Digitální biomarkery pro objektivní hodnocení poruch řeči u Parkinsonovy nemoci
Loading...
Date
Authors
Kováč, Daniel
ORCID
Advisor
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Parkinsonova nemoc (PN) je progresivní neurodegenerativní onemocnění, které se projevuje motorickými i nemotorickými příznaky, včetně časných poruch řeči známých pod pojmem hypokinetická dysartrie (HD). Tato práce se zabývá řešením nedostatků v diagnostice, hodnocení a monitorování PN pomocí digitálních řečových biomarkerů. Představuje nové biomarkery pro kvantifikaci respiračních a rezonančních poruch a ukazuje, že měření četnosti respirace a kolísání signálu během inspirace může účinně posuzovat respirační potíže. Kromě toho se ukazuje, že útlum rezonanční frekvence v hlasovém traktu je spolehlivým ukazatelem artikulačních poruch. Výzkum dále zkoumá nový přístup k pasivnímu hodnocení PN prostřednictvím akustické analýzy plynulé řeči v zašuměném prostředí, přičemž pro tento účel upravuje zavedené metody parametrizace HD. Zavádí se také koncept jazykové robustnosti, který identifikuje biomarkery nezávislé na jazyku; konkrétně se jako nejúčinnější jeví měřit monotónnost, rezonanční útlum a mezislovní pauzy. Práce rovněž zkoumá krátkodobý přínos transkraniální stimulace stejnosměrným proudem na HD. V neposlední řadě poukazuje na rozdíly mezi řečovými profily pacientů s PN, kteří dlouhodobě užívají dopaminergní medikaci, a řečovými subtypy definovanými u nově diagnostikovaných pacientů. Díky mezioborové spolupráci nabízí tato práce nové poznatky v oblasti výzkumu PN.
Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder that manifests through both motor and non-motor symptoms, including early speech impairments known as hypokinetic dysarthria (HD). This thesis addresses gaps in diagnosing, assessing, and monitoring PD using digital speech biomarkers. It introduces novel biomarkers for quantifying respiratory and resonance disorders, demonstrating that measuring respiration rate and signal fluctuations during inspiration can effectively evaluate respiratory issues. Additionally, resonance frequency attenuation in the vocal tract is shown to be a reliable indicator of articulation disorders. The research further explores a novel approach for passive PD assessment via acoustic analysis of running speech in noisy environments, adapting established HD parameterization methods for this purpose. The concept of language robustness is also introduced, identifying language-independent biomarkers; specifically, monopitch, resonance attenuation, and inter-word pauses are found to be the most effective measures. The thesis also examines the short-term benefits of transcranial direct current stimulation on HD. Finally, it highlights differences in speech profiles among PD patients on long-term dopaminergic medication and speech subtypes in de novo patients. Through interdisciplinary collaboration, this work offers new insights into the field of PD research.
Parkinson's disease (PD) is a progressive neurodegenerative disorder that manifests through both motor and non-motor symptoms, including early speech impairments known as hypokinetic dysarthria (HD). This thesis addresses gaps in diagnosing, assessing, and monitoring PD using digital speech biomarkers. It introduces novel biomarkers for quantifying respiratory and resonance disorders, demonstrating that measuring respiration rate and signal fluctuations during inspiration can effectively evaluate respiratory issues. Additionally, resonance frequency attenuation in the vocal tract is shown to be a reliable indicator of articulation disorders. The research further explores a novel approach for passive PD assessment via acoustic analysis of running speech in noisy environments, adapting established HD parameterization methods for this purpose. The concept of language robustness is also introduced, identifying language-independent biomarkers; specifically, monopitch, resonance attenuation, and inter-word pauses are found to be the most effective measures. The thesis also examines the short-term benefits of transcranial direct current stimulation on HD. Finally, it highlights differences in speech profiles among PD patients on long-term dopaminergic medication and speech subtypes in de novo patients. Through interdisciplinary collaboration, this work offers new insights into the field of PD research.
Description
Keywords
digitální řečové biomarkery, hypokinetická dysartrie, Parkinsonova nemoc, multilingvální analýza, pasivní hodnocení, transkraniální stimulace stejnosměrným proudem, řečové profily, digital speech biomarkers, hypokinetic dysarthria, Parkinson's disease, multilingual analysis, passive assessment, transcranial direct current stimulation, speech profiles
Citation
KOVÁČ, D. Digitální biomarkery pro objektivní hodnocení poruch řeči u Parkinsonovy nemoci [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Zdeněk Smékal, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaroslav Koton, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Kamil Říha, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Radim Burget, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Otto Dostál, CSc. (člen)
doc. Ing. Radana Vilímková Kahánková, Ph.D. - oponentka (člen)
prof. Ing. Peter Drotár, PhD. - oponent (člen)
Date of acceptance
2024-12-11
Defence
Dizertant stručně a jasně objasnil základní vědecké poznatky, které získal během práce na dizertaci. Jeho publikace jsou na velmi dobré úrovni. Dobře zodpověděl všechny otázky členů komise a hostů.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení