Évaluation des troubles de la voix et de la parole dans la dysarthrie : EvalDy
L’objectif général du projet est de contribuer à la caractérisation et à l’évaluation des troubles de la voix et de la parole dans la dysarthrie. L’évaluation objective (via des mesures acoustiques et articulatoires) de la production de parole pathologique est un champ de recherche en pleine expansion, en particulier en contexte francophone, et de nombreux défis sont à relever.
Dans une première phase, le projet vise à documenter les productions de parole d’un grand nombre de patients dysarthriques belges francophones, hommes et femmes, aux profils diversifiés en termes de type de dysarthrie et étiologie associée (maladie de Parkinson, maladie de Wilson, maladie de Huntington, ataxie de Friedreich, sclérose en plaques, sclérose latérale amyotrophique, maladie de Kennedy, dysarthrie après accident vasculaire cérébral ou traumatisme crânien) et de degré de sévérité de la dysarthrie (légère, modérée, sévère).
Les enregistrements acoustiques concernent l’ensemble des participants, qui seront invités à produire les 8 modules du protocole MonPaGe 2.0.s (répétition de pseudo-mots, tâche d’intelligibilité, module pneumo-phonatoire, lecture de texte, parole spontanée, production de diadococinésies verbales, de séries automatiques et de phrases aux contours prosodiques variés), auxquelles on adjoindra 3 modules complémentaires (visant plus particulièrement les phénomènes de nasalité, les glides, et les aptitudes en flexibilité phonétique). Plusieurs sous-groupes de participants seront invités à réaliser certains des modules dans un cadre expérimental permettant de combiner les mesures acoustiques à des mesures physiologiques afin d’étudier certains phénomènes spécifiques (acoustique et nasométrie pour la nasalité ; acoustique, électroglottographie et aérodynamique pour la coordination entre les systèmes laryngé et supra-laryngé ; acoustique et imagerie par ultra-sons pour la précision articulatoire ; acoustique et imagerie par nasofibroscopie et stroboscopie pour la qualité de voix).
Les indices acoustiques extraits sont soit directement mesurés sur le signal (p.ex. valeurs formantiques, de F0, d’intensité, etc.), soit issus de métriques calculées à partir de telles mesures (p.ex. plage de variation de l’intensité, taux de convergence phonétique, rapport entre vitesse articulatoire et débit de parole). Ils permettront de caractériser l’ensemble des dimensions de la parole dysarthrique : fonctionnement laryngé (mesures globales de qualité de la voix (CPPS, pente spectrale, HNR etc.), indicateurs d’irrégularités locales du cycle vibratoire (jitter, shimmer), comportement pneumo-phonatoire (y compris le contrôle de l’intensité), fluence (moyenne et variabilité de l’écart inter- syllabique), précision articulatoire et coordination gestuelle (via notamment des mesures de contraste acoustique ou de quantification de la coarticulation), organisation du système vocalique, flexibilité phonétique. L’analyse de ce large ensemble de données, notamment l’analyse des relations entre mesures acoustiques et articulatoires, visera à réduire les multiples mesures acoustiques à un nombre plus restreint d’indicateurs, fiables et robustes, pertinents pour la deuxième phase du projet. D’autres analyses (ACP, ACM, réseaux de symptômes) auront pour objectif de modéliser les relations dynamiques entre les différents symptômes, troubles et dysfonctionnements présentés par les patients dysarthriques (troubles moteurs de la parole; symptômes moteurs plus généraux (tremblements, bradychinésie, rigidité ; motricité bucco-linguo-faciale) ; difficultés de santé mentale ; dégradations de la qualité de vie ; difficultés cognitives), afin notamment de déterminer quels (jeux de) paramètres acoustiques en sont les meilleurs prédicteurs, c’est-à-dire les meilleurs candidats au titre de biomarqueurs vocaux de ces troubles.
Dans une deuxième phase, le projet vise à s’appuyer sur les indicateurs acoustiques/biomarqueurs vocaux ainsi isolés afin de développer (c’est-à-dire concevoir, opérationnaliser puis évaluer les qualités psychométriques et enfin adapter) plusieurs outils d’évaluation qui seront dédiés à rencontrer chacun un objectif plus précis, défini soit en lien avec une question de recherche, soit avec un besoin identifié en clinique. Le premier objectif concerne les signes infracliniques de dysarthrie dans la maladie de Parkinson, et la possibilité d’utiliser certains indices acoustiques tels des biomarqueurs vocaux afin d’assister les cliniciens dans le diagnostic précoce de la maladie. Le second objectif est de contribuer au diagnostic différentiel, grâce à un outil d’évaluation acoustique des productions de parole qui permette la distinction entre différents sous-types de dysarthrie, ainsi qu’entre dysarthrie et apraxie de la parole. Le troisième objectif clinique concerne la dynamique temporelle de la maladie, envisagée du point de vue intra-individuel. Il s’agit de proposer un outil qui soit adapté à un suivi longitudinal du patient dysarthrique, une fois le diagnostic posé. Le quatrième objectif s’intègre à une question de recherche fondamentale, celle de la caractérisation de l’évolution des dysarthries en fonction du degré de sévérité dans le contexte de l’hypothèse de la rétrogenèse. Le cinquième objectif concerne l’intelligibilité. Il s’agit de produire un outil permettant d’évaluer l’intelligibilité de la parole dysarthrique, qui pourra être utilisé dans des travaux ultérieurs concernant le lien entre intelligibilité, efficience communicationnelle et qualité de vie chez les patients dysarthriques.
Evaluation of voice and speech disorders in dysarthria: EvalDy
The general aim of the project is to contribute to the characterisation and assessment of voice and speech disorders in dysarthria. The objective assessment (via acoustic and articulatory measurements) of pathological speech production is a rapidly expanding field of research, particularly in the French-speaking world, and there are many challenges to be met.
In the first phase, the project aims to document the speech production of a large number of French-speaking Belgian dysarthric patients, both men and women, with diverse profiles in terms of the type of dysarthria and associated aetiology (Parkinson’s disease, Wilson’s disease, Huntington’s disease, Friedreich’s ataxia, multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis, Kennedy’s disease, dysarthria after stroke or head trauma) and the degree of severity of the dysarthria (mild, moderate, severe).
The acoustic recordings concern all the participants, who will be asked to produce the 8 modules of the MonPaGe 2.0.s protocol (repetition of pseudowords, intelligibility task, pneumo-phonatory module, reading of text, spontaneous speech, production of verbal diadocokinesis, automatic series and sentences with varied prosodic contours), to which 3 additional modules will be added (specifically targeting nasal phenomena, glides and phonetic flexibility skills). Several sub-groups of participants will be invited to carry out some of the modules in an experimental setting that will enable acoustic measurements to be combined with physiological measurements in order to study certain specific phenomena (acoustics and nasometry for nasality; acoustics, electroglottography and aerodynamics for coordination between the laryngeal and supra-laryngeal systems; acoustics and ultrasound imaging for articulatory precision; acoustics and imaging by nasofibroscopy and stroboscopy for voice quality).
The extracted acoustic indices are either measured directly from the signal (e.g., formant values, F0, intensity, etc.) or derived from metrics calculated based on such measurements (e.g., intensity variation range, phonetic convergence rate, ratio of articulation speed to speech rate). They will enable the characterization of all dimensions of dysarthric speech: laryngeal function (overall measures of voice quality (CPPS, spectral slope, HNR, etc.), indicators of local irregularities in the vibrational cycle (jitter, shimmer), pneumo-phonatory behavior (including intensity control), fluency (mean and variability of the inter-syllabic gap), articulatory precision and motor coordination (notably via measures of acoustic contrast or quantification of coarticulation), vowel system organization, and phonetic flexibility.
The analysis of this large dataset—particularly the analysis of the relationships between acoustic and articulatory measures—will aim to reduce the numerous acoustic measures to a smaller set of reliable, robust indicators relevant to the second phase of the project. Other analyses (PCA, MCA, symptom networks) will aim to model the dynamic relationships between the various symptoms, disorders, and dysfunctions presented by patients with dysarthria (motor speech disorders; more general motor symptoms (tremors, bradykinesia, rigidity; orofacial motor function); mental health difficulties; reduced quality of life; cognitive difficulties), in particular to determine which acoustic parameters (or sets of parameters) are the best predictors of these conditions—that is, the best candidates for serving as vocal biomarkers for these disorders.
In a second phase, the project aims to use the acoustic indicators thus isolated to develop (i.e. design, operationalise, then assess the psychometric qualities and finally adapt) several assessment tools, each of which will be dedicated to meeting a more precise objective, defined either in relation to a research question or to a need identified in clinical practice.
The first objective concerns the sub-clinical signs of dysarthria in Parkinson’s disease, and the possibility of using certain acoustic indices such as vocal biomarkers to assist clinicians in the early diagnosis of the disease. The second objective is to contribute to differential diagnosis, using a tool for acoustic assessment of speech production to distinguish between different subtypes of dysarthria, as well as between dysarthria and apraxia of speech. The third clinical objective concerns the temporal dynamics of the disease, viewed from an intra-individual perspective. The aim is to propose a tool that is suitable for longitudinal monitoring of dysarthric patients, once the diagnosis has been made. The fourth objective relates to a fundamental research question, that of characterising the evolution of dysarthria as a function of the degree of severity in the context of the retrogenesis hypothesis. The fifth objective concerns intelligibility. The aim is to produce a tool for assessing the intelligibility of dysarthric speech, which can be used in future work on the link between intelligibility, communicative efficiency and quality of life in dysarthric patients.
