Research Article

 

 

Investigation acoustic intelligibility of high and low vowels in healthy adults and those with Parkinson’s disease

 

 

Shiva Javadipour1, Ali Ghorbani1, Negin Moradi2, Hamid Nourallahi Moghadam3, Akbar Biglarian4

 

1- Department of Speech therapy, School of Rehabilitation, Tehran University of Medical Sciences, Iran

2- Department of Speech therapy, Faculty of Rehabilitation Sciences, Ahvaz Jondi Shapour of University of Medical Sciences, Ahvaz, Iran

3- Department of Neurology, School of Medicine, Tehran University of Medical Sciences, Iran

4- Department of Biostatistics, University of Social Welfare and Rehabilitation, Tehran, Iran

 

 

Received: 4 April 2012, accepted: 25 September 2012

 

Abstract

Background and Aim: Parkinson’s disease (PD) is a progressive neurological disorder resulting from significant decrease of dopamine in the brain. The main and most common symptom of speech disorder associated with Parkinson’s disease, which is kind of dysarthria, is reduction in speech intelligibility. Since this disorder represents damages to acoustic aspects, researchers are attracted to study the relationship between these two disorders. In this study, we assessed the comparison of speech vowels between normal people and patients with Parkinson’s disease.

Methods: In this cross-sectional study, 18 voice samples of patients with Parkinson’s disease and the same number of samples from normal people in a voiceless environment were recorded and analyzed by Praat software. Data analysis was performed by independent samples and Mann-Whitney tests.

Results: All variables investigated in two groups showed significant differences. In adults with Parkinson’s disease, F1-F0 in low vowels showed a considerable reduction in respect to normal people (p<0.001). In addition, F2-F1 in high vowels represented a significant decrease in these patients (p<0.05).

Conclusion: The results indicate that Parkinson’s disease affects formant frequency in patients compared with normal people. Reduction in speech intelligibility can be accurately measured using acoustic procedure.

Keywords: Parkinson’s disease, speech intelligibility, acoustic analysis, vowel

 

Please cite this paper as: Javadipour Sh, Ghorbani A, Moradi N, Nourallahi Moghadam H, Biglarian A. Investigation acoustic intelligibility of high and low vowels in healthy adults and those with Parkinson’s disease. Audiol. 2013;22(3):83-8. Persian.

مقاله پژوهشی

 

بررسی وضوح اکوستیکی واکه‏های افراشته و افتاده در مردان عادی و مبتلا به پارکینسون

 

شیوا جوادی‏پور1، علی قربانی1، نگین مرادی2، حمید نورالهی مقدم3، اکبر بیگریان4

1ـ گروه گفتاردرمانی، دانشکده توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، ایران

2ـ گروه گفتاردرمانی، دانشکده توانبخشی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز، اهواز، ایران

3ـ گروه نورولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، ایران

4ـ گروه آمار زیستی، دانشگاه علوم بهزیستی و توانبخشی، تهران، ایران

 

چکیده

زمینه و هدف: بیماری پارکینسون نوعی از اختلال پیش‏روندۀ عصب‏شناختی است که به سبب کاهش قابل توجه ترشح دوپامین در مغز ایجاد می‏شود. اصلی‏ترین و شایع‏ترین علامت اختلال گفتاری در پارکینسون که از نوع دیزآرتری است، کاهش وضوح گفتار است. نظر به این که کاهش وضوح گفتار به نوعی بازگوکنندۀ آسیب به جنبه‏های اکوستیک است، پژوهشگران اخیراً به مطالعۀ رابطۀ بین این دو پرداخته‏اند. پژوهش حاضر با هدف بررسی اکوستیکی واکه‏های گفتار افراد مبتلا به پارکینسون و عادی انجام شده است.

روش بررسی: پژوهش حاضر از نوع تحلیلی و به‏صورت مقطعی انجام شده است. در این بررسی نمونۀ صدای 18 مرد مبتلا به پارکینسون و 18 مرد عادی در محیط بدون صدا جمع‏آوری و با استفاده از نرم‏افزار praat تجزیه و تحلیل شد. برای بررسی تفاوت میان داده‏ها آزمون‏های t مستقل و من‏ویتنی مورد استفاده قرار گرفت.

یافته‏ها: متغیرهای مورد بررسی در دو گروه مورد مطالعه تفاوت‏های معنی‏دار نشان دادند. در واکه‏های افتاده F1-F0 بیماران نسبت به افراد عادی کاهش معنی‏دار نشان داد(001/0p<) همچنین در واکه‏های افراشته F2-F1 بیماران نسبت به افراد عادی کاهش معنی‏دار نشان داد(05/0p<).

نتیجه‏گیری: نتایج حاکی از اثر پارکینسون بر ویژگی‏های اکوستیک گفتار این افراد است و با استفاده از رویکرد اکوستیکی به‏طور دقیق می‏توان این تفاوت‏ها را سنجید و کاهش وضوح گفتار را اندازه‏گیری کرد.

واژگان کلیدی: پارکینسون، وضوح گفتار، تحلیل اکوستیکی، واکه

 

(دریافت مقاله: 16/1/91، پذیرش: 4/7/91)

 

مقدمه

پارکینسون نوعی اختلال نورولوژیک است که به سبب کاهش پیش‌روندۀ دوپامین در مغز ایجاد می‌شود. کاهش ترشح دوپامین بر حرکات غیرگفتاری اثر می‏گذارد و به همان میزان تولید گفتار را تحت تأثیر قرار می‌دهد(1). گفتار افراد مبتلا به پارکینسون را دیزآرتری پارکینسونی و یا دیزآرتری هیپوکاینتیک می‌نامند که در 98 درصد بیماران مبتلا به پارکینسون دیده می‌شود(2و3). دیزآرتری اصطلاح کلی نوعی اختلال گفتاری است که به‌دلیل آسیب به دستگاه عصبی مرکزی یا محیطی و در نتیجه آشفتگی در کنترل عضلانی سازوکار گفتار روی می‌دهد(4). مشکل عمدۀ بیماران مبتلا به دیزآرتری عدم وضوح گفتار است که ارتباط و تعامل اجتماعی آنها را شدیداً به مخاطره می‏اندازد(5). در میان اختلالات ارتباطی دیزآرتری به‌دلیل آسیب‌های متعددی که بر اجزای تولید گفتار وارد می‌سازد، شدیدترین تأثیر را بر وضوح گفتار می‌گذارد. به روش سنتی، معمولاً اندازه‌گیری وضوح گفتار با شمارش بخش‌های مجزایی از گفتار که شنونده آنها را درست شناسایی کرده است صورت می‌گیرد(6).

عمده‌ترین مشکلات در کاربرد این روش‌ها نبود داده‌های مطمئن برای تفسیر و تصمیم‌گیری است. هر کدام از این روش‌ها در جایگاه خود می‌توانند مفید واقع شوند و تاریخچه‌ای طولانی و موفق در زمینۀ کاربردشان وجود دارد، اما فقدان تفسیر آسان باعث کاهش کاربرد بالینی آنها می‌شود(7). در سال 1989، Kent رویکرد سازمان‏یافته‏ای را برای ارزیابی و شناسایی پایه‌های آوایی نقایص وضوح گفتار مطرح کرد. بر خلاف تحقیقات گذشته که به اثر همخوان‌ها در بررسی وضوح می‌پرداختند، در این رویکرد واکه‌ها و همخوان‌ها مد نظر قرار گرفتند. هم‌زمان با بررسی پایه‌های آوایی، Kent برای بررسی سنجش وضوح گفتار از همبسته‌های اکوستیکی تقابل‌ها استفاده کرد. وی با مروری بر پژوهش‌های پیشین، همبسته‌های هر تقابل را در پروفایلش مشخص ساخت. این اولین بار در تاریخچۀ سنجش وضوح گفتار بود که از روش‌های اکوستیکی استفاده می‏شد(6). پس از Kent (1989) Bunton و همکاران (2001) در تحقیقی با توجه به آسیب‌پذیری واکه‌های افراشته و افتاده در افراد مبتلا به دیزآرتری (پارکینسون، سکته مغزی و اسکلروز متعدد) به بررسی ادراکی و اکوستیکی این واکه‌ها پرداختند. آنها با بررسی متون گذشته اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول (F1-F0) و اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم (F2-F1) را به‌عنوان همبسته‌های اکوستیکی تولید واکه‌های افراشته و افتاده در نظر گرفتند. بررسی آنها نشان داد که این همبسته‌های اکوستیکی در گروه افراد مبتلا به پارکینسون، در مقایسه با افراد عادی، تفاوت معنی‌دار نشان می‌دهد(8). در پژوهشی دیگر Kent و همکاران (2003) به بررسی ویژگی‌های اکوستیکی دیزآرتری افراد مبتلا به پارکینسون، آمیولترال اسکلروز، افراد دچار آسیب مغزی و سکتۀ مغزی با آسیب نیمکره‌ای یک‌طرفه پرداختند و روش‌های اکوستیکی و ادراکی را برای سنجش به‌کار بردند که نتایج به‌دست آمده از پژوهش آنها در زیرگروه افراد مبتلا به پارکینسون با بررسی Bunton و همکاران در سال 2001 همسو بود(9).

نظر به این که ارزیابی‌های ابزاری بر اندازه‌گیری عینی و آزمایشگاهی متکی است، اندازه‌گیری اکوستیکی، دقت سنجش را افزایش می‌دهد و مکمل با ارزشی برای ارزیابی ادراکی است(10). تا کنون در زبان فارسی پژوهشی با این رویکرد به بررسی حفظ جایگاه‌ها و وضوح گفتار نپرداخته است. در این پژوهش با استفاده از رویکرد اکوستیک جایگاه واکه‌ها در افراد پارکینسون بررسی می‏شود.

 

روش بررسی

در پژوهش حاضر از افراد طبیعی برای مقایسه استفاده شد که از نظر سن و جنس با نمونه‌های پارکینسونی همسان بودند. آزمودنی‌ها شامل 18 مرد مبتلا به پارکینسون و 18 مرد سالم 51 تا 78 سال با میانگین سنی 27/63 سال و انحراف معیار 74/8 بودند که از نظر سن و جنس یک به یک همسان‏سازی شده بودند. نمونه‌ها از بین بیماران مبتلا به پارکینسون از بیمارستان حضرت رسول اکرم (ص) و همچنین مطب پزشک فوق تخصص نورولوژی انتخاب شدند. روش نمونه‌گیری در پژوهش از نوع آسان بوده است. معیارهای انتخاب 18 بیمار مرد مبتلا به پارکینسون، تشخیص پزشک مبنی بر مبتلا بودن به بیماری پارکینسون، داشتن سواد و توانایی خواندن و نوشتن، فارسی‌زبان بودن، مبتلا نبودن به دمانس یا سایر مشکلات ذهنی با تشخیص پزشک، و دارا بودن سن 50 سال به بالا بود. معیار ورود آزمودنی‌های طبیعی عدم سابقۀ ابتلا به بیماری‌های نورولوژیکی، داشتن سواد خواندن و نوشتن، و همسانی دقیق از نظر سنی با آزمودنی‌های مبتلا به پارکینسون بود. برای جمع‌آوری نمونه‌های صدا، از برنامۀ ضبط‌کنندۀ صدا نصب شده بر رایانۀ قابل حمل استفاده شد. ضبط صدا در یک اتاق ساکت و به دور از صدا و به‌صورت انفرادی و با خواندن فهرستی از واژه‌ها انجام شد. دربارۀ فهرست واژگان برای آزمودنی‏ها توضیح ارائه شد و از آنها خواسته شد که واژه‌های نوشته شده را با سرعت و بلندی صدای معمولی بخوانند. از ده واژۀ تک‌هجایی استفاده شد که پنج واژه دارای واکه‌های افراشته و پنج واژه دارای واکه‌های افتاده بودند. برای بررسی اکوستیکی واژه‌ها از Text Box: جدول 1ـ مقایسه متغیرهای مورد بررسی در افراد عادی و مبتلا به پارکینسون میانگین( انحراف معیار) اختلاف در گروه‏ها (هرتز) متغیرها عادی بیمار p اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‏های افراشته (09/80) 53/220 (46/179) 71/522 000/0 اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‏های افتاده (02/65) 84/521 (49/96) 56/308 000/0 اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‏های افتاده (25/213) 03/773 (80/426) 46/1627 000/0 اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‏های افراشته (46/229) 17/1273 (00/466) 72/820 019/0

نرم‌افزار praat 5.2.25 استفاده شد. در بررسی اکوستیکی هر واژه در هر فرد میانگین سازه‌های F0، F1 و F2 اندازه‌گیری شد و با استفاده از این داده‌ها در هر فرد F1-F2، F0-F1 محاسبه شد. محاسبه و تجزیه و تحلیل آماری با نرم‌افزار SPSS نسخۀ 17 انجام شد. از آزمون t مستقل و آزمون من‌ویتنی برای مقایسۀ آماری دو گروه استفاده شد. برای مقایسۀ اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‌های افتاده در افراد عادی و مبتلا به پارکینسون از آزمون t مستقل استفاده شد. به‌دلیل نبود توزیع طبیعی در بررسی اختلاف سازۀ اول از دوم در واکه‌های افتاده، اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‌های افراشته، اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‌های افراشته، از آزمون ناپارامتری من‌ویتنی برای مقایسۀ افراد عادی و افراد مبتلا به پارکینسون استفاده شد.

 

یافته‌ها

اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‌های افراشته، اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‌های افتاده، اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‌های افتاده، اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‌های افراشته در بیماران، در مقایسه با افراد عادی، کاهش معنی‌دار نشان داد(05/0p<). جدول 1 نشان‏دهندۀ این موارد است.

 

بحث

بنابر یافته‌های این پژوهش میانگین اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‌های افتادۀ افراد مبتلا به پارکینسون در مقایسه با افراد عادی تفاوت معنی‌داری داشت(001/0p<). این نتایج با دستاوردهای پژوهش Kent و همکاران (2003) و Bunton و همکاران (2001) روی بیماران پارکینسون همسو بود(8و9). با وجود این که واکه‌های افتاده F1 بالا دارند(9)، در افراد مبتلا به پارکینسون به‌دلیل کاهش دامنۀ حرکت زبان به‌علت ویژگی‌های هیپوکاینتیک مرتبط با این بیماری میزان F1 کاهش زیادی نسبت به افراد عادی نشان می‌دهد؛ به این معنی که در بیماران، برخاستگی زبان برای تولید که مرتبط با مقدار F1 است، در مقایسه با افراد عادی، با توجه به خصوصیت بیماری کاهش نشان می‌دهد. در افراد مبتلا به پارکینسون میانگین F0 افزایش که ممکن است ناشی از تأثیر تغییرات بیماری پارکینسون بر ساختار تارهای صوتی باشد و میانگین F1 کاهش می‌یابد، در نتیجه اختلاف آنها با یکدیگر مقداری کوچک است. در این مقیاس اکوستیکی هر چه مقدار این تفاضل بیشتر باشد واکه افتاده‌تر و جایگاه آن از نظر اکوستیکی حفظ شده است. در افراد مبتلا به پارکینسون کاهش مقدار این تفاضل به صورت تفاوت معنی‌دار قابل مشاهده است و واکه خاصیت افتاده بودن خود را حفظ نکرده و این در کاهش وضوح گفتار مؤثر است(7).

در پژوهش حاضر نیز همسو با پژوهش‌های Bunton و همکاران (2001) و Kent و همکاران در سال 2003(8و9)، یافته‌ها بیانگر معنی‌دار بودن میانگین اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‌های افتاده در مقایسۀ بین افراد عادی و مبتلا به پارکینسون بود(001/0p<). افراد مبتلا به پارکینسون همچنین تغییرپذیری زیاد و کاهش در F1 ناشی از تأثیر بیماری در واکه‌های افتاده نشان می‌دهند(6). به دلیل آنکه در دیزآرتری پارکینسون حین تولید، جایگاه مورد نظر مورد اصابت اندام‌های گویایی قرار نمی‌گیرد، در این افراد کاهش در دامنۀ حرکات اندام‌های گویایی دیده می‌شود، و با اینکه به‌طور طبیعی انتظار می‌رود F2 واکه‌های افتاده کاهش نشان دهد، افزایش F2 دیده می‏شود و اختلاف این دو سازه در افراد عادی کمتر از افراد مبتلا به پارکینسون است. تفاضل این دو سازه با خلفی و قدامی بودن واکه در ارتباط است و هر چه این مقدار کمتر باشد واکه خلفی‌تر بوده و جایگاه خود را حفظ می‏کند. در افراد مبتلا به پارکینسون افزایش این مقدار نشان می‌دهد که جایگاه واکه از نظر قدامی و خلفی بودن حفظ نشده است و منجر به کاهش وضوح گفتار از دیدگاه اکوستیکی می‌شود. این دقت سنجش در مورد حفظ جایگاه‌ها از دیدگاه اکوستیکی قابل بررسی است.

در مقایسۀ میانگین‏ها اختلاف فرکانس پایه از سازۀ اول در واکه‌های افراشته در افراد عادی و مبتلا به پارکینسون تفاوت معنی‌دار داشت(001/0p<). Bunton و همکاران (2001) نیز همین نتیجه را از مطالعۀ خود گزارش کرده‏اند(8). در واکه‌های افراشته نیز همانند آن‌چه در واکه‌های افتاده دیده شد، به‌علت تأثیر بیماری، میانگین F0 نسبت به افراد عادی افزایش معنی‌داری نشان می‌دهد. ولی بر خلاف انتظار که باید در واکه‌های افراشته F1 پایین مشاهده شود، از آنجا که F1 با میزان بازشدگی دهان رابطۀ عکس دارد، این پدیده ممکن است به این دلیل باشد که در این بیماران، میزان بازشدگی دهان حین تولید واکه‏های افراشته کاهش می‏یابد. این یافته در پژوهش حاضر با یافته‌های Kent و همکاران (1992، 2000 و 2003) و Bunton و همکاران (2001) همسو بود(4،7،9و12). به‌دلیل افزایش F1 و F0 در افراد مبتلا به پارکینسون، در مقایسه با افراد عادی، اختلاف این دو سازه در دو گروه دارای تفاوت معنی‌دار است. کاهش مقدار این متغیر نشان‌دهندۀ افراشته بودن واکۀ مورد بررسی بود و در افراد پارکینسون افزایش، نمایانگر عدم حفظ جایگاه واکۀ مورد بررسی است.

مقایسۀ افراد عادی و مبتلا به پارکینسون در بررسی اختلاف سازۀ اول از سازۀ دوم در واکه‌های افراشته تفاوتی معنی‌دار نشان داد(05/0p<). همان‌طور که پیشتر ذکر شد، بر خلاف انتظار که باید در واکه‌های افراشته F1 پایین مشاهده شود، در افراد مبتلا به پارکینسون واکه‌های افراشته F1 بالا نشان می‌دهند. این یافته با یافته‌های Kent و همکاران (1992 و 1993 و 2000 و 2003) Bunton و همکاران (2001) همسو بود(4،9-7و12). افزایش میانگین F1 در افراد مبتلا به پارکینسون نسبت به افراد عادی تفاوت معنی‌دار داشت. بر طبق انتظار و به‌طور طبیعی واکه‌های افراشته باید F2 بالایی نشان دهند که مرتبط با حرکت قدامی‌ـ‌خلفی زبان است. در افراد مبتلا به پارکینسون میانگین F2 در واکه‌های افراشته کمتر از افراد عادی است، هرچند این تفاوت معنی‌دار نیست. به‌همین دلیل اختلاف این دو سازه در افراد مبتلا به پارکینسون کمتر از همین اختلاف در افراد عادی است. از آنجایی که این پژوهش در ایران پیشینه‌ای ندارد و حتی در متون انگلیسی نیز تحقیقات در این زمینه نسبتاً جدید است نمی‌توان نتایج را با پژوهش‌های دیگر مقایسه کرد. این پژوهش شروع راهی جدید در زمینۀ بررسی وضوح اکوستیکی بیماران در ایران بود و می‏تواند نقطۀ شروعی برای بررسی دیگر تقابل‌ها باشد.

 

نتیجه‌گیری

نتایج، حاکی از اثر پارکینسون بر ویژگی‏های اکوستیک گفتار این افراد است و با استفاده از رویکرد اکوستیکی به‏طور دقیق می‏توان این تفاوت‏ها را سنجید و کاهش وضوح گفتار را اندازه‏گیری کرد؛ در واقع رویکرد اکوستیک در بررسی وضوح و حفظ جایگاه واکه‌های گفتار افراد مبتلا به پارکینسون روشی دقیق، سریع، آسان، مستند، عینی و تکرارپذیر است.

 

سپاسگزاری

با تشکر از رئیس محترم بخش تخصصی مغز و اعصاب بیمارستان حضرت رسول جناب آقای دکتر مقدسیان برای همکاری صمیمانه در اجرای این پژوهش و بیماران محترم مبتلا به پارکینسون که بدون همکاری آنها اجرای این پژوهش امکان‌پذیر نبود.

 

REFERENCES

1.             Schulz GM, Grant MK. Effects of speech therapy and pharmacologic and surgical treatments on voice and speech in Parkinson's disease: a review of the literature. J Commun Disord. 2000;33(1):59-88.

2.             Goberman AM, Elmer LW. Acoustic analysis of clear versus conversational speech in individuals with Parkinson disease. J Commun Disord. 2005;38(3):215-30.

3.             Ziegler W, Hoole P, Hartmann E, von Cramon D. Accelerated speech in dysarthria after acquired brain injury: acoustic correlates. Br J Disord Commun. 1988;23(3):215-28.

4.             Kent RD, Kent JF, Weismer G, Duffy JR. What dysarthrias can tell us about the neural control of speech. J Phon. 2000;28(3):273-302.

5.             Richter S, Schoch B, Ozimek A, Gorissen B, Hein-Kropp C, Kaiser O, et al. Incidence of dysarthria in children with cerebellar tumors: a prospective study. Brain Lang. 2005;92(2):153-67.

6.             Kent RD, Weismer G, Kent JF, Rosenbek JC. Toward phonetic intelligibility testing in dysarthria. J Speech Hear Disord. 1989;54(4):482-99.

7.             Kent RD. Intelligibility in speech disorders: theory, measurement and management. 1st ed. Philadelphia: John Benjamins Publishing Company; 1992.

8.             Bunton K, Weismer G. The relationship between perception and acoustics for a high-low vowel contrast produced by speakers with dysarthria. J Speech Lang Hear Res. 2001;44(6):1215-28.

9.             Kent RD, Vorperian HK, Kent JF, Duffy JR.Voice dysfunction in dysarthria: application of the Multi-Dimensional Voice Program. J Commun Disord. 2003;36(4):281-306.

10.         Kent RD, Weismer G, Kent JF, Vorperian HK, Duffy JR. Acoustic studies of dysarthric speech: methods, progress, and potential. J Commun Disord. 1999;32(3):141-86.

11.         Miller N, Allcock L, Jones D, Noble E, Hildreth AJ, Burn DJ. Prevalence and pattern of perceived intelligibility changes in Parkinson's disease. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2007;78(11):1188-90.

12.         Kent RD. Vocal tract acoustics. J Voice. 1993;7(2):97-117.