RU2738660C1 - Diagnostic and rehabilitation method of the patients with voice-speech function disorders - Google Patents
Diagnostic and rehabilitation method of the patients with voice-speech function disorders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2738660C1 RU2738660C1 RU2020113670A RU2020113670A RU2738660C1 RU 2738660 C1 RU2738660 C1 RU 2738660C1 RU 2020113670 A RU2020113670 A RU 2020113670A RU 2020113670 A RU2020113670 A RU 2020113670A RU 2738660 C1 RU2738660 C1 RU 2738660C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voice
- rehabilitation
- patient
- patients
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к оториноларингологии, фониатрии, и может быть применено для диагностики и реабилитации пациентов с патологиями голосообразования.The invention relates to medicine, namely to otorhinolaryngology, phoniatrics, and can be used for the diagnosis and rehabilitation of patients with pathologies of voice formation.
Голосовые нарушения широко распространены среди населения. С одной стороны – это люди, сорвавшие голос случайно, например, неправильно покричав. С другой стороны – пациенты после оперативных вмешательств на гортани, аорте, трахее, щитовидной железе. С третьей стороны – профессионалы голоса, где фониатрическая патология встречается у 50% женщин и у 26% мужчин из числа преподавателей (E.Nerriere. Voice disorders and mental health in teachers: cross-sectional nationwide study//BMC Public Health. 2009 Oct.2. Vol.9. P.370). В исследовании среди 1878 учителей Нидерландов показано, что более половины обследованных имели проблемы с голосом на протяжении своей трудовой деятельности (F.I. de Jong. Epidemiologyof voice problems in Dutch teachers//Folia.Phoniatr.Logop. 2006. Vol.58, No 3. P.186-198). В работе, проведенной на выборке из 554 преподавателей высшей школы, выявлено, что преподаватели существенно чаще, чем работники других сфер, имеют слабый или требующий усилий голос, а также чаще испытывают физический дискомфорт при разговоре: 36% против 1% (E.Smith. Frequency and effects of teacher’s voice problems//J.Voice. 1997. Vol.11, No 1. P.81-87). В данной профессиональной группе в большей степени распространены такие заболевания, как афонии, полипы и узелки голосовых складок.Voice disorders are widespread among the population. On the one hand, these are people who broke their voices by accident, for example, by shouting incorrectly. On the other hand, there are patients after surgery on the larynx, aorta, trachea, and thyroid gland. On the third hand, there are voice professionals, where phoniatric pathology occurs in 50% of women and 26% of male teachers (E. Nerriere. Voice disorders and mental health in teachers: cross-sectional nationwide study // BMC Public Health. 2009 Oct. 2. Vol.9. P.370). In a study of 1878 teachers in the Netherlands, it was shown that more than half of the surveyed had voice problems during their working life (FI de Jong. Epidemiology of voice problems in Dutch teachers // Folia.Phoniatr.Logop. 2006. Vol.58, No 3. P .186-198). In the work carried out on a sample of 554 teachers of higher education, it was found that teachers are significantly more likely than workers in other spheres to have a weak or demanding voice, and also more often experience physical discomfort when speaking: 36% versus 1% (E.Smith. Frequency and effects of teacher's voice problems // J. Voice. 1997. Vol.11, No 1. P.81-87). In this occupational group, diseases such as aphonia, polyps and nodules of the vocal folds are more common.
По данным И.А.Михалевской (Михалевская И.А. Профилактика нарушений голоса у лиц речевых и вокальных профессий – дис. канд. пед. наук. – М., 2005) и К.К.Яхина (Яхин К.К., Галиуллина Л.К. Пограничные психические расстройства у больных с дисфониями (психо-соматические соотношения// Психические расстройства в общей медицине. 2007. Т.2, №2. С.17-20) заболеваемость голосового аппарата составляет для педагогов – 40%, переводчиков – 31%, воспитателей детских садов и яслей – 36%, экскурсоводов – 77%. Отечественные и зарубежные авторы отмечают увеличение заболеваемости голосового аппарата у педагогов с 30-40% в 30-60-е годы XX века до 55-60% случаев – в последние десятилетия. Наиболее подвержены расстройствам голоса лица голосо-речевых профессий, которые не владеют навыками правильной голосоподачи. Неправильная техника голосоведения и, как следствие этого, перенапряжение голосового аппарата являются распространенными причинами возникновения нарушений, которые могут повлечь за собой профессиональную нетрудоспособность.According to I.A. Mikhalevskaya (Mikhalevskaya I.A.Prevention of voice disorders in persons of speech and vocal professions - Candidate of Pedagogical Sciences - M., 2005) and K.K. Yakhin (Yakhin K.K., Galiullina LK Borderline mental disorders in patients with dysphonia (psycho-somatic relationships // Mental disorders in general medicine. 2007. V.2, No. 2. P.17-20) the incidence of the vocal apparatus for teachers is 40%, translators - 31%, kindergarten and nursery teachers - 36%, tour guides - 77% Domestic and foreign authors note an increase in the incidence of the vocal apparatus among teachers from 30-40% in the 30-60s of the XX century to 55-60% of cases - in recent decades. The most susceptible to voice disorders are persons of the vocal-speech professions who do not possess the skills of correct vocal presentation. Incorrect voice-leading technique and, as a consequence, overstrain of the vocal apparatus are common causes of disorders that can be caused by a professional disability.
При этом потеря голоса может грозить человеку не только частичной или полной нетрудоспособностью, но и коммуникативной и психологической изоляцией, трудностями социальной адаптации и депрессией (Вельтищев Д.Ю., Романенко С.Г., Стукало А.В. Психопатологические проблемы расстройства голоса//Доктор.Ру. № 4(63). 2011, с.63-69).At the same time, the loss of voice can threaten a person not only with partial or complete disability, but also with communicative and psychological isolation, difficulties in social adaptation and depression (Veltischev D.Yu., Romanenko S.G., Stukalo A.V. Psychopathological problems of voice disorders // Doctor.Ru. No. 4 (63). 2011, pp. 63-69).
В последнее время отмечается острая необходимость в детской фониатрической помощи ввиду большой распространенности заболеваний голоса у детей.Recently, there has been an urgent need for children's phoniatric care due to the high prevalence of voice diseases in children.
Сложный характер заболеваний голоса и реабилитации требует комплексной диагностики и длительного лечения. Коррекция нарушений голоса – проблема междисциплинарная, требующая участия не только врача-оториноларинголога, но и фониатра, фонопеда, логопеда, психолога и педагога, а также комплексного лечения. Из основных направлений лечения стоит отметить медикаментозное лечение, фонопедическую коррекцию, физиотерапевтическое лечение, психологические тренинги.The complex nature of voice diseases and rehabilitation requires comprehensive diagnosis and long-term treatment. Correction of voice disorders is an interdisciplinary problem that requires the participation of not only an otorhinolaryngologist, but also a phoniatrist, phonopedist, speech therapist, psychologist and teacher, as well as complex treatment. Among the main directions of treatment, it is worth noting drug treatment, phonopedic correction, physiotherapy treatment, psychological trainings.
Так, например, способ регуляции функциональных нарушений голоса у больных с психоэмоциональными расстройствами (RU 2273500 C2, 10.04.2006) базируется на физиотерапии: на больного воздействуют импульсным низкочастотным электромагнитным полем с частотой следования импульсов 20-52 Гц. При гипертонусной дисфонии или при субатрофии слизистой задней стенки глотки воздействуют дистанционно через зеркальный излучатель, расположенный на расстоянии 20-25 см от глаз больного и контактно через выносные пластины на область шейного отдела позвоночника. При гипотонусной дисфонии или при гипертрофическом фарингите воздействуют контактно через выносные пластины, паравертебрально на боковые поверхности шеи в области гортани. Напряженность поля в зоне терапии при дистанционном воздействии 1-2 мВ/см, при контактном воздействии 2-5 В/см. Длительность воздействия 3-10 минут ежедневно, курс лечения 10-12 процедур. Способ нормализует нервно-мышечный тонус голосового аппарата, способствует регрессу неврологической симптоматики, улучшает качество жизни пациента.So, for example, the method of regulation of functional disorders of the voice in patients with psychoemotional disorders (RU 2273500 C2, 10.04.2006) is based on physiotherapy: the patient is exposed to a pulsed low-frequency electromagnetic field with a pulse repetition rate of 20-52 Hz. With hypertonic dysphonia or with subatrophy of the mucous membrane of the posterior pharyngeal wall, they act remotely through a mirror emitter located at a distance of 20-25 cm from the patient's eyes and contact through remote plates to the region of the cervical spine. With hypotonic dysphonia or with hypertrophic pharyngitis, they act contact through the remote plates, paravertebrally on the lateral surfaces of the neck in the larynx region. The field strength in the therapy zone with remote exposure is 1-2 mV / cm, with contact exposure 2-5 V / cm. The duration of exposure is 3-10 minutes daily, the course of treatment is 10-12 procedures. The method normalizes the neuromuscular tone of the vocal apparatus, promotes regression of neurological symptoms, improves the patient's quality of life.
В основе способа коррекции нарушений голоса у детей и подростков (RU 2336860 C2, 27.10.2008) лежит взаимодействие физиотерапевтического лечения и массажа: проводят пальцевой точечный массаж успокаивающим или тонизирующим способом 4-5 биологически активных точек из ряда: VC21, VC23, VC24, PC3, PC20, TR2, TR3, TR6, TR8, R1, R3, С4, VG14, VG15, VG20, VG26, GI1, CI3, GI4, GI17, GI17, E4, E5, Е6, Е11, E12, Е36, Е44, VB12, VB35, VB44, IG19, MC5, МС6, RP6, Р7. Затем осуществляют воздействие светом при помощи фототерапевтического прибора АФС/К в течение 5-15 секунд на каждую из 4 аурикулярных точек из ряда: 2, 4, 5, 6, 10, 11, 13, 15, 22а, 29, 31, 41, 51, 55, 73, 74, 75, 84, 95, 97, 101, 104. Сеансы проводятся ежедневно, на курс 10 сеансов. Второй курс проводят через 10 дней. Способ повышает эффективность лечения за счет улучшения адаптации к нагрузкам голосового аппарата, увеличения времени максимальной фонации, нормализации тонуса голосовых связок и улучшения психологического состояния.The method of correcting voice disorders in children and adolescents (RU 2336860 C2, 27.10.2008) is based on the interaction of physiotherapeutic treatment and massage: finger acupressure is performed in a soothing or tonic way 4-5 biologically active points from the series: VC 21 , VC 23 , VC 24 , PC 3 , PC 20 , TR 2 , TR 3 , TR 6 , TR 8 , R 1 , R 3 , C 4 , VG 14 , VG 15 , VG 20 , VG 26 , GI 1 , CI 3 , GI 4 , GI 17 , GI 17 , E 4 , E 5 , E 6 , E 11 , E 12 , E 36 , E 44 , VB 12 , VB 35 , VB 44 , IG 19 , MC 5 , МС 6 , RP 6 , P 7 ... Then, exposure to light is carried out using a phototherapeutic device AFS / K for 5-15 seconds on each of 4 auricular points from the row: 2, 4, 5, 6, 10, 11, 13, 15, 22a, 29, 31, 41, 51, 55, 73, 74, 75, 84, 95, 97, 101, 104. Sessions are held daily, for a course of 10 sessions. The second course is carried out in 10 days. The method increases the effectiveness of treatment by improving adaptation to the loads of the vocal apparatus, increasing the time of maximum phonation, normalizing the tone of the vocal cords and improving the psychological state.
Описаны способы лечения больных со стойкими функциональными нарушениями голоса, основанные на сочетании физиотерапии и фонопедической гимнастики. В (RU 2413547 C2, 10.03.2011) раскрыт такой способ, который осуществляют путем проведения нейромышечной электрофонопедической стимуляции, воздействуя на моторные нервы гортани аппаратом «vocaSTIM» с одновременным выполнением голосовых упражнений, отличающийся тем, что при гипотонусной дисфонии нейромышечную электрофонопедическую стимуляцию осуществляют воздействием на верхний гортанный нерв, а голосовые упражнения выполняют последовательно: раз; раз два; раз два три и т.д. до 10, повторить 5 раз, Р, Р, Р …, повторить 10 раз, Ж, Ж, Ж …, повторить 10 раз, Ш, Ш, Ш …, повторить 5 раз, С, С, С …, повторить 5 раз, Ф, Ф, Ф …, повторить 5 раз, X, X, Х …, повторить 5 раз, Ч, Ч, Ч …, повторить 5 раз, М, М, М …, повторить 10 раз, резко произносить: К, КА, КО, КИ, КЭ, КУ, повторить 10 раз, резко произносить: КРУ, КРИ, КРА, КРЭ, КРО, повторить 10 раз, РУ, БРУ, ВРУ, ДРУ, ТРУ, МРУ, КРУ, повторить 5 раз, РИ, БРИ, ВРИ, ТРИ, МРИ, ДРИ, КРИ, повторить 5 раз.Methods of treatment of patients with persistent functional voice disorders based on a combination of physiotherapy and phonopedic gymnastics are described. In (RU 2413547 C2, 10.03.2011), a method is disclosed, which is carried out by conducting neuromuscular electrophonopedic stimulation, acting on the motor nerves of the larynx with the "vocaSTIM" apparatus with simultaneous performance of vocal exercises, characterized in that during hypotonic dysphonia, neuromuscular electrophonopedic stimulation is performed upper laryngeal nerve, and vocal exercises are performed sequentially: times; once or twice; one two three, etc. up to 10, repeat 5 times, R, R, R ..., repeat 10 times, F, F, F ..., repeat 10 times, W, W, W ..., repeat 5 times, S, S, S ..., repeat 5 times , F, F, F ..., repeat 5 times, X, X, X ..., repeat 5 times, H, H, H ..., repeat 5 times, M, M, M ..., repeat 10 times, pronounce sharply: K, KA, KO, KI, KE, KU, repeat 10 times, pronounce sharply: KRU, KRI, KRA, KRE, KRO, repeat 10 times, RU, BRU, VRU, DRU, TRU, MRU, KRU, repeat 5 times, RI , BRI, VRI, TRI, MRI, DRI, KRI, repeat 5 times.
В (RU 2551218 C1, 20.05.2015) описан способ лечения пациентов со стойкими функциональными нарушениями голоса, который включает проведение электростимуляции и упражнений, направленных на восстановление работы нервно-мышечного аппарата гортани. Электростимуляцию осуществляют током с биполярной асимметричной формой импульса, частотой 20-120 Гц, продолжительностью импульса 0,2 мс, при интервале между импульсами 2 секунды. Время воздействия 5-10 минут. Используют семь пар электродов, расположенных симметрично. Первую и вторую пары электродов располагают в области переднего и заднего брюшек двубрюшной мышцы слева и справа. Третью и четвертую пары электродов располагают горизонтально слева и справа в областях верхней и нижней третей боковой поверхности шеи, пересекая грудино-ключично-сосцевидную мышцу. Пятую пару электродов – на уровне 3 и 6 шейных позвонков в области задней поверхности шеи слева. Шестую пару электродов – на уровне 3 и 6 шейных позвонков в области задней поверхности шеи справа. Седьмую пару электродов – в области средней трети трапециевидной мышцы слева и справа от позвоночника. После чего пациент самостоятельно выполняет ряд упражнений. При этом он выдвигает язык к зубам, затем втягивает корень языка назад. Затем делает вдох и с закрытым ртом зажимает на 1 с крылья носа на протяжении одного выдоха. После этого, не открывая рот, делает вдох и однократно зажимает крылья носа на 5-7 секунд с последующим их открыванием на протяжении одного выдоха. Затем делает вдох, зажимает крылья носа и осуществляет выдох через рот, однократно сжимая на 1 секунду губы. Повторяет данное упражнение, увеличивая длительность сжимания губ до 5-7 секунд. Каждое упражнение пациент выполняет 3-4 раза подряд. Во время выполнения упражнений пациент пригибает голову к груди, прижимая к ней подбородок. После выполнения упражнений воздействуют вибростимуляцией на область плечевого пояса. Воздействие осуществляют частотой 20-60 Гц, амплитудой 1,5 мм, со скоростью нарастания частоты вибрации на 20% за 10 секунд. Время воздействия 10-15 минут. На курс 8-12 процедур, проводимых ежедневно. Способ увеличивает рабочий диапазон голоса, восстанавливает время фонации за счет восстановления сокращения мышц гортани, нормализует функции дыхательного аппарата.In (RU 2551218 C1, 20.05.2015), a method of treating patients with persistent functional disorders of the voice is described, which includes conducting electrical stimulation and exercises aimed at restoring the functioning of the neuromuscular apparatus of the larynx. Electrical stimulation is carried out with a current with a bipolar asymmetric pulse shape, with a frequency of 20-120 Hz, a pulse duration of 0.2 ms, with an interval between pulses of 2 seconds. The exposure time is 5-10 minutes. Seven pairs of electrodes are used, arranged symmetrically. The first and second pairs of electrodes are placed in the region of the anterior and posterior abdomens of the digastric muscle on the left and right. The third and fourth pairs of electrodes are placed horizontally on the left and right in the areas of the upper and lower third of the lateral surface of the neck, crossing the sternocleidomastoid muscle. The fifth pair of electrodes is at the level of the 3rd and 6th cervical vertebrae in the back of the neck on the left. The sixth pair of electrodes - at the level of the 3rd and 6th cervical vertebrae in the back of the neck on the right. The seventh pair of electrodes is in the region of the middle third of the trapezius muscle to the left and right of the spine. After that, the patient independently performs a series of exercises. In doing so, he pushes the tongue to the teeth, then pulls the root of the tongue back. Then he inhales and, with his mouth closed, squeezes the wings of the nose for 1 s during one exhalation. After that, without opening his mouth, he inhales and once squeezes the wings of the nose for 5-7 seconds, followed by their opening during one exhalation. Then he inhales, squeezes the wings of the nose and exhales through the mouth, once squeezing the lips for 1 second. Repeats this exercise, increasing the duration of the lips tightening to 5-7 seconds. The patient performs each exercise 3-4 times in a row. During the exercise, the patient bends his head to his chest, pressing his chin against it. After doing the exercises, vibrostimulation is applied to the shoulder girdle area. The impact is carried out with a frequency of 20-60 Hz, an amplitude of 1.5 mm, with a rate of increase in the vibration frequency by 20% in 10 seconds. The exposure time is 10-15 minutes. There are 8-12 daily procedures for the course. The method increases the working range of the voice, restores the phonation time by restoring the contraction of the muscles of the larynx, and normalizes the functions of the respiratory apparatus.
Сочетание медикаментозного и физиотерапевтического лечения предложено в способе коррекции вегетативной нервной системы при функциональных нарушениях голоса (RU 2414935 C2, 27.03.2011), включающем воздействие на область гортани. Воздействие осуществляют ультратонотерапией от аппарата «Ультратон-АМП-2ИНТ». Сначала воздействуют на шейно-воротниковую зону, а затем – на область гортани. Продолжительность воздействия от 5 до 10 минут на каждую область. На курс 10-12 процедур. С началом ультратонотерапии перорально вводят мексидол по 125 мг два раза в день, в течение 2-3 недель. Способ обеспечивает высокую клиническую эффективность восстановления голоса при функциональных нарушениях за счет нормализации нервной регуляции гортани, сокращает прием лекарственных препаратов.The combination of drug and physiotherapeutic treatment is proposed in a method for correcting the autonomic nervous system in case of functional disorders of the voice (RU 2414935 C2, 03/27/2011), including the effect on the larynx region. The impact is carried out by ultratonotherapy from the device "Ultraton-AMP-2INT". First, they act on the cervical-collar zone, and then on the larynx region. Duration of exposure is from 5 to 10 minutes per area. There are 10-12 procedures per course. With the beginning of ultratonotherapy, Mexidol 125 mg is orally administered twice a day for 2-3 weeks. EFFECT: method provides high clinical efficiency of voice restoration in functional disorders due to normalization of laryngeal nervous regulation, reduces drug intake.
В целом, недостатками способов, описанных в вышеуказанных источниках, можно назвать отсутствие точной диагностики и контроля лечения без использования объективных методов, в частности, измерения частотно-амплитудных характеристик голоса пациента.In general, the disadvantages of the methods described in the above sources are the lack of accurate diagnosis and control of treatment without the use of objective methods, in particular, measuring the frequency-amplitude characteristics of the patient's voice.
Известен способ прогнозирования и коррекции лечения функциональных нарушений голоса (RU 2299009 C1, 20.01.2007). Осуществляют сбор анамнеза, выявляют функциональные дисфонии и проводят медикаментозное лечение, физиотерапию и фонопедическую гимнастику. При этом дополнительно проводят спектральный анализ вариабельности ритма сердца, определяют ультранизкочастотные колебания (VLF) и рассчитывают спектральную плотность мощности (СПМ), принимая за один балл международную единицу СПМ, равную 1 с/Гц·100. Исходя из величины СПМ, прогнозируют возможность рецидива, и корректируют необходимые лекарственные препараты и физиотерапию для восстановления голоса.A known method for predicting and correcting the treatment of functional disorders of the voice (RU 2299009 C1, 20.01.2007). Anamnesis is collected, functional dysphonia is identified and drug treatment, physiotherapy and phonopedic gymnastics are carried out. At the same time, spectral analysis of heart rate variability is additionally carried out, ultra-low-frequency oscillations (VLF) are determined and spectral power density (SPD) is calculated, taking as one point the international unit SPD, equal to 1 s / Hz · 100. Based on the SPM value, the possibility of relapse is predicted, and the necessary medications and physiotherapy are adjusted to restore the voice.
Недостатком способа является то, что применяемый метод спектрального анализа вариабельности ритма сердца не является прямым методом диагностики патологии голоса. Фактор вариабельности ритма сердца подвержен значительным изменениям в связи с воздействием других факторов, что, соответственно, не позволяет в полной мере диагностировать патологию без участия других числовых показателей ВРС, которые также подлежат оценке в рамках ВРС, а не только волны HF, LF и VLF, приведенные в патенте, Таким образом, на результаты обследования этим методом может повлиять целый ряд других факторов, не связанных с голосом, с голосообразованием. Определенным недостатком метода является также сложность обеспечения воспроизводимых условий эмоционального состояния пациента при проведении экспериментов, в особенности, учитывая высокую эмоциональную лабильность, различные психологические расстройства, свойственные лицам с патологией голосообразования. Это может привести к большим погрешностям в определении СПМ, и даже к неверной диагностике и, следовательно, к ошибочной методике терапии. Также не всегда целесообразна фармакотерапия, к тому же фармакотерапия может быть более дифференцированной, чем только те препараты, которые указаны в патенте.The disadvantage of this method is that the applied method of spectral analysis of heart rate variability is not a direct method for diagnosing voice pathology. The factor of heart rate variability is subject to significant changes due to the influence of other factors, which, accordingly, does not allow to fully diagnose the pathology without the participation of other numerical HRV indicators, which are also subject to assessment within HRV, and not only HF, LF and VLF waves. Thus, the results of examination by this method can be influenced by a number of other factors, not related to voice, with vocal production. A certain disadvantage of the method is also the difficulty of providing reproducible conditions for the patient's emotional state during experiments, in particular, given the high emotional lability, various psychological disorders inherent in persons with pathology of voice formation. This can lead to large errors in determining the SPM, and even to an incorrect diagnosis and, consequently, to an erroneous therapy method. Also, pharmacotherapy is not always advisable; moreover, pharmacotherapy can be more differentiated than only those drugs that are indicated in the patent.
Все большую актуальность приобретают способы диагностики пациентов с нарушением голосовых функций с применением спектрального анализа характеристик голоса пациента, а также при помощи глубокого машинного обучения.Methods for diagnosing patients with impaired voice functions using spectral analysis of the characteristics of the patient's voice, as well as using deep machine learning, are becoming increasingly important.
Так, известен метод спектрального компьютерного анализа голоса (Василенко Ю.С., Мещеркин А.П., Павлихин О.Г., Романенко С.Г. Спектральный компьютерный анализ голоса – метод ранней и дифференциальной диагностики нарушений голосовой функции// Электронный ресурс https://nikio.ru/спектральный-анализ-голоса). В методических рекомендациях изложен метод оценки функционального состояния голосового аппарата. Сначала собирается анамнез заболевания, проводится общеклиническое обследование, ларингоскопия, микроларингоскопия. Затем проводится запись голоса в специальном кабинете, обязательно снабженном звукоизоляцией. Анализ устойчивости основного тона и продолжительности фонации различных гласных звуков помогает дать прогноз течения заболевания, оценить степень вероятности перехода функционального заболевания в органическое.So, the method of spectral computer analysis of the voice is known (Vasilenko Yu.S., Meshcherkin A.P., Pavlikhin O.G., Romanenko S.G. Spectral computer analysis of the voice - a method of early and differential diagnosis of violations of the voice function // Electronic resource https : //nikio.ru/spectral-analysis-voice). The methodological recommendations describe a method for assessing the functional state of the vocal apparatus. First, a history of the disease is collected, a general clinical examination, laryngoscopy, microlaryngoscopy are performed. Then the voice is recorded in a special room, which must be provided with sound insulation. Analysis of the stability of the main tone and the duration of phonation of various vowel sounds helps to predict the course of the disease, to assess the degree of probability of the transition of a functional disease to an organic one.
Недостатком способа является отсутствие метода программной оценки спектра, отсутствие системы искусственного интеллекта и машинного обучения, обеспечивающих более быструю и точную диагностику.The disadvantage of this method is the lack of a programmed spectrum estimation method, the absence of an artificial intelligence system and machine learning that provide faster and more accurate diagnostics.
Известен способ диагностики нейродегенеративных заболеваний с использованием машинного обучения (KR101936302 B1, 08.01.2019). В данном патенте используется нейросеть для диагностики нейродегенеративных заболеваний посредством анализа речевого сигнала пациента. Пользовательские речевые данные преобразуются в данные изображения, которые затем вводятся в обученную нейронную сеть и используются для определения результата диагностики.A known method for the diagnosis of neurodegenerative diseases using machine learning (KR101936302 B1, 01/08/2019). This patent uses a neural network to diagnose neurodegenerative diseases by analyzing the patient's speech signal. User speech data is converted into image data, which is then injected into a trained neural network and used to determine the diagnostic result.
Недостатком способа является определенная потеря специфичности метода диагностики в результате преобразования речевых данных в изобразительные. Анализ изображений позволит выявлять ограниченный круг стандартных патологий и не может быть использован для диагностики сложных или сочетанных заболеваний. Кроме того в изображении спектра много лишних данных и, следовательно, потребуются дополнительные ресурсы для их хранения и обработки, в итоге обучение нейронной сети займет больше времени и может дать хуже результат.The disadvantage of this method is a certain loss of specificity of the diagnostic method as a result of converting speech data into pictorial data. Image analysis will allow detecting a limited range of standard pathologies and cannot be used to diagnose complex or combined diseases. In addition, there is a lot of unnecessary data in the spectrum image and, therefore, additional resources will be required for their storage and processing, as a result, training the neural network will take more time and may give worse results.
На наш взгляд, наиболее близким техническим решением к заявляемому является патент (KR101908955 B1, 17.10.2018). Предложенное решение относится к системе для диагностики речевого заболевания, которая определяет состояние пациента путем анализа его голоса. Система диагностики заболеваний голоса определяет отличия с ранее установленной диагностической информацией. Изобретение включает в себя программу для работы на смартфоне, модуль для ввода голоса субъекта, модуль анализа состояния субъекта путем сравнения голоса субъекта с информацией о диагностике заболеваний, основанной на наборе голосов, и модуль обучения для сверки голоса субъекта с информацией диагностики заболевания посредством алгоритма машинного обучения.In our opinion, the closest technical solution to the claimed one is the patent (KR101908955 B1, 10/17/2018). The proposed solution relates to a system for the diagnosis of speech disease, which determines the patient's condition by analyzing his voice. The Voice Disease Diagnostic System detects differences from previously established diagnostic information. The invention includes a program for operating on a smartphone, a module for inputting a voice of a subject, a module for analyzing a subject's condition by comparing a voice of a subject with information about a disease diagnosis based on a set of voices, and a learning module for verifying a voice of a subject with information about a disease diagnosis using a machine learning algorithm ...
Недостатком указанного способа является отсутствие модуля реабилитации пациентов. Кроме того диагностика через смартфон не даст нужной точности диагноза, ведь там записывается лишь узкий спектр голоса, с искажениями. Нужен более качественный микрофон. К тому же в этом способе нет специальных тестов.The disadvantage of this method is the lack of a patient rehabilitation module. In addition, diagnostics via a smartphone will not give the required accuracy of the diagnosis, because only a narrow range of voice, with distortions, is recorded there. A better microphone is needed. Moreover, there are no special tests in this method.
Задача изобретения – разработка нового комплексного способа диагностики и реабилитации пациентов с нарушениями голосо-речевой функции с помощью обученной нейросети, предоставляющего пациентам более быструю и точную диагностику с применением специализированных тестовых заданий и спектрального анализа голоса пациента, предоставляющего также возможность быстрой и эффективной реабилитации с целью ускорения выздоровления и обеспечивающего отсутствие рецидивов заболеваний, кроме того, расширяющего арсенал известных способов указанного назначения.The objective of the invention is to develop a new comprehensive method for the diagnosis and rehabilitation of patients with impaired voice-speech function using a trained neural network, which provides patients with faster and more accurate diagnostics using specialized test tasks and spectral analysis of the patient's voice, which also provides the possibility of quick and effective rehabilitation in order to accelerate recovery and ensuring the absence of recurrence of diseases, in addition, expanding the arsenal of known methods of the specified appointment.
Техническим результатом изобретения является не только быстрая и точная программно-аппаратная диагностика с применением анализа частотно-амплитудных характеристик голоса пациента, с высоким разрешением и наглядностью показаний, но и также высокоэффективная помощь в реабилитации пациента за счет непрерывного контроля динамики реабилитации и моментальной корректировки при необходимости, что приводит к быстрому восстановлению голосо-речевой функции пациентов и отсутствию рецидивов заболеваний. The technical result of the invention is not only fast and accurate software and hardware diagnostics using the analysis of the frequency-amplitude characteristics of the patient's voice, with high resolution and clarity of indications, but also highly effective assistance in patient rehabilitation through continuous monitoring of the dynamics of rehabilitation and instant adjustments, if necessary, which leads to a rapid restoration of the voice-speech function of patients and the absence of recurrence of diseases.
Поставленная задача решается и технический результат достигается заявляемым способом диагностики и реабилитации пациентов с нарушениями голосо-речевой функции.The problem is solved and the technical result is achieved by the claimed method for diagnostics and rehabilitation of patients with impaired voice-speech function.
Способ включает в себя сбор образцов голоса контрольных пациентов путем произношения ими различных типов специальных тестовых заданий, запись образцов голоса пациентов в базу данных с помощью программно-аппаратного комплекса, определение частотно-амплитудных характеристик голоса методом Фурье-анализа. Также предварительно проводится сбор анамнеза заболевания и обследование пациентов с применением клинических методик: магнитно-резонансной томографии, ларингоскопии, эндоскопии, стробоскопии, узко-спектральной визуализации (NBI) с постановкой диагноза, который также заносится в базу данных. Далее осуществляют подготовку входной информации для нейронной сети, определение с помощью нейронной сети математической корреляции между полученными звуковыми данными и диагнозами пациентов, обучение нейронной сети. В результате формируется обширная база данных зависимости диагноза пациентов от частотно-амплитудных характеристик их голоса, а также эталонного звучания голоса здоровых людей из контрольной группы.The method includes collecting voice samples from control patients by pronouncing various types of special test tasks, recording patient voice samples into a database using a hardware-software complex, and determining the frequency-amplitude characteristics of the voice using the Fourier analysis method. Also, a preliminary history of the disease is collected and patients are examined using clinical techniques: magnetic resonance imaging, laryngoscopy, endoscopy, stroboscopy, narrow-spectrum imaging (NBI) with a diagnosis, which is also entered into the database. Then, the input information for the neural network is prepared, the mathematical correlation between the received sound data and the patient's diagnoses is determined using the neural network, and the neural network is trained. As a result, an extensive database of the dependence of the diagnosis of patients on the frequency-amplitude characteristics of their voice, as well as the reference sounding of the voice of healthy people from the control group, is formed.
Далее при помощи программно-аппаратного комплекса осуществляют запись образцов голоса конкретного пациента путем произношения им специальных тестовых заданий. Причем выбор типа тестовых заданий основывается на анамнезе и результатах предварительных обследований пациента с применением клинических методик. Далее проводят спектральный компьютерный анализ методом Фурье голоса конкретного пациента, анализируют частотно-амплитудные характеристики, с помощью цифровых фильтров выделяют области характерных частот и проводят анализ амплитуды и формы пиков характерных частот. Затем при помощи программно-аппаратного комплекса осуществляют постановку диагноза пациента путем сравнения частотно-амплитудных характеристик голоса конкретного пациента с частотно-амплитудными характеристиками голосов контрольных пациентов из базы данных и с учетом зависимости диагноза контрольных пациентов от частотно-амплитудных характеристик их голоса. Диагноз подтверждают при врачебном осмотре. Реабилитацию осуществляют известными для полученного диагноза методами, при этом дополнительно проводят процедуры реабилитации пациента с применением оригинальных комплексов упражнений (например, фониатрической гимнастики), подбираемых программно-аппаратным комплексом для конкретных патологий, с постоянным, например, ежедневным контролем процесса реабилитации по объективной оценке состояния голосовых характеристик пациента с помощью программно-аппаратного комплекса и коррекцией процедуры реабилитации в зависимости от результатов измерения динамики реабилитации.Then, using the hardware-software complex, the voice samples of a particular patient are recorded by pronouncing special test tasks. Moreover, the choice of the type of test items is based on the history and the results of preliminary examinations of the patient using clinical techniques. Next, a spectral computer analysis is carried out using the Fourier method of the voice of a particular patient, the frequency-amplitude characteristics are analyzed, with the help of digital filters, regions of characteristic frequencies are distinguished and the amplitude and shape of the peaks of characteristic frequencies are analyzed. Then, using the hardware-software complex, the patient is diagnosed by comparing the frequency-amplitude characteristics of the voice of a particular patient with the frequency-amplitude characteristics of the voices of control patients from the database and taking into account the dependence of the diagnosis of control patients on the frequency-amplitude characteristics of their voice. The diagnosis is confirmed by physical examination. Rehabilitation is carried out by methods known for the diagnosis obtained, while additionally, the patient's rehabilitation procedures are carried out using original sets of exercises (for example, phoniatric gymnastics), selected by a hardware-software complex for specific pathologies, with constant, for example, daily monitoring of the rehabilitation process by an objective assessment of the state of voice characteristics of the patient with the help of a hardware-software complex and correction of the rehabilitation procedure depending on the results of measuring the dynamics of rehabilitation.
Тестовые задания для обычных пациентов и для профессионалов голоса существенно отличаются. Тестовые задания для профессионалов голоса состоят из 12 упражнений: The test items for ordinary patients and for voice professionals differ significantly. Test items for voice professionals consist of 12 exercises:
1. Постоянный тон1. Constant tone
2. Максимальная длина фонации2. Maximum phonation length
3. Глиссандо вверх3. Glissando up
4. Глиссандо вниз4. Glissando down
5. Шепот-речь5. Whisper-speech
6. Штро-бас6. Stro-bass
7. Стаккато7. Staccato
8. Замер ровности8. Measurement of evenness
9. Губной вибрант возрастания громкости9.Labial vibrant of increasing volume
10. Губной вибрант убывания громкости10.Labial vibrant of decreasing volume
11. Губной вибрантвозрастания высоты11. Labial vibrant increase in height
12. Губной вибрант убывания высоты12. Lip vibrant of decreasing height
Тестовые задания для речевых пациентов состоят из шести упражнений:The Speech Patient Test consists of six exercises:
1. Постоянный тон1. Constant tone
2. Максимальная длина фонации2. Maximum phonation length
3. Глиссандо вверх3. Glissando up
4. Глиссандо вниз4. Glissando down
5. Шепот-речь5. Whisper-speech
6. Штро-бас6. Stro-bass
Ввиду того, что строение черепа, резонаторных полостей, природный тонус голосовых складок каждого конкретного человека имеют индивидуальные особенности, методика достижения оптимального голосообразования также будет варьироваться от пациента к пациенту.Due to the fact that the structure of the skull, resonator cavities, and the natural tone of the vocal folds of each individual person have individual characteristics, the technique for achieving optimal voice formation will also vary from patient to patient.
В результате осуществления способа по изобретению для речевых пациентов формируется правильно поставленный речевой голос, а для певцов необходимы не только правильно поставленный речевой голос, но и певческий, которые оказывают большое взаимное влияние друг на друга в профессиональной жизни певца. Цель комплекса реабилитационных упражнений для вокалистов – достижение более длинного дыхания, большего диапазона, ровности вибрато.As a result of the implementation of the method according to the invention, a correctly delivered speech voice is formed for speech patients, and singers need not only a correctly delivered speech voice, but also a singing voice, which have a great mutual influence on each other in the singer's professional life. The goal of a set of rehabilitation exercises for vocalists is to achieve longer breathing, greater range, and evenness of vibrato.
Заявляемый способ предусматривает проведение исследования зависимости различных характеристик спектрограммы голоса от типа патологии, формирование и анализ голосовой базы данных. Диагностика и лечение заболеваний голосового аппарата проводятся путем анализа звукового спектра голоса пациента с использованием методик Фурье-анализа, специально подобранных цифровых фильтров и нейронной сети глубокого обучения. Фурье-анализ используется для предварительной обработки спектра голоса и выделения его частотных характеристик. Цифровые фильтры специальным образом подобраны и используются для выборки данных, характеризующих отклонения спектра дефектного голоса от спектра здорового голоса, а также для отсечения второстепенных данных, которые не влияют на диагностику. The claimed method provides for a study of the dependence of various characteristics of the spectrogram of the voice on the type of pathology, the formation and analysis of the voice database. Diagnosis and treatment of diseases of the vocal apparatus are carried out by analyzing the sound spectrum of the patient's voice using Fourier analysis techniques, specially selected digital filters and a deep learning neural network. Fourier analysis is used to preprocess the spectrum of a voice and isolate its frequency characteristics. Digital filters are specially selected and used to sample data characterizing the deviations of the spectrum of a defective voice from the spectrum of a healthy voice, as well as to cut off secondary data that do not affect the diagnosis.
При проведении спектрального компьютерного анализа голоса обычно измеряется частотно-амплитудная характеристика голоса, проводится преобразование Фурье и определяются основные характеристики голоса: частота основного тона и ее стабильность, тип голоса (сопрано, меццо-сопрано, баритон и др.), частотный и амплитудный (динамический) диапазон голоса, тембр (совокупность обертонов и их регулярность), формантный состав звукового сигнала («полетность»), характеристики вибрато, продолжительность фонации. Метод позволяет также определить скорость нарастания и затухания звукового сигнала («атака»), стабильность частотно-амплитудной характеристики голоса («сила», «ровность», «чёткость»), стабильность характеристик голоса в течение длительного времени 2 – 6 часов (выносливость голоса), количество областей резонансного усиления голоса – формант, появление добавочных частотных пиков, нехарактерных для данного типа голоса. Отличием и преимуществом нашей методики является наличие специальных тестов при записи голосов пациентов-вокалистов и «обычных» пациентов, применение цифровых фильтров для энергетического и спектрального анализа голоса. Цифровые фильтры специальным образом разработаны и используются для выбора данных, характеризующих отклонение спектра дефектного голоса от спектра здорового голоса, а также для отсечения второстепенных данных (участков спектра), которые не влияют на диагностику, что также обеспечивает существенную экономию вычислительных мощностей и ускоряет постановку диагноза и реабилитацию пациента. В отличие от более ранних работ, наша методика позволяет характеризовать голос по всем перечисленным выше пунктам, так как проводится профессиональная запись голоса с высоким разрешением по амплитуде и времени. Применение искусственного интеллекта позволяет анализировать большие массивы данных, вырабатывать предложения по точной диагностике и рекомендации для реабилитации пациентов.When conducting spectral computer analysis of the voice, the frequency-amplitude characteristic of the voice is usually measured, the Fourier transform is carried out and the main characteristics of the voice are determined: the frequency of the fundamental tone and its stability, the type of voice (soprano, mezzo-soprano, baritone, etc.), frequency and amplitude (dynamic ) voice range, timbre (a set of overtones and their regularity), formant composition of the sound signal ("flight"), vibrato characteristics, phonation duration. The method also allows you to determine the rate of rise and fall of the sound signal ("attack"), the stability of the frequency-amplitude characteristics of the voice ("strength", "evenness", "clarity"), the stability of the characteristics of the voice for a long time 2 - 6 hours (endurance of the voice ), the number of areas of resonant voice amplification - formants, the appearance of additional frequency peaks that are not typical for this type of voice. The difference and advantage of our method is the availability of special tests for recording the voices of vocal patients and "ordinary" patients, the use of digital filters for energy and spectral analysis of the voice. Digital filters are specially designed and used to select data characterizing the deviation of the spectrum of a defective voice from the spectrum of a healthy voice, as well as to cut off secondary data (parts of the spectrum) that do not affect the diagnosis, which also provides significant savings in computing power and speeds up the diagnosis and rehabilitation of the patient. In contrast to earlier works, our technique allows you to characterize the voice on all the points listed above, since professional voice recording is carried out with high resolution in amplitude and time. The use of artificial intelligence allows you to analyze large amounts of data, develop proposals for accurate diagnostics and recommendations for patient rehabilitation.
Компьютерный анализ спектральных характеристик голоса позволил выявить целый ряд патологий. При фонастении наблюдается, например, резкое снижение или отсутствие основного тона. При кровоизлиянии в голосовую складку наблюдается снижение частотного и амплитудного диапазона голоса, нестабильная частота и тембр голоса. Гипотонусная дисфония характеризуется смещением частоты основного тона в сторону низких частот, сужением динамического диапазона, нестабильностью тембра. Таким образом, компьютерный анализ изменений спектральных характеристик голоса и клинических данных позволяет проводить однозначную диагностику патологий голоса.Computer analysis of the spectral characteristics of the voice has revealed a number of pathologies. With phonasthenia, for example, a sharp decrease or absence of the main tone is observed. With hemorrhage into the vocal fold, there is a decrease in the frequency and amplitude range of the voice, an unstable frequency and timbre of the voice. Hypotonic dysphonia is characterized by a shift in the frequency of the main tone towards low frequencies, a narrowing of the dynamic range, and timbre instability. Thus, computer analysis of changes in the spectral characteristics of the voice and clinical data allows an unambiguous diagnosis of voice pathologies.
На Фиг. 1 представлены алгоритм способа и блок-схема программно-аппаратного комплекса (ПАК) для диагностики и реабилитации пациентов с нарушениями голосо-речевой функции. FIG. 1 shows an algorithm of the method and a block diagram of a hardware-software complex (PAK) for diagnostics and rehabilitation of patients with impaired voice-speech function.
Аппаратно-программный комплекс обеспечивает сбор и анализ базы данных группы сравнения и группы с различными патологиями, изучение зависимости различных характеристик спектрограммы голоса от типа патологии. Комплекс позволяет исследовать и контролировать изменения показателей спектрограммы в ходе реабилитации. Анализ динамики изменения спектральных характеристик голоса обеспечивает при необходимости корректировку индивидуальной программы реабилитации. The hardware-software complex provides the collection and analysis of the database of the comparison group and the group with various pathologies, the study of the dependence of various characteristics of the voice spectrogram on the type of pathology. The complex allows you to investigate and monitor changes in spectrogram indicators during rehabilitation. Analysis of the dynamics of changes in the spectral characteristics of the voice provides, if necessary, the adjustment of the individual rehabilitation program.
К аппаратной части профессионального устройства для спектрального анализа голоса предъявляются следующие требования: высокая звуковая чувствительность, низкий уровень собственных шумов, линейная амплитудно-частотная характеристика, большой динамический диапазон.The following requirements are imposed on the hardware part of a professional device for spectral analysis of voice: high sound sensitivity, low level of intrinsic noise, linear amplitude-frequency characteristic, large dynamic range.
При осуществлении изобретения в качестве аппаратного модуля комплекса был использован студийный комплект Focusrite Scarlett Solo Studio 3rd Generation, состоящий из микрофона, внешней звуковой карты, усилителя, наушников, микрофонного и USB- кабелей, программного обеспечения. Конденсаторный кардиоидный микрофон CM25 MkIII с большой диафрагмой 20 мм обеспечивает запись звука со студийным уровнем качества, позволяя получить запись, точно передающую оттенки оригинального голоса. В комплект также входит микрофонный предварительный усилитель Scarlett третьего поколения, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи с 24-битными конвертерами и частотой дискретизации 192 кГц. Аудиоинтерфейс подключается к компьютеру USB-кабелем и не требует использования внешнего блока питания. Для мониторинга процесса записи голоса используются референсные закрытые наушники Scarlett Studio HP60 MkIII.When implementing the invention, a studio set Focusrite Scarlett Solo Studio 3rd Generation was used as a hardware module of the complex, consisting of a microphone, an external sound card, an amplifier, headphones, microphone and USB cables, and software. The CM25 MkIII large-diaphragm 20mm cardioid condenser microphone delivers studio-quality audio recordings that accurately capture the original voice. The kit also includes a third generation Scarlett mic pre-amplifier, A / D and D / A converters with 24-bit converters and 192 kHz sampling rate. The audio interface is connected to a computer using a USB cable and does not require an external power supply. The Scarlett Studio HP60 MkIII reference closed headphones are used to monitor the voice recording process.
Характеристики микрофонного входа, определяющие в значительной степени характеристики всей аппаратной части: динамический диапазон: 111 дБ; частотная характеристика: от 20 Гц до 20 кГц, ±0,1 дБ; коэффициент нелинейных искажений с учетом шума: < 0,0012 %; эквивалентный уровень шума на входе: –128 дБ; максимальный уровень входного сигнала: +9 дБ при минимальном усилении, диапазон коэффициентов усиления: 56 дБ.The characteristics of the microphone input, which largely determine the characteristics of the entire hardware part: dynamic range: 111 dB; frequency response: 20 Hz to 20 kHz, ± 0.1 dB; nonlinear distortion factor including noise: <0.0012%; equivalent noise level at the input: –128 dB; maximum input level: +9 dB at minimum gain, gain range: 56 dB.
Программное обеспечение состоит из четырех основных частей: для управления оборудованием записи звука, для спектрального анализа, для сбора голосовой информации и формирования базы данных, для анализа больших массивов данных с помощью «искусственного интеллекта». В комплект оборудования входит программное обеспечение, необходимое для записи голоса, включая две полнофункциональные рабочие аудиостанции Ableton Live Lite и Pro Tools Firs Focusrite Creative Pack.The software consists of four main parts: for controlling sound recording equipment, for spectral analysis, for collecting voice information and forming a database, for analyzing large amounts of data using "artificial intelligence". The set of equipment includes the software required for voice recording, including two fully functional audio workstations Ableton Live Lite and Pro Tools Firs Focusrite Creative Pack.
Для энергетического и спектрального анализа голоса используют программу «Цифровой фильтр» – фильтр диапазонов частот.For energy and spectral analysis of the voice, the program "Digital Filter" is used - a filter of frequency ranges.
В программно-аппаратном комплексе используются четыре типа программ.There are four types of programs used in the hardware-software complex.
1) Программа сбора и предварительной обработки данных. Основной объем данных занимают звуковые образцы. Каждый звуковой фрагмент длиной в несколько секунд занимает до 1 МБ. Таких фрагментов для каждого обследуемого собирают до 10 образцов. Для сбора минимального необходимого количества данных необходимо исследовать не менее 100 человек, таким образом, минимальный объем данных занимает до 1 ГБ. В дальнейшем возможно увеличение количества пациентов и данных, и соответственно, объема базы данных, для более эффективной диагностики.1) Program for collecting and preliminary data processing. The bulk of the data is occupied by sound samples. Each sound fragment is a few seconds long and takes up to 1 MB. Up to 10 samples are collected from such fragments for each subject. To collect the minimum required amount of data, at least 100 people must be surveyed, so the minimum amount of data is up to 1 GB. In the future, it is possible to increase the number of patients and data, and, accordingly, the volume of the database, for more effective diagnosis.
2) Программа обучения нейронной сети. Программа требует больших вычислительных ресурсов. Для ускорения расчетов требуется мощная видеокарта с памятью не менее 8 ГБ. Программа использует голосовые данные, полученные программой сбора данных. Объем используемой базы данных занимает от 1 ГБ до нескольких сотен гигабайт.2) Neural network training program. The program requires large computing resources. To speed up calculations, a powerful video card with at least 8 GB memory is required. The program uses the voice data received by the data collection program. The size of the database used ranges from 1 GB to several hundred gigabytes.
3) Серверная программа. Она использует обученную нейронную сеть. Для ее работы используют сервер конфигурации не менее 8 ГБ оперативной памяти, не менее 16-ядерного процессора. Сервер работает под операционной системой семейства Linux. Как вариант используют виртуальный облачный сервер, предоставляемый облачным провайдером.3) Server program. It uses a trained neural network. For its operation, a configuration server is used at least 8 GB of RAM, at least a 16-core processor. The server runs under the operating system of the Linux family. Alternatively, use a virtual cloud server provided by a cloud provider.
4) Клиентская программа. Эта программа обращается к серверной программе для выполнения диагностики и получения результатов лечения. Для ее работы используют компьютер с конфигурацией: не менее 2ГБ оперативной памяти, не менее 4-х ядерного процессора под управлением операционной системы Windows 7 и выше.4) Client program. This program calls on the server program to perform diagnostics and obtain treatment results. For its operation, a computer is used with a configuration: at least 2GB of RAM, at least a 4-core processor running the operating system Windows 7 and higher.
Для обработки и классификации данных нами использован один из самых актуальных методов: искусственный интеллект и, в частности, машинное обучение. Хорошую эффективность показала такая методика машинного обучения, как глубокое обучение с помощью, так называемых, «нейронных сетей». Нейронные сети успешно использованы нами для классификации спектров голоса. Посредством обучения нейросети большим объемом данных выделяются характерные общие признаки, которые объединяют схожие спектры голосов, имеющих, например, одинаковый дефект. Для эффективного выделения нужных признаков, набор записываемых голосов должен иметь одинаковые параметры, к примеру, это было воспроизведение одинаковых специальных тестовых заданий. Далее продолжается обучение нейросети на других входных параметрах, что даёт возможность повысить точность классификации. Затем обученная нейросеть используется для постановки диагноза. На основе диагноза выдается комплекс рекомендаций и упражнений для лечения и реабилитации.To process and classify data, we used one of the most relevant methods: artificial intelligence and, in particular, machine learning. Deep learning with the help of so-called "neural networks" has shown good efficiency. We have successfully used neural networks to classify voice spectra. By training a neural network with a large amount of data, characteristic common features are identified that combine similar spectra of voices that have, for example, the same defect. To effectively highlight the desired features, the set of recorded voices must have the same parameters, for example, it was the reproduction of the same special test tasks. Further, the neural network training continues on other input parameters, which makes it possible to improve the classification accuracy. The trained neural network is then used to make a diagnosis. Based on the diagnosis, a set of recommendations and exercises for treatment and rehabilitation is issued.
Нейронная сеть не дает стопроцентных прогнозов, она выдает прогноз с некоторой долей вероятности. Получая прогноз на протяжении времени, нами определяется динамика изменения вероятности. Таким образом, выявляется, к примеру, насколько была эффективной реабилитация пациентов с проблемами с голосом, исследуя, насколько меняется вероятность совпадения характеристик с эталонным здоровым голосом. Это позволило использовать глубокое машинное обучения для контроля динамики реабилитации пациентов. В ходе реабилитации производились контрольные записи голоса пациента, анализировались изменения показателей спектрограммы с использованием нейросети с целью её обучения. При необходимости это позволяет производить быструю корректировку индивидуальной программы реабилитации.The neural network does not give one hundred percent predictions, it produces a prediction with a certain degree of probability. Obtaining a forecast over time, we determine the dynamics of the probability change. Thus, it is revealed, for example, how effective the rehabilitation of patients with voice problems was, examining how the probability of coincidence of characteristics with a reference healthy voice changes. This allowed the use of deep machine learning to control the dynamics of patient rehabilitation. During rehabilitation, control recordings of the patient's voice were made, changes in spectrogram indicators were analyzed using a neural network for the purpose of training it. If necessary, this allows for quick adjustments to the individual rehabilitation program.
Настоящий способ является комплексным, но в то же время делается упор на голосовую диагностику и реабилитацию, и не требуется дополнительного дорогостоящего оборудования. В рамках телефонного оборудования также возможно применение технического решения для речевых пациентов. Способ не затратный и легко имплементируемый.The present method is complex, but at the same time, emphasis is placed on voice diagnostics and rehabilitation, and no additional expensive equipment is required. Within the framework of telephone equipment, it is also possible to apply a technical solution for speech patients. The method is not costly and easy to implement.
Настоящее техническое решение отличается от имеющихся разработок современным высокоэффективным комплексом упражнений для индивидуальной реабилитации, учитывающим мировой опыт работы с человеческим голосом. Комплекс упражнений состоит из упражнений на дыхание, лимфодренажной гимнастики, упражнений на растяжку мышц, участвующих в фонации – языка, дыхательных мышц, мышц лица, тазового дна, мышц груди, шеи, спины; упражнений на расслабление гортани, массажа голосовых складок, медитации, упражнений на физиологичную, легкую эмиссию звука, артикуляционной гимнастики, звукоизвлечения на краевом смыкании голосовых складок, расслабления после длительной голосовой нагрузки, самомассажа и растяжки, вибромассажа, настройки резонаторов.This technical solution differs from the existing developments with a modern highly effective set of exercises for individual rehabilitation, taking into account the world experience of working with the human voice. The set of exercises consists of breathing exercises, lymphatic drainage gymnastics, stretching exercises for the muscles involved in phonation - the tongue, respiratory muscles, facial muscles, pelvic floor, chest muscles, neck, back; exercises for relaxation of the larynx, massage of the vocal folds, meditation, exercises for physiological, light emission of sound, articulatory gymnastics, sound production at the marginal closure of the vocal folds, relaxation after prolonged vocal load, self-massage and stretching, vibration massage, tuning of resonators.
Далее в качестве примера приведены три комплекса для реабилитации при трех различных патологиях: функциональной дисфонии по гипотонусному типу, гипертонусных нарушениях голоса, вазомоторном монохордите.Below, as an example, three complexes for rehabilitation are given for three different pathologies: functional dysphonia of the hypotonic type, hypertonic voice disorders, vasomotor monochorditis.
Функциональная дисфония по гипотонусному типу.Functional dysphonia of the hypotonic type.
1. Гимнастика Стрельниковой 20 мин ежедневно1. Strelnikova's gymnastics 20 minutes daily
2. Активные танцевальные программы (аэробика, ZUMBA). Нестандартный пункт, но часто у больных этой патологией встречается сниженный тонус организма в целом, вялое эмоциональное состояние. Данные фитнесс-программы оказывают положительное воздействие на динамику реабилитации. Хорошо зарекомендовавшим себя способом является также произнесение недлинных слоговых рядов под ритмичную тренировку, например с использованием губного вибранта «БВИ БВЭ БВА БВО БВУ БВЫ». 2. Active dance programs (aerobics, ZUMBA). A non-standard item, but often patients with this pathology have a decreased tone of the body as a whole, a sluggish emotional state. These fitness programs have a positive impact on the dynamics of rehabilitation. A well-proven method is also pronouncing short syllable rows for rhythmic training, for example, using the labial vibrant "BVI BVE BVA BVO BVU BVI".
3. Обучение правильной фонации на мягкой атаке3. Learning correct phonation on a soft attack
4. Рекомендован прием неделю ежедневно на протяжении недели во время завтрака – размешать в 200 мл воды 180 мг Витамина С, Кальция 300 мг, 2 столовые ложки сахара, настойка элеутерококка 20 капель. 4. It is recommended to take a week daily for a week during breakfast - stir in 200 ml of water 180 mg of Vitamin C, Calcium 300 mg, 2 tablespoons of sugar, tincture of Eleutherococcus 20 drops.
5. Настроена диета – рекомендовано в начале трапезы употреблять белки, далее углеводы, что обеспечивает стабильный уровень сахара в крови, а также помогает контролировать вес, не злоупотреблять быстрыми углеводами, в начале трапезы в особенности.5. A diet is set up - it is recommended to consume proteins at the beginning of the meal, then carbohydrates, which ensures a stable blood sugar level, and also helps to control weight, not to abuse fast carbohydrates, especially at the beginning of the meal.
6. Лимфодренажная гимнастика.6. Lymphatic drainage gymnastics.
7. Рекомендованы фонопедические реабилитационные упражнения - штро-бас, инспирационная фонация – для расслабления и массажа голосовых складок, а также включения в работу резонанса трахео-бронхиального древа.7. Recommended phonopedic rehabilitation exercises - shtro-bass, inspirational phonation - to relax and massage the vocal folds, as well as to include the resonance of the tracheo-bronchial tree in the work.
8. Обеспечить голосовой покой – снижена голосовая нагрузка в повседневной жизни. С домашними общаться с помощью блокнота и ручки. На работе обеспечить, по возможности, те же условия.8. Provide voice peace - reduced voice load in everyday life. Communicate with family members using a notebook and a pen. At work, ensure, if possible, the same conditions.
9. Занятия растяжкой на всё тело – 30 минут в день.9. Full body stretching - 30 minutes a day.
10. Растяжка мышц шеи и большой грудной мышцы с одновременным опусканием гортани с закусанной нижней губой на вдохе и выдохе на бесшумном «пфу». Фонема «У» была выбрана дабы избежать подскока гортани при смене вдоха выдохом.10. Stretching the muscles of the neck and pectoralis major muscle with the simultaneous lowering of the larynx with the bitten lower lip on inhalation and exhalation on a silent "pfu". The phoneme "U" was chosen in order to avoid the larynx jump when changing inhalation with exhalation.
11. Голосовые тренировки с использованием программно-аппаратного комплекса проводятся в режиме шесть дней в неделю, седьмой день - отдых.11. Voice training using the hardware-software complex is conducted six days a week, on the seventh day - rest.
Гипертонусные нарушения голоса.Hypertensive voice disorders.
1. Бег два-три раза в неделю не менее получаса, либо быстрая ходьба по утрам перед началом фонации для переработки излишнего адреналина, скопившегося в мышцах.1. Jogging two or three times a week for at least half an hour, or brisk walking in the morning before the start of phonation to recycle excess adrenaline accumulated in the muscles.
2. Применение следующей техники. Предлагаем пациенту представить, что он жует, просим выполнять жевательные движения (без какой-либо еды, воды и жевачек во рту, естественно). В процессе жевания происходит рефлекторное расслабление, человек не чувствует опасности, (адреналин – гормон, вырабатывающийся в ответ на ситуации опасности), в момент жевания начинаем издавать сначала звуки на фонационном механизме стона «Ах, как вкусно!», далее вводим слоги, слова, увеличиваем динамический и интонационный диапазон голоса.2. Application of the following technique. We invite the patient to imagine that he is chewing, we ask him to perform chewing movements (without any food, water and chewing gum in the mouth, of course). In the process of chewing, reflex relaxation occurs, the person does not feel danger (adrenaline is a hormone produced in response to situations of danger), at the moment of chewing, we first begin to emit sounds on the phonation mechanism of moaning “Oh, how delicious!”, Then we introduce syllables, words, we increase the dynamic and intonation range of the voice.
3. Тренировки на освоение придыхательной, затем мягкой атаки. 3. Trainings to master the aspirated, then soft attack.
4. Занятия растяжкой на всё тело – 30 минут в день.4. Stretching for the whole body - 30 minutes a day.
5. Растяжка мышц шеи и большой грудной мышцы с одновременным опусканием гортани с закусанной нижней губой на вдохе и выдохе на бесшумном «пфу». Фонема «У» была выбрана дабы избежать подскока гортани при смене вдоха выдохом.5. Stretching the muscles of the neck and pectoralis major muscle with the simultaneous lowering of the larynx with the bitten lower lip while inhaling and exhaling on a silent "pfu". The phoneme "U" was chosen in order to avoid the larynx jump when changing inhalation with exhalation.
Вазомоторный монохордит.Vasomotor monochorditis.
1. Инспираторная фонация1. Inspiratory phonation
2. Показан прием венотоников и ангиопротекторов- препаратовдетралекс 500 мг или троксевазин в капсулах.2. The administration of venotonics and angioprotectors - drugs detralex 500 mg or troxevasin in capsules is indicated.
3. Также показаны внутригортанные вливания: 1 мл. жидкого экстракта алоэ (раствор для подкожного введения в ампулах 1 мл.),1 капсула троксевазинаразломить и высыпать порошок, 3 мл. физраствора. После вливания рекомендуется помолчать 15 мин., далее проводятся фонопедические тренировки.3. Intra-laryngeal infusions are also shown: 1 ml. liquid aloe extract (solution for subcutaneous administration in ampoules 1 ml.), break 1 troxevasin capsule and pour out the powder, 3 ml. saline. After the infusion, it is recommended to be silent for 15 minutes, then phonopedic training is carried out.
4. Рекомендована консультация гинеколога и эндокринолога с целью нормализации гормонального фона.4. Consultation of a gynecologist and an endocrinologist is recommended in order to normalize hormonal levels.
5. При данной патологии рекомендуется месяц молчания (голосовой режим), далее начинаются фонопедические тренировки на косто-абдоминальное дыхание, правильную технику пения, также возможен подбор более подходящего (чаще более низкого по тесситуре) репертуара для вокалиста. 5. With this pathology, a month of silence is recommended (voice mode), then phonopedic training for bone-abdominal breathing begins, the correct technique of singing, and it is also possible to select a more suitable (often lower in tessiture) repertoire for the vocalist.
Способ осуществляют следующим образом. Для этого последовательно выполняются четыре основных блока, которые являются этапами реализации технического решения: The method is carried out as follows. For this, four main blocks are sequentially performed, which are stages of the implementation of a technical solution:
1. Блок сбора данных1. Data collection unit
2. Блок обработки данных2. Data processing unit
3. Блок обучения нейронной сети3. Neural network training unit
4. Блок диагностики и реабилитации4. Block of diagnostics and rehabilitation
Блок сбора данных предназначен для сбора звуковых образцов голосов контрольных пациентов и соответствующих им патологий голосового аппарата, а также для записи голосов эталонного звучания здоровых людей из контрольной группы. Запись образцов голоса пациентов производится с помощью программно-аппаратного комплекса. Образцы голоса получают путем произношения пациентом различных типов тестовых заданий. Уже на этом этапе делят тестируемых (произносящих) на пациентов, пользующихся речью и певцов. Для каждой группы поставлены совершенно определенные задачи. При прохождении диагностики пациенты делятся на два типа, в зависимости от сферы применения голосовой функции – сугубо речевая функция или, если человек является певцом, то вокальная в том числе. Соответственно, для разных типов пациентов применяются разные типы тестов для получения образцов голоса. Образцы голоса и соответствующие им патологии сохраняются в базе данных.The data collection unit is designed to collect sound samples of the voices of control patients and the corresponding pathologies of the vocal apparatus, as well as to record the voices of the reference sound of healthy people from the control group. Patient voice samples are recorded using a hardware-software complex. Voice samples are obtained by pronouncing different types of test items by the patient. Already at this stage, the test subjects (pronouncing) are divided into patients who use speech and singers. For each group, very specific tasks are set. When undergoing diagnostics, patients are divided into two types, depending on the scope of the voice function - a purely speech function or, if a person is a singer, then a vocal one. Accordingly, different types of tests are used to obtain voice samples for different types of patients. Voice samples and corresponding pathologies are stored in a database.
Блок обработки данных предназначен для подготовки входной информации для нейронной сети. Для этого из образцов звука, полученных на первом этапе, выделяется информация, существенная для определения диагноза и получаемая из анализа частотно-амплитудных характеристик, такие, как, например, продолжительность фонации, чистота звука, сила, ровность, четкость, способ подачи звука. Аппаратура и программное обеспечение (в частности, Фурье-анализ), используемые при реализации способа, позволяет нам измерить, сохранить и проанализировать все эти характеристики. The data processing unit is designed to prepare input information for the neural network. For this, from the sound samples obtained at the first stage, information is extracted that is essential for determining the diagnosis and obtained from the analysis of frequency-amplitude characteristics, such as, for example, phonation duration, sound purity, strength, evenness, clarity, method of sound presentation. The hardware and software (in particular, Fourier analysis), used in the implementation of the method, allows us to measure, store and analyze all these characteristics.
Блок обучения нейронной сети определяет математическую корреляцию между полученными звуковыми данными и диагнозами пациентов. Определение такой корреляции требует большой вычислительной работы. Чем больше собрано предварительных данных, тем более точную корреляцию можно получить. Итогом этого блока является обученная нейронная сеть.The neural network training unit determines the mathematical correlation between the received sound data and the patient's diagnoses. Determining such a correlation requires a lot of computational work. The more preliminary data is collected, the more accurate the correlation can be obtained. The result of this block is a trained neural network.
Блок диагностики и реабилитации – основной блок, который предназначен для проведения диагностики пациентов и их лечения. С помощью программно-аппаратного комплекса пациент записывает образцы своего голоса. Затем нейронная сеть на основе полученных ранее образцов, а также с помощью установленной корреляции выдает диагноз в виде списка вероятностей различных патологий. На основании этого списка и результатов традиционного клинического обследования врач ставит диагноз. Таким образом, повышается точность диагностирования заболевания и уменьшается время диагностирования. Для лечения патологий программа выдает список упражнений и рекомендаций. Этот список был загружен в программу на стадии обучения нейронной сети. Диагностика пациента с применением программно-аппаратного комплекса проводится с постоянной периодичностью (например, раз в день). На основе последовательности диагностических данных определяется динамика реабилитации пациента. Врач отслеживает на основе собранной статистики эффективность лечения и, при необходимости, быстро корректирует процесс реабилитации. Данные, собираемые системой, также позволяют врачам исследовать эффективность различных методик лечения.Diagnostics and rehabilitation unit - the main unit, which is designed to diagnose patients and treat them. With the help of the hardware-software complex, the patient records samples of his voice. Then the neural network, based on the previously obtained samples, as well as using the established correlation, produces a diagnosis in the form of a list of probabilities of various pathologies. Based on this list and the results of a traditional clinical examination, the doctor makes a diagnosis. Thus, the accuracy of diagnosis of the disease is increased and the time of diagnosis is reduced. For the treatment of pathologies, the program provides a list of exercises and recommendations. This list was loaded into the program during the neural network training stage. Diagnosis of a patient using a hardware-software complex is carried out at a constant frequency (for example, once a day). Based on the sequence of diagnostic data, the dynamics of the patient's rehabilitation is determined. The doctor monitors the effectiveness of treatment based on the collected statistics and, if necessary, quickly corrects the rehabilitation process. The data collected by the system also allows clinicians to investigate the effectiveness of different treatments.
Заявленное техническое решение отличается от аналогов наличием блока для реабилитации, который позволяет оптимизировать восстановление голоса пациента с помощью нейросети – ускорить восстановление за счёт объективной каждодневной оценки результатов реабилитации и своевременной коррекции в случае необходимости. The claimed technical solution differs from analogs by the presence of a rehabilitation unit, which allows to optimize the restoration of the patient's voice using a neural network - to accelerate the recovery due to an objective daily assessment of the results of rehabilitation and timely correction, if necessary.
Пример 1. Пациент №1, женщина, 42 года, сотрудник банка.Example 1. Patient # 1, woman, 42 years old, bank employee.
Жалобы – охриплость голоса, выносливость голоса снижена. После всего лишь пяти минут спокойного разговора голос начинает хрипнуть.Complaints - hoarseness, reduced endurance. After only five minutes of quiet conversation, the voice begins to wheeze.
Провели диагностику клиническими обычно применяемыми методиками: магнитно-резонансную томографию шейного отдела позвоночника, видеостробоскопию гортани, узко-спектральную визуализацию (NBI) и диагностику с применением программно-аппаратного комплекса. Запись фонации проводилась в несколько этапов, так как сниженная выносливость голоса не позволяла провести диагностику за один раз.Diagnostics was carried out using clinical commonly used methods: magnetic resonance imaging of the cervical spine, video stroboscopy of the larynx, narrow-spectrum imaging (NBI) and diagnostics using a hardware-software complex. Phonation recording was carried out in several stages, since the reduced endurance of the voice did not allow for diagnostics at one time.
Выявлено – диапазон речевого голоса сужен: от 195 Гц до 329 Гц. Слабость органов артикуляции, зажатость мышц шеи, остеохондроз шейного отдела позвоночника. Revealed - the range of speech voice is narrowed: from 195 Hz to 329 Hz. Weakness of the organs of articulation, tightness of the muscles of the neck, osteochondrosis of the cervical spine.
Диагноз программно-аппаратного комплекса – дисфония по гипотонусному типу.The diagnosis of the hardware-software complex is hypotonic dysphonia.
Проведена консультация врача-фониатра. Диагноз подтвержден.A consultation with a phoniatrist was held. The diagnosis was confirmed.
Наряду с обычно применяемым при данном диагнозе лечением, таким, как диета и медикаментозное лечение, назначенные врачом-фониатром (пп. 1-3, 5), назначены реабилитационные меры, рекомендованные программно-аппаратным комплексом, и подтвержденные врачом (пп. 4, 6-7). Список фонопедических упражнений рекомендован программно-аппаратным комплексом.Along with the treatment usually used for this diagnosis, such as diet and drug treatment, prescribed by a phoniatrist (pp. 1-3, 5), rehabilitation measures recommended by the software and hardware complex and confirmed by a doctor were prescribed (pp. 4, 6 -7). The list of phonopedic exercises is recommended by the hardware-software complex.
Рекомендованный комплекс для лечения и реабилитации включает:The recommended complex for treatment and rehabilitation includes:
1. Рекомендован прием неделю ежедневно во время завтрака – размешать в 200 мл воды 180 мг Витамина С, Кальция 300 мг, 2 столовые ложки сахара, настойка элеутерококка 20 капель. Далее – было рекомендовано продолжить прием через день.1. It is recommended to take a week daily during breakfast - stir in 200 ml of water 180 mg of Vitamin C, Calcium 300 mg, 2 tablespoons of sugar, tincture of Eleutherococcus 20 drops. Further, it was recommended to continue taking it every other day.
2. Настроена диета – рекомендовано в начале трапезы употреблять белки, далее углеводы, что обеспечивает стабильный уровень сахара в крови, а также помогает контролировать вес, не злоупотреблять быстрыми углеводами, в начале трапезы в особенности.2. Set up a diet - it is recommended to consume proteins at the beginning of the meal, then carbohydrates, which ensures a stable blood sugar level, and also helps to control weight, not to overuse fast carbohydrates, especially at the beginning of the meal.
3. Проводилась лимфодренажная гимнастика, гимнастика Стрельниковой 20 минут в первой половине дня.3. Conducted lymphatic drainage gymnastics, Strelnikova's gymnastics for 20 minutes in the morning.
4. Рекомендованы фонопедические реабилитационные упражнения – штро-бас, инспираторная фонация – для расслабления и массажа голосовых складок, а также включения в работу резонанса трахео-бронхиального древа.4. Recommended phonopedic rehabilitation exercises - shtro-bass, inspiratory phonation - to relax and massage the vocal folds, as well as to include the resonance of the tracheo-bronchial tree in the work.
5. Обеспечен голосовой покой – снижена голосовая нагрузка в повседневной жизни. С домашними общалась с помощью блокнота и ручки. На работе постаралась обеспечить, по возможности, те же условия.5. Provided voice peace - reduced voice load in everyday life. I communicated with family members using a notebook and a pen. At work, I tried to provide, if possible, the same conditions.
6. Занятия растяжкой на всё тело – 30 минут в день.6. Stretching for the whole body - 30 minutes a day.
7. Растяжка мышц шеи и большой грудной мышцы с одновременным опусканием гортани с закусанной нижней губой на вдохе и выдохе на бесшумном «пфу». Фонема «У» была выбрана дабы избежать подскока гортани при смене вдоха выдохом.7. Stretching the muscles of the neck and pectoralis major muscle with the simultaneous lowering of the larynx with the bitten lower lip on inhalation and exhalation on a silent "pfu". The phoneme "U" was chosen in order to avoid the larynx jump when changing inhalation with exhalation.
Вышеперечисленные назначения выполнялись на протяжении 2,5 недель.The above appointments were carried out for 2.5 weeks.
Далее произведена коррекция с использованием ПАК и назначение дополнительных реабилитационных мер с учетом индивидуальных особенностей и по мере продвижения процесса выздоровления. Голосовые тренировки с использованием ПАК проводят, начиная с третьей недели лечения, в режиме шесть дней в неделю, седьмой день – отдых.Further, correction was made using PAK and the appointment of additional rehabilitation measures, taking into account individual characteristics and as the recovery process progressed. Voice training using PAK is carried out, starting from the third week of treatment, six days a week, the seventh day is rest.
Голосовые тренировки с использованием ПАК состоят в обучении правильной атаке звука. Так как гипотонус возникает, если нарушена координация между диафрагмой и гортанью, необходимо восстановить правильную координацию, синхронизируя включение в работу диафрагмы и голосовой щели при атаке звука, что достигают, произнося сначала короткие звуки: «МА, МО, МУ, МЭ, МИ», а затем: «А, О, У, Э, И» под контролем программно-аппаратного комплекса. Voice training using PAK consists in teaching the correct sound attack. Since hypotonia occurs if the coordination between the diaphragm and the larynx is disturbed, it is necessary to restore correct coordination by synchronizing the activation of the diaphragm and glottis when sound is attacked, which is achieved by first pronouncing short sounds: "MA, MO, MU, ME, MI", and then: "A, O, U, E, I" under the control of the hardware and software complex.
Контроль и успешность исполнения оценивались с помощью программно-аппаратного комплекса. Пациент записывала свой голос в голосовой тренировке, обучающей правильной атаке звука с использованием ПАК в ходе ежедневных занятий. Программа сравнивала текущую запись голоса пациента с записью голоса, сделанной при первоначальной диагностике и с ежедневными записями, а также с записью эталонного исполнения упражнений. При этом были использованы следующие характеристики звука: основная частота, распределение энергии по частотному спектру, амплитуда, скорость нарастания амплитуды, улучшение фонации, расширение диапазона, повышение звонкости, улучшение тембральных качеств, наличие «полетности» голоса. Программно-аппаратный комплекс также оценивает успешность выполнения реабилитационных заданий, выдает отчет как пациенту, так и отправляет лечащему врачу и фонопеду. Фонопед и лечащий врач корректируют рекомендации ПАК и ход лечения в начале и в процессе реабилитации.Control and success of execution were assessed using a software and hardware complex. The patient recorded her voice in a voice training teaching the correct sound attack using the PAK during daily practice. The software compared the patient's current voice recording with the voice recordings made at the initial diagnosis and with daily recordings, as well as with the recording of the reference exercise performance. In this case, the following characteristics of sound were used: fundamental frequency, energy distribution over the frequency spectrum, amplitude, rate of increase in amplitude, improving phonation, expanding the range, increasing voicing, improving timbre qualities, the presence of "flightiness" of the voice. The hardware and software complex also assesses the success of the rehabilitation tasks, issues a report to both the patient and sends it to the attending physician and phonopedist. The phonopedist and the attending physician adjust the recommendations of the PAK and the course of treatment at the beginning and during the rehabilitation process.
В результате лечения, включающем реабилитационные мероприятия с использованием ПАК, достигнуто увеличение выносливости голоса, нормализован тонус голосовых связок, установлен правильный двигательный стереотип голосообразования, обеспечивающий ясность речи, «полетность голоса» и физиологичность работы голосового аппарата.As a result of the treatment, including rehabilitation measures using PAA, an increase in voice endurance was achieved, the tone of the vocal cords was normalized, the correct motor stereotype of voice formation was established, which provides clarity of speech, "flight of the voice" and physiological work of the vocal apparatus.
Увеличение выносливости голоса оценивали по субъективным ощущениям пациентки, а также замеряли продолжительность голосовой тренировки до наступления ощущения легкой усталости голоса. Звучание голосовых связок, находящихся в правильном тонусе достаточно просто отличить от вариантов с отклонениями. Полетность голоса замеряется наличием в спектре голоса выраженной высокой певческой форманты, которая лежит у всех – и у мужских, и у женских голосов в районе 2300-3500 Гц. Реабилитация данной пациентки продолжалась один месяц. Если без ПАК, было бы значительно дольше, так как стандартный срок реабилитации гипотонуса до 4 месяцев. The increase in voice endurance was assessed according to the patient's subjective feelings, and the duration of the voice training was measured before the onset of a feeling of slight voice fatigue. Sounds of vocal cords that are in the correct tone can be easily distinguished from variations with deviations. The flight of the voice is measured by the presence of a pronounced high singing formant in the spectrum of the voice, which lies in all - both male and female voices in the region of 2300-3500 Hz. Rehabilitation of this patient lasted one month. If without PAK, it would be much longer, since the standard period of hypotension rehabilitation is up to 4 months.
Пример 2. Пациент – женщина, 24 года. Профессионал голоса, вокалист. Сопрано.Example 2. The patient is a woman, 24 years old. Voice professional, vocalist. Soprano.
Жалобы – выносливость и диапазон голоса снижены. Диапазон голоса до возникновения патологии ми малой октавы 329 Гц – си-бемоль третьей 1864 Гц. Complaints - stamina and voice range are reduced. The range of the voice before the onset of pathology in the small octave is 329 Hz - B-flat of the third 1864 Hz.
Провели диагностику при помощи специальных тестовых упражнений для певцов.Diagnosed with special test exercises for singers.
Выявлены – диапазон певческого голоса от ми малой октавы 329 Гц до ми второй октавы 1318 Гц, невозможность фонации верхнего участка диапазона, невозможность осуществления модуляций голоса по высоте, силе. Максимальная длина фонации 8 сек. Выпадение нот малой терции от «ля» первой до «до» второй октавы. Высокая певческая форманта слабо выражена, «полетность» голоса снижена. Вялость органов артикуляции, зажатость мышц шеи и плеч, общий сниженный энергетический потенциал.Revealed - the range of the singing voice from mi of a small octave 329 Hz to mi of the second octave of 1318 Hz, the impossibility of phonation of the upper part of the range, the impossibility of modulating the voice in height, strength. The maximum phonation length is 8 sec. Falling out of minor third notes from "A" of the first to "C" of the second octave. The high singing formant is poorly expressed, the "flightiness" of the voice is reduced. Lethargy of the organs of articulation, stiffness of the muscles of the neck and shoulders, a general reduced energy potential.
Также косвенно на развитие патологии повлияли аварийная стрессовая ситуация, неверно подобранный репертуар, нарушения гормонального фона, шейный остеохондроз, общая высокая стрессогенная обстановка, большая голосовая нагрузка.Also, an emergency stressful situation, an incorrectly selected repertoire, hormonal disturbances, cervical osteochondrosis, a general high stressful environment, and a large voice load also indirectly influenced the development of pathology.
Диагноз – вазомоторный монохордит, гипо-гипертонус гортани. Диагноз подтвержден фониатром.Diagnosis - vasomotor monochorditis, hypo-hypertonicity of the larynx. The diagnosis was confirmed by a phoniatrist.
Реабилитационные меры: Rehabilitation measures:
1. Прием ежедневно детралекс 500 мг, витамин С – 180 мг, коэнзим Q 60 мг, бромелайн 500 мг во время еды в течение дня.1. Reception daily Detralex 500 mg, vitamin C - 180 mg, coenzyme Q 60 mg, bromelain 500 mg with meals during the day.
2. Занятия лечебной физкультурой 3 раза в неделю, лимфодренажная гимнастика, плавание в бассейне.2. Physiotherapy exercises 3 times a week, lymphatic drainage exercises, swimming in the pool.
3. Быстрая ходьба каждый день 45 минут перед фонопедическими тренировками для переработки излишнего адреналина в мышечной ткани. Возможен бег, продолжительностью 30 минут. После бега делается пауза в 2-3 часа до пения.3. Brisk walking every day 45 minutes before phonopedic workouts to recycle excess adrenaline in muscle tissue. Running for 30 minutes is possible. After running, there is a pause of 2-3 hours before singing.
4. Режим тренировок: 4 дня пения, 2 дня отдыха, далее - 5 дней пения, 2 дня отдыха, 5 дней пения, 1 день отдыха, далее по мере выздоровления 6 дней пения, 1 день отдыха.4. Training regimen: 4 days of singing, 2 days of rest, then 5 days of singing, 2 days of rest, 5 days of singing, 1 day of rest, then, as you recover, 6 days of singing, 1 day of rest.
5. Реабилитационные упражнения - штро-бас, инспираторная фонация – для расслабления и массажа голосовых складок, выработки краевого смыкания голосовых складок.5. Rehabilitation exercises - shtro-bass, inspiratory phonation - to relax and massage the vocal folds, develop the marginal closure of the vocal folds.
6. Принимая во внимание, что тонус и скорость смыкания голосовых складок у данного пациента от природы высокие, главной задачей реабилитации является выработка верной мягкой атаки в противовес твердой. 6. Taking into account that the tone and speed of closure of the vocal folds in this patient are naturally high, the main task of rehabilitation is to develop a correct soft attack as opposed to a hard one.
7. Над тусклыми тонами в среднем участке диапазона голоса работать на открытых гласных, звук, пытаясь добиться кажущейся ложной интенсивности и звучности, не затемнять. В конечном итоге голосовые складки привыкнут к верному механизму и звучность выпадавших тонов восстановится.7. Above dull tones in the middle section of the voice range, work on open vowels, trying to achieve an apparent false intensity and sonority, do not darken the sound. Ultimately, the vocal folds will get used to the correct mechanism and the sonority of the dropped tones will be restored.
8. Заниматься перед зеркалом, убирая лишние движения телом и артикуляционным аппаратом во время пения.8. Exercise in front of a mirror, removing unnecessary body movements and articulation apparatus while singing.
9. Показано общее расслабление, медитации ежедневно 10 мин.9. Shows general relaxation, meditations daily for 10 minutes.
10. Растяжка мышц шеи и большой грудной мышцы.10. Stretching the muscles of the neck and pectoralis major muscle.
11. С целью предотвращения голосовых перегрузок: слишком много не тренироваться, более двух часов в день не петь. Час в первой половине дня, далее большой перерыв и вечером дополнительно еще 45-60 мин. 11. In order to prevent voice overload: do not exercise too much, do not sing for more than two hours a day. An hour in the morning, then a long break and in the evening an additional 45-60 minutes.
Таким образом, способ обеспечивает более высокую скорость реабилитации и успешность лечения. До применения программно-аппаратного комплекса пациент №2 целый год не могла справиться с проблемами голоса ввиду сложности патологии. Из-за нестабильности вокального аппарата певица не могла устроиться на работу в качестве солиста-вокалиста. Известно, что при длительном патологическом состоянии голоса возникает так называемая «привычная осиплость», т.е. звучание нездорового аппарата, а тем более несовершенный способ голосообразования крепко запоминается вокалистом, постепенно расстающимся с надеждой на возможность излечения. Это усложняет процесс реабилитации. С применением программно-аппаратного комплекса появилась возможность самому вокалисту визуально контролировать правильность исполнения упражнений благодаря возможности отследить рисунок формант и характер атаки звука, что позволило соотнести свои звуковые представления с объективными данными отчета программно-аппаратного комплекса.Thus, the method provides a higher rate of rehabilitation and treatment success. Before the application of the hardware-software complex, patient # 2 could not cope with voice problems for a whole year due to the complexity of the pathology. Due to the instability of the vocal apparatus, the singer could not get a job as a soloist-vocalist. It is known that with a prolonged pathological state of the voice, the so-called "habitual hoarseness" occurs, i.e. the sound of an unhealthy apparatus, and even more so the imperfect method of voice formation, is firmly remembered by the vocalist, who is gradually giving up the hope of a cure. This complicates the rehabilitation process. With the use of the software and hardware complex, it became possible for the vocalist himself to visually control the correctness of the exercise due to the ability to track the formant pattern and the nature of the sound attack, which made it possible to correlate his sound representations with the objective data of the report of the software and hardware complex.
Таким образом, предложен новый комплексный способ диагностики и реабилитации пациентов с нарушениями голосо-речевой функции с помощью обученной нейросети, расширяющий арсенал известных способов указанного назначения и позволяющий не только оперативно и более точно поставить диагноз, но и максимально быстро и без возникновения рецидивов восстановить голосо-речевую функцию за счет выполнения специализированных реабилитационных упражнений под непрерывным контролем программно-аппаратного комплекса, что обеспечивает мониторинг динамики реабилитации и моментальную корректировку в случае необходимости.Thus, a new comprehensive method for the diagnosis and rehabilitation of patients with impaired voice-speech function using a trained neural network has been proposed, which expands the arsenal of known methods for the indicated purpose and allows not only to quickly and more accurately make a diagnosis, but also to restore the voice as quickly as possible and without relapse. speech function due to the implementation of specialized rehabilitation exercises under the continuous control of the hardware-software complex, which provides monitoring of the dynamics of rehabilitation and instant correction, if necessary.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113670A RU2738660C1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Diagnostic and rehabilitation method of the patients with voice-speech function disorders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113670A RU2738660C1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Diagnostic and rehabilitation method of the patients with voice-speech function disorders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2738660C1 true RU2738660C1 (en) | 2020-12-15 |
Family
ID=73835060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113670A RU2738660C1 (en) | 2020-04-16 | 2020-04-16 | Diagnostic and rehabilitation method of the patients with voice-speech function disorders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2738660C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775884C1 (en) * | 2022-02-02 | 2022-07-11 | Дарья Викторовна Уклонская | Method for rehabilitation of patients with impaired speech function after surgical interventions on larynx and articulation organs |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2299009C2 (en) * | 2005-07-14 | 2007-05-20 | Государственное учреждение научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН | Method for predicting and correcting the treatment of functional phonic disorders |
RU2414935C2 (en) * | 2009-06-09 | 2011-03-27 | Федеральное Государственное Учреждение Научно-клинический центр оториноларингологии Росздрава | Method for correction of vegetative nervous system in functional voice disorders |
KR101908955B1 (en) * | 2018-06-20 | 2018-10-17 | 주식회사 인츠넷 | Voice disorder diagnosis system |
KR101936302B1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-01-08 | 이채영 | Diagnosis method and apparatus for neurodegenerative diseases based on deep learning network |
-
2020
- 2020-04-16 RU RU2020113670A patent/RU2738660C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2299009C2 (en) * | 2005-07-14 | 2007-05-20 | Государственное учреждение научно-исследовательский институт комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН | Method for predicting and correcting the treatment of functional phonic disorders |
RU2414935C2 (en) * | 2009-06-09 | 2011-03-27 | Федеральное Государственное Учреждение Научно-клинический центр оториноларингологии Росздрава | Method for correction of vegetative nervous system in functional voice disorders |
KR101908955B1 (en) * | 2018-06-20 | 2018-10-17 | 주식회사 인츠넷 | Voice disorder diagnosis system |
KR101936302B1 (en) * | 2018-06-29 | 2019-01-08 | 이채영 | Diagnosis method and apparatus for neurodegenerative diseases based on deep learning network |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2775884C1 (en) * | 2022-02-02 | 2022-07-11 | Дарья Викторовна Уклонская | Method for rehabilitation of patients with impaired speech function after surgical interventions on larynx and articulation organs |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kapsner-Smith et al. | A randomized controlled trial of two semi-occluded vocal tract voice therapy protocols | |
Solomon et al. | Effects of a vocally fatiguing task and systemic hydration on phonation threshold pressure | |
Fuller et al. | Validity and reliability of nonverbal voice measures as indicators of stressor‐provoked anxiety | |
Guzman et al. | Effectiveness of a physiologic voice therapy program based on different semioccluded vocal tract exercises in subjects with behavioral dysphonia: A randomized controlled trial | |
Ubrig et al. | The influence of auditory feedback and vocal rehabilitation on prelingual hearing-impaired individuals post cochlear implant | |
Lombard et al. | A novel treatment for hypophonic voice: Twang therapy | |
Meerschman et al. | Massed versus spaced practice in vocology: Effect of a short-term intensive voice therapy versus a long-term traditional voice therapy | |
Gottliebson | Efficacy of cool-down exercises in the practice regimen of elite singers | |
Meerschman et al. | Immediate and short-term effects of straw phonation in air or water on vocal fold vibration and supraglottic activity of adult patients with voice disorders visualized with strobovideolaryngoscopy: a pilot study | |
Moon et al. | The effects of therapeutic singing on vocal functions of the elderly: a study on Korean elderly | |
Lowell et al. | Isolated and combined respiratory training for muscle tension dysphonia: Preliminary findings | |
Meerschman et al. | Effect of two isolated vocal-facilitating techniques chant talk and pitch inflections on the phonation of female speech-language pathology students: a pilot study | |
Stemple | Voice research: so what? A clearer view of voice production, 25 years of progress; the speaking voice | |
Angerstein et al. | Diagnosis and differential diagnosis of voice disorders | |
Bassetto et al. | Is there an ideal performance time for the latex tube exercise? | |
RU2738660C1 (en) | Diagnostic and rehabilitation method of the patients with voice-speech function disorders | |
Fujiki et al. | Restoration strategies following short-term vocal exertion in healthy young adults | |
Tanner | Singing and Parkinson’s disease | |
York | The Influence of Individual Singing Lessons on Voice Quality and Voice-Related Quality of Life in Adults with Parkinson’s Disease | |
Morris et al. | Describing voice disorders | |
Agheană et al. | Effectiveness of using the resonant vocal techniques in singing voice disorders. | |
Kissel et al. | Immediate effects of a semi-occluded water-resistance ventilation mask on vocal outcomes in women with dysphonia | |
Murdoch | Physiological rehabilitation of disordered speech following closed head injury | |
Fujiki | Vocal Restoration Programs Following Acute Vocal Exertion | |
Gadepalli | Voice pathology: Assessment of Voice and Analysis of the Disease Burden |