Chaos in human phonation and its measurement

人类发声的混沌及其测量

基本信息

  • 批准号:
    10397543
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 32.51万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2003
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2003-06-01 至 2024-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Voice disorders caused by physical injury, voice misuse, physiological disease, and surgery represent a significant social cost, resulting in severe functional and psychological limitations on the lives of millions of Americans. Acoustic analysis represents a promising tool for clinical assessment of voice disorders; however, it has not been widely applied outside of research despite its low cost, objectivity, and non-invasive nature. The intrinsic complexity of voice production and aperiodicity of disordered voice necessitates that acoustic analysis be nonlinear. Current nonlinear parameters are capable of quantifying both normal and disordered phonation; however, existing nonlinear methods fail to comprehensively describe the non-stationary, dynamic elements comprising voice signals. The long-term goal of the proposed research is to expand the utility of nonlinear dynamic analysis in clinical practice as an objective means for detecting vocal dysfunction and monitoring voice rehabilitation following treatment intervention. In Aim 1, excised larynx models will be employed to simulate and investigate physiological conditions contributing to breathy and rough phonation, including extreme subglottal pressures, vocal fold elongation, asymmetrical tension, and benign mass lesions. Diffusive chaos and intrinsic dimension nonlinear analysis will be implemented to evaluate the four different type components present in the corresponding acoustical output and to subsequently construct voice type component profiles (VTCP). Quantitatively describing the VTCP will provide more descriptive information pertaining to the physiological location and conditions underlying pathological phonation. Aim 2 will focus on applying VTCP nonlinear analysis to normal and disordered patients in a variety of voice tasks, such as vowel and consonant utterances and connected speech, and assessment of clinical treatment interventions, including surgical treatment of benign mass lesions and vocal fold paralysis and rehabilitative voice training for esophageal and tracheoesophageal speech. To facilitate wider and more extensive utility of nonlinear dynamic analyses, we will assess the concurrent validity of the VTCPs with the clinically established technique of auditory-perceptual assessment of voice quality. The likely impact of this research is that innovative methods of diffusive chaos and intrinsic dimension nonlinear analysis will provide significant improvements over previous acoustical parameters in both computationally efficiency and voice quality description. Moreover, acoustical analysis of disordered phonation in excised larynges will provide a physical model to examine the physiological and biomechanical conditions underlying pathologic voice production, which remains poorly understood. Lastly, the clinical utility of VTCP analysis as a diagnostic tool for voice disorder detection will be demonstrated.
项目摘要 由身体伤害,语音滥用,生理疾病和手术引起的语音障碍代表 巨大的社会成本,导致对数百万人生活的严重功能和心理局限 美国人。声学分析代表了语音疾病临床评估的有前途的工具。但是,它 尽管其成本低,客观性和非侵入性,但仍未在研究之外广泛应用。这 语音产生的固有复杂性和无序声音的多个疾病性需要声学分析 是非线性。当前的非线性参数能够量化正常和无序的发音。 但是,现有的非线性方法无法全面描述非平稳的动态元素 包括语音信号。拟议研究的长期目标是扩大非线性的效用 临床实践中的动态分析是检测声音功能障碍和监视声音的客观手段 治疗干预后的康复。 在AIM 1中,将采用切除的喉模型来模拟和研究生理条件 有助于呼吸和粗糙的发音,包括极端的宽大压力,声带伸长, 不对称的张力和良性肿块病变​​。扩散的混乱和内在维度非线性分析将 可以实现以评估相应的声学输出中存在的四种不同类型的组件 并随后构建语音类型组件配置文件(VTCP)。定量描述VTCP将 提供与生理位置和依据条件有关的更多描述性信息 病理发声。 AIM 2将专注于将VTCP非线性分析应用于正常患者和无序患者 在各种语音任务中 临床治疗干预措施,包括良性肿块病变​​的手术治疗和声带瘫痪和 食管和气管食管语音的康复语音培训。促进更广泛的范围 非线性动态分析的广泛实用性,我们将评估VTCP的并发有效性 临床上建立的听觉知识评估语音质量的技术。可能的影响 研究是扩散混乱和内在维度非线性分析的创新方法将提供 在计算效率和语音方面,比以前的声学参数的显着改善 质量描述。此外,对切除的喉中无序发音的声学分析将提供 物理模型检查病理语音的生理和生物力学条件 生产,这仍然很少了解。最后,VTCP分析作为诊断工具的临床实用性 语音障碍检测将被证明。

项目成果

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  • 通讯作者:
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