讲精细动作控制。然而,影响整体语音清晰度可能仍然很小。临床注意事项进行了讨论和提出了新的研究途径。
1。介绍
帕金森病(PD)一直被认为是严格的运动障碍等症状的震颤,肌肉僵硬,动作迟缓。近几十年来,许多研究人员调查了PD的其他临床表现,如情绪变化,语言障碍,认知,和睡眠障碍。今天,PD通常被视为一个多系统退行性疾病(1]。除了这些症状,90%的PD开发言语障碍患者的疾病(2]。在许多研究中,作者调查了PD的言论损害系统的电机、声学或知觉的观点。研究生理变化的语音系统PD患者呼吸道受损报告(3,喉4],orofacial [5,6)函数对语音的声学信号产生影响。这种变化的调查研究报告减少强度水平(7)和基本频率()范围8),改变发声质量(9),和不准确和清晰度下降10- - - - - -12]。所有这些变化影响听众的感知,如感知柔软演讲,语音质量下降,以及糟糕的发音。因此,受损的清晰度是很常见的在PD (13]。
现在可以使用各种药物和手术技术来帮助管理不同的电动机PD患者的症状。这些外科技术之一是脑深部刺激丘脑核(STN DBS)。即使它已经证明了STN DBS可以大大减少电动机的症状,提高患者的生活质量,与相对较小的构音障碍严重程度的变化水平和可理解性。在大多数研究中,STN DBS在构音障碍的影响是在最好的情况下,混合,往往小和/或贫穷(14]。审查的STN DBS对语音系统的影响,看到15]。
语音的清晰度要求精细动作控制。语言单位可以发音手势的特征(运动范围)或声特殊性。声特殊性是指,两个语言单位听觉上分化更容易被我们的知觉系统[16]。使用这种模式,一类的声音vowels-can是听觉上的描述和区分彼此的声学特征。主要用于描述元音声学特性是他们的共振峰。前两个元音共振峰,和,是光谱值,允许音素的分类。和分别作为指标的启闭和正反面发音器官的位置(下巴,舌头)在生产的言论(17]。元音的发音是非常重要的对于语音清晰度,并降低声学元音的特殊性研究报告的构音障碍的扬声器,包括与PD(人18]。在一项研究中分析不同指标评价STN DBS对语言产生的影响,Weismer et al。19)建议元音生产承诺关于清晰度测量结果。一些研究[20.,21)调查了元音的变化生产可能发生与STN DBS在PD。然而,这些研究看着演讲组件除了发音,语音质量或演讲等。
协同发音是另一个重要的语音清晰度(声学因素22,23]。协同发音可以被定义为影响语音单位对彼此连接语音(24]。协同发音的影响分为两类,描述为预期(从右到左)或遗留(左到右)。预期的协同发音通常被认为是运动规划的结果,因为发音器官的位置对于一个给定的演讲手势被修改后预测的姿态。遗留协同发音,另一方面,被认为是由于发音的惰性,是受到发音器官的物理特性25]。最初调查在正常扬声器,越来越多的研究看着协同发音模式中可能出现的变化在构音障碍的扬声器26,27]。协同发音是一个标记的言论精细动作控制。它可以是听觉上用不同的方法测量,包括分析一个给定的上下文的影响下列音素的发音(结转协同发音)。在一些研究中,作者使用这种类型的测量描述协同发音在正常扬声器(28- - - - - -30.]。他们表明,在consonant-vowel (C-V)序列,辅音的发音部位调节元音共振峰的价值观。一些研究表明,STN DBS可以诱导精细运动控制演讲期间生产的变化(15]。因此可以推测协同发音可能受STN DBS的影响。然而,这个假设没有专门研究在任何先前的研究。
即使发音语音清晰度函数是非常重要的,特别是对于元音,只有少数研究检查了STN DBS在PD的清晰度的影响,运动范围。此外,我们所知,没有研究调查了协同发音与STN DBS可能发生变化。因此,本研究的主要目的是检查STN DBS对语言清晰度的影响与PD构音障碍的扬声器,使用元音的声学测量结果。第二个目标是检查与STN DBS协同发音的变化,通过分析影响前面的辅音元音发音,代表的遗留物协同发音。
2。方法
2.1。参与者
2.1.1。人口特征
这项研究是当地机构伦理委员会批准的人类受试者的安全并从所有参与者得到书面知情同意。八个参与者(5妇女和3人)53 - 72岁,与特发性帕金森病诊断9前25年的研究表明,在门诊招募。所有参与者服用抗帕金森病的药物,左旋多巴等效剂量从300年到1500毫克/天,并没有改变他们的药物在研究过程中。他们都是母语的魁北克的法语一直住在魁北克。尽管没有正式听证会进行了评估,所有功能在谈话中参与者并没有报道任何听力障碍。一般认知功能测量使用蒙特利尔认知评估(MoCA) [31日),没有参与者低于截止分数根据年龄和教育水平32]。每个参与者与PD也被要求完成法国版本的语音障碍指数(VHI) [33),这是最常见的一种工具旨在衡量生活质量对PD的构音障碍。值越大表示更大的语音障碍。每个参与者报告在表的特征1。
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| 注:一个MoCA =蒙特利尔认知评估。 bVHI =声音障碍指数。 年post-DX =年诊断后。 |
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2.1.2。演讲的特点
两位语言病理学家被要求达成协议在构音障碍诊断、构音障碍严重程度,为每个参与者在刺激和声学特征。他们的评价是基于音频记录每个参与者阅读“La寒风等太阳”[34),法国标准化文本常用法语语音实验研究正常或病理演讲(35]。这个文本是法语的英语文本彩虹通道(36]。每个记录提交给两位语言病理学家通过露天扬声器独立在一个安静的房间。构音障碍严重程度从轻微到严重不等,改变发声,清晰度降低,讲话速度异常的主要声学特性确定了大部分的录音。所有参与者被诊断为运动功能减退的构音障碍,这是符合演讲概要通常PD患者中观察到(13]。尽管存在语言障碍并不是一个标准,有资格获得这项研究中,所有的参与者间接引语困难。
2.1.3。脑深部电刺激的特点
参加这个研究经历了STN的双边DBS外科手术前2至5年的研究。都被同样的神经外科医生的定期(LC和MP),紧随其后的是相同的神经学家(ML)。手术是在局部麻醉和镇静CRW立体框架。手术前一天,患者高分辨率t2加权磁共振(3.0 - t单元,西门子)。这些图像融合T1-Gadolinium(双倍,1.5 - t单元,西门子)获得的本地化框架当天手术。Neuronavigation(隐形系统从美敦力公司,明尼阿波利斯,MN)被用来计划手术和融合图像。目标是从mid-commissural STN和计算点。mid-commissural背后的间接坐标是3毫米,12毫米侧,4毫米低。证实了目标microstimulation显微记录;然后quadripolar铅是植入(模型3387年,美敦力公司,明尼阿波利斯,MN)。 Surgery was done on both sides on the same day. One to 3 days later, the neurostimulator was implanted (Activa System, Medtronic, Inc., Minneapolis, MN).
的研究中,DBS的电气参数稳定了一段至少2个月。7 8的参与者,刺激了145 - 185赫兹的频率和电压的3.0 - -3.8 V。一位与会者(PD1),刺激了以更低的频率(60 Hz),但高电压(5.5 V, 6.0 V)。电气参数的配置每个参与者都选择和调整他们的神经学家,根据观察和报告临床症状的议员如地震、硬度、语言困难,和运动障碍。个人DBS参数为每个参与者报告在表2。没有术后测量电极的位置可以在招聘的时间。
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| 注:IPGc =内化脉冲发生器的情况。 |
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2.2。评估会议
两个评价会话参与者发生在不同的日子。参与者PD4、PD5 PD8首次被记录在刺激状态,然后至少6周后OFF-stimulation状态。对于其他参与者,OFF-stimulation录音发生第一次和刺激之后进行了录音。这个设计被选为平衡的习惯可能影响任务两个刺激之间的条件。刺激录音是在家里没有改变刺激参与者的日常生活中使用的设置。OFF-stimulation录音是在医院进行医学监测和刺激后发生一小时。所有这些会话发生在一个安静的房间在每天同一时间为每个参与者减少药物治疗周期的变化。所有参与者把他们的抗帕金森病的药物至少一小时前会议和在录音期间使用状态的药物。评估是由本文的第一作者(VMS)与研究生专业的协作在PD的语言障碍。
2.2.1。神经系统评估
在评估会议,运动症状的严重程度是衡量使用的电机部分统一帕金森病评定量表(UPDRS-III) [37]。疾病阶段估计使用改编Hoehn Yahr规模(38]。这个神经系统评估了每个参与者记录的影响抗帕金森病的药物以及长期影响STN DBS的运动症状。
2.2.2。演讲评估
所有记录都是使用一个美国舒尔510头戴麦克风和变焦H4n录音机在44.1 kHz的采样率。Mouth-to-microphone距离大约是4到8厘米为每个参与者但整个录音时仍然保持不变。元音发音与口语的朗读任务测量“consonant-vowel-consonant-vowel”(CVCV)令牌,与目标元音/ i /, / u /和/ /和辅音/ p /, / t /, / k /, / b /, / d /和/ g /(爆破音)和/ f /, / /,,(ch)(摩擦音)。这三个元音的使用提供了一种方法来衡量最大母音空间听觉上每个参与者。这些辅音被选,因为他们代表了不同的接受法语音素的上下文。破裂音上下文也使我们调查元音发音的函数前面的辅音的上下文(b / p /和/ /唇上下文/ t /和/ d /肺泡上下文,和k / / g /膜的上下文),代表协同发音。这些令牌被嵌入到载体“我觉得CVCV这个次”(“我想这次CVCV”)为了规范的韵律和强调作品。任务是重复两次在每个记录会话(上-和OFF-stimulation)和每个令牌出现在每个重复两次。共有108个产品(9元音辅音×3×2令牌出现任务重复×2)因此记录每个参与者刺激条件。演示的令牌的顺序随机,但这个序列仍然是相同的所有参与者之间和所有录音。
2.3。声学分析
声学分析是由一个训练有素的语言学者使用Praat软件v5.3.30 [39在Windows操作系统上运行。声分割进行了使用不同的视觉标准光谱图和波形图。实现了多个脚本过程在分析不需要人工干预。
2.3.1。一般的元音发音
元音发音是通过分析来衡量的和共振峰的频率/ i /, / u /和/ /最后一个元音的CVCV令牌在500 - ms分析窗口。元音时长还测量了协方差分析。元音发病最初是由稳定的共振峰频率谱图上的样子,和抵消由过去决定声门的脉冲波形图上可见。这些值,计算两个变量。第一个变量是声学元音空间(AVS)的表面形成的三角形和共振峰的价值观元音/ i /, / u /和/ /。更高的AVS值对应增加元音发音。这个变量是使用以下公式计算: 第二个变量共振峰集中比率(货代),这是一个系数,代表集中的共振峰的大小和对于元音/ i /, / u /和/ /。这个指标是由萨丕尔和他的同事们(10),已被应用到其他研究PD的元音发音。共振峰集中,因此货代代表值高减少元音发音。这个变量是使用以下公式计算:
2.3.2。元音发音的辅音上下文
元音发音也测量了前面的辅音的函数上下文通过测量和只对元音唇(b / p /和/ /),肺泡(/ t /和/ d /)和膜的(/ k /和/ g /)上下文,然后计算每个上下文AVS代表一个发音部位。摩擦音上下文被排除在这些分析,因为他们的发音部位不同类的破裂音上下文。细分标准对这个变量是用于一般的元音发音相同。
2.4。声波数据的可靠性
由于语音样本的性质获得在这项研究中,使用的共振峰检测算法Praat软件可以产生异常文物(40]。减少这些错误的共振峰的数量值在我们的数据池,一个统计多元异常值检测过程应用于测量和单个元音和频率为每一个参与者。使用杠杆值、标准化剩余成绩和影响因素(41),数据有区别被排除在进一步分析。这个过程,23日数据点(1.3%)的整个数据池被否决。同时,由于记录方法和参与者的波动的声音质量(例如,过饱和的麦克风,声音了,也没有明显的声门的脉冲),41个数据点(2.4%)不能分析。最后,一位与会者(PD2)无法完成的第二个重复任务期间OFF-stimulation由于疲劳。54岁的令牌在第二个重复,43人失踪。
3所示。结果
3.1。数据池
因为两次演讲任务管理/实验条件,初步分析了验证两者之间的差异在两种条件下重复。在所有变量,无统计差异被发现两国在——和OFF-stimulation重复。因此,获得的数据在两个重复和OFF-stimulation汇集了随后的分析,而不考虑发生重复。
3.2。统计分析
电刺激条件的影响(刺激与OFF-stimulation)在每个变量使用一个混合模型研究分析了方差分析(方差分析)。重复的重复测量因素(发生)输入模型和基于非结构化的协方差矩阵,它允许为每个重复之间不平等的方差(41]。参与者进入模型中的随机因素,基于身份的协方差矩阵。最后,所有相关的变量进行了分析使用刺激条件(开启和关闭)作为一个固定的因素。随后的分析是由进入辅音的上下文(唇与肺泡与膜的)另一个固定的因素。所有统计分析进行使用SPSS诉20 [42]。这个过程遵循的指导方针建议(43语音研究)为了避免像pseudo-replication数据统计问题。
3.3。神经系统评估
表3报告总UPDRS-III得分的均值和标准差和Hoehn网下Yahr阶段和刺激条件。统计分析表明刺激期间总UPDRS-III得分显著降低,这表明DBS的电刺激减少运动症状的严重程度。Hoehn和Yahr阶段,统计趋势()得到(平均得分:2.26;平均下来分数:2.63)。单一的演讲上的得分项(18)项的UPDRS-III也分别进行了分析。得分为这个项目反映了言语受损的程度,也就是说,考虑不受损(0),轻度受损(1),中度受损(2)、严重(3),或大部分莫名其妙的(4)。分析表明,这个项目的平均分数略低在刺激(平均得分:2.06;平均下来分数:2.19),但是差异没有达到统计学意义。在两种情况下,没有一个参与者有运动障碍的迹象或报道其他副作用。
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| *显著的影响。 一个浩英= Hoehn和Yahr。 bUPDRS-III =统一帕金森病评定量表。 |
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3.4。一般的元音发音
表4均值和标准差的报道和共振峰频率(赫兹)元音/ i /, / u /, / /在OFF-stimulation和刺激。描述性的数据AVS(赫兹2)、货物收据和元音持续时间(微秒)也报道了和条件。统计分析表明显著增加AVS (+ 75723 Hz2),在货代(−0.098)减少刺激条件。没有发现明显的变化在元音持续时间。这些结果表明,最大元音发音与电刺激和增加,这种变化不是元音的持续时间有关。图1显示的平均和值/ i /, / u /和/ /在OFF-stimulation和刺激的一个标准声学空间。最大声学空间的视觉分析表明主要元音发音的变化发生在电刺激u / i /和/ // /。
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| *显著的影响。 |
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3.5。元音发音的辅音上下文
图2显示声学元音空间值(Hz2)计算和共振峰频率的元音/ i /, / u /和/ /生产的唇,肺泡,膜的辅音上下文在OFF-stimulation和刺激。统计分析每个上下文表明显著影响每个辅音的刺激条件背景下,与元音发音的刺激条件:唇上下文:,;膜的背景:,;肺泡上下文:,。此外,混合模型进行方差分析分析数据从所有上下文与刺激(和)和辅音上下文(唇与肺泡与膜的)进入固定效果。一个刺激被发现显著的影响:,在元音发音,增加刺激条件。辅音的显著影响环境还发现:,,元音发音后增加上下文:肺泡<膜的<唇。另一方面,没有统计刺激条件之间的相互影响和辅音上下文被发现:,。这些结果表明,由前面的辅音元音发音影响环境,但这种影响不是由DBS调制,是否关闭或刺激。
4所示。讨论
本研究报告结果对电刺激的影响双边STN DBS元音发音与PD 8个人。对运动症状,STN DBS关闭时,电动机症状的严重程度,衡量UPDRS-III,也显著大于和Hoehn Yahr阶段略有增加。其他研究调查的影响STN DBS在帕金森病的运动症状得出双边植入引发了更大的改善电动机症状呈现更严重的运动症状的人(44]。我们的结果有关运动症状与这些先前的研究是一致的。同样重要的是要注意,没有参与者报告副作用与STN DBS在我们的研究直接相关。具体地说,许多的副作用(如电极刺激诱发的运动障碍,电极刺激诱发的张力减退或眼睑打开失用症)经常与nonoptimal刺激相关设置(45]。没有这样的副作用,以及减少电动机症状UPDRS-III测量,表明电设置最优配置为每个参与者在我们的研究中。
关于演讲,STN DBS对元音发音的影响进行了分析使用前两个共振峰的目标元音/ i / u /, / /,然后通过计算两个声学因素:声学元音共振峰和空间集中比率。这两个措施作为声学元音发音的标志,代表了关节的运动范围生产过程中每个参与者的元音。我们的研究结果表明,STN DBS元音发音,元音增加持续时间保持不变。短元音通常与元音的负脉冲信号在许多研究[46]。因此我们的结果是重要的,因为它可以假设清晰度与STN DBS我们观察到的变化是由于发音的变化范围的运动本身,而不是演讲率的变化或元音持续时间。
进一步分析每个元音共振峰值使更精确的描述与STN DBS声发生的变化,通过扩展,其影响演讲运动控制。/我/和/ u / STN DBS发生的主要变化(增加/我/和减少/ u /)保持稳定。通常是与共振腔的宽度(孔径)代表腔的长度(正反面的区别)。因此,我们的结果表明,STN DBS的电刺激改善前后的舌背运动的范围。的元音/ / STN DBS导致增加而保持稳定。代表元音的声学因素孔径,控制的下巴。因此,这一结果表明,STN DBS可以改善运动在开口处的范围。在我们分析的三个元音,与STN DBS /显示更广泛的变化。这一结果表明,不同的发音手势在演讲中生产STN DBS的影响可能不同。研究调查演讲与STN DBS电动机控制PD使用发音测量稀缺。进一步的研究应该检查STN DBS的影响在不同的下巴/ PD舌头和嘴唇发音过程、范围而言,目标,和速度运动。
在目前的研究中,我们观察到显著的元音发音变化的函数前面的辅音上下文,代表一个声波协同发音的标志。更具体地说,我们表明,清晰度是显著降低元音中产生一个肺泡上下文时,相对于膜的和唇上下文。即使辅音元音发音环境影响,这coarticulatory现象没有变化的函数STN DBS在我们的研究中。据我们所知,我们的研究是第一个看STN DBS对协同发音的影响。本研究中使用的声学指标调查前元音发音上辅音的上下文的影响在其稳定的部分,这是一个衡量遗留的协同发音。虽然我们的研究结果表明,这种类型的协同发音对STN DBS并不敏感,刺激演讲协同发音的影响在未来的研究应该探索,因为(1),它已被证明是改变在一些研究在PD(构音障碍26)和(2)是必要的语音清晰度(47]。在这方面,未来的研究可以探讨STN DBS对预期协同发音的影响,因为它是一个标记的电机编程(25),意味着那些隐含在结转协同发音的补充机制。
研究调查发音变化与STN DBS在PD几乎是不存在的。在初步报告,Dromey Bjarnason [48]研究电刺激的影响在PD患者的语言特征,包括元音发音。6个病人,两个元音发音增加的表现刺激条件下,三个显示清晰度下降,和一个没有变化。然而,作者并没有指定个人刺激的电参数。刺激频率和电压与其他有关改变语音系统在一些研究[49),这样的解释他们的混合结果是很困难的。的偏侧性刺激也可能影响清晰度。王先生和他的同事们(50]分析了左和右STN DBS的影响在不同的语言机制,包括发音的准确性。他们得出的结论是,左侧刺激改变发音准确而保持不变甚至提高右刺激。在我们的研究中,所有的患者经历了双边STN DBS,这可能影响演讲比单方面的刺激,特别是相对于左侧的刺激。
的内在特征病理(特发性帕金森病与年青PD,运动症状的严重程度)是另一个因素可能导致不同的结果。在我们的研究中,所有的患者被诊断为特发性帕金森病发病年龄大于40年,这或许可以解释为什么我们的结果是均匀的。令人惊讶的是,据我们所知,语音特征和构音障碍概要文件在PD关于疾病的发作没有调查。未来的研究应该检查这方面更密切。
4.1。研究的局限性
时,必须考虑一些限制解释本研究的发现。首先,这次调查是只有少量的参与者进行的。这些结果必须被小心的泛化和大型国际米兰——intravariability言语障碍和临床表现PD患者必须牢记。这项研究的另一个限制是,我们的演讲进行了测量只在阅读任务,可能怀疑演讲的自然性。这种类型的限制通常是在语音识别研究[10,51),但这是一个方法论的选择来控制语音、句法、韵律环境目标周围的声音。
除了18项UPDRS-III(与STN DBS)没有显著变化,语音清晰度没有正式评估。尽管元音发音是一个强有力的因素与可懂度有关,元音发音的变化的影响对整体语音清晰度必须被谨慎对待,因为额外的声学因素负责降低清晰度在PD,发声或韵律等干扰。
5。结论
本研究的第一个调查出现的元音发音和协同发音的变化与STN DBS在PD的最大范围。使用声学测量,我们发现两国STN DBS提高清晰度的前后的舌运动和开口处演讲期间生产。协同发音并没有改变作为刺激的函数。先前的研究调查STN DBS的影响在不同的语音系统PD喜忧参半的结果。刺激参数和配置标准的差异可以解释这些差异。根据我们的结果,构音障碍是帕金森病的症状,对STN DBS很敏感。因此,语音质量优化时还应该考虑病人刺激参数。优化时,刺激不应该消极影响演讲和可能,事实上,改善某些方面,如清晰度。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
本研究由格兰特博士的支持魁北克精选的法国等文化背景。作者感谢克里斯蒂娜Tremblay和丽丝Mailloux,帮助评估会议,和Noemie Auclair-Ouellet构音障碍的诊断。
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