Analýza řečových promluv pro IT diagnostiku neurologických onemocnění

Abstract

Tato práce se zabývá návrhem systému analýzy hypokinetické dysartrie, jakožto poruchy motorické realizace řeči, která se vyskytuje u přibližně 90 % pacientů s Parkinsonovou nemocí. Pozornost je zde věnována především parametrizačním technikám, pomocí kterých je možné toto onemocnění diagnostikovat, monitorovat a odhadnout jeho progresi. Dále jsou v práci nalezeny řečové parametry, které nejvíce korelují se subjektivními testy, a pomocí kterých je možné odhadnout hodnoty různých hodnotících škál, jako např. unifikované škály pro hodnocení Parkinsonovy nemoci (UPDRS), či testu kognitivních funkcí (MMSE). V práci je rovněž navržen protokol akvizice dysartrické řeči, který lze v kombinaci s akustickou analýzou použít k odhadu zatížení hypokinetickou dysartrií v oblasti faciokineze, fonorespirace a fonetiky (korelace s 3F testem). Z hlediska parametrizace jsou pak v práci uvedeny zcela nové parametry založené na modulačním spektru, sluchové struktuře, bikepstru, aproximační a vzorkové entropii, empirické modální dekompozici a singulárních bodech. Všechny navržené techniky jsou integrovány do uceleného konceptu systému tak, že je možné jej implementovat v nemocnici a používat k výzkumu či hodnocení tohoto onemocnění.This work deals with a design of hypokinetic dysarthria analysis system. Hypokinetic dysarthria is a speech motor dysfunction that is present in approx. 90 % of patients with Parkinson’s disease. The work is mainly focused on parameterization techniques that can be used to diagnose or monitor this disease as well as estimate its progress. Next, features that significantly correlate with subjective tests are found. These features can be used to estimate scores of different scales like Unified Parkinson’s Disease Rating Scale (UPDRS) or Mini–Mental State Examination (MMSE). A protocol of dysarthric speech acquisition is introduced in this work too. In combination with acoustic analysis it can be used to estimate a grade of hypokinetic dysarthria in fields of faciokinesis, phonorespiration and phonetics (correlation with 3F test). Regarding the parameterization, features based on modulation spectrum, inferior colliculus coefficients, bicepstrum, approximate and sample entropy, empirical mode decomposition and singular points are originally introduced in this work. All the designed techniques are integrated into the system concept in way that it can be implemented in a hospital and used for a research on Parkinson’s disease or its evaluation.