Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra informatiky a výpočetní techniky. ve foniatrii

Za´padoˇceska´ univerzita v Plzni Fakulta aplikovanyćh vˇed Katedra informatiky a vy´poˇcetn´ı techniky

Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace Aerodynamick´ a vyˇ setˇ ren´ı ve foniatrii

Plzeˇ n 2016

Lucie Puchrová

´ Í ZDE BUDE ZADAN

Prohl´ aˇ sen´ı Prohlaˇsuji, ˇze jsem bakaláˇrskou práci vypracovala samostatnˇe s pouˇzit´ım citovan´ ych pramen˚ u. V Plzni dne 4. kvˇetna 2016 Lucie Puchrová

Podˇ ekov´ an´ı Pˇredevˇs´ım bych ráda podˇekovala svému vedouc´ımu bakaláˇrské práce, Ing. Pavlu Novému, Ph.D., za velkou trpˇelivost, s n´ıˇz vˇzdy vyslechl a zodpovˇedˇel mé dotazy pˇri konzultac´ıch. Velik´ y d´ık patˇr´ı také Ing. Jiˇr´ımu Peˇstovi, CSc. z ORL kliniky Fakultn´ı nemocnice Plzeˇ n za odbornou asistenci pˇri vyˇsetˇren´ıch a za ˇcas, kter´ y mi ochotnˇe vˇenoval. V neposledn´ı ˇradˇe dˇekuji sv´ ym rodiˇc˚ um a pˇr´ıteli, kteˇr´ı mne za vˇsech okolnost´ı bezpodm´ıneˇcnˇe podporuj´ı.

Abstract This Bachelor’s thesis is dedicated to aerodynamic examination methods and their use in phoniatrics. A part of this work describes Phonatory Aerodynamic System by KayPENTAX which is a system used to obtain data during these examinations. Big part of the thesis is dedicated to analysis of the relations between aerodynamic parameters and other phoniatric methods used for evaluation of the voice health Multidimensional Analysis and SCORE test. One of the partial goals is to discover the relation between aerodynamic efficiency (AEFF) and phonation intensity and then to determine the reference curve describing this relation. The curve could be used for comparison of aerodynamic efficiency values on different phonation intesity levels.

Abstrakt Tato bakaláˇrská práce je zamˇeˇrena na aerodynamické vyˇsetˇrovac´ı metody a jejich ˇ ast práce je vˇenována popisu a vyuˇzit´ı pˇr´ıstroje pouˇzitého pouˇzit´ı ve foniatrii. C´ k tˇemto vyˇsetˇren´ım - Phonatory Aerodynamic System od spoleˇcnosti KayPENTAX. Hlavn´ı d˚ uraz je kladen na zkoumán´ı vzájemn´ ych vztah˚ u mezi parametry z´ıskan´ ymi z tˇechto vyˇsetˇren´ı a jejich vazeb na ostatn´ı metody hodnocen´ı hlasu - multidimenzionáln´ı anal´ yzu a test SCORE. Jedn´ım ze zájm˚ u je také zjiˇstˇen´ı závislosti aerodynamické u ´ˇcinnosti na fonaˇcn´ı intenzitˇe a následné urˇcen´ı referenˇcn´ıch kˇrivek, jejichˇz pomoc´ı bude moˇzné porovnávat navzájem namˇeˇrené hodnoty aerodynamické u ´ˇcinnosti s hodnotami z´ıskan´ ymi z mˇeˇren´ı pˇri jiné fonaˇcn´ı intenzitˇe.

Obsah ´ 1 Uvod 2 Hlasov´ eu ´ stroj´ı 2.1 Hrtan . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Kostra hrtanu . . . . . . . . . . 2.1.2 Svalstvo hrtanu . . . . . . . . . 2.2 Hlasivky . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Tvorba hlasu . . . . . . . . . . . . . . 2.3.1 Ewaldova p´ıˇst’ala . . . . . . . . 2.3.2 Teorie zdroje a filtru . . . . . . 2.3.3 Myoelasto-aerodynamická teorie 2.4 Hlasové poruchy a onemocnˇen´ı . . . . .

1

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

3 3 3 4 5 6 6 6 7 8

3 Vyˇ setˇ rovac´ı metody 3.1 Popisné – diagnostické metody . . . . . . . 3.1.1 Nepˇr´ımá laryngoskopie . . . . . . . 3.1.2 Pˇr´ımá laryngoskopie . . . . . . . . 3.1.3 Laryngostroboskopie . . . . . . . . 3.1.4 RTG vyˇsetˇren´ı . . . . . . . . . . . 3.2 Funkˇcn´ı – diagnostické metody . . . . . . 3.2.1 Akustické metody . . . . . . . . . . 3.2.2 Elektrofyziologické metody . . . . . 3.2.3 Aerodynamické metody . . . . . . 3.3 Metody pouˇz´ıvané ORL klinikou FN Bory

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . .

11 11 11 11 12 12 12 12 14 14 15

. . . . . . .

17 17 17 19 20 22 23 23

. . . . . . . . .

4 Proveden´ a vyˇ setˇ ren´ı 4.1 Aerodynamické vyˇsetˇren´ı . . . . . . . . . 4.1.1 Pouˇzité zaˇr´ızen´ı . . . . . . . . . . 4.1.2 Pr˚ ubˇeh mˇeˇren´ı . . . . . . . . . . 4.1.3 Z´ıskané parametry . . . . . . . . 4.2 Podm´ınky vyˇsetˇren´ı, normativn´ı hodnoty 4.3 Multidimenzionáln´ı anal´ yza . . . . . . . 4.3.1 Pouˇzit´ y systém hodnocen´ı . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . parametr˚ u. . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

. . . . . . .

4.4

4.3.2 Z´ıskané parametry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 SCORE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.4.1 Z´ıskané parametry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

5 Archivace

30

6 Zpracov´ an´ı dat 32 6.1 Pouˇzit´ y software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.2 Postup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 6.3 Ovˇeˇren´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7 Dosaˇ zen´ e v´ ysledky 7.1 Základn´ı statistické u ´daje . . . . 7.2 Závislost vybran´ ych parametr˚ u na 7.2.1 AEFF . . . . . . . . . . . 7.2.2 Dalˇs´ı parametry . . . . . . ´ 7.3 Upravy a ovˇeˇren´ı model˚ u. . . . . 7.4 Korelaˇcn´ı anal´ yza . . . . . . . . . 7.4.1 Referenˇcn´ı mˇeˇren´ı . . . . . 7.4.2 ORL-zdrav´ı . . . . . . . . 7.4.3 ORL-nemocn´ı . . . . . . .

. . . . . . . . . . intenzitˇe fonace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

. . . . . . . . .

36 36 38 38 40 42 46 47 50 51

8 Z´ avˇ er

54

Literatura

55

A Struktura pˇ riloˇ zen´ eho DVD

58

B Uk´ azky graf˚ u

59

C Uˇ zivatelsk´ y manu´ al 65 C.1 Poznámky k instalaci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 C.2 Návod k pouˇzit´ı . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

´ 1 Uvod Lidsk´ y hlas je bezpochyby velice d˚ uleˇzitou souˇca´st´ı lidského ˇzivota. Slouˇz´ı k mezilidské komunikaci, vyjadˇrován´ı myˇslenek a pocit˚ u. Zároveˇ n ale m˚ uˇze slouˇzit také jako indikátor lidského zdrav´ı. Z hlasu je totiˇz moˇzné pomoc´ı r˚ uzn´ ych vyˇsetˇrovac´ıch metod z´ıskat mnohé d˚ uleˇzité informace o zdravotn´ım stavu d´ ychac´ıho a ˇreˇcového u ´stroj´ı ˇclovˇeka. V oblasti medic´ıny bylo vyvinuto jiˇz mnoho metod, pomoc´ı nichˇz je moˇzné diagnostikovat onemocnˇen´ı hlasivek ˇci hrtanu. Nˇekteré z tˇechto metod jsou staré stalet´ı, jiné jsou naopak v´ ysledkem nejmodernˇejˇs´ıch v´ yzkum˚ u a postup˚ u, vˇsechny ale podávaj´ı urˇcité informace o kvalitˇe hlasu ˇci ˇreˇcového u ´stroj´ı. Otorinolaryngologická klinika Fakultn´ı nemocnice v Plzni vyuˇz´ıvá k hodnocen´ı hlasu r˚ uzné vyˇsetˇrovac´ı metody. V dneˇsn´ı dobˇe se na tomto pracoviˇsti pouˇz´ıvaj´ı také nové metody aerodynamické, které by mˇely slouˇzit k doplnˇen´ı v´ ystup˚ u z ostatn´ıch metod ˇci jako samostatn´ y ukazatel zdravotn´ıho stavu d´ ychac´ıho u ´stroj´ı jedince. C´ılem této bakaláˇrské práce je pˇrispˇet do souboru pouˇz´ıvan´ ych metod nov´ ym pohledem na zpracován´ı a anal´ yzu dat z´ıskan´ ych z aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı laryngu pomoc´ı pˇr´ıstroje KayPentax Phonatory Aerodynamic System. Jedná se o vyˇsetˇrovac´ı systém, kter´ y v souˇcasné dobˇe patˇr´ı do souboru vyˇsetˇrovac´ıch metod plzeˇ nské ORL kliniky. Smyslem této práce je návrh pˇr´ıstup˚ u, které by s vyuˇzit´ım parametr˚ u z´ıskan´ ych z aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı mohly pˇrispˇet ke zpˇresnˇen´ı hodnocen´ı hlasu a následnˇe i celého ˇreˇcového u ´stroj´ı. Jedn´ım ze zámˇer˚ u této práce je zjiˇstˇen´ı závislosti aerodynamické u ´ˇcinnosti na intenzitˇe fonace. Tato závislost je velice d˚ uleˇzitá, nebot’ váˇznˇe nemocn´ı pacienti, kteˇr´ı maj´ı v rámci ORL vyˇsetˇren´ı podstoupit i vyˇsetˇren´ı aerodynamická, nemus´ı vzhledem ke své nemoci b´ yt schopni absolvovat vyˇsetˇren´ı v plném rozsahu. Dodrˇzen´ı podm´ınek vyˇsetˇren´ı m˚ uˇze b´ yt také nároˇcné i pro zdravé jedince. Aby tedy bylo moˇzné porovnávat mezi sebou hodnoty parametr˚ u z´ıskané z vyˇsetˇren´ı pˇri r˚ uzn´ ych hlasitostech, je potˇreba vyvinout model, jehoˇz pomoc´ı by bylo moˇzné pˇrevést hodnoty z´ıskané z mˇeˇren´ı na urˇcité intenzitˇe fonace na hodnoty, jichˇz by bylo dosaˇzeno pˇri jiné hlasitosti. Popis vlastn´ı práce by se dal shrnout do nˇekolika krok˚ u: • Popis pneumotachografick´ ych metod vyˇsetˇren´ı laryngu a rozbor vlastnost´ı parametr˚ u namˇeˇren´ ych bˇehem tˇechto aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı. • Nalezen´ı závislosti hlasové u ´ˇcinnosti na intenzitˇe fonace a následné vyjádˇren´ı

1

´ Uvod referenˇcn´ı ( korekˇcn´ı“) kˇrivky pro tento vztah. ”

1

• V´ ybˇer dalˇs´ıch funkˇcn´ıch vyˇsetˇren´ı a jim odpov´ıdaj´ıc´ıch parametr˚ u pro ovˇeˇren´ı vzájemn´ ych vazeb. • Realizace programového vybaven´ı pro archivaci a zpracován´ı namˇeˇren´ ych dat a hodnocen´ı v´ ysledk˚ u. • Vypracován´ı podrobné anal´ yzy dosaˇzen´ ych v´ ysledk˚ u z pohledu aerodynamick´ ych parametr˚ u a parametr˚ u dalˇs´ıch vyˇsetˇren´ı hlasivek. • Otestován´ı zjiˇstˇen´ ych referenˇcn´ıch kˇrivek na souboru pacient˚ u ORL kliniky.

1

Pˇredpokl´ adan´ ym z´ amˇerem této práce bylo p˚ uvodnˇe proveden´ı podobn´ ych anal´ yz nad souborem zdrav´ ych a nemocn´ ych jedinc˚ u a n´ asledné zhodnocen´ı rozd´ıl˚ u jako v [1]. Po dohodˇe s vedouc´ım pr´ ace bylo ale rozhodnuto, ˇze bod 2 zadán´ı bude zamˇeˇren na zdravé jedince a celkovˇe bude v pr´ aci vˇenov´ ana vˇetˇs´ı pozornost chov´ an´ı hlasu z pohledu aerodynamick´ ych parametr˚ u nad souborem zdrav´ ych jedinc˚ u. Pacienti s poruchou hlasu budou pouze vyuˇziti k ovˇeˇren´ı správnosti v´ ysledn´ ych model˚ u.

2

2 Hlasové u´stroj´ı Hlas vzniká v d´ ychac´ım u ´stroj´ı, kam kromˇe hrtanu a hlasivek, které jsou dohromady naz´ yvány hlasov´ ym u ´stroj´ım, patˇr´ı také nosn´ı a u ´stn´ı dutina, hltan, pr˚ uduˇsnice, pr˚ uduˇsky a pl´ıce. Pro pochopen´ı tvorby hlasu je nejprve nutné znát základn´ı anatomii hlasového u ´stroj´ı.

2.1

Hrtan

Hrtan je nepárov´ y orgán slouˇz´ıc´ı k d´ ychán´ı, uzávˇeru pr˚ uduˇsnice a tvorbˇe hlasu. [4] Jeho základ je tvoˇren chrupavˇcitou kostrou, která je doplnˇena o kloubn´ı spojen´ı, vazy a svalstvo.

2.1.1

Kostra hrtanu

Kostra hrtanu (obrázek 2.1) se skládá ze tˇr´ı nepárov´ ych a tˇr´ı párov´ ych chrupavek. Chrupavka ˇst´ıtná (cartilago thyroidea) se skládá ze dvou ploch´ ych destiˇcek, které na styku sv´ ych pˇredn´ıch ˇca´st´ı tvoˇr´ı hranu. Tato hrana (prominentia laryngea) je známá jako ohryzek“ a u muˇz˚ u je v´ yraznˇejˇs´ı neˇz u ˇzen. Ze zadn´ı ˇca´sti tˇechto plo” tének vyb´ıhaj´ı rohy chrupavky ˇst´ıtné. Na jej´ı horn´ı roh je napojen vaz, kter´ y ji spojuje s jazylkou. Doln´ı roh chrupavky ˇst´ıtné je pomoc´ı kloubu spojen s chrupavkou prstencovou. Kolem tohoto kloubu je umoˇznˇená rotace chrupavky ˇst´ıtné v˚ uˇci chrupavce prstencové, coˇz umoˇzn ˇuje mˇenit napˇet´ı hlasivek, a t´ım nastavovat hlasové frekvence. [6] Dalˇs´ı chrupavka, chrupavka prstencová (cartilago cricoidea), tvoˇr´ı základn´ı oporu celého hrtanu. Je kloubnˇe spojena se zadn´ımi rohy chrupavky ˇst´ıtné a na své spodn´ı ˇcásti je propojena s pr˚ uduˇsnic´ı. Na horn´ı stranˇe se nacház´ı dvˇe vyklenuté kloubn´ı ploˇsky, na nˇeˇz nasedaj´ı chrupavky hlasivkové. [6] Chrupavky hlasivkové (cartilago arytenoidea) maj´ı tvar trojbokého jehlanu a kloubnˇe nasedaj´ı na horn´ı zadn´ı okraj ploténky chrupavky prstencové. [6] Dalˇs´ı dvˇe párové chrupavky, které tvoˇr´ı hrtan, se naz´ yvaj´ı cartilago corniculata a cartilago cuneiformis. [6]

3

Hrtan

Hlasové u ´stroj´ı

Obrázek 2.1: Kostra hrtanu. [8] Chrupavka pˇr´ıklopky hrtanové (cartilago epiglottica) je nepárová chrupavka pˇripom´ınaj´ıc´ı tvar listu, která je pˇripojena k chrupavce ˇst´ıtné. [6] Jazylka (os hyoideum) jiˇz nen´ı pˇr´ımou souˇcást´ı hrtanu. Jedná se ale o kost, na niˇz se up´ıná velké mnoˇzstv´ı zevn´ıch hrtanov´ ych sval˚ u, které napomáhaj´ı k samotnému pohybu hrtanu, kter´ y je na jazylce zavˇeˇsen. [4]

2.1.2

Svalstvo hrtanu

Svalov´ y aparát hrtanu tvoˇr´ı vnˇejˇs´ı a vnitˇrn´ı svalstvo. Vnˇejˇs´ı svalstvo slouˇz´ı k upevnˇen´ı hrtanu k sousedn´ım u ´tvar˚ um, hlavnˇe k hrudn´ı kosti a jazylce, a napomáhá pohybovat hrtanem vertikáln´ım smˇerem, ale na tvorbu hlasu nemá vliv. Mezi tyto svaly patˇr´ı m. mylohyoideus, m. digastricus, m. geniohyoideus a m. stylopharyngicius.([4],[6]) Vnitˇrn´ı svalstvo, tzv. fonaˇcn´ı, propojuje navzájem chrupavky hrtanu, ovlivˇ nuje tvar hlasivkové ˇstˇerbiny (rima glottidis / glottis), napˇet´ı hlasivek a postaven´ı pˇr´ıklopky. Podle funkc´ı, jeˇz tyto svaly zajiˇst’uj´ı, je lze dˇelit do následuj´ıc´ıch skupin [4]: • svaly rozˇsiˇruj´ıc´ı hlasovou ˇstˇerbinu (abdukce), tzv. rozvˇeraˇce: m. cricoaryraenoideus dorsalis • svaly zuˇzuj´ıc´ı hlasivkovou ˇstˇerbinu (addukce), tzv. svˇeraˇce: m. cricoarytaeno4

Hlasivky


ideus lateralis, m. arytaenoideus transversus • svaly nap´ınaj´ıc´ı hlasové vazy, tzv. nap´ınaˇce: vnitˇrn´ı nap´ınaˇc (m. thyroarytaenoideus internus), kter´ y pˇri stahu zvˇetˇsuje sv˚ uj pˇr´ıˇcn´ y pr˚ uˇrez, ˇc´ımˇz docház´ı k z´ uˇzen´ı glottis, a vnˇejˇs´ı nap´ınaˇc (m. cricothyreoideus). Tyto svaly maj´ı vliv na délku a napˇet´ı hlasivek, ˇc´ımˇz ovlivˇ nuj´ı vznik hrtanového tónu.

2.2

Hlasivky

Obrázek 2.2: Laryngoskopick´ y pohled na hlasivky. [18] Hlasivky (obrázek 2.2) jsou um´ıstˇeny v nejuˇzˇs´ım m´ıstˇe hrtanu mezi chrupavkou ˇst´ıtnou a chrupavkami hlasivkov´ ymi. [6] Hlasivky jsou tvoˇreny nˇekolika vrstvami: povrchov´ ym vrstevnat´ ym ˇsupinov´ ym epitelem, vazivovou ˇcást´ı a svalovou ˇcást´ı. Prvn´ı dvˇe tˇretiny délky jsou tvoˇreny vazivovou a svalovou ˇca´st´ı, posledn´ı tˇretina ˇca´st´ı chrupavˇcitou. [6] Délka hlasivek udává v´ yˇsku hlasu, pˇriˇcemˇz ˇzenské hlasivky jsou m´ırnˇe kratˇs´ı neˇz muˇzské, coˇz zp˚ usobuje vyˇsˇs´ı ˇzensk´ y hlas. Nap´ınán´ım hlasivek pomoc´ı sval˚ u lze dosáhnout vyˇsˇs´ıho hlasu (aˇz 480 Hz). V klidném stavu pˇri nádechu jsou hlasivkové ˇrasy volnˇe oddáleny od sebe, takˇze hlasová ˇstˇerbina (rima glottidis) je ˇsiroká. Pˇri fonaci se hlasivky pˇribliˇzuj´ı k sobˇe, a tak uzav´ıraj´ı hlasovou ˇstˇerbinu. Subglotick´ y tlak, kter´ y pˇri fonaci nar˚ ustá, zp˚ usob´ı, 5

Tvorba hlasu


ˇze se hlasivky od sebe naráz oddál´ı, a tak dojde k u ńiku vzduchu ze subglotického prostoru. Vzápˇet´ı se hlasivky pomoc´ı napˇet´ı sval˚ u a vaz˚ u opˇet vrac´ı do uzavˇrené polohy. [4] Hlasivková ˇstˇerbina se otev´ırá smˇerem od hlasivkové chrupavky ke ˇst´ıtné chrupavce a uzav´ırá se smˇerem opaˇcn´ ym. [6]

2.3 2.3.1

Tvorba hlasu Ewaldova p´ıˇ st’ala

Ewaldova p´ıˇst’ala (obrázek 2.3), která patˇr´ı mezi historicky nejstarˇs´ı modely chován´ı hlasivek, pˇrirovnává hlasivky k p´ıˇst’ale s protirazn´ ymi jaz´ yˇcky. Tento model popisuje chován´ı hlasivek tak, ˇze subglotick´ y tlak vzduchu rozevˇre hlasivky, které se po u ńiku vzduchu a poklesu tlaku d´ıky své pruˇznosti opˇet uzavˇrou. [6]

Obrázek 2.3: Ewaldova p´ıˇst’ala. [6]

2.3.2

Teorie zdroje a filtru

Podle teorie zdroje a filtru, jiˇz v roce 1960 pˇredstavil ˇsvédsk´ y vˇedec Gunnar Fant, je hlas zvuk tvoˇren´ y vlivem kmitán´ı hlasivek, kter´ y je dále upravován pomoc´ı rezonanc´ı v dutinách vokáln´ıho traktu.

6

Tvorba hlasu


Obrázek 2.4: Schematické znázornˇen´ı hlasového akustického systému. [6] V prvn´ı fázi jsou hlasivky pˇri fonaci pˇritisknuty k sobˇe a vzduˇsn´ y proud vycházej´ıc´ı z plic je rozechv´ıvá. P˚ uvodnˇe statick´ y vzduˇsn´ y tlak, kter´ y vzniká stlaˇcen´ım plic, je pomoc´ı kmit˚ u hlasivek transformován na akustick´ y tlak, a tak vzniká prvotn´ı akustick´ y signál. Prvotn´ı akustick´ y signál se dále ˇs´ıˇr´ı pˇres hltan do u ´stn´ı, pˇr´ıpadnˇe nosn´ı dutiny. V dalˇs´ı fázi je tento akustick´ y signál v rezonanˇcn´ıch dutinách nad hlasivkami transformován do v´ ysledného akustického signálu a následnˇe pokraˇcuje ven do prostoru. [6] Schéma akustického systému, kudy se ˇs´ıˇr´ı akustick´ y signál, je zobrazeno na obrázku 2.4.

2.3.3

Myoelasto-aerodynamick´ a teorie

Aerodynamické vlastnosti hlasivek lépe popisuje teorie myoelasto-aerodynamická. Ta popisuje chován´ı hlasivek a tvorbu hlasu z pohledu dvou rovin: myoelastické a aerodynamické, které se navzájem doplˇ nuj´ı. Podle této teorie jsou kmity hlasivek závislé na jejich myoelastick´ ych vlastnostech a energie, která zp˚ usobuje jejich kmitán´ı, je dodávána aerodynamicky. [6] Myoelastická ˇca´st teorie je zamˇeˇrena pˇreváˇznˇe na elastickou deformaci hlasivek zp˚ usobenou svalov´ ym napˇet´ım a extern´ımi silami. Aerodynamická ˇcást potom popisuje 7

Hlasové poruchy a onemocnˇen´ı


vliv vzduchu proud´ıc´ıho z plic. Aerodynamická ˇca´st je zaloˇzena na existenci Bernouliho efektu (viz vztah 2.1), kter´ y se pˇri fonaci projevuje v podobˇe s´ıly, d´ıky n´ıˇz jsou hlasivky pˇritahovány k sobˇe. S´ıla vyvolaná t´ımto efektem p˚ usob´ı na povrch hlasivek spolu se silou vyvolanou tlakem vzduchu. Tˇemito silami je vyvolán periodick´ y pohyb hlasivek, které dále funguj´ı jako ventil, kter´ y propouˇst´ı pˇreruˇsovan´ y proud vzduchu v podobˇe puls˚ u v supraglotickém prostoru. Ty popisuj´ı pr˚ ubˇeh hrtanové objemové rychlosti a generuj´ı akustickou energii v podobˇe zdrojového hlasu. Pulsy procház´ı dále vokáln´ım traktem, kter´ y p˚ usob´ı jako spojen´ı rezonátor˚ u, kde jsou modulovány a dále vycház´ı ven u ´sty. Aby se mohl projevit vliv tˇechto anatomick´ ych rezonátor˚ u na kvalitu hlasu, mus´ı b´ yt bˇehem jedné periody hrtanového tónu splnˇeny dvˇe podm´ınky: rezonátory mus´ı b´ yt dostateˇcnˇe vybuzeny tlakov´ ym pulsem a rezonanˇcn´ı dutiny se mus´ı následnˇe oddˇelit od zdroje vzduchu po skonˇcen´ı pulsu. Prvn´ı podm´ınka je splnˇena, pokud tlakov´ y puls generovan´ y závˇerem glottis má bohaté frekvenˇcn´ı spektrum. Druhá podm´ınka je zajiˇstˇena správnou kinematikou a správnou funkc´ı hlasivek. Rezonanˇcn´ı dutiny na tlakov´ y puls pˇri splˇen´ı obou podm´ınek reaguj´ı vznikem modulaˇcn´ıho dˇeje, kter´ y lze ideálnˇe chápat jako pˇrechodov´ y dˇej (obrázek 2.5). Ten vzniká reakc´ı supraglotického prostoru na jednotkov´ y tlakov´ y skok. ([15], [16]) % 2 v + p = konst. 2

(2.1)

Veliˇcina % [kg/m3 ] popisuje hustotu hmoty, v [m/s] rychlost proudˇen´ı a p [P a] tlak.

Obrázek 2.5: Pˇrechodov´ y dˇej akustického signálu

2.4

Hlasov´ e poruchy a onemocnˇ en´ı

Bˇeˇzná fyziologická fonace vzniká pouze za pˇredpokladu, ˇze d˚ uleˇzité parametry jako napˇr´ıklad subglotick´ y tlak ˇci napˇet´ı hlasivek se pohybuj´ı v bˇeˇzn´ ych fyziologick´ ych hodnotách. V pˇr´ıpadˇe vych´ ylen´ı z urˇcitého intervalu bˇeˇzn´ ych hodnot docház´ı k nepravidelnému kmitán´ı hlasivek, coˇz zp˚ usobuje nefyziologickou tvorbu hlasu. Naruˇsen´ım této funkce m˚ uˇze docházet k mnoh´ ym poruchám, které se projevuj´ı r˚ uzn´ ym stupnˇem chrapotu, ˇselestu, s´ıpán´ı ˇci u ´plnou ztrátou schopnosti fonace. ([4], [2]) 8



Chrapot, jakoˇzto patologická aperiodicita, m˚ uˇze b´ yt zapˇr´ıˇcinˇen dvˇema zp˚ usoby. Prvn´ım z nich je ˇspatné dov´ırán´ı glottis, kdy nedomykavost hlasivek zp˚ usobuje u ńik vzduchu skrz ˇstˇerbinu, nad n´ıˇz následnˇe vzniká v´ır. To má za následek hlas, v nˇemˇz je slyˇset ˇselest ˇci dyˇsná pˇr´ımˇes. Takov´ yto hlas m˚ uˇzeme charakterizovat jako hlas dyˇsn´ y. [4] Druh´ ym zp˚ usobem vzniku chrapotu je zmˇena hmoty hlasivek ˇci jej´ıho rozloˇzen´ı, coˇz zp˚ usobuje naruˇsen´ı jejich fyzikáln´ıch vlastnost´ı, a následnˇe jejich nepravidelné kmitán´ı s moˇznost´ı rozd´ılné amplitudy ˇci frekvence. Takov´ y hlas b´ yvá naz´ yván jako hrub´ y, drsn´ y ˇci chraptiv´ y. [4] Dalˇs´ım zp˚ usobem poruˇsen´ı pravidelného kmitán´ı hlasivek je diplofonie, kdy docház´ı ke stˇr´ıdán´ı r˚ uzn´ ych délek kmit˚ u, nebot’ kaˇzdá hlasivka kmitá s jinou frekvenc´ı. Takov´ yto hlas zn´ı jako spojen´ı dvou r˚ uzn´ ych hlas˚ u. [4] Hlasové poruchy lze obecnˇe rozdˇelit na organické a funkˇcn´ı. Organické poruchy jsou charakterizovány patologicko-anatomick´ ymi zmˇenami na hrtanov´ ych strukturách. [2] Pˇri funkˇcn´ıch poruchách nen´ı v hrtanu patologick´ y nález, ale pˇretrvávaj´ı hlasové pot´ıˇze. [4] Z hlediska této práce jsou v´ yznamnˇejˇs´ı poruchy organické. Následuj´ıc´ı text shrnuje nejv´ yznamnˇejˇs´ı hlasové poruchy, jak jsou popsány v [7]. • Uzl´ık – také zpˇeváck´ y uzl´ık. Vzniká jako d˚ usledek chronické hlasové námahy. Jedná se o zbytnˇen´ı hlasivkové sliznice zp˚ usobuj´ıc´ı ne´ upln´ y závˇer glottis. Zhorˇsen´ı stavu m˚ uˇze vést ke vzniku hlasivkového polypu. [11] • Polyp – vazivov´ y u ´tvar se stopkou na hlasivce zp˚ usobuj´ıc´ı ne´ uplné zav´ırán´ı hlasivkové ˇstˇerbiny [9]. Spolu s napˇr. Reinkeho edémem b´ yvá oznaˇcován jako neprav´ y nádor [11]. Vzniká náhl´ ym pˇrepˇet´ım hlasivek ˇci na základˇe vleklého zánˇetu hrtanu. M˚ uˇze vzniknout i zhorˇsen´ım stavu zpˇeváckého uzl´ıku. [11] • Reinkeho edém – otok hlasivek vznikl´ y mechanickou traumatizac´ı. Vyskytuje se nejˇcastˇeji u kuˇra´k˚ u ˇci profesionáln´ıch ˇreˇcn´ık˚ u. Mezi projevy patˇr´ı chrapot ˇci zmˇena hloubky hlasu, u velk´ ych nález˚ u i duˇsnost [11]. M˚ uˇze dosahovat velk´ ych rozmˇer˚ u a zp˚ usobovat pˇrekryv hlasivek. • Papilom – prav´ y benign´ı nádor zp˚ usoben´ y virovˇe. Jeho v´ yskyt nen´ı neobvykl´ y ani u dˇet´ı, kde se vyskytuje vˇetˇsinou ve shluc´ıch, v pr˚ ubˇehu puberty ale m˚ uˇze vlivem hormon˚ u regredovat. U dospˇel´ ych m˚ uˇze hrozit malign´ı degenerace nádoru, ˇcetnost recidiv ale nen´ı tak vysoká jako u dˇet´ı. [11] • Karcinom – nádorové onemocnˇen´ı hrtanu. Jeho vznik m˚ uˇze b´ yt podpoˇren dlouhodob´ ym siln´ ym kouˇren´ım ˇci pit´ım alkoholu. Podle um´ıstˇen´ı se rozliˇsuj´ı 3 typy 9



karcinomu hrtanu: glotick´ y, supraglotick´ y a subglotick´ y. Symptomy jsou závislé na um´ıstˇen´ı a rozsahu nádoru. Karcinom hlasivek se projevuje chrapotem, pˇri um´ıstˇen´ı nad prostorem hlasivek patˇr´ı mezi pˇr´ıznaky pocit ciz´ıho tˇelesa, karcinom v subglotickém prostoru se projevuje duˇsnost´ı. [11] • Chronická laryngitida – chronick´ y vlekl´ y zánˇet hrtanové sliznice spojen´ y s dysfoni´ı. Projevuje se pocitem ciz´ıho tˇelesa v krku, pocitem ˇskrábán´ı a such´ ym kaˇslem. Vzniká vlivem vnˇejˇs´ıch ˇskodlivin, jako je kouˇren´ı, prach, nevhodné klimatické podm´ınky ˇci pˇr´ıliˇsná hlasová zátˇeˇz [11]. • Paréza zvratného nervu – vˇetˇsinou jednostranná obrna. Zp˚ usobuje nedomykavost hlasivek. Projevuje se slab´ ym hlasem a ˇcast´ ym odkaˇsláván´ım [11]. • Myopatie – ˇcásteˇcná obrna hlasivkov´ ych sval˚ u [10]. • Hemoragická cysta – vejˇcitá léze pod sliznic´ı vznikaj´ıc´ı nejˇcastˇeji pˇrepˇet´ım pˇrekrven´ ych hlasivek. M˚ uˇze zp˚ usobit nepravidelné kmitán´ı ˇci nedostateˇcné dov´ırán´ı hlasivek, coˇz se m˚ uˇze projevovat zv´ yˇsenou dyˇsnost´ı. • Granulom – chronick´ y zánˇet na chrupavˇcité ˇca´sti hlasivky [10].

10

3 Vyˇsetˇrovac´ı metody Pro zkoumán´ı a vyˇsetˇrován´ı hlasivek a celého hlasového aparátu existuje celá ˇrada metod, které budou v následuj´ıc´ım textu rozdˇeleny a struˇcnˇe popsány na základˇe pˇrehledu v [2].

3.1 3.1.1

Popisn´ e – diagnostick´ e metody Nepˇ r´ım´ a laryngoskopie

Nepˇr´ımá laryngoskopie je vyˇsetˇrovac´ı metoda, která byla vyvinuta jiˇz v 19. stolet´ı. P˚ uvodn´ı vyˇsetˇren´ı pomoc´ı zrcátka zasunutého do zadn´ı ˇcásti u ´stn´ı dutiny se v souˇcasné dobˇe jiˇz ˇrad´ı mezi zastaralé vyˇsetˇrovac´ı metody. V dneˇsn´ı dobˇe se toto vyˇsetˇren´ı provád´ı se sloˇzitˇejˇs´ım optick´ ym zaˇr´ızen´ım pˇriloˇzen´ ym na zadn´ı stˇenu hltanu [11]. Ani v této podobˇe nen´ı dnes pˇr´ıliˇs vyuˇz´ıváno, nebot’ vzhledem k nutnému vysunut´ı a pˇridrˇzen´ı jazyka neodpov´ıdá normáln´ı fyziologi. U nˇekter´ ych pacient˚ u se siln´ ym dávic´ım reflexem je dokonce nutné pˇred takov´ ym vyˇsetˇren´ım provést anestezii, coˇz jeˇstˇe v´ıce naruˇsuje bˇeˇznou fyziologickou funkci hrtanu. V souˇcasné dobˇe je rozˇs´ıˇrena metoda vyuˇz´ıvaj´ıc´ı záznam˚ u z vysokorychlostn´ı kamery (HSV). Toto zaˇr´ızen´ı je schopno zaznamenat aˇz 4000 sn´ımk˚ u/s. Poˇr´ızené sn´ımky se dále analyzuj´ı a je moˇzné z nich z´ıskat informace o symetrii kmitán´ı hlasivek ˇci geometrii ˇstˇerbiny jako napˇr. plocha a obvod, poloha tˇeˇziˇstˇe, anatomická osa hlasivek atd. Dalˇs´ım dnes pouˇz´ıvan´ ym vyˇsetˇren´ım je videokymografie (VKG), kdy jsou záznamy poˇr´ızené bˇehem vyˇsetˇren´ı vysokorychlostn´ı kamerou podrobeny kymografické anal´ yze zkoumaj´ıc´ı dynamiku a kinematiku hlasivek na základˇe videosekvence sn´ımk˚ u glottis.

3.1.2

Pˇ r´ım´ a laryngoskopie

Bˇehem pˇr´ımé laryngoskopie je pacient vyˇsetˇrován flexibiln´ım laryngoskopem, kter´ y se vsouvá skrz nosn´ı dutinu aˇz do hrtanu, coˇz m˚ uˇze b´ yt pro pacienta velmi nepˇr´ıjemné. Jedná se o vyˇsetˇren´ı, které se v souˇcasné dobˇe vyuˇz´ıvá pouze pˇri menˇs´ıch chirurgick´ ych zákroc´ıch provádˇen´ ych v celkové anestezii [11], ale i v tˇechto pˇr´ıpadech mnoz´ı lékaˇri preferuj´ı laryngoskopii provádˇenou nepˇr´ımou metodou.

11

Funkˇcn´ı – diagnostické metody

3.1.3

Vyˇsetˇrovac´ı metody

Laryngostroboskopie

Laryngostroboskopie je metoda zaloˇzená na osvˇetlován´ı kmitaj´ıc´ıch hlasivek svˇetlem, které je téˇz kmitaj´ıc´ı. V pˇr´ıpadˇe, ˇze frekvence kmit˚ u svˇetla je shodná s frekvenc´ı kmit˚ u hlasivek, jev´ı se pozorovateli hlasivky v klidu. V pˇr´ıpadˇe, ˇze frekvence svˇetla a hlasivek se rozcház´ı, dojde ke zdánlivému zpomalen´ı zábˇeru, coˇz umoˇzn ˇuje lepˇs´ı pozorován´ı a následnˇe hodnocen´ı pravidelnosti kmit˚ u, amplitudu kmit˚ u a ˇs´ıˇren´ı slizniˇcn´ı vlny. Toto vyˇsetˇren´ı je d˚ uleˇzité pro hodnocen´ı správnosti tvorby hlasu a k tomuto u ´ˇcelu se také bˇeˇznˇe doplˇ nuje o dalˇs´ı metody, jako je napˇr´ıklad vyˇsetˇren´ı hlasového pole.

3.1.4

RTG vyˇ setˇ ren´ı

Rentgenová metoda se pouˇz´ıvá jen u podezˇren´ı na pˇr´ıtomnost ciz´ıch tˇeles v oblasti hrtanu, ale i v tomto pˇr´ıpadˇe je vhodnˇejˇs´ı provést jiná vyˇsetˇren´ı, konkrétnˇe pˇr´ımou laryngoskopii. V pˇr´ıpadˇe nádorov´ ych onemocnˇen´ı hrtanu má toto vyˇsetˇren´ı samozˇrejmˇe své opodstatnˇen´ı, ale pro funkˇcn´ı diagnostiku nemá v´ yznam.

3.2 3.2.1

Funkˇ cn´ı – diagnostick´ e metody Akustick´ e metody

Akustické vyˇsetˇrovac´ı metody jsou zaloˇzeny na spektráln´ı ˇci akustické anal´ yze, na jejichˇz základˇe je následnˇe provedeno hodnocen´ı akustické stránky hlasu. Tyto metody se ˇrad´ı mezi nejpˇresnˇejˇs´ı.

Sonografick´ a anal´ yza Sonografická anal´ yza, jinak naz´ yvaná viditelná ˇreˇc, je metodou poskytuj´ıc´ı obraz hlasového spektra. Zvukov´ y záznam je nahráván na magnetick´ y kotouˇc a poˇr´ızen´ y signál je zpracován akustick´ ym filtrem. Ten propust´ı pouze nˇekteré frekvence, které jsou elektrick´ ym záznamem pˇreneseny na pap´ır. Na základˇe hustoty ˇcar, a tedy v´ ysledné sytosti barvy, lze následnˇe urˇcit s´ılu signálu.

12



Tˇ r´ıdimenzion´ aln´ı anal´ yza periodicity hlasu (3D – PAN) 3D-PAN je metoda zaloˇzená na sledován´ı délky a amplitudy vln hrtanového tónu. Poskytuje dva d˚ uleˇzité parametry: jitter, kter´ y vyjadˇruje procentn´ı rozd´ıl mezi délkami jednotliv´ ych vln, a shimmer, kter´ y popisuje procentn´ı rozd´ıl v amplitudách. V´ yhodou této metody je, ˇze kromˇe kvantitativn´ıch informac´ı podává i grafické znázornˇen´ı, coˇz umoˇzn ˇuje z v´ ysledného grafu rychle urˇcit, zda je analyzovan´ y hlas zdrav´ y.

Multidimenzion´ aln´ı anal´ yza (MDVA) MDVA zpracovává zvuk jako digitáln´ı signál, coˇz pˇrináˇs´ı mnohé v´ yhody. Toto vyˇsetˇren´ı pˇrináˇs´ı informace o témˇeˇr vˇsech parametrech kvality hlasu. Zaˇr´ızen´ı, která se pro tuto metodu vyuˇz´ıvaj´ı, jsou vˇetˇsinou schopna poˇr´ızená data i pˇr´ımo vyhodnotit na základˇe srovnán´ı s normativn´ımi daty. Mezi informace, které MDVA poskytuje, patˇr´ı napˇr´ıklad vyhodnocen´ı nejhlubˇs´ı ˇci nejvyˇsˇs´ı základn´ı frekvence, fonaˇcn´ı frekvenˇcn´ı rozsah ˇci celkov´ y poˇcet period (v´ıce viz kapitola 4.3).

Metoda anal´ yzy okamˇ zit´ eho spektra Jedná se o dnes velmi málo vyuˇz´ıvanou metodu, která sice poskytuje detailn´ı informace o spektru po jednotliv´ ych ˇcasov´ ych u ´sec´ıch, bohuˇzel ale nemá velk´ y v´ yznam pro klinickou praxi.

Hlasov´ e pole Vyˇsetˇren´ı hlasového pole je metoda poskytuj´ıc´ı informace o frekvenˇcn´ım i dynamickém rozsahu pacientova hlasu. Lze je provést pro mluvn´ı i zpˇevn´ y hlas, ˇc´ımˇz z´ıskáme komplexn´ı spektrum hlasu. Vyˇsetˇren´ı hlasového pole nen´ı metoda finanˇcnˇe nároˇcná – k vyˇsetˇren´ı je tˇreba pouze zvukomˇer a k urˇcen´ı frekvenˇcn´ıho rozsahu hlasu lze pouˇz´ıt libovoln´ y hudebn´ı nástroj. Bˇeˇzn´ y postup spoˇc´ıvá v tom, ˇze pacient fonuje samohlásky v celém frekvenˇcn´ım rozsahu hlasu a s r˚ uzn´ ymi intenzitami. Tato metoda se také vyuˇz´ıvá pro zátˇeˇzov´ y test, kdy pacient ˇcte po dobu 30 minut urˇcit´ y text pˇri stˇredn´ı aˇz niˇzˇs´ı fonaˇcn´ı intenzitˇe. Pˇred i po testu se nahraje paci13



ent˚ uv hlas. Pokud po doˇcten´ı dojde ke z´ uˇzen´ı hlasového spektra z frekvenˇcn´ıho ˇci dynamického hlediska, lze diagnostikovat zv´ yˇsenou hlasovou unavitelnost.

3.2.2

Elektrofyziologick´ e metody

Elektroglottografie (EGG) EGG je vyˇsetˇren´ı zaloˇzené na sn´ımán´ı zmˇen elektrického odporu vznikaj´ıc´ıch kmitán´ım hlasivek a zmˇenou tvaru hlasivkové ˇstˇerbiny. K vyˇsetˇren´ı jsou pouˇz´ıvány sn´ımac´ı elektrody, které se umist’uj´ı na ˇst´ıtnou chrupavku. V´ ysledn´ y glottogram podává informace o ˇcasu závˇeru a otevˇren´ı ˇstˇerbiny. Dnes se tato metoda doplˇ nuje o soubˇeˇznˇe provádˇenou stroboskopii, coˇz umoˇzn ˇuje srovnávat fáze kmit˚ u poˇr´ızené obˇema zp˚ usoby. Bohuˇzel touto metodou nen´ı moˇzné jednoznaˇcnˇe diagnostikovat konkrétn´ı typy hlasov´ ych poruch.

Elektromyografie (EMG) Pˇrestoˇze se jedná o metodu bˇeˇznˇe vyuˇz´ıvanou v jin´ ych lékaˇrsk´ ych disciplinách, ve foniatrii slouˇz´ı EMG sp´ıˇse jako metoda podp˚ urná ˇci doplˇ nková k jin´ ym vyˇsetˇren´ım. Jedná se o metodu vyuˇz´ıvaj´ıc´ı zaveden´ı jehlov´ ych nebo povrchov´ ych elektrod, která poskytuje informace o aktivitách vnitˇrn´ıch hrtanov´ ych sval˚ u v pr˚ ubˇehu fonace. Z tohoto d˚ uvodu se vyuˇz´ıvá pˇreváˇznˇe u pacient˚ u s obrnou zvratného nervu.

3.2.3

Aerodynamick´ e metody

Aerodynamická vyˇsetˇren´ı se soustˇred’uj´ı hlavnˇe na techniku d´ ychán´ı a mnoˇzstv´ı ˇci rychlost proudˇen´ı vzduchu hlasivkovou ˇstˇerbinou.

Pneumografie Jedná se o dnes jiˇz zastaralé vyˇsetˇren´ı, pˇri nˇemˇz se sleduj´ı pohyby hrudn´ıku a bˇriˇsn´ı stˇeny. Na základˇe tˇechto sledován´ı lze zjistit napˇr´ıklad pomˇer vdechu a v´ ydechu, dechovou frekvenci ˇci fonaˇcn´ı tlak. Tato metoda byla nahrazena v´ yraznˇe obsáhlejˇs´ı pneumotachografi´ı. 14

Metody pouˇz´ıvané ORL klinikou FN Bory


Pneumotachografie Pneumotachografie je metoda umoˇzn ˇuj´ıc´ı mˇeˇren´ı mnoˇzstv´ı a rychlosti proudu vzduchu v hlasivkové ˇstˇerbinˇe ˇci subglotického tlaku. Bˇehem vyˇsetˇren´ı má pacient na u ´stech pˇriloˇzenou masku a ucpané nosn´ı d´ırky. Proud vzduchu je zaznamenáván senzitivn´ım sn´ımaˇcem a zvuk je nahráván mikrofonem. Problém nastává v otázce mˇeˇren´ı subglotického tlaku, nebot’ ani jeden ze zp˚ usob˚ u nen´ı ideáln´ı. Prvn´ı moˇznost´ı je zaveden´ı jehly do subglotického prostoru, coˇz ale nen´ı kladnˇe pˇrij´ımáno ani pacienty, ani lékaˇri, a to z d˚ uvodu pˇr´ıliˇsné invazivnosti této metody. Druhá moˇznost, jak zmˇeˇrit subglotick´ y tlak, je zaveden´ı katetru a mˇeˇric´ıho balónku do oblasti pod hlasivkami, ale ani tento zp˚ usob nen´ı u ´plnˇe vhodn´ y, nebot’ balónek naruˇsuje normáln´ı fyziologickou funkci pˇri tvorbˇe hlasu. Dalˇs´ı zp˚ usob mˇeˇren´ı subglotického tlaku je moˇzné realizovat prostˇrednictv´ım mˇeˇric´ı hadiˇcky um´ıstˇené na jazyku. Této metody vyuˇz´ıvá pˇr´ıstroj Phonatory Aerodynamic System od spoleˇcnosti KayPENTAX. Mˇeˇren´ı tlaku v tomto pˇr´ıpadˇe prob´ıhá nepˇr´ımo pˇri fonaci slabiky pá“, nebot’ pˇri fonaci konsonantu p“ je vzduchov´ y sloupec od ” ” plic aˇz po rty nepˇreruˇsen, a tak je tlak v u ´stech totoˇzn´ y s tlakem v oblasti pod hlasivkami. [1] Dalˇs´ım nev´ yhodou této metody je fakt, ˇze maska, jiˇz mus´ı m´ıt pacient pˇritisknutou na u ´stech, znaˇcnˇe omezuje pˇrirozenou artikulaci, coˇz zp˚ usobuje, ˇze namˇeˇrené u ´daje nejsou naprosto pˇresné. Z tohoto d˚ uvodu se pneumotachografické vyˇsetˇren´ı bˇeˇznˇe doplˇ nuje dalˇs´ımi metodami.

3.3

Metody pouˇ z´ıvan´ e ORL klinikou FN Bory

Otorinolaryngologická klinika Fakultn´ı nemocnice Bory vyuˇz´ıvá ve své ˇcinnosti komplexn´ı soubor r˚ uznorod´ ych foniatrick´ ych vyˇsetˇrovac´ıch metod. Nˇekteré z nich patˇr´ı mezi tradiˇcnˇe pouˇz´ıvaná vyˇsetˇren´ı, jiné jsou zat´ım v experimentáln´ı fázi, jako napˇr. aerodynamická vyˇsetˇren´ı, jejichˇz moˇznostmi se zab´ yvá tato práce. Soubor metod pro vyˇsetˇren´ı hlasivek zahrnuje následuj´ıc´ı: • Anal´ yza hlasového pole (VRP) - viz kapitola 3.2.1 • Multidimenzionáln´ı anal´ yza (MDVA) - viz kapitola 3.2.1 • Anal´ yza záznam˚ u z vysokorychlostn´ı kamery - viz kapitola 3.1.1 15

Metody pouˇz´ıvané ORL klinikou FN Bory


• Videokymografie (VKG) - viz kapitola 3.1.1 • Anal´ yza jednoho kmitu hlasivek (SCORE) - viz kapitola 4.4 • Zátˇeˇzové hlasové testy (STRESS test) - viz [24] • Aerodynamická vyˇsetˇren´ı hlasivek - viz kapitola 4.1 • Detekce nestandardn´ıho kmitu hlasivek (AOD) - viz [9]

16

4 Provedená vyˇsetˇren´ı

Obrázek 4.1: Schéma proveden´ ych vyˇsetˇren´ı a zpracován´ı dat V rámci této práce byla provedena aerodynamická vyˇsetˇren´ı na 25 z foniatrického hlediska zdrav´ ych jedinc´ıch ve vˇeku mezi 20 a 55 lety. Mezi subjekty bylo 16 ˇzen a 9 muˇz˚ u. Kaˇzd´ y dobrovoln´ık podstoupil 5 - 7 tˇechto mˇeˇren´ı pˇri r˚ uzné intenzitˇe fonace. Pro srovnán´ı a doplnˇen´ı v´ ysledn´ ych parametr˚ u z´ıskan´ ych z aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı byl signál zaznamenan´ y mikrofonem bˇehem tˇechto vyˇsetˇren´ı dále zpracován a podroben multidimenzionáln´ı anal´ yze a jednoduchému testu SCORE. Schéma proveden´ ych vyˇsetˇren´ı a zpracován´ı dat je na obrázku 4.1.

4.1 4.1.1

Aerodynamick´ e vyˇ setˇ ren´ı Pouˇ zit´ e zaˇ r´ızen´ı

Pro mˇeˇren´ı aerodynamick´ ych vlastnost´ı laryngu bylo pouˇzito zaˇr´ızen´ı Phonatory Aerodynamic System Model 6600 (PAS) vyvinuté spoleˇcnost´ı KayPENTAX [5]. Jedná se o komplexn´ı systém, kter´ y sestává z extern´ıho modulu slouˇz´ıc´ıho k samotnému vyˇsetˇren´ı a softwaru pro zpracován´ı a zobrazován´ı dat. Tento systém kombinuje aerodynamická a akustická data, z nichˇz dopoˇc´ıtává dalˇs´ı parametry. Dá se vyuˇz´ıt k ˇradˇe rozliˇcn´ ych vyˇsetˇren´ı, napˇr. m˚ uˇze podat informace o vitáln´ı kapacitˇe plic, hlasové u ´ˇcinnosti, aerodynamickém odporu a pˇri dlouhodobé fonaci lze z´ıskat hodnoty jako délka ˇci intenzita fonace. Pˇr´ıstroj zahrnuje nˇekolik moˇzn´ ych protokol˚ u zamˇeˇren´ ych na r˚ uzné aerodynamické charakteristiky hlasu, napˇr´ıklad na hlasovou u ´ˇcinnost ˇci vitáln´ı kapacitu plic. Tyto protokoly se liˇs´ı nejen z´ıskan´ ymi parametry, ale také pr˚ ubˇehem mˇeˇren´ı a rozd´ıln´ ymi slabikami, které by mˇel pacient fonovat. 17

Aerodynamické vyˇsetˇren´ı

Provedená vyˇsetˇren´ı

Obrázek 4.2: Schéma pˇr´ıstroje PAS [13]

Obrázek 4.3: Pohled na pˇr´ıstroj PAS shora [13]

18



Obrázek 4.4: Pr˚ ubˇeh mˇeˇren´ı systémem PAS [5] Zaˇr´ızen´ı se skládá ze samotného pˇr´ıstroje s drˇzadly, obliˇcejové masky, sn´ımaˇce pr˚ utoku vzduchu, mikrofonu pro mˇeˇren´ı akustického tlaku a hadiˇcky se sn´ımaˇcem subglotického tlaku [1]. Pˇr´ıstroj je zobrazen na obrázc´ıch 4.2 a 4.3. Do drˇza´ku v pˇredn´ı horn´ı ˇca´sti pˇr´ıstroje je ze zadn´ı strany zasazena hlavice pneumotachu, která je s pˇr´ıstrojem spojena haiˇckami pro proud vzduchu. Do drˇza´ku je shora pˇrivedena vymˇenitelná intraoráln´ı trubiˇcka pro mˇeˇren´ı subglotického tlaku, která je k pˇr´ıstroji pˇripojena vˇetˇs´ı gumovou hadiˇckou a jej´ı druh´ y konec vycház´ı z drˇza´ku na stranˇe, kam se pˇripevˇ nuje obliˇcejová maska. Druh´ y konec drˇzáku slouˇz´ı k pˇripojen´ı obliˇcejové masky. Na zadn´ı stranˇe pˇr´ıstroje je bl´ızko k pneumotachu um´ıstˇen drˇza´k na mikrofon, kter´ y se pˇripojuje do zaˇr´ızen´ı pˇres k tomu urˇcen´ y port. Pro hlasité fonace lze mikrofon pomoc´ı otáˇcen´ı nástavce oddálit od pneumotachu. [13] Bˇehem mˇeˇren´ı jsou poˇrizované signály v reálném ˇcase zobrazovány na obrazovce PAS softwaru.

4.1.2

Pr˚ ubˇ eh mˇ eˇ ren´ı

Pro u ´ˇcely této práce byl vybrán jako relevantn´ı protokol VOEF (Voicing Efficiency), kter´ y je zamˇeˇren na hlasovou u ´ˇcinnost. Pr˚ ubˇeh mˇeˇren´ı pro tento protokol je následuj´ıc´ı: Jedinec uchop´ı pˇr´ıstroj za drˇzadla v u ´rovni obliˇceje a hadiˇcku pro sn´ımán´ı subglotického tlaku vloˇz´ı do u ´st tak, aby nebyla ucpána jazykem ani dásn´ı, a pˇres oblast nosu a u ´st pˇriloˇz´ı obliˇcejovou masku. 19



oblast fonace „p“

oblast fonace „a“ oblast fonace „paaaaa…“

Obrázek 4.5: Signál z´ıskan´ y fonac´ı slabiky pa“ ” Samotné mˇeˇren´ı prob´ıhá pˇri opakované fonaci slabiky pa“, pˇriˇcemˇz p“ by mˇelo ” ” b´ yt v´ yraznˇe vysloveno a fonace samohlásky a“ by mˇela trvat 1 - 2 s. Bˇehem této ” slabiky docház´ı k nepˇr´ımému mˇeˇren´ı subglotického tlaku, jak je popsáno v 3.2.3. Signál z´ıskan´ y pˇri fonaci této slabiky je zobrazen na obrázku 4.5. Toto vyˇsetˇren´ı bylo provedeno u kaˇzdého jedince minimálnˇe pˇetkrát, a to pˇri r˚ uzn´ ych intenzitách fonace od nejtiˇsˇs´ı aˇz po nejhlasitˇejˇs´ı, aby bylo moˇzné dále odvodit v´ yvoj vybran´ ych parametr˚ u v závislosti na intenzitˇe fonace.

4.1.3

Z´ıskan´ e parametry

Pro u ´ˇcely této práce byly jako relevantn´ı vybrány parametry zahrnuté ve speciáln´ım protokolu pˇr´ıstroje pro hlasovou u ´ˇcinnost. Jedná se o následuj´ıc´ı parametry [13]: • MAXDB - Maximum Sound Pressure Level [dB] - maximáln´ı hladina akustického tlaku - viz vztah 4.1 • MEADB - Mean Sound Pressure Level [dB] - pr˚ umˇerná u ´roveˇ n akustického tlaku - viz vztah 4.1 • PHODB - Mean Sound Pressure Level During Voicing [dB] - pr˚ umˇerná u ´roveˇ n akustického tlaku pˇri fonaci - viz vztah 4.1 • MEAP - Mean Pitch [Hz] - pr˚ umˇerná v´ yˇska tónu • RANP - Pitch Range [Hz] – rozsah v´ yˇsek tónu 20



• FET100 - Expiratory Airflow Duration [s] – délka v´ ydechu • PAP - Peak Air Pressure [cmH2 O] - nejvyˇsˇs´ı namˇeˇren´ y tlak – odpov´ıdá nejvyˇsˇs´ımu subglotickému tlaku • MPAP - Mean Peak Air Pressure [cmH2 O] - pr˚ umˇern´ y subglotick´ y tlak • PEF - Peak Expiratory Airflow [l/s] – nejvyˇsˇs´ı pr˚ utok vzduchu pˇri v´ ydechu • TARF - Target Airflow [l/s] - pr˚ utok vzduchu mezi hlasivkami bˇehem fonace • FVC - Expiratory Volume [l] – celkov´ y objem vydechovaného vzduchu • MFPHO - Mean Airflow During Voicing [l/s] – celkov´ y pr˚ utok vzduchu bˇehem fonace • APOW - Aerodynamic Power [W ] - aerodyamick´ y v´ ykon, viz vztah 4.2 • ARES - Aerodynamic Resistance [cmH2 O/(l/s)] - aerodynamick´ y odpor, viz vztah 4.3 • AOHM - Acoustic Ohms [dynesec/cm5 ] - aerodynamick´ y odpor • AEFF - Aerodynamic Efficiency [10−6 ] - hlasová u ´ˇcinnost - pomˇer akustického v´ ykonu k aerodynamickému v´ ykonu, viz vztah 4.4 • AP - Acoustic Power [W ] - akustick´ y v´ ykon (pomocn´ y parametr) Mezi pˇr´ımo mˇeˇrené parametry patˇr´ı pouze akustick´ y tlak, subglotick´ y tlak a pr˚ utok vzduchu. Ostatn´ı hodnoty jsou pˇr´ıstrojem dopoˇc´ıtávány. Základn´ı vztahy pro nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı parametry jsou uvedeny v následuj´ıc´ım textu.

SP L = 20log

P [dB] Po

(4.1)

P vyjadˇruje hodnotu aktuáln´ıho akustického tlaku [N/m2 ] a Po je vyjádˇren´ım standardn´ıho referenˇcn´ıho akustického tlaku pro práh slyˇsen´ı (2 · 10−5 P a) AP OW = M P AP · T ARF · 0, 09806

ARES =

M P AP T ARF

21

(4.2)

(4.3)

Podm´ınky vyˇsetˇren´ı, normativn´ı hodnoty parametr˚ u

1, 4137 · 10−7 · 10 AP = AEF F = AP OW AP OW

4.2


M EADB 10

(4.4)

Podm´ınky vyˇ setˇ ren´ı, normativn´ı hodnoty parametr˚ u

Jako nejv´ yznamnˇejˇs´ı parametry pro tuto práci byly urˇceny parametry ARES a AEFF, u nichˇz je nutné pro následné porovnán´ı v´ ysledk˚ u s fyziologick´ ymi hodnotami dodrˇzet dvˇe základn´ı podm´ınky [1]: 1. Konstantn´ı frekvence fonace bˇehem vyˇsetˇren´ı. 2. Konstantn´ı intenzita fonace na hladinˇe 75 dB pˇri konstantn´ı frekvenci hrtanového tónu. Fyziologické hodnoty parametru AEFF jsou následuj´ıc´ı [1]: • muˇzi: AEF Fm = 150 · 10−6 • ˇzeny: AEF Fz = 220 · 10−6 V pˇr´ıpadˇe parametru AEFF znamenaj´ı namˇeˇrené hodnoty, které jsou niˇzˇs´ı neˇz fyziologické, moˇznost hlasové poruchy. Namˇeˇrené hodnoty, které jsou rovné ˇci pˇresahuj´ıc´ı hodnotu fyziologickou, naopak znamenaj´ı bezchybn´ y závˇer glottis. [1] Fyziologické hodnoty parametru ARES jsou následuj´ıc´ı [1]: • muˇzi: ARESm = 35cmH2 O/(l/s) • ˇzeny: ARESz = 38cmH2 O/(l/s) Namˇeˇrené hodnoty rovné fyziologick´ ym odpov´ıdaj´ı bezchybnému závˇeru glottis, vyˇsˇs´ı hodnoty mohou znamenat pˇrekáˇzku na hlasivkách, která brán´ı proudˇen´ı vzduchu hlasivkami. Naopak hodnoty niˇzˇs´ı neˇz fyziologické odpov´ıdaj´ı nedomykavosti hlasivek ˇci u ´tvaru na jejich okraji. [1] Právˇe vzhledem k obt´ıˇznˇe udrˇziteln´ ym podm´ınkám vyˇsetˇren´ı je tato práce primárnˇe zamˇeˇrena na zjiˇstˇen´ı závislosti a následné urˇcen´ı referenˇcn´ı kˇrivky AEF F = f (M EADB). Kˇrivku by bylo moˇzné pouˇz´ıt pro pˇrepoˇcet namˇeˇren´ ych hodnot parametr˚ u na odpov´ıdaj´ıc´ı hodnoty pˇri intenzitˇe 75 dB pro porovnán´ı s fyziologick´ ymi hodnotami, ˇci 22

Multidimenzionáln´ı analýza


18-39 let (n=78)

40-59 let (n=41)

60+ let (n=78)

Průměr (směr. odchylka)

Rozpětí


Rozpětí


Rozpětí

75,83 (4,64)

67,74 - 85,56

75,35 (4,32)

68,37 - 85,76

79,14 (6,49)

69,48 - 93,04

Ženy

MEADB

179,19 (257,33)

13,12 - 1038,30

90,92 (113,07)

13,62 - 558,52

224,46 (251,08)

24,70 - 827,77

Muži

MEADB

77,24 (5,40)

66,88 - 86,76

78,77 (4,28)

71,91 - 87,22

76,68 (4,22)

70,05 - 83,36

AEFF

90,05 (66,69)

22,94 - 244,56

78,67 (67,05)

13,56 - 262,44

164,46 (135,40)

4,26 - 418,60

AEFF

Obrázek 4.6: Normativn´ı hodnoty vybran´ ych parametr˚ u podle [17]. pro vzájemné porovnáván´ı hodnot napˇr. pˇred a po zákroku, které byly poˇr´ızeny za r˚ uzn´ ych fonaˇcn´ıch intenzit. Pro porovnán´ı z´ıskan´ ych aerodynamick´ ych parametr˚ u byly pouˇzity v´ ysledky projektu z roku 2011, jehoˇz v´ ystupem jsou normativn´ı hodnoty parametr˚ u pro pˇr´ıstroj KayPENTAX Phonatory Aerodynamic System Model 6600 pro dospˇelé jedince [17]. Zkoumáno bylo 157 zdrav´ ych jedinc˚ u (69 muˇz˚ u, 89 ˇzen), kteˇr´ı byli rozdˇeleni do 3 vˇekov´ ych skupin (18-39, 40-59, 60+). Vyˇsetˇren´ı prob´ıhalo vˇzdy na komfortn´ı frekvenci i intenzitˇe fonace. V´ ysledky nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ıch parametr˚ u jsou zobrazeny v tabulce 4.6.

4.3

Multidimenzion´ aln´ı anal´ yza

K posouzen´ı v´ ysledk˚ u z aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı byla provedena i multidimenzionáln´ı anal´ yza hlasu (MDVA) za pomoci programu specializovaného na toto vyˇsetˇren´ı. Anal´ yza byla provedena pro kaˇzdé d´ılˇc´ı vyˇsetˇren´ı z PAS. Pro rozbor byla vybrána vˇzdy druhá fonace slabiky pa“. ” V´ ystupem tohoto vyˇsetˇren´ı je opˇet soubor parametr˚ u komplexnˇe popisuj´ıc´ıch hlasové kvality.jejichˇz hodnoty jsou vypsány ve v´ ystupn´ım textovém souboru typu .mdv. Souˇca´st´ı v´ ystupu je i profilov´ y graf, z nˇejˇz lze zˇretelnˇe rozeznat fyziologické, ˇci patologické hodnoty.

4.3.1

Pouˇ zit´ y syst´ em hodnocen´ı

Pro zpracován´ı audiosignálu a proveden´ı multidimenzionáln´ı anal´ yzy byl pouˇzit Multi-Dimensional Voice Program, Model 5105. Jedná se o nástroj, kter´ y urˇcuje hodnoty aˇz 22 parametr˚ u hodnot´ıc´ıch akustické vlastnosti hlasu, které následnˇe vyhodnocuje. Anal´ yza prob´ıhá na základˇe jednoho 23



Obrázek 4.7: Zpracován´ı signálu pomoc´ı MDVA vzorku audiosignálu a v´ ystup tvoˇr´ı numerické i grafické vyjádˇren´ı zjiˇstˇen´ ych hodnot parametr˚ u, které jsou porovnány s rozsáhlou databáz´ı normativn´ıch hodnot zdrav´ ych i nemocn´ ych jedinc˚ u. Mezi nejd˚ uleˇzitˇejˇs´ı paramtery, které zaˇr´ızen´ı umoˇzn ˇuje urˇcit, patˇr´ı jitter a shimmer (frekvenˇcn´ı a amplitudové kol´ısán´ı). Pro komplexnost v´ ystupu jsou tyto parametry doplnˇeny o mnoho dalˇs´ıch, coˇz umoˇzn ˇuje okamˇzité celkové zhodnocen´ı hlasov´ ych kvalit, které je snadno vyuˇzitelné napˇr. pro zhodnocen´ı hlasu pˇred a po zákroku. [19]

4.3.2


V´ ystup multidimenzionáln´ı anal´ yzy tvoˇr´ı soubor nˇekolika akustick´ ych parametr˚ u [2]: • Fo - Average Fundamental Frequency [Hz] - základn´ı hlasivková frekvence (pr˚ umˇerná hodnota) • To - Average Pitch Period [ms] - pr˚ umˇerná délka periody • Fhi - Highest Fundamental Frequency [Hz] - nejvyˇsˇs´ı základn´ı frekvence ze vˇsech zkouman´ ych period • Fo - Lowest Fundamental Frequency [Hz] - nejniˇzˇs´ı základn´ı frekvence ze vˇsech zkouman´ ych period

24



• STD - Standard Deviation of Fo [Hz] - smˇerodatná odchylka základn´ı frekvence Fo • PFR - Phonatory Fo-Range in semi-tones [p˚ ultóny] - fonaˇcn´ı frekvenˇcn´ı rozsah (rozsah mezi Fhi a Flo v p˚ ultónech) • Fftr - Fo-Tremor Frequency [Hz] - tremor F0 (frekvence nejintenzivnˇejˇs´ı n´ızkofrekvenˇcn´ı komponenty frekvenˇcnˇe moduluj´ıc´ı Fo) • Fatr - Amplitude Tremor Frequency [Hz] - amplituda frekvenˇcn´ıho tremoru (frekvence nejintenzivnˇejˇs´ı amplitudovˇe moduluj´ıc´ı n´ızkofrekvenˇcn´ı komponenty) • Tsam - Length of Analyzed Sample [s] - délka analyzovaného vzorku • Jitta - Absolute Jitter [ms] - frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı - absolutn´ı jitter (krátkodobá variabilita délek jednotliv´ ych period po sobˇe jdouc´ıch) • Jitt - Jitter Percent [%] - frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı - jitter v procentn´ım vyjádˇren´ı (parametr Jitta vztaˇzen´ y k pr˚ umˇerné délce jedné periody) • RAP - Relative Average Perturbation [%] - frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı - relativn´ı pr˚ umˇer odchylek (viz parametr PFR, ale pˇres 3 periody) • PPQ - Pitch Perturbation Quotient [%] - frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı - kvocient odchylek délek period (variabilita délek period pr˚ umˇerován´ım pˇres 5 period, viz také Jitt) • sPPQ - Smoothed Pitch Perturbation Quotient [%] - frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı - zpr˚ umˇerovan´ y kvocient odchylek délek period • vFo - Fundamental Frequency Variation [%] - frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı - smˇerodatná odchylka základn´ı frekvence vztaˇzená k pr˚ umˇerné základn´ı frekvenci Fo • ShdB - Shimmer in dB [dB] - amplitudové kol´ısán´ı - odchylky (variabilita) amplitud jednotliv´ ych period po sobˇe jdouc´ıch v dB • Shim - Shimmer Percent [%] - amplitudové kol´ısán´ı - procentuáln´ı rozd´ıl ve vrcholu amplitud jednotliv´ ych period po sobˇe jdouc´ıch • APQ - Amplitude Perturbation Quotient [%] - amplitudové kol´ısán´ı - koeficient amplitudov´ ych odchylek (variabilita amplitud ve vzorku) • sAPQ - Smoothed Amplitude Perturbation Quotient [%] - amplitudové kol´ısán´ı - kvocient zpr˚ umˇerovan´ ych odchylek amplitud

25



• vAm - Peak-to-Peak Amplitude Variation [%] - amplitudové kol´ısán´ı - standardn´ı odchylka vrchol˚ u amplitud jednotliv´ ych period vztaˇzená k pr˚ umˇerné amplitudˇe vzorku • NHR - Noise to Harmonic Ratio [%] - ˇsumové parametry - pomˇer ˇsum/harmonické (energie neharmonick´ ych [1000-4500 Hz] / energie harmonick´ ych [704500 Hz]) • VTI - Voice Turbulence Index [−] - ˇsumové parametry - index turbulence hlasu (energie spektra neharmonick´ ych [2800-5800 Hz] ku energii spektra harmonick´ ych [70-4500 Hz]) • SPI - Soft Phonation Index [−] - ˇsumové parametry - index mˇekké fonace (pomˇer energie harmonick´ ych [70-1600 Hz] ku energii ve vysok´ ych harmonick´ ych [1600-4500 Hz]) • FTRI - Fo-Tremor Intensity Index [%] - index intenzity tremoru (pomˇer amplitudy nejintenzivnˇejˇs´ı n´ızkofrekvenˇcn´ı frekvenˇcnˇe moduluj´ıc´ı komponenty Fo k celkové amplitudˇe signálu) • ATRI - Amplitude Tremor Intensity Index [%] - index intenzity amplitudového tremoru • DVB - Degree of Voice Breaks - stupeˇ n hlasov´ ych zlom˚ u (procento hlasov´ ych zlom˚ u vzhledem k délce daného vzorku) • DSH - Degree of Sub-harmonics [%] - stupeˇ n subharmonick´ ych (relativn´ı ohodnocen´ı stupnˇe subharmonick´ ych komponent k Fo ve vzorku) • DUV - Degree of Voiceless [%] - stupeˇ n neznˇel´ ych u ´sek˚ u (relativn´ı ohodnocen´ı neharmonick´ ych oblast´ı, kde nelze stanovit Fo v daném vzorku) • NVB - Number of Voice Breaks [−] - poˇcet hlasov´ ych zlom˚ u (kolikrát byla Fo pˇreruˇsena od poˇca´teˇcn´ıho ke koncovému znˇelému u ´seku) • NSH - Number of Sub-harmonic Segments [−] - poˇcet subharmonick´ ych u ´sek˚ u • NUV - Number of Unvoiced Segments [−] - poˇcet neznˇel´ ych u ´sek˚ u • SEG - Number of Segments Computed [−] - celkov´ y poˇcet segment˚ u • PER - Total Number Detected Pitch Periods [−] - celkov´ y poˇcet period v analyzovaném vzorku

26

SCORE

4.4


SCORE

Jako posledn´ı byl u vˇsech subjekt˚ u proveden také jednoduch´ y test SCORE, kter´ y pomoc´ı anal´ yzy jednoho kmitu hlasivek hodnot´ı kvalitu závˇeru glottis. Jedná se o test zaloˇzen´ y na Fourierové anal´ yze jedné periody hlasivek s c´ılem detekce pˇrechodového dˇeje, kter´ y vzniká jako odezva na tlakov´ y puls vyvolan´ y závˇerem glottis. Vyhodnocen´ı v´ ysledk˚ u prob´ıhá na základˇe regresn´ıho SCORE modelu, kde promˇenné tvoˇr´ı normované amplitudy vypoˇc´ıtané z koeficient˚ u Fourierovy ˇrady. V´ ysledkem modelu jsou koeficienty SCORE, vzniklé na základˇe porovnán´ı v´ ysledk˚ u se souborem znalecky ohodnocen´ ych záznam˚ u. Zaokrouhlen´ım tˇechto koeficient˚ u je závˇer glottis zaˇrazen do jedné z 5 skupin (1 - velmi kvalitn´ı, 5 - velmi nekvalitn´ı). Vstupem pro tento test byly opˇet záznamy signálu poˇr´ızené bˇehem aerodynamického vyˇsetˇren´ı a jejich zpracován´ı je zobrazeno na obrázku 4.8. [16] Existuje v´ıcero variant tohoto testu, které se m´ırnˇe odliˇsuj´ı klasifikaˇcn´ım algoritmem ˇci fonovanou slabikou. Pro u ´ˇcely této práce byly vybrány parametry hodnot´ıc´ı kvalitu závˇeru podle klasifikátor˚ u SCORE25 a ScoreHSV. Druh´ y zm´ınˇen´ y je bˇeˇznˇe vyuˇz´ıván bˇehem vyˇsetˇren´ı vysokorychlostn´ı kamerou (HSV), kdy má pacient v krku um´ıstˇenou kameru, a snaˇz´ı se o fonaci slabiky i“ - v tom pˇr´ıpadˇe je totiˇz v´ ysledná slabika ” v´ yraznˇe zkreslena. Pˇrestoˇze SCORE bylo v této práci hodnoceno na fonaci slabiky a“, byl jako relevantn´ı vybrán i parametr popisuj´ıc´ı hodnotu SCORE-HSV, nebot’ ” vzhledem k masce s hadiˇckou, kterou má pacient bˇehem vyˇsetˇren´ı na obliˇceji, nen´ı ani v tomto pˇr´ıpadˇe fonace plnˇe fyziologická.1

4.4.1


• Samples - poˇcet vzork˚ u signálu • F0[Hz] - základn´ı hlasivková frekvence • T0[ms] - doba trván´ı jednoho kmitu - periody • metoda detekce ˇcásti uzav´ırán´ı hlasivek • Ta[ms] - doba uzav´ırán´ı hlasivek • Tb[ms] - doba otev´ırán´ı hlasivek • |MAX| - maximáln´ı hodnota vzorku signálu 1

Zde se jako n´ amˇet na dalˇs´ı pr´ aci nab´ız´ı v´ yvoj nového modelu SCORE, kter´ y by slouˇzil právˇe k hodnocen´ı z´ avˇeru glottis na z´ akladˇe signálu z´ıskaného bˇehem aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı.

27

SCORE


Obrázek 4.8: Zpracován´ı signálu pomoc´ı SCORE • Mean - stˇredn´ı hodnota vzork˚ u signálu • Std - smˇerodatná odchylka vzork˚ u signálu • HARMopt - poˇcet harmonick´ ych nutn´ ych pro aproximaci signálu jednoho kmitu podle zadaného kritéria • ORL-expert - hodnocen´ı kvality závˇeru glottis lékaˇrem ORL • SCORE(10) - v´ ysledky SCORE podle modelu 10 • SCORE(21) - v´ ysledky SCORE podle modelu 21 • SCORE(22) - v´ ysledky SCORE podle modelu 22 • SCORE(23) - v´ ysledky SCORE podle modelu 23 • SCORE(24) - v´ ysledky SCORE podle modelu 24 • SCORE(25) - v´ ysledky SCORE podle modelu 25

28

SCORE


• score(25a) - hodnota SCORE pro ˇca´st uzav´ırán´ı hlasivek • score(25b) - hodnota SCORE pro ˇcást otev´ırán´ı hlasivek • SCORE(10-HSV) - v´ ysledky SCORE podle speciáln´ıho modelu 10 pro laryngoskopické vyˇsetˇren´ı pomoc´ı HSV • SCORE(20-HSV) - v´ ysledky SCORE podle speciáln´ıho modelu 20 pro laryngoskopické vyˇsetˇren´ı pomoc´ı HSV • ax[i],bx[i] - koeficienty Fourierovy ˇrady, i={0...10} • AA[i] - amplituda, i={0...10}

29

5 Archivace Vzhledem k r˚ uzn´ ym typ˚ um foniatrick´ ych vyˇsetˇren´ı, která se na ORL klinice FN Bory provádˇej´ı, jsou data kaˇzdého pacienta uloˇzena po r˚ uzn´ ych stroj´ıch a v r˚ uzn´ ych nejednotn´ ych formátech. Dalˇs´ı nev´ yhodou souˇcasného systému je také fakt, ˇze vzorky signálu, které jsou pomoc´ı MDVA ˇci SCORE vyhodnocovány, se bˇeˇznˇe nearchivuj´ı. Z tohoto d˚ uvodu byla pro u ´ˇcely experimentáln´ıho hodnocen´ı dat v rámci této práce vytvoˇrena databáze, která sice v souˇcasné dobˇe zahrnuje pouze vyˇsetˇren´ı relevantn´ı pro tuto práci, ale je volnˇe rozˇsiˇritelná i pro uchováván´ı záznam˚ u z dalˇs´ıch vyˇsetˇren´ı. Pro archivaci u ´daj˚ u o pacientech, jejich namˇeˇren´ ych parametr˚ u a vˇsech dalˇs´ıch potˇrebn´ ych soubor˚ u (obrázky, audiozáznamy) byla vytvoˇrena jednoduchá relaˇcn´ı databáze v programu MS Access. Tento nástroj byl vybrán, nebot’ umoˇzn ˇuje jak snadnou tvorbu formuláˇr˚ u pro zobrazován´ı dat, tak i tvorbu programov´ ych modul˚ u pro naˇc´ıtán´ı dat. Do databáze je moˇzné ukládat informace o pacientech, záznamy jejich jednotliv´ ych aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı, které se naˇc´ıtaj´ı automaticky z vloˇzeného textového souboru, a k nim pˇr´ısluˇsej´ıc´ı záznamy signálu. Ke kaˇzdému aerodynamickému vyˇsetˇren´ı je moˇzné naˇc´ıst z textového souboru parametry MDVA i SCORE a jim odpov´ıdaj´ıc´ı audiosignály, na nichˇz byly anal´ yzy provedeny. K MDVA vyˇsetˇren´ı je moˇzné pˇriloˇzit i obrázky pˇredstavuj´ıc´ı profilové grafy porovnávaj´ıc´ı z´ıskané MDVA parametry oproti fyziologick´ ym hodnotám, jak je zobrazeno na obrázku 5.1.

Obrázek 5.1: Náhled v´ ysledk˚ u MDVA v databázi Nahráván´ı soubor˚ u prob´ıhá za pomoc´ı tlaˇc´ıtka k tomu urˇceného, a to aˇz po v´ ybˇeru konkrétn´ıho pacienta ˇci vyˇsetˇren´ı, k nˇemuˇz nahrávan´ y soubor pˇr´ısluˇs´ı. Kód programu 30

Archivace

pro naˇc´ıtán´ı parametr˚ u je psán v jazyce Visual Basic for Applications (VBA). Po naˇcten´ı do databáze je kaˇzd´ y soubor (.txt, .nsp, .wav, .jpg) pˇrejmenován tak, ˇze pˇred p˚ uvodn´ı název je vloˇzen text Importovan“, následuje datum a ˇcas importu ” a id, jeˇz bylo danému pacientovi pˇridˇeleno v databázi. Databáze obsahuje 5 tabulek, jejichˇz vztahy jsou zobrazeny na obrázku 5.2: • Pacient - id, jméno, pˇr´ıjmen´ı, datum narozen´ı, pohlav´ı, kód diagnózy, popis diagnózy (tab. Diagnozy) • Diagnozy1 - id , popis • Aerodyn - id, id pacienta, ˇc´ıslo mˇeˇren´ı, ˇcas mˇeˇren´ı, vˇsechny parametry aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı, zaznamenan´ y signál (.nsp) • MDVA - id, id pacienta, id aerodyn. vyˇsetˇren´ı, ˇcas anal´ yzy, vˇsechny parametry MDVA, zpracovávan´ y audiosignál (.wav), v´ ysledn´ y graf (.jpg) • SCORE - id, id pacienta, id aerodyn. vyˇsetˇren´ı, ˇcas anal´ yzy, vˇsechny parametry SCORE, zpracovávan´ y audiosignál (.wav)

Obrázek 5.2: Zjednoduˇsen´ y model databáze.

1

Ofici´ aln´ı ˇc´ıseln´ık diagn´ oz vydan´ y Vˇseobecnou zdravotn´ı pojiˇst’ovnou.

31

6 Zpracován´ı dat 6.1

Pouˇ zit´ y software

Pro zpracován´ı v´ ystup˚ u ze vˇsech vyˇsetˇren´ı byl vybrán tabulkov´ y editor MS Excel, a to hlavnˇe kv˚ uli statistick´ ym nástroj˚ um, jeˇz poskytuje. Dalˇs´ı v´ yhodou tohoto nástroje je jednoduché uˇzivatelské prostˇred´ı a rozsáhlé pˇredchoz´ı zkuˇsenosti s t´ımto programem. V´ yhodu pˇredstavuje také kompatibilita s nástrojem MS Access z téˇze sady kanceláˇrsk´ ych nástroj˚ u Microsoft Office, v nˇemˇz byla vytvoˇrena archivaˇcn´ı databáze. D´ıky tomu je velice snadné z databáze importovat data do tabulkového editoru.

6.2

Postup

Do MS Excel byla pˇrevedena veˇskerá data potˇrebná pro zhodnocen´ı v´ ysledk˚ u. Pro u ´ˇcely této práce byla data kompletnˇe zanonymizována a vˇsem jedinc˚ um byl pˇriˇrazen ˇc´ıseln´ y identifikátor z mnoˇziny ˇc´ısel 1 - 25. U kaˇzdého subjektu byla dále uvedena informace o pohlav´ı a diagnóze. Vzhledem k zamˇeˇren´ı této ˇca´sti práce pouze na zdravé jedince se u ˇzádného z referenˇcn´ıch subjekt˚ u jiná diagnóza nevyskytuje. Dále byly u vˇsech jedinc˚ u a jejich jednotliv´ ych mˇeˇren´ı zaznamenány veˇskeré parametry z aerodynamick´ ych mˇeˇren´ı. Parametry u vˇsech mˇeˇren´ı byly posléze zkontrolovány a v pˇr´ıpadˇe zjiˇstˇen´ı podezˇrel´ ych hodnot bylo vˇzdy pˇr´ısluˇsné mˇeˇren´ı eliminováno. Tato kontrola prob´ıhala pouze zbˇeˇznˇe, nebot’ v tomto stavu rozpracován´ı dat nen´ı moˇzné bez dalˇs´ıch informac´ı pˇresnˇe urˇcit, zda parametry skuteˇcnˇe nab´ yvaj´ı pˇrirozen´ ych hodnot. Takto eliminovány byly jen dva záznamy, kde byly hodnoty evidentnˇe mimo bˇeˇzn´ y rozsah. Tyto anomálie byly pravdˇepodobnˇe zp˚ usobeny ˇspatn´ ym nasazen´ım masky ˇci ne´ umysln´ ym ucpán´ım hadiˇcky v u ´stech mˇekkou tkán´ı ˇci zuby. Nad tˇemito daty bylo provedeno nˇekolik jednoduch´ ych statistick´ ych operac´ı. Pro muˇze, ˇzeny i vˇsechny jedince celkem byly vypoˇc´ıtány hodnoty jako pr˚ umˇer, v´ ybˇerová smˇerodatná odchylka, poˇcet, minimum, maximum a medián. Po zpracován´ı vˇsech parametr˚ u bylo pˇristoupeno k detailnˇejˇs´ı anal´ yze urˇcit´ ych d˚ uleˇzit´ ych parametr˚ u a jejich závislost´ı na hlasové intenzitˇe. Mezi tyto vybrané parametry byly zaˇrazeny MPAP, TARF, APOW, ARES a AEFF, které byly reprezentovány hodnotami namˇeˇren´ ymi ˇci propoˇc´ıtan´ ymi pˇr´ıstrojem pro aerodynamické vyˇsetˇren´ı. K parametr˚ um ARES a AEFF byly hodnoty dopoˇc´ıtány podle vzorc˚ u 4.3 a 4.4, 32

Postup

Zpracován´ı dat

stejnˇe tak byl dopoˇc´ıtán i pomocn´ y parametr AP pˇredstavuj´ıc´ı akustick´ y tlak, jehoˇz hodnota byla zapotˇreb´ı pro kalkulaci parametru AEFF. Mezi hodnotami tˇechto parametr˚ u z pˇr´ıstroje a dopoˇc´ıtan´ ymi hodnotami byly objeveny urˇcité rozd´ıly zp˚ usobené pravdˇepodobnˇe jin´ ym postupem pˇri zaokrouhlován´ı hodnot. Tyto nuance nebyly pˇr´ıliˇs v´ yznamné, a tak byly k dalˇs´ım zpracován´ım i nadále pouˇz´ıvány hodnoty vyhodnocené pˇr´ıstrojem PAS. Pro vˇsechny jedince byly následnˇe vykresleny grafy zobrazuj´ıc´ı závislost pˇeti zm´ınˇen´ ych parametr˚ u na fonaˇcn´ı intenzitˇe. Kˇrivky tˇechto závislost´ı byly poté proloˇzeny regresn´ımi kˇrivkami aproximuj´ıc´ımi tyto závislosti. Pˇredpisy tˇechto kˇrivek byly pro snadnou orientaci zaznamenány pˇr´ımo do graf˚ u. Stejn´ y postup byl proveden s celkov´ ymi daty pro ˇzeny, pro muˇze i pro vˇsechny jedince dohromady. Pro parametr AEFF, kter´ y byl zkoumán nejpodrobnˇeji, byl podle vzorce 6.1 dopoˇc´ıtán koeficient determinace R2 . n P

(yi − yî )2 RSS = 1 − i=1 R2 = 1 − n P T SS (yi − y¯i )2

(6.1)

i=1

RSS popisuje residuáln´ı souˇcet ˇctverc˚ u (souˇcet druh´ ych mocnin odchylek pozorovan´ ych hodnot od hodnot predikovan´ ych pomoc´ı modelu) a TSS celkovou sumu ˇctverc˚ u (souˇcet druh´ ych mocnin odchylek pozorovan´ ych hodnot od jejich pr˚ umˇeru dopoˇc´ıtaného podle vzorce 6.2). n 1 X yi y¯i = · n i=1

(6.2)

V´ ypoˇcet koeficientu determinace nad referenˇcn´ımi daty prob´ıhal podle vzorce 6.3 n P

(AEF Fskut.i − AEF Fmodeli )2 RSS i=1 R =1− =1− n 2 n P P T SS (AEF Fskut.i − n1 · AEF Fskut.i ) 2

i=1

(6.3)

i=1

AEF Fskut. vyjadˇruje skuteˇcnˇe namˇeˇrenou hodnotu parametru AEFF a AEF Fmodel pˇredstavuje hodnoty AEFF predikovanou na dané intenzitˇe hlasitosti podle modelu. Ze záznam˚ u poˇr´ızen´ ych bˇehem aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı byl extrahován pouze akustick´ y signál ve formátu .wav, kter´ y byl následnˇe dále zpracován. Konkrétnˇe byla vybrána druhá fonovaná slabika pa“, která byla poté podrobena multidimen” zionáln´ı anal´ yze za pomoc´ı programu k tomu urˇceného. V´ ystupem tohoto zpracován´ı 33

Ovˇeˇren´ı

Zpracován´ı dat

byl vˇzdy textov´ y soubor ve formátu .mdv obsahuj´ıc´ı hodnoty z´ıskan´ ych MDVA parametr˚ u a soubor typu .jpg zobrazuj´ıc´ı jejich vizualizované hodnoty. Z´ıskané hodnoty parametr˚ u byly zaznamenány k parametr˚ um aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı. Hodnoty parametr˚ u Fftr, Fatr, FTRI, ATRI, DVB, DSH, DUV, NVB, NSH, NUV nedokázal u nˇekter´ ych jedinc˚ u software pro MDVA urˇcit, a tak tyto parametry nebyly dále nijak hodnoceny, nebot’ by nebylo moˇzné dosáhnout kompletn´ıch ˇci nezkreslen´ ych v´ ysledk˚ u. Nˇekteré z tˇechto parametr˚ u jsou pouze obdobn´ ym vyjádˇren´ım parametr˚ u jin´ ych, které se urˇcit podaˇrilo, a tak absence jejich hodnot nen´ı nijak kritická. Ze záznamu akustického signálu byla pro test SCORE vybrána jedna reprezentativn´ı perioda hlasivkového kmitu, která byla podrobena testu SCORE25 i ScoreHSV. V´ ystupy obou tˇechto vyˇsetˇren´ı spolu se zjiˇstˇenou frekvenc´ı hrtanového tónu byly také zaznamenány k souboru parametr˚ u z ostatn´ıch vyˇsetˇren´ı. Pro doplnˇen´ı byly dopoˇc´ıtány i rozd´ıly mezi hodnotami zjiˇstˇen´ ymi z obou typ˚ u vyˇsetˇren´ı SCORE. Tento parametr byl pojmenován jako SCOREdiff. Pro parametry vyˇsetˇren´ı MDVA i SCORE byly následnˇe také dopoˇc´ıtány základn´ı statistické ukazatele pr˚ umˇer, v´ ybˇerová smˇerodatná odchylka, poˇcet, minimum, maximum a medián. Na závˇer byly parametry ze vˇsech vyˇsetˇren´ı podrobeny lineárn´ı korelaˇcn´ı anal´ yze. Jako korelované byly vyhodnoceny parametry, u nichˇz zjiˇstˇen´ y koeficient korelace pˇresáhl hodnotu 0,75.

6.3

Ovˇ eˇ ren´ı

Pro ovˇeˇren´ı z´ıskan´ ych v´ ysledk˚ u byla pouˇzita data poskytnutá ORL klinikou Fakultn´ı nemocnice Bory. Jedná se o data skuteˇcn´ ych pacient˚ u poˇr´ızená bˇehem reáln´ ych aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı proveden´ ych pˇr´ımo na ORL oddˇelen´ı. Tyto záznamy zahrnuj´ı 23 mˇeˇren´ı jedinc˚ u, u nichˇz nebyla prokázána ˇza´dná diagnóza, a 53 mˇeˇren´ı jedinc˚ u s hlasovou poruchou. Konkrétn´ı diagnózy nebyly pro tento pˇr´ıpad rozliˇsovány a jednotlivá mˇeˇren´ı byla jednoduˇse chápána jako záznamy pacient˚ u s poruchou hlasu. Tato data byla zpracována stejn´ ym zp˚ usobem jako data referenˇcn´ı - byla nad nimi provedena multidimenzionáln´ı anal´ yza i test SCORE. Dále byly pro soubory zdrav´ ych i nemocn´ ych jedinc˚ u z ORL (ORL-zdrav´ı a ORL-nemocn´ı) vytvoˇreny korelaˇcn´ı anal´ yzy, jejichˇz v´ ysledky byly následnˇe porovnány s korelaˇcn´ı strukturou referenˇcn´ıch jedinc˚ u. Podle z´ıskan´ ych model˚ u pro aerodynamickou u ´ˇcinnost byly podle fyziologick´ ych hodnot pro 75 dB urˇceny kˇrivky fyziologick´ ych hodnot pro muˇze a ˇzeny zvláˇst’, podle nichˇz lze urˇcit pˇredpokládanou fyziologickou hodnotu na jakékoli fonaˇcn´ı intenzitˇe. 34

Ovˇeˇren´ı

Zpracován´ı dat

Tyto kˇrivky byly urˇceny podle obecného pˇredpisu exponenciely (6.4) s vyuˇzit´ım posunu pouze ve smˇeru osy y tak, aby exponenciela vˇzdy procházela bodem definovan´ ym konkrétn´ı hodnotou parametru MEADB (75 dB) a odpov´ıdaj´ıc´ı fyziologickou hodnotou AEFF. y − y0 = A · eB·(x−x0 )

(6.4)

V tomto konkrétn´ım pˇr´ıpadˇe byla za promˇennou y dosazena fyziologická hodnota AEFF, y0 vyjadˇruje v´ ysledn´ y posun po ose y do referenˇcn´ıho bodu. Za promˇennou x byla dosazena hodnotu MEADB pro fyziologické hodnoty (75 dB). Promˇenná x0 vyjadˇruje posun po ose x do referenˇcn´ıho bodu, kter´ y ale nebyl vyuˇzit. Promˇenné A a B vyjadˇruj´ı konkrétn´ı koeficienty exponenciáln´ıho modelu. Pro jin´ y zp˚ usob porovnán´ı dat byl urˇcen i druh´ y model vycházej´ıc´ı pouze z referenˇcn´ıch dat korpusu, kter´ y byl z´ıskán stejn´ ym zp˚ usobem jako model pro fyziologické hodnoty, ale s t´ım rozd´ılem, ˇze kˇrivka byla posouvána do bodu odpov´ıdaj´ıc´ıho mediańové hodnotˇe AEFF a pˇr´ısluˇsné hodnotˇe MEADB. T´ım bylo zajiˇstˇeno nezkreslen´ı v´ ysledku mezn´ımi hodnotami AEFF, které mohly b´ yt zp˚ usobeny nepˇresn´ ym mˇeˇren´ım. Podle z´ıskan´ ych model˚ u byly pro kaˇzdé mˇeˇren´ı a danou intenzitu dopoˇc´ıtány fyziologické hodnoty a oˇcekávané hodnoty podle mediánového modelu a s nimi byly následnˇe porovnány hodnoty skuteˇcnˇe namˇeˇrené. Toto porovnán´ı probˇehlo jak u vˇsech referenˇcn´ıch jedinc˚ u (muˇzi, ˇzeny, celkem), tak i u záznam˚ u pacient˚ u ORL kliniky. Schéma vytvoˇren´ı a ovˇeˇren´ı model˚ u je zobrazeno na obrázku 6.1. Datový korpus 25 jedinců 133 záznamů

ORL - zdraví 23 záznamů

Vy tvo ře ní Ov ěř en í

Ověření

Modely

í en ěř Ov

ORL - nemocní 53 záznamů

Obrázek 6.1: Schéma vytvoˇren´ı a ovˇeˇren´ı modelu nad soubory záznam˚ u z aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ı.

35

7 Dosaˇzené výsledky Následuj´ıc´ı text popisuje v´ ysledky z´ıskané ze vˇsech proveden´ ych anal´ yz nad souborem parametr˚ u ze vˇsech proveden´ ych vyˇsetˇren´ı. Je tˇreba brát v u ´vahu moˇzné zkreslen´ı v´ ysledk˚ u zp˚ usobené nepˇresnostmi mˇeˇren´ı, jako je moˇzné ucpán´ı hadiˇcky pˇr´ıstroje PAS, nepˇriléhavost masky ˇci faktory maj´ıc´ı vliv na samotnou tvorbu hlasu.

7.1

Z´ akladn´ı statistick´ eu ´ daje

Základn´ı statistická anal´ yza prokázala pr˚ umˇernou intenzitu fonace (MEADB) o v´ yˇsi 86 dB, pˇriˇcemˇz pr˚ umˇerné hodnoty u muˇz˚ u a u ˇzen se v´ yznamnˇe neliˇsily. Celková minimáln´ı hodnota fonaˇcn´ı intenzity byla namˇeˇrena 67 dB a maximáln´ı 103 dB. Celkovˇe se hodnoty tohoto parametru pohybovaly ve vyˇsˇs´ıch hodnotách neˇz normativn´ı data [17], nebot’ ta byla poˇrizována pˇri fonaci na bˇeˇzné intenzitˇe, zat´ımco data pro tuto práci byla poˇrizována v celém fonaˇcn´ım rozsahu. V´ yrazné rozd´ıly hodnot mezi obˇema pohlav´ımi byly zjiˇstˇeny u parametru MEAP, kter´ y udává pr˚ umˇernou v´ yˇsku tónu. U muˇz˚ u se pr˚ umˇerná hodnota pohybovala okolo 130 Hz, zat´ımco u ˇzen byla témˇeˇr o 80 Hz vyˇsˇs´ı. Tento v´ yznamn´ y rozd´ıl nen´ı nijak pˇrekvapiv´ y, nebot’ vypl´ yvá z odliˇsnost´ı ve fyziologii ˇzenského a muˇzského hrtanu a tvorby hlasu. Tento rozd´ıl je znaˇcn´ y i u parametru Fo[Hz] z´ıskaného z vyˇsetˇren´ı SCORE, kter´ y popisuje frekvenci základn´ıho hrtanového tónu. Rozsah v´ yˇsek tónu (RANP) byl u ˇzen v pr˚ umˇeru dvojnásobnˇe ˇsirˇs´ı neˇz u muˇz˚ u, kde se pohyboval pouze okolo 31 Hz, zat´ımco ˇzeny dosáhly rozsahu v pr˚ umˇeru aˇz 65 Hz. Délka v´ ydechu (FET100) u obou pohlav´ı lehce pˇresáhla 2 s. V´ yˇska pr˚ umˇerného subglotického tlaku (MPAP) se u obou pohlav´ı pohybovala mezi 2,7 aˇz 46 cmH2 0 s celkov´ ym pr˚ umˇerem 10,29 cmH2 0. Rozd´ıly u obou pohlav´ı byly zjiˇstˇeny i pro nejvyˇsˇs´ı pr˚ utok vzduchu pˇri v´ ydechu (PEF), jehoˇz hodnota u muˇz˚ u byla v pr˚ umˇeru o v´ıce neˇz tˇretinu vyˇsˇs´ı neˇz hodnota zjiˇstˇená u ˇzen, která byla urˇcena jako pouh´ ych 0,28 l/s. Stejn´ y proporcionáln´ı rozd´ıl byl zjiˇstˇen i u hodnoty TARF pˇredstavuj´ıc´ı pr˚ utok vzduchu hlasivkami v pr˚ ubˇehu fonace, nebot’ tyto dva parametry spolu logicky souvis´ı. Témˇeˇr stejn´ ych hodnot jako TARF dosahuje i parametr MFPHO, popisuj´ıc´ı celkov´ y pr˚ utok vzduchu bˇehem fonace. Celkov´ y objem vydechovaného vzduchu (FVC) se pohyboval okolo pr˚ umˇerné hodnoty 0,45 l, pˇriˇcemˇz u muˇz˚ u byly opˇet namˇeˇreny vyˇsˇs´ı hodnoty neˇz u ˇzen.

36

Základn´ı statistické u ´daje

Dosaˇzené výsledky

Nejvˇetˇs´ı pozornost byla vˇenována parametr˚ um APOW, ARES a AEFF. Pr˚ umˇerné hodnoty aerodynamického v´ ykonu u ˇzen a muˇz˚ u se opˇet v´ yraznˇe liˇsily. Zat´ımco u muˇz˚ u se pohyboval tento parametr v rozmez´ı 0,01 W - 1,07 W s pr˚ umˇernou hodnotou 0,26 W, u ˇzen to bylo v´ yraznˇe ménˇe. Pr˚ umˇer u jedinc˚ u ˇzenského pohlav´ı dosahoval pouze hodnoty 0,18 W s rozpˇet´ım 0,04 W - 0,68 W. Ze vztahu 4.3 a hodnot parametr˚ u MPAP a TARF vypl´ yvaj´ı také rozd´ılné hodnoty aerodynamického odporu (ARES) namˇeˇreného u muˇz˚ u a ˇzen. V´ ysledkem n´ızk´ ych hodnot TARF je pr˚ umˇerná hodnota ARES u ˇzen v´ yraznˇe vyˇsˇs´ı neˇz u muˇz˚ u s maximáln´ı hodnotou vyˇsˇs´ı aˇz o polovinu. Pr˚ umˇerná hodnota aerodynamického odporu u muˇz˚ u je reprezentována hodnotou 47 cmH2 0/(l/s), zat´ımco u ˇzen dosahuje aˇz 66 cmH2 0/(l/s). Stejnˇe vypadá i v´ yvoj parametru AOHM, jenˇz je vyjádˇren´ım téhoˇz v jin´ ych jednotkách. Parametr vyjadˇruj´ıc´ı aerodynamickou u ´ˇcinnost AEFF se pohybuje u obou pohlav´ı v rozmez´ı jednotek aˇz des´ıtek tis´ıc, coˇz je dáno exponenciáln´ı závislost´ı akustického v´ ykonu na fonaˇcn´ı intenzitˇe (akustickém tlaku). U ˇzen dosahuje maximáln´ı hodnota aˇz dvojnásobku nejvyˇsˇs´ı hodnoty u muˇz˚ u, coˇz je ˇca´steˇcnˇe zapˇr´ıˇcinˇeno m´ırnˇe vyˇsˇs´ı hodnotou maximáln´ıho akustického tlaku u ˇzen. Tento jev se vyskytuje i v normativn´ıch datech [17], kde se hodnoty tohoto parametru u ˇzen také pohybuj´ı ve v´ yraznˇe vyˇsˇs´ıch u ´rovn´ıch. Napˇr. pro prvn´ı vˇekovou kategorii (do 39 let) jsou uvádˇeny pr˚ umˇerné ˇzenské normativn´ı hodnoty parametru AEFF dvakrát vyˇsˇs´ı, neˇz jsou muˇzské hodnoty. Závislost AEFF na MEADB je dále popsána v následuj´ıc´ı podkapitole. Parametry hodnot´ıc´ı kvalitu závˇeru glottis, které byly z´ıskané testem SCORE25 a ScoreHSV, se pohybovaly od nejniˇzˇs´ıch hodnot aˇz po nejvyˇsˇs´ı. Rozd´ıly mezi hodnotami z obou tˇechto vyˇsetˇren´ı nebyly nijak v´ yznamné, maximáln´ı hodnota parametru SCOREdiff, popisuj´ıc´ıho tento rozd´ıl, byla urˇcena na 1,09, coˇz odpov´ıdá rozsahu jedné tˇr´ıdy. Pr˚ umˇern´ y rozd´ıl mezi zjiˇstˇen´ ymi hodnotami byl shodn´ y s mediánem a dosahoval hodnoty 0,54. Celková pr˚ umˇerná hodnota testu SCORE25 byla urˇcena jako 2,42, test ScoreHSV pr˚ umˇernˇe generoval o 0,3 vyˇsˇs´ı hodnoty. Pˇrestoˇze pr˚ umˇerné hodnoty obou tˇechto parametr˚ u jsou pomˇernˇe vysoké, nemus´ı znamenat ˇspatn´ y zdravotn´ı stav vyˇsetˇrovan´ ych jedinc˚ u, ale ukazuje sp´ıˇse na zkreslen´ı signálu zp˚ usobené maskou, jiˇz má pacient pˇri vyˇsetˇren´ı pˇritisknutou na obliˇceji. Pr˚ umˇerné hodnoty jsou také v´ yraznˇe ovlivnˇeny nˇekolika hodnotami parametr˚ u pˇresahuj´ıc´ımi hodnotu 4, které se ale objevuj´ı v souboru v´ ysledk˚ u velice zˇr´ıdka a jsou pravdˇepodobnˇe zp˚ usobeny chybami mˇeˇren´ı. Jedinc˚ um, u nichˇz se tyto vysoké hodnoty vyskytuj´ı, byly pˇri jin´ ych intenzitách fonace zjiˇstˇeny hodnoty SCORE v´ yraznˇe niˇzˇs´ı.

37

Závislost vybraných parametr˚ u na intenzitˇe fonace

7.2

7.2.1


Z´ avislost vybran´ ych parametr˚ u na intenzitˇ e fonace AEFF

Nalezen´ı vztahu mezi aerodynamickou u ´ˇcinnost´ı a akustick´ ym tlakem bylo jedn´ım z hlavn´ıch c´ıl˚ u této práce. U vˇetˇsiny jedinc˚ u byla nalezena exponenciáln´ı závislost aerodynamické u ´ˇcinnosti na fonaˇcn´ı intenzitˇe, pˇrestoˇze jednotlivé funkce se liˇsily. Exponenciáln´ı kˇrivky odpov´ıdaj´ı obecnému pˇredpisu 7.1. AEF F = A · eB·M EADB

(7.1)

Co se t´ yˇce celkového v´ yvoje hodnot parametru nad souborem v´ıce jedinc˚ u (muˇzi, ˇzeny, celkem), byla i zde objevena exponenciáln´ı závislost a ve vˇsech tˇechto pˇr´ıpadech koeficient determinace pˇresahoval u ´roveˇ n 0,5. Exponenciáln´ı závislost aerodynamické u ´ˇcinnosti na fonaˇcn´ı intenzitˇe byla prokázána nad cel´ ym souborem zdrav´ ych jedinc˚ u. Regresn´ı exponenciela popisuj´ıc´ı tuto závislost odpov´ıdá pˇredpisu 7.2. Koeficient determinace, vypoˇcten´ y na základˇe vzorce 6.1, podle tohoto modelu dosahuje hodnoty 0,58 s koeficientem korelace 0,76. Koeficienty kˇrivky byly urˇceny jako Ac = 0, 0003 a Bc = 0, 1617. AEF Fc = 0, 0003 · e0,1617·M EADB

(7.2)

Jak plyne i z velice rozd´ıln´ ych fyziologick´ ych hodnot pro muˇze a ˇzeny, jeˇstˇe lepˇs´ı zpˇresnˇen´ı regresn´ıho modelu pro hodnoty prametru AEFF bylo dosaˇzeno rozdˇelen´ım dat podle pohlav´ı. Pro muˇze, kter´ ych bylo v souboru zdrav´ ych jedinc˚ u v´ yraznˇe ménˇe neˇz ˇzen, odpov´ıdalo rozloˇzen´ı namˇeˇren´ ych hodnot exponenciele s pˇredpisem 7.3 a pˇresnost tohoto modelu byla vyjádˇrena koeficientem determinace s hodnotou 0.59. Koeficienty v´ ysledné exponenciely maj´ı hodnoty Am = 0, 0005 a Bm = 0, 1537. Korelaˇcn´ı koeficient v tomto pˇr´ıpadˇe dosáhl hodnoty 0.77. Namˇeˇrené hodnoty i regresn´ı exponenciela jsou zobrazeny v grafu 7.1. AEF Fm = 0, 0005 · e0,1537·M EADB

38

(7.3)



y = 0,0005e0,1537x

AEFF(muži) = f(MEADB) 6000,00 5500,00 5000,00 4500,00 4000,00 3500,00 3000,00 2500,00 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

110,00

MEADB

Obrázek 7.1: Graf závislosti AEFF na MEADB u muˇz˚ u.

y = 0,0002e0,1678x

AEFF(ženy) = f(MEADB) 6000,00 5500,00 5000,00 4500,00 4000,00 3500,00 3000,00 2500,00 2000,00 1500,00 1000,00 500,00 0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

MEADB

Obrázek 7.2: Graf závislosti AEFF na MEADB u ˇzen.

39

110,00



U ˇzen, jejichˇz záznam˚ u bylo v souboru vˇetˇs´ı mnoˇzstv´ı, byla data nejlépe proloˇzena kˇrivkou s pˇredpisem 7.4. Zde byl koeficient determinace urˇcen s daleko vyˇsˇs´ı hodnotou 0,67 a korelaˇcn´ı koeficient dosáhl hodnoty 0.82. Koeficienty kˇrivky byly vypoˇcteny jako Az = 0, 0002 Bz = 0, 1678. Namˇeˇrené hodnoty i regresn´ı exponenciala jsou zobrazeny v grafu 7.2. AEF Fz = 0, 0002 · e0,1678·M EADB

(7.4)

ˇ adn´ Z´ y ze zjiˇstˇen´ ych model˚ u neodpov´ıdal fyziologick´ ym hodnotám uvádˇen´ ym v literatuˇre. Pro muˇze by se hodnota parametru AEFF pˇri 75 dB mˇela pohybovat okolo 150 · 10−6 , u ˇzen potom by parametr mˇel b´ yt vyˇsˇs´ı a jeho hodnota je uvádˇena jako 220 · 10−6 . Podle zjiˇstˇen´ ych model˚ u vˇsak hodnota u ˇzen pˇri zm´ınˇené intenzitˇe dosahovala pouze hodnoty 62 · 10−6 , u muˇz˚ u 53 · 10−6 . Tento rozd´ıl m˚ uˇze b´ yt zp˚ usoben nˇekolika ˇspatn´ ymi mˇeˇren´ımi (ˇspatnˇe pˇritisknutá maska), jeˇz nelze jednoduˇse rozeznat od bˇeˇzn´ ych a která zkresluj´ı v´ yvoj celého modelu. Dalˇs´ı moˇznou pˇr´ıˇcinou m˚ uˇze b´ yt skryté foniatrické onemocnˇen´ı nˇekter´ ych z jedinc˚ u, avˇsak tato moˇznost nen´ı pˇr´ıliˇs pravdˇepodobná, nebot’ v takovém pˇr´ıpadˇe by pravdˇepodobnˇe nebyly hodnoty zkresleny tak v´ yraznˇe. Stejnˇe tak m˚ uˇze b´ yt na vinˇe nedodrˇzen´ı podm´ınky vyˇsetˇren´ı t´ ykaj´ıc´ı se minimáln´ıho frekvenˇcn´ıho kol´ısán´ı, aˇckoli pr˚ umˇerná hodnota parametru MDVA-Jitt popisuj´ıc´ıho procentuáln´ı frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı dosahuje hodnoty pouze 1,4 %. Nejpravdˇepodobnˇejˇs´ı pˇr´ıˇcinou velké odchylky od fyziologick´ ych hodnot je nestabilita a nepˇresnost mˇeˇren´ı, a tedy celého aerodynamického vyˇsetˇren´ı.

7.2.2

Dalˇ s´ı parametry

V rámci této práce byly zkoumány také závislosti pˇeti aerodynamick´ ych parametr˚ u na pr˚ umˇerné intenzitˇe fonace (MEADB). Pro vˇetˇsinu tˇechto parametr˚ u nebyla zjiˇstˇena ˇza´dná obecná závislost na MEADB. Pˇredpokládáme tedy, ˇze se jedná o vztahy velice individuáln´ı, které nelze vztáhnout na cel´ y soubor jedinc˚ u.

MPAP Pomoc´ı korelaˇcn´ı anal´ yzy nebyla prokázána v´ yznamná lineárn´ı závislost pr˚ umˇerného subglotického tlaku na fonaˇcn´ı intenzitˇe. Na základˇe graf˚ u vytvoˇren´ ych pro kaˇzdého jedince zvláˇst’ mˇel tento parametr ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u rostouc´ı ˇci neklesaj´ıc´ı v´ yvoj pˇripom´ınaj´ıc´ı lineárn´ı funkci. Na základˇe grafu znázorˇ nuj´ıc´ıho závislost tˇechto dvou parametr˚ u pro cel´ y soubor jedinc˚ u vˇsak byla metodou nejmenˇs´ıch ˇctverc˚ u vyhodnocena jako nejv´ıce odpov´ıdaj´ıc´ı kˇrivka mocninné funkce. Stejnˇe tak byla mocninná závislost nejvhodnˇejˇs´ı i pro oddˇelené grafy hodnot ˇzen a muˇz˚ u. 40



Koeficient determinace pro tuto závislost nenab´ yval v´ yznamn´ ych hodnot, a tak mocninná závislost nebyla plnˇe prokázána.

TARF Dalˇs´ım zkouman´ ym byl parametr vyjadˇruj´ıc´ı pr˚ utok vzduchu mezi hlasivkami v pr˚ ubˇehu fonace. Na základˇe namˇeˇren´ ych hodnot nebylo moˇzné zjistit ˇzádnou závislost tohoto parametru na MEADB. Grafy pro hodnoty jednotlivc˚ u ukazovaly nˇekdy v´ yrazné kol´ısán´ı tohoto parametru, jindy byly jeho hodnoty vyrovnané napˇr´ıˇc r˚ uzn´ ymi fonaˇcn´ımi intenzitami. Grafy rozdˇelené podle pohlav´ı jedinc˚ u se nejv´ıce bl´ıˇzily záporné polynomické funkci, ˇ adn´ u ˇzen mˇela regresn´ı kˇrivka tvar záporné paraboly. Z´ y z vyzkouˇsen´ ych regresn´ıch model˚ u vˇsak ani zdánlivˇe neodpov´ıdal skuteˇcn´ ym hodnotám. Nebyla prokázána ˇza´dná známá závislost tohoto parametru na fonaˇcn´ı intenzitˇe.

APOW V´ yvoj aerodynamického v´ ykonu vzhledem k akustickému tlaku u vˇetˇsiny jedinc˚ u odpov´ıdal neklesaj´ıc´ı lineárn´ı funkci. Grafy pro hromadné hodnoty v´ıcero jedinc˚ u (muˇzi, ˇzeny, celkem) vˇsak nejv´ıce odpov´ıdaly mocninné funkci, koeficient determinace ale ani v jednom pˇr´ıpadˇe nedosahoval v´ yznamn´ ych hodnot. Nebyl tedy zjiˇstˇen ˇza´dn´ y v´ yznamn´ y vztah mezi aerodynamick´ ym v´ ykonem a intenzitou fonace.

ARES Namˇeˇrené hodnoty aerodynamického odporu bylo moˇzné u vˇetˇsiny jedinc˚ u pˇribliˇznˇe aproximovat neklesaj´ıc´ı pˇr´ımkou, v nˇekter´ ych pˇr´ıpadech model velice dobˇre popisoval namˇeˇrené hodnoty, ovˇsem tento jev a cel´ y v´ yvoj závislosti je ale pravdˇepodobnˇe v pˇr´ıpadˇe tohoto parametru velice individuáln´ı. U nˇekter´ ych jedinc˚ u byl aerodynamick´ y odpor i se stoupaj´ıc´ı intenzitou stále témˇeˇr konstantn´ı, u jin´ ych dokonce s rostouc´ı intenzitou klesal. U souboru hodnot namˇeˇren´ ych vˇsem jedinc˚ um vˇsak nebylo moˇzno hodnoty ˇza´dn´ ym modelem aproximovat. Nejlépe byly namˇeˇrené hodnoty aproximovány opˇet exponenciáln´ımi kˇrivkami, které se na hodnotˇe 75 dB lépe pˇribl´ıˇzily fyziologick´ ym hodnotám. Pro muˇze je uvádˇena fyziologická hodnota ARES jako 35 cmH2 O/(l/s) a model na této intenzitˇe odpov´ıdá 41

´ Upravy a ovˇeˇren´ı model˚ u


hodnotˇe 24 cmH2 O/(l/s). U ˇzen potom je fyziologická hodnota ARES uvádˇena jako 38 cmH2 O/(l/s) a podle modelu byla pˇri stejném akustickém tlaku urˇcena hodnota 34,6 cmH2 O/(l/s). Podle celkového modelu byla hodnota ARES v 75 dB vypoˇctena jako 30,7. Pro aerodynamick´ y odpor nebyla nad cel´ ym souborem jedinc˚ u nalezena v´ yznamná závislost na akustickém tlaku.

7.3

´ Upravy a ovˇ eˇ ren´ı model˚ u

Pro porovnán´ı s fyziologick´ ymi hodnotami byly exponenciáln´ı modely podle pˇredpisu 7.5 pro muˇze i ˇzeny posunuty ve smˇeru osy y tak, aby procházely vˇzdy konkrétn´ı fyziologickou hodnotou parametru AEFF a odpov´ıdaj´ıc´ı hodnotou MEADB (75 db). AEF F f yziol. − AEF F0 = A · eB·(M EADBf yziol. )

(7.5)

Z tohoto vztahu byl vypoˇc´ıtán rozd´ıl (vztah 7.6) mezi skuteˇcnou fyziologickou hodnotou AEF Ff yziol a odhadovanou fyziologickou hodnotou podle p˚ uvodn´ıho modelu. Tento rozd´ıl byl pouˇzit jako konstanta, která byla následnˇe pˇriˇctena k p˚ uvodn´ımu modelu. AEF F0 = AEF F f yziol. − A · eB·(M EADBf yziol. )

(7.6)

Veˇskeré záznamy referenˇcn´ıho korpusu jedinc˚ u byly nejprve porovnány s oˇcekávan´ ymi fyziologick´ ymi hodnotami na konkrétn´ı fonaˇcn´ı intenzitˇe, které byly urˇceny na základˇe v´ ysledn´ ych model˚ u 7.7 pro muˇze a 7.8 pro ˇzeny. Pod vzorci jsou uvedeny i pˇr´ısluˇsné koeficienty determinace a korelace, které popisuj´ı pˇresnost daného modelu. AEF Fm = 0, 0005 · e0,1537·M EADB + 96, 71

(7.7)

R2 = 0, 59 r = 0, 77

AEF Fz = 0, 0002 · e0,1678·M EADB + 157, 84 R2 = 0, 68 r = 0, 82 42

(7.8)



Pouze 27 % mˇeˇren´ı z referenˇcn´ıho souboru ˇzen pˇresáhlo svou namˇeˇrenou AEFF oˇcekávanou fyziologickou hodnotu urˇcenou podle modelu. U muˇz˚ u bylo takov´ ych záznam˚ u pouze 24 %. Vzhledem k tomu, ˇze se jednalo o zdravé jedince bez zjiˇstˇené hlasové poruchy, závˇer, ˇze jedinci s AEFF niˇzˇs´ı neˇz fyziologickou maj´ı nutnˇe hlasovou poruchu, byl nepravdˇepodobn´ y. Z tohoto d˚ uvodu nebyla s fyziologick´ ymi daty porovnávána data skuteˇcn´ ych pacient˚ u ORL, nebot’ v´ ysledky by pravdˇepodobnˇe ani v tomto pˇr´ıpadˇe nebyly uspokojivé. Pro dalˇs´ı porovnán´ı byly vybrány modely urˇcené podle mediánu, které odpov´ıdaj´ı pˇredpis˚ um 7.9 pro muˇze, 7.10 pro ˇzeny a 7.11 pro celkov´ y soubor jedinc˚ u. AEF Fm = 0, 0005 · e0,1537·M EADB + 212, 49

(7.9)

R2 = 0, 59 r = 0, 77

AEF Fz = 0, 0002 · e0,1678·M EADB − 171, 70

(7.10)

R2 = 0, 65 r = 0, 80

AEF Fc = 0, 0003 · e0,1617·M EADB − 23, 81

(7.11)

R2 = 0, 58 r = 0, 76 Podle tˇechto model˚ u bylo nad muˇzsk´ ym souborem zjiˇstˇeno pouze 17 % záznam˚ u, kde byla oˇcekávaná hodnota podle modelu niˇzˇs´ı neˇz namˇeˇrená. U ˇzen byly v´ ysledky v´ yraznˇe pˇr´ıznivˇejˇs´ı - u v´ıce neˇz 81 % záznam˚ u byla namˇeˇrená hodnota AEFF vyˇsˇs´ı neˇz hodnota odhadnutá podle modelu. Nad celkov´ ym souborem referenˇcn´ıch jedinc˚ u potom vyˇsly kladné odchylky od pˇredpokládan´ ych hodnot u 56 % záznam˚ u. Histogram ˇcetnosti odchylek je na obrázku 7.3. Graf namˇeˇren´ ych i pˇredpokládan´ ych hodnot na základˇe p˚ uvodn´ıho i posunutého modelu je na obrázku 7.4. Obdobné srovnán´ı bylo provedeno i u pacient˚ u ORL, jejichˇz odhadované hodnoty AEFF byly vzhledem k malému poˇctu záznam˚ u vˇzdy predikovány na základˇe modelu pro celkov´ y soubor jedinc˚ u, tedy bez rozliˇsen´ı pohlav´ı. V´ ysledky jsou na obrázc´ıch 7.5 a 7.6. 43



histogram rozložení četností odchylek D1 a D3 ... datový korpus - zdraví

1500

1400

1300

1200

1100

900

1000

800

700

600

500

400

300

200

0

četnosti D1

100

-100

-200

-300

-400

-500

-600

-700

-800

-900

-1000

-1100

-1200

-1300

-1400

-1500

40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

četnosti D3

Obrázek 7.3: Histogram ˇcetnost´ı odchylek u zdrav´ ych referenˇcn´ıch jedinc˚ u. D1-rozd´ıl namˇeˇrená vs. odhadnutá hodnota AEFF podle modelu bez posunu, D3-rozd´ıl namˇeˇrená vs. odhadnutá hodnota AEFF podle modelu s posunem do mediánu. Popisky osy x vyjadˇruj´ı vˇzdy horn´ı hranici daného intervalu.

AEFF = f(MEADB) - datový korpus - zdraví 2000 1900 1800 1700 1600 1500

AEFF

1400

y-estimovane

AEFF

1300

AEFF-prumer

1200

AEFF-median

1100

fyziolog-ref-muži

1000

fyziolog-ref-ženy

900

AEFF-fyziolog-muži

800

median-ref

700

y-est_median

600

AEFFfyziol-z

500

Expon. (y-estimovane)

400

Polyg. (y-est_median)

300 200 100

99

100

98

97

96

95

94

93

92

91

90

89

88

87

86

85

84

83

82

81

80

79

78

77

76

75

74

73

72

71

70

69

68

67

66

0

MEADB

Obrázek 7.4: Srovnán´ı namˇeˇren´ ych i odhadovan´ ych hodnot nad cel´ ym souborem referenˇcn´ıch jedinc˚ u. 44



AEFF = f(MEADB) - ORL zdraví 1500 1450 1400 1350 1300 1250 1200

AEFF

1150 1100

y-estim

1050 1000

AEFFprůměr

950

AEFFmedian

900

AEFF

850

y-est_median

800

median-ref

750 700

AEFF-fyzilog-muzi

650 600

fyziolog-ref-muzi

550

AEFF-fyzilog-zeny

500 450

fyziolog-ref-zeny

400

Polyg. (y-estim)

350 300

Expon. (y-est_median)

250 200


150 100 50 99

100

98

97

96

95

94

93

92

91

90

89

88

87

86

85

84

83

82

81

80

79

78

77

76

75

74

73

72

71

70

69

68

67

66

65

0

MAEDB

Obrázek 7.5: Srovnán´ı namˇeˇren´ ych i odhadovan´ ych hodnot nad cel´ ym souborem zdrav´ ych ORL pacient˚ u.

AEFF = f(MAEDB) - ORL nemocní 1500 1450 1400 1350 1300 1250 1200

AEFF

1150

y-estim

1100 1050

AEFFprůměr

1000

AEFFmedian

AEFF

950 900

y-est_median

850

median-ref

800

AEFF-fyziolog-muzi

750 700

AEFF-fyziolog-zeny

650

fyziolog-ref-muzi

600 550

fyziolog-ref-zeny

500 450

Expon. (y-estim)

400


350 300 250 200 150 100 50 100

99

98

97

96

95

94

93

92

91

90

89

88

87

86

85

84

83

82

81

80

79

78

77

76

75

74

73

72

71

70

0 MAEDB

Obrázek 7.6: Srovnán´ı namˇeˇren´ ych i odhadovan´ ych hodnot nad cel´ ym souborem nemocn´ ych ORL pacient˚ u.

45

Korelaˇcn´ı analýza


histogram rozložení četností odchylek D1 a D3 ... data ORL - zdraví 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

1500

1400

1300

1200

1100

900

1000

800

700

600

500

400

300

200

0

četnosti D1

100

-100

-200

-300

-400

-500

-600

-700

-800

-900

-1000

-1100

-1200

-1300

-1400

-1500

0

četnosti D3

Obrázek 7.7: Histogram ˇcetnost´ı odchylek u zdrav´ ych pacient˚ u. D1-rozd´ıl namˇeˇrená vs. odhadnutá hodnota AEFF podle modelu bez posunu, D3-rozd´ıl namˇeˇrená vs. odhadnutá hodnota AEFF podle modelu s posunem do mediánu. Popisky osy x vyjadˇruj´ı vˇzdy horn´ı hranici daného intervalu. Ze souboru zdrav´ ych pacient˚ u bylo 65 % záznam˚ u hodnot AEFF pˇrevyˇsuj´ıc´ıch odhadované hodnoty. Histogram ˇcetnost´ı odchylek u zdrav´ ych pacient˚ u je zobrazen na obrázku 7.7. U nemocn´ ych potom pˇrevyˇsovalo odhadované hodnoty AEFF 38 % záznam˚ u. Histogram odchylek pacient˚ u s poruchou hlasu je na obrázku 7.8. Zaj´ımav´ ym jevem byly kladné odchylky od predikovan´ ych hodnot u pacient˚ u se strumou1 (pˇred operac´ı) ˇci u jedinc˚ u pˇred mikrochirurgick´ ym zákrokem. V tˇechto pˇr´ıpadech tedy podle oˇcekáván´ı pravdˇepodobnˇe nebyla naruˇsena hlasová funkce a dan´ı jedinci se podle model˚ u jevili jako zdrav´ı.

7.4

Korelaˇ cn´ı anal´ yza

Pro zjiˇstˇen´ı vzájemn´ ych vztah˚ u, které existuj´ı v komplexn´ım souboru parametr˚ u poˇr´ızen´ ych bˇehem vˇsech zm´ınˇen´ ych foniatrick´ ych vyˇsetˇren´ı byla provedena korelaˇcn´ı anal´ yza. Jako korelované byly oznaˇceny parametry, jejichˇz vzájemn´ y koeficient korelace pˇresahoval hodnotu 0,75. 1

Viditelné zvˇetˇsen´ı ˇst´ıtné ˇzl´ azy, která m˚ uˇze tlaˇcit na d´ ychac´ı cesty ˇci hlasivkové nervy. Mezi pˇr´ıznaky patˇr´ı obt´ıˇzné polyk´ an´ı, d´ ychán´ı ˇci chrapot.

46



histogram rozložení četností odchylek D1 a D3 ... data ORL - nemocní

1500

1400

1300

1200

1100

900

1000

800

700

600

500

400

300

200

0

četnosti D1

100

-100

-200

-300

-400

-500

-600

-700

-800

-900

-1000

-1100

-1200

-1300

-1400

-1500

25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

četnosti D3

Obrázek 7.8: Histogram ˇcetnost´ı odchylek u pacient˚ u s poruchou hlasu. D1-rozd´ıl namˇeˇrená vs. odhadnutá hodnota AEFF podle modelu bez posunu, D3-rozd´ıl namˇeˇrená vs. odhadnutá hodnota AEFF podle modelu s posunem do mediánu. Popisky osy x vyjadˇruj´ı vˇzdy horn´ı hranici daného intervalu.

7.4.1

Referenˇ cn´ı mˇ eˇ ren´ı

Korelaˇcn´ı anal´ yza provedená nad souborem 25 zdrav´ ych referenˇcn´ıch jedinc˚ u prokázala pouze základn´ı pˇrirozené vazby mezi parametry. Vzhledem k velkému poˇctu záznam˚ u pouˇzit´ ych pro tuto anal´ yzu, logick´ ym v´ ysledk˚ um a faktu, ˇze referenˇcn´ı jedinci byli pro vyˇsetˇren´ı ˇra´dnˇe proˇskoleni, lze v´ ysledné vazby chápat jako skuteˇcnˇe existuj´ıc´ı. Parametry, které vyˇsly jako silnˇe korelované by bylo moˇzné v budoucnu nahradit pouze jedn´ım vybran´ ym. Vzhledem k nepˇr´ıliˇs ˇcetn´ ym závislostem mezi parametry jednotliv´ ych vyˇsetˇren´ı lze aerodynamické vyˇsetˇren´ı povaˇzovat za metodu s dobrou samostatnou vypov´ıdac´ı hodnotou. V´ ysledky korelaˇcn´ı anal´ yzy nad souborem zdrav´ ych jedinc˚ u jsou zobrazeny na obrázku 7.9.

MAXDB, MEADB, PHODB Jednou skupinou vzájemnˇe korelovan´ ych parametr˚ u jsou parametry popisuj´ıc´ı akustick´ y tlak. Vztah mezi nimi je naprosto pˇrirozen´ y, nebot’ popisuj´ı tent´ yˇz jev, at’ jiˇz 47

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

PER

SEG

SPI

VTI

NHR

vAm

sAPQ

APQ

Shim

ShdB

vFo

sPPQ

PPQ

RAP

Jitt

Jitta

Tsam

PFR

PEF

STD

MPAP

Flo

PAP

Fhi

FET100

To

RANP

Fo

MEAP

Fo[Hz]

PHODB

SCR-HSV

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 SCR-25

8

AEFF

7

AOHM

6

ARES

5

APOW

4

MFPHO

3

FVC

2

TARF

1

MEADB

práh = 0,750


MAXDB


MAXDB MEADB PHODB MEAP RANP FET100 PAP MPAP PEF TARF FVC MFPHO APOW ARES AOHM AEFF SCR-25 SCR-HSV Fo[Hz] Fo To Fhi Flo STD PFR Tsam Jitta Jitt RAP PPQ sPPQ vFo ShdB Shim APQ sAPQ vAm NHR VTI SPI SEG PER … pozitivně korelováno, nadprahové hodnoty, ( + práh ) … negativně korelováno, podprahové hodnoty, ( – práh ) … diagonála, "téměř" jednotková korelace

Obrázek 7.9: Korelaˇcn´ı struktura zdrav´ ych referenˇcn´ıch jedinc˚ u jeho maximáln´ı, ˇci pr˚ umˇernou hodnotu. Vazba mezi tˇemito parametry je velice silná s korelaˇcn´ımi koeficienty pˇresahuj´ıc´ımi hodnoty 0,9.

MAXDB, PAP, MPAP Dalˇs´ı skupinou pˇrirozenˇe korelovan´ ych parametr˚ u jsou hodnoty popisuj´ıc´ı subglotick´ y tlak. Byla prokázána vzájemná vazba mezi tˇemito parametry i s parametrem urˇcuj´ıc´ım maximáln´ı tlak akustick´ y. Tento vztah je opˇet evidentn´ı, nebot’ subglotick´ y tlak je v supraglotickém prostoru transformován na tlak akustick´ y.

48



PEF, TARF, FVC, MFPHO Vzájemnˇe korelována byla také skupina parametr˚ u vyjadˇruj´ıc´ıch pr˚ utok ˇci objem proud´ıc´ıho vzduchu. Korelaˇcn´ı koeficient mezi parametry MFPHO a TARF dokonce pˇresahoval hodnotu 0,9. Korelace mezi FVC a PEF jiˇz nebyla tak v´ yznamná s koeficientem pouh´ ych 0,5.

ARES, AOHM Parametry popisuj´ıc´ı aerodynamick´ y odpor byly vzájemnˇe korelovány s hodnotou korelaˇcn´ıho koeficientu 1. Tato vazba je pˇrirozená a plyne ze samotné definice AOHM, kter´ y je jen ekvivalentn´ım vyjádˇren´ım ARES v jin´ ych jednotkách.

MEAP, Fo[Hz], Fo, Fhi, Flo, To (neg.) Dalˇs´ı velkou skupinu korelovan´ ych parametr˚ u tvoˇrily parametry z´ıskané napˇr´ıˇc vˇsemi proveden´ ymi vyˇsetˇren´ımi. Jedná se o parametry popisuj´ıc´ıch hlasivkovou frekvenci MEAP, Fo[Hz], Fo, Fhi, Flo, mezi nimiˇz byla pˇrirozenˇe prokázána silná korelaˇcn´ı vazba s koeficienty pˇresahuj´ıc´ımi hodnotu 0,9. Parametr To, popisuj´ıc´ı periodu, byl se vˇsemi ostatn´ımi zm´ınˇen´ ymi korelován negativnˇe.

FET100, TSAM, SEG Korelaˇcn´ı vazba byla také nalezena mezi parametrem FET100 z pˇr´ıstroje PAS a parametry TSAM a SEG z multidimenzionáln´ı anal´ yzy. Jedná se o parametry popisuj´ıc´ı délku vzorku a poˇcet segment˚ u, stejnˇe jako délku v´ ydechu, kter´ y pˇretrvává v pr˚ ubˇehu celého vzorku. Tato vazba je opˇet zcela pˇrirozená a nijak nepopisuje hlasové charakteristiky, ale sp´ıˇse délku analyzovaného vzorku.

STD, PFR, VFo Dalˇs´ı skupinu korelovan´ ych parametr˚ u tvoˇr´ı hodnoty popisuj´ıc´ı frekvenˇcn´ı rozsah, kol´ısán´ı a smˇerodatnou odchylku. I tato vazba je zcela pˇrirozená.

49



Score25, ScoreHSV Paramtery popisuj´ıc´ı kvalitu závˇeru glottis, které byly poˇr´ızeny obˇema testy SCORE byly také vyhodnoceny jako korelované. Tato vazba je opˇet pˇrirozená, nebot’ oba parametry hodnot´ı tent´ yˇz jev a vyuˇz´ıvaj´ı podobné klasifikaˇcn´ı algoritmy.

Jitt, Jitta, RAP, PPQ Skupina parametr˚ u popisuj´ıc´ıch jitter, tedy frekvenˇcn´ı kol´ısán´ı, byla také pˇrirozenˇe korelována, nebot’ se jedná pouze o jiná vyjádˇren´ı téhoˇz jevu.

ShdB, Shim, APQ Stejnˇe jako v pˇredchoz´ım pˇr´ıpadˇe byly i parametry popisuj´ıc´ı shimmer (amplitudové kol´ısán´ı) prokázány jako korelované. Tento vztah je opˇet zcela pˇrirozen´ y.

7.4.2

ORL-zdrav´ı

Pro porovnán´ı v´ ysledk˚ u korelaˇcn´ı anal´ yzy byla obdobná anal´ yza provedena i nad záznamy poskytnut´ ymi ORL klinikou Fakultn´ı nemocnice. Zde byly nalezeny v´ yrazné rozd´ıly ve zjiˇstˇen´ ych vazbách, které jsou s nejvˇetˇs´ı pravdˇepodobnost´ı zp˚ usobeny faktem, ˇze tito jedinci nebyli dostateˇcnˇe proˇskoleni k provedenému aerodynamickému vyˇsetˇren´ı. V´ yznamn´ ym faktorem, kter´ y m˚ uˇze zp˚ usobit zkreslen´ı v´ ysledk˚ u, je jistˇe také stres a obavy, jeˇz taková vyˇsetˇren´ı u reálnˇe vyˇsetˇrovan´ ych pacient˚ u ˇcasto prováz´ı. Korelaˇcn´ı struktura je zobrazena na obrázku 7.10. Nad t´ımto souborem doˇslo k vymizen´ı vazbeb MAXDB - PAP, MPAP a niˇzˇs´ı koeficient korelace byl zjiˇstˇen i u vztah˚ u FVC - TARF, MFPHO. Ve vˇetˇsinˇe pˇr´ıpad˚ u vˇsak vazby sp´ıˇse pˇribyly, napˇr. FET100 - FVC ˇci SCR25 - FVC FET100. Novˇe byla také v tomto souboru objevena závislost APOW - PAP, MPAP, která vypl´ yvá ze vzorce 4.2. Pozitivnˇe korelován byl také parametr sPPQ s celou skupinou parametr˚ u STD, Jitta, Jitt, RAP, PPQ, ShDb, Shim t´ ykaj´ıc´ıch se frekvenˇcn´ıho kol´ısán´ı. Stejnˇe tak lze vysvˇetlit vztah mezi parametry amplitudového kol´ısán´ı sAPQ - vFO. Logická vazba byla zaznamenána také mezi parametry PER - Tsam, SEG, FET100, která plyne z délky analyzovaného vzorku. Pozitivnˇe korelovány vyˇsly také parametry vAm a AEFF, ale vzhledem k n´ızkému koeficientu korelace (0,75) m˚ uˇze b´ yt tato vazba pouze náhodná. Na rozd´ıl od skupiny referenˇcn´ıch jedinc˚ u byla

50

1 2 3 4

MAXDB MEADB PHODB MEAP

5

RANP

6 7 8 9

FET100 PAP MPAP PEF

PER

SEG

SPI

VTI

NHR

vAm

sAPQ

APQ

Shim

ShdB

vFo

sPPQ

PPQ

RAP

Jitt

Jitta

Tsam

PFR

STD

Flo

PEF

Fhi

MPAP

To

PAP

Fo

FET100

Fo[Hz]

RANP

SCR-HSV

MEAP

SCR-25

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 AEFF

8

AOHM

7

ARES

6

APOW

5

MFPHO

4

FVC

3

TARF

2

PHODB

1 MAXDB

práh = 0,750


MEADB


10 TARF 11 FVC 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

MFPHO APOW ARES AOHM AEFF SCR-25 SCR-HSV Fo[Hz] Fo To Fhi Flo STD PFR Tsam

27 28 29 30

Jitta Jitt RAP PPQ

31 sPPQ 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

vFo ShdB Shim APQ sAPQ vAm NHR VTI SPI SEG PER … pozitivně korelováno, nadprahové hodnoty, ( + práh ) … negativně korelováno, podprahové hodnoty, ( – práh ) … diagonála, "téměř" jednotková korelace

Obrázek 7.10: Korelaˇcn´ı struktura zdrav´ ych ORL pacient˚ u zde objevena vazba mezi ˇsumov´ ym parametrem NHR a dalˇs´ımi parametry MDVA, které popisuj´ı frekvenˇcn´ı ˇci amplitudové kol´ısán´ı: Jitt, Jitta, sPPQ, ShDb a Shim.

7.4.3

ORL-nemocn´ı

Pro srovnán´ı korelaˇcn´ıch struktur zdrav´ ych a nemocn´ ych jedinc˚ u byla pouˇzita data pacient˚ u s poruchou hlasu poskytnutá ORL klinikou. Stejnˇe jako u pacient˚ u bez hlasové poruchy bylo zaznamenáno vymizen´ı nˇekter´ ych vazeb, napˇr. MAXDB - PAP, MPAP ˇci vazby mezi MEAP a souborem parametr˚ u

51

1 2 3 4

MAXDB MEADB PHODB MEAP

5

RANP

6 7 8 9

FET100 PAP MPAP PEF

PER

SEG

SPI

VTI

NHR

vAm

sAPQ

APQ

Shim

ShdB

vFo

sPPQ

PPQ

RAP

Jitt

Jitta

Tsam

PFR

PEF

STD

MPAP

Flo

PAP

Fhi

FET100

To

RANP

Fo

MEAP

Fo[Hz]

PHODB

SCR-HSV

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 SCR-25

8

AEFF

7

AOHM

6

ARES

5

APOW

4

MFPHO

3

FVC

2

TARF

1

MEADB

práh = 0,750


MAXDB


10 TARF 11 FVC 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

MFPHO APOW ARES AOHM AEFF SCR-25 SCR-HSV Fo[Hz] Fo To Fhi Flo STD PFR Tsam

27 28 29 30

Jitta Jitt RAP PPQ

31 sPPQ 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

vFo ShdB Shim APQ sAPQ vAm NHR VTI SPI SEG PER … pozitivně korelováno, nadprahové hodnoty, ( + práh ) … negativně korelováno, podprahové hodnoty, ( – práh ) … diagonála, "téměř" jednotková korelace

Obrázek 7.11: Korelaˇcn´ı struktura ORL pacient˚ u s poruchou hlasu MDVA popisuj´ıc´ıch základn´ı hlasivkovou frekvenci. Pˇrekvapivé bylo také vymizen´ı vazeb mezi obˇema vyˇsetˇren´ımi SCORE, coˇz lze interpretovat tak, ˇze ani jeden z model˚ u nen´ı vhodn´ y pro pouˇzit´ı pˇri aerodynamick´ ych vyˇsetˇren´ıch. Naopak se také u nemocn´ ych pacient˚ u objevilo mnoho nov´ ych vazeb, nˇekteré z nich opˇet koresponduj´ı s v´ ysledky korelaˇcn´ı anal´ yzy nad souborem zdrav´ ych pacient˚ u ORL. Jedná se napˇr´ıklad o vazby FVC - FET100 ˇci PER - FET100, Tsam, SEG, které opˇet charakterizuj´ı zkouman´ y vzorek signálu. Stejnˇe jako u zdrav´ ych pacient˚ u ORL byla i zde nalezena závislost ˇsumového parametru NHR a parametr˚ u Jitt, Jitta, RAP, PPQ, sPPQ, ShdB, Shim. Nové korelaˇcn´ı vazby byly objeveny mezi APOW - PEF, TARF, MFPHO nebo u parametr˚ u amplitudového kol´ısán´ı: sAPQ - ShdB, Shim, APQ. Velké mnoˇzstv´ı vzájemn´ ych vazeb bylo nalezeno mezi velkou skupinou 52



parametr˚ u MDVA: STD, PFR, Jitta, Jitt, RAP, PPQ, sPPQ, vFO, ShdB, Shim, APQ. Jedná se o parametry MDVA, které u nemocn´ ych hlasivek vykazuj´ı zhorˇsen´ı frekvenˇcn´ıch, ˇsumov´ ych a amplitudov´ ych hodnot, coˇz vyvolává nár˚ ust statistick´ ych vazeb.

53

8 Závˇer V rámci bakaláˇrské práce byla provedena anal´ yza dosavadn´ıch poznatk˚ u v oblasti anatomie hlasového u ´stroj´ı, foniatrick´ ych diagnóz a diagnostick´ ych vyˇsetˇren´ı. Dále byl na 25 foniatricky zdrav´ ych jedinc´ıch proveden soubor vyˇsetˇren´ı charakterizuj´ıc´ıch hlasové kvality. Hlavn´ı pozornost byla zamˇeˇrena na zkoumané aerodynamické vyˇsetˇren´ı pomoc´ı pˇr´ıstroje KayPENTAX Phonatory Aerodynamic System, dále byla nad poˇr´ızen´ ymi vzorky hlasu provedena multidimenzionáln´ı anal´ yza a test kvality závˇeru glottis SCORE. Hodnoty vˇsech zjiˇstˇen´ ych parametr˚ u a veˇskeré potˇrebné soubory byly uspoˇra´dány do databáze, která byla pro tento u ´ˇcel vytvoˇrena. Spolu s n´ı byl i vyvinut jednoduch´ y program pro naˇc´ıtán´ı tˇechto dat do databáze. Namˇeˇrené hodnoty parametr˚ u byly podrobeny d˚ ukladné anal´ yze a byly prozkoumány jejich vzájemné závislosti i vztahy s parametry ostatn´ıch proveden´ ych vyˇsetˇren´ı. U vˇetˇsiny jedinc˚ u byla zjiˇstˇena exponenciáln´ı závislost hlasové u ´ˇcinnosti (AEFF) na pr˚ umˇerné hladinˇe akustického tlaku, kter´ y vyjadˇruje fonaˇcn´ı intenzitu. Tato závislost byla prokázána také nad cel´ ym souborem jedinc˚ u i pˇri rozdˇelen´ı podle pohlav´ı. V´ ysledné kˇrivky byly pouˇzity pro vytvoˇren´ı modelu procházej´ıc´ıho mediánem a pro porovnán´ı byly urˇceny i pˇredpisy fyziologick´ ych kˇrivek pro obˇe pohlav´ı. Zjiˇstˇené v´ ysledky byly ovˇeˇreny na souborech foniatricky zdrav´ ych i nemocn´ ych pacient˚ u, jejichˇz data byla v anonymn´ı formˇe poskytnuta ORL klinikou plzeˇ nské Fakultn´ı nemocnice. Na základˇe v´ ysledk˚ u této práce bylo aerodynamické vyˇsetˇren´ı za pomoci pˇr´ıstroje KayPENTAX Phonatory Aerodynamic System vyhodnoceno jako nestabiln´ı“ vyˇset” ˇrovac´ı metoda, jej´ıˇz v´ ysledky jsou z ˇcásti ovlivnˇeny mnoha extern´ımi faktory v podobˇe spolupráce vyˇsetˇrované osoby. Protoˇze vˇsak metoda podává velké mnoˇzstv´ı nenahraditeln´ ych informac´ı o nejr˚ uznˇejˇs´ıch aerodynamick´ ych parametrech hlasu, je moˇzné jej´ı vyuˇzit´ı jako souˇca´sti celého komplexu vyˇsetˇrovac´ıch metod. V návaznosti na tuto práci by bylo vhodné se dále zamˇeˇrit na rozˇsiˇrován´ı referenˇcn´ıho souboru jedinc˚ u, kteˇr´ı by sv´ ymi namˇeˇren´ ymi hodnotami mohli pˇrinést zpˇresnˇen´ı korekˇcn´ıch kˇrivek pro pˇrepoˇcet aerodynamické u ´ˇcinnosti, a v´ yvoj nového modelu. Stejnˇe tak by bylo ˇza´douc´ı soustˇredit se na v´ yvoj nového klasifikaˇcn´ıho algoritmu SCORE, kter´ y by byl zamˇeˇren právˇe na aerodynamická vyˇsetˇren´ı, pro nˇeˇz ˇzádn´ y ze stávaj´ıc´ıch model˚ u nen´ı vhodnˇe pouˇziteln´ y.

54

Literatura ˇ ´ Monika - SLÍPKA, Jaroslav - NOVY, ´ Pavel. [1] PESTA, Jiˇr´ı - VOHLÍDKOVA, Aerodynamická vyˇsetˇren´ı ve foniatrické praxi, XXII. celostátn´ı foniatrické dny Evy Sedláˇckové a 9. ˇcesko-slovensk´ y foniatrick´ y kongres, Plzeˇ n, 2011. ´ Alexej. Foniatrie a pedaudiologie II.. Praha: Alexej Novák, 1996. 110 [2] NOVAK, s. ˇ [3] SVEC, Jan. On Vibration Properties of Human Vocal Folds, Dissertation Thesis. Netherlands: University of Groningen, 2000. ISBN 90-367-1235-1. ˇ AL, ´ Jan. Akustické parametry chraptivosti, Doktorská disertaˇcn´ı práce. [4] VOKR ˇ Praha: CVUT, 1998. [5] KayPENTAX. Technická dokumentace KayPentax Phonatory Aerodynamic System. [online] Dostupn´ y na URL: [cit. 2015-12-10]. ˇ [6] SVEC, Jan. Studium mechanicko-akustických vlastnost´ı zdroje lidského hlasu, Dizertaˇcn´ı práce. Olomouc: Pˇr´ırodovˇedecká fakulta, Univerzita Palackého v Olomouci, 1996. ´ SEK, ˇ [7] HYBA Jan. Choroby hrtanu. 1. vyd. Praha: Zdravotnické nakladatelstv´ı, 1950. 126 s. Uˇcebnice pro studenty lékaˇrsk´ ych fakult a praktické lékaˇre. [8] UNIVERZITA KARLOVA. Moodle pro výuku [online]. Dostupn´ y na URL: [cit. 12.12.2015] [9] KROUPA, Lukáˇs. Systém vyhodnocen´ı parametru jednoho kmitu hlasivek, Diplomová práce. Plzeˇ n: Fakulta aplikovan´ ych vˇed, Západoˇceská univerzita v Plzni, 2015.

55

Literatura ˇ ˇ Marek - HALÍR, ˇ Martin. Praktický kurz hlasové [10] KUCERA, Martin - FRIC, rehabilitace a reedukace. Opoˇcno: M. Kuˇcera, 2010. 67 s. ISBN 978-80-2548244-5. [11] HAHN, Aleˇs a kolektiv. Otorinolaryngologie a foniatrie v souˇcasné praxi. 1. vyd. Praha: Grada, 2007. 390 s. ISBN 978-80-247-0529-3. [12] TITZE, Ingo R. Principles of Voice Production. 2. vyd. Iowa City: Natioanl Center for Voice and Speech, 1994. 409 s. ISBN 978-0137178933. 1994. [13] KayPENTAX. Phonatory Aerodynamic System (PAS) Model 6600: Instruction manual, Kay Elemetrics Corp. [14] STEMPLE, Joseph - WEINRICH, Barbara - BREHM, Susan Baker: Phonatory Aerodynamic System: A Clinical Manual. Kay Elemetrics Corp., 2008. ˇ [15] VASEK, Martin. Náhradn´ı hlasivky pro generován´ı zdrojového hlasu, Doktorská práce. Brno: Vysoké uˇcen´ı technické v Brnˇe, 2013. ˇ ´ Pavel, VAVRA, ´ [16] PESTA, Jiˇr´ı - SLÍPKA, Jaroslav, NOVY, Frantiˇsek. Hodnocen´ı kvality závˇeru glottis. Otorinolaryngologie a foniatrie, vol. 59, no. 4. s. 190-196. ˇ a lékaˇrská spoleˇcnost Jana Evangelisty Purkynˇe, 2010. ISSN 1210Praha: Cesk´ 7867. [17] ZRAICK, Richard I. - SMITH-OLINDE, Laura - SHOTTS, Laura L.: Adult Normative Daa for the KaypPENTAX Phonatory Aerodynamic System model 6600. Little Rock, Arkansas: University of Arkansas for Medical Sciences, University of Arkansas at Little Rock, 2011. [18] GRAY, Henry. Anatomy of the human body. Philadelphia : Lea & Febiger, 1918. ISBN 1-58734-102-6. [19] KayPENTAX: Multi-Dimensional Voice Program, Model 5105: Operation manual. Kay Elemetrics Corp. [20] TITZE, Ingo R. - Riede, Tobias. A Cervid Vocal Fold Model Suggests Greater Glottal Efficiency in Calling at High Frequencies. PLoS Computational Biology, August 2010, vol. 6, no. 8. [21] TITZE, Ingo R. aj. Vocal power and pressure-flow relationships in ecised tiger larynges. The Journal of Experimental Biology, July 2010, no. 213. [22] RIEDE, Tobias. Subglottal pressure, tracheal airflow, and intrinsic laryngeal muscle activity during rat ultrasound vocalization. J Neurophysiol, August 2011, no. 106, s. 2580-2592.

56

Literatura

[23] TITZE, Ingo R. - Regulating glottal airflow in phonation: Application of the maximum power transfer theorem to a low dimensional phonation model. Acoustical Docety of America, September 2001, no. 111, s. 367-376. [24] KURDÍK, Michael. Zátˇeˇzové hlasové testy, Diplomová práce. Plzeˇ n: Fakulta aplikovan´ ych vˇed, Západoˇceská univerzita v Plzni, 2013.

57

A Struktura pˇriloˇzeného DVD • Data-ref - Data pro soubor referenˇcn´ıch jedinc˚ u. – MDVA ∗ wav - Audiosignály vyhodnocované pomoc´ı MDVA. ∗ mdv - Textové soubory (.mdv) s v´ ysledky MDVA. ∗ jpg - Obrázky (.jpg) profilov´ ych graf˚ u z MDVA. – SCORE ∗ wav - Audiosignály vyhodnocované pomoc´ı SCORE. ∗ txt - Textové soubory s v´ ysledky SCORE. – PAS ∗ txt - Textové soubory s v´ ysledky aerodynamického vyˇsetˇren´ı. ∗ nsp - Signály z aerodynamického vyˇsetˇren´ı. ∗ wav - Audiosignály ve formátu .wav z´ıskané z .nsp soubor˚ u. • Archivace - Sloˇzka s databáz´ı. • Zpracovani.xls - Soubor MS Excel s v´ ysledky a postupy. • BcP.pdf - Text bakaláˇrské práce • Latex-source - Zdrojové soubory textu práce.

58

B Ukázky graf˚ u y = 0,0003e0,1617x

AEFF = f(MEADB) 4000,00

3500,00

3000,00

AEFF

2500,00

2000,00

1500,00

1000,00

500,00

0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

MEADB

Obrázek B.1: Celkov´ y v´ yvoj parametru AEFF.

59

105,00

110,00

Ukázky graf˚ u

y = 1,6565e0,0389x

ARES = f(MEADB) 300,00 280,00 260,00 240,00 220,00 200,00

ARES

180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

110,00

MEADB

Obrázek B.2: Celkov´ y v´ yvoj parametru ARES. y = 5E-13x5,9306

APOW = f(MEADB) 1,000 0,900 0,800 0,700

APOW

0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

MEADB

Obrázek B.3: Celkov´ y v´ yvoj parametru APOW. 60

105,00

110,00

Ukázky graf˚ u

y = 1E-08x4,6254

MPAP = f(MEADB) 50,00 45,00 40,00 35,00

MPAP

30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

110,00

MEADB

Obrázek B.4: Celkov´ y v´ yvoj parametru MPAP. y = 0,0004x1,3517

TARF = f(MEADB) 0,70

0,60

TARF

0,50

0,40

0,30

0,20

0,10

0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

MEADB

Obrázek B.5: Celkov´ y v´ yvoj parametru TARF. 61

105,00

110,00

ARES

ARES

Ukázky graf˚ u

300,00 280,00 260,00 240,00 220,00 200,00 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 300,00 80,00 280,00 60,00 260,00 40,00 240,00 20,00 220,00 0,00 200,0065,00

70,00

180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 1,000 80,00 0,900 60,00 0,800 40,00 20,00 0,700 0,00 65,00 0,600

70,00

75,00

80,00

ARES = f(MEADB)

y = 1,9601x - 123,15

ARES = f(MEADB)

y = 1,9601x - 123,15

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

110,00

APOW

APOW = f(MEADB) Obrázek B.6: V´ yvoj parametru ARES jednoho referenˇcn´ıho jedince.

75,00

80,00

0,500

95,00

100,00

105,00

110,00

0,400 0,300 1,000 0,200 0,900 0,100 0,800 0,000 0,70065,00

APOW = f(MEADB)

70,00

75,00

80,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

70,00

75,00

80,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

0,600 APOW

85,00 90,00 MEADB

110,00

0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 65,00

110,00

Obrázek B.7: V´ yvoj parametru APOW jednoho referenˇcn´ıho jedince.

62

Ukázky graf˚ u

AEFF = f(MEADB)

y = 0,0031e0,138x

AEFF = f(MEADB)

y = 0,0031e0,138x

2600,00 2400,00 2200,00 2000,00 1800,00 AEFF

1600,00 1400,00 1200,00 1000,00 800,00 2600,00 600,00 2400,00 400,00

AEFF

2200,00 200,00 2000,00 0,00 1800,00 65,00 1600,00

70,00

75,00

80,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

110,00

1400,00 1200,00

MPAP = f(MEADB) Obrázek B.8: V´ yvoj parametru AEFF jednoho referenˇcn´ıho jedince.

1000,00 50,00 800,00

45,00 600,00

MPAP

400,00 40,00 200,00 35,00 0,00 30,00 65,00

75,00

80,00

25,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

110,00

20,00 15,00 50,00 10,00 45,00 5,00 40,00 0,00 35,00 65,00 30,00

MPAP

70,00

MPAP = f(MEADB)

70,00

75,00

80,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

110,00

70,00

75,00

80,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

110,00

25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0,00 65,00

Obrázek B.9: V´ yvoj parametru MPAP jednoho referenˇcn´ıho jedince.

63

Ukázky graf˚ u

0,138x

TARF = f(MEADB) 0,70 0,60

TARF

0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 65,00

70,00

75,00

80,00

85,00 90,00 MEADB

95,00

100,00

105,00

110,00

Obrázek B.10: V´ yvoj parametru TARF jednoho referenˇcn´ıho jedince.

64

C Uˇzivatelský manuál C.1

Pozn´ amky k instalaci

Aplikaci PhonatoryArchive je moˇzno provozovat pod v´ yvojov´ ym prostˇred´ım MS Access na poˇc´ıtaˇci, kde je MS Access instalován (samostatnˇe, nebo jako souˇcást bal´ıku MS Office Professional ). Pokud v´ yvojové prostˇred´ı MS Access instalováno nen´ı, je nutno nainstalovat MS Access Runtime. Ten je volnˇe ke staˇzen´ı napˇr. na . Aplikace PhonatoryArchive se skládá ze dvou ˇca´st´ı. Soubor PhonatoryArchive_Data.accdb obsahuje tabulky s archivovan´ ymi daty. Tento soubor spolu se souborem Diagnozy.accdb je vhodné um´ıstit na server na s´ıti, aby byl dosaˇziteln´ y jako sd´ılen´ y ze vˇsech poˇc´ıtaˇc˚ u, na kter´ ych bude aplikace PhonatoryArchive provozována. Druhá ˇcást aplikace PhonatoryArchive se skládá ze souboru PhonatoryArchive.ini a PhonatoryArchive.accdb. PhonatoryArchive.accdb obsahuje formuláˇre pro zobrazen´ı archivovan´ ych dat a také programovou ˇca´st aplikace. Tyto soubory je tˇreba zkop´ırovat do zvoleného adresáˇre na kaˇzd´ y poˇc´ıtaˇc, na nˇemˇz má b´ yt aplikace PhonatoryArchive provozována. Pro spuˇstˇen´ı aplikace je vhodné um´ıstit na plochu zástupce, kter´ y má poloˇzku C´ıl nastavenu na: <Soubor spouˇ stˇ ej´ ıc´ ı MS Access vˇ cetnˇ e cel´ e cesty> <Soubor Phonatory Archive.accdb> /runtime /x ZobrazitZakladniForm Napˇr.: "C:\Program Files (x86)\Microsoft Office\Office12\MSACCESS.EXE" "E:\Lu\20160314_ArchivaceVysledku\PhonatoryArchive.accdb"/runtime /x ZobrazitZakladniForm

65

Návod k pouˇzit´ı

C.2

Uˇzivatelský manu´ al

N´ avod k pouˇ zit´ı

V inicializaˇcn´ım souboru PhonatoryArchive je nejprve vhodné nastavit implicitn´ı cesty k adresáˇr˚ um, kde se nacház´ı konkrétn´ı data, jeˇz budou do databáze naˇc´ıtána (obr. C.1).

Obrázek C.1: Nastaven´ı defaultn´ıch adresáˇr˚ u. Po otevˇren´ı databáze je zobrazen u ´vodn´ı formuláˇr programu (obr. C.2). Stiskem tlaˇc´ıtka Seznam pacient˚ u, zobrazen´ı a import výsledk˚ u se uˇzivateli zobraz´ı dalˇs´ı formuláˇr jiˇz se seznamem jednotliv´ ych mˇeˇren´ı. Pro zadán´ı nového pacienta staˇc´ı kliknout na tlaˇc´ıtko Nový pacient v horn´ı liˇstˇe formuláˇre nebo na prázdn´ y ˇra´dek v seznamu pacient˚ u a vyplnit potˇrebné u ´daje (obr. C.3). Pro naˇcten´ı nového vyˇsetˇren´ı mus´ı uˇzivatel nejprve vybrat ˇra´dek pˇredstavuj´ıc´ı vybraného pacienta a následnˇe stisknout tlaˇc´ıtko Import Aerodyn v horn´ı liˇstˇe formuláˇre. Objev´ı se okno pro v´ ybˇer konkrétn´ıho textového souboru, kter´ y obsahuje v´ ysledky aerodynamického vyˇsetˇren´ı (obr. C.4). Po vybrán´ı textového souboru se objev´ı dalˇs´ı okno pro v´ ybˇer signálu poˇr´ızeného bˇehem aerodynamického vyˇsetˇren´ı (obr. C.5). V pˇr´ıpadˇe, ˇze import probˇehl u ´spˇeˇsnˇe, je o tom uˇzivatel informován prostˇrednictv´ım dialogového okna. Naˇctené parametry aerodynamického vyˇsetˇren´ı jsou vypsány v doln´ım podoknˇe formuláˇre (obr. C.6). Importované soubory jsou v adresáˇri automaticky pˇrejmenovány tak, ˇze pˇred p˚ uvodn´ı název souboru je zapsáno heslo Importován a následuje datum a ˇcas importu. Kdyˇz je naˇcteno aerodynamické vyˇsetˇren´ı, lze pˇristoupit k nahrán´ı dalˇs´ıch vyˇsetˇren´ı. V´ ybˇerem ˇrádku s konkrétn´ım vyˇsetˇren´ım a stiskem tlaˇc´ıtka Import MDVA v horn´ı 66



liˇstˇe podokna se zobraz´ı okno pro v´ ybˇer textového souboru s v´ ysledn´ ymi parametry z MDVA (obr. C.7). Po vybrán´ı konkrétn´ıho souboru je uˇzivatel vyzván i k v´ ybˇeru audiosignálu, nad n´ımˇz byla provedena MDVA, a dále i odpov´ıdaj´ıc´ıho obrázku, kter´ y pˇredstavuje v´ ystup z MDVA. V záloˇzce MDVA podokna s v´ ysledky lze zobrazit pˇrehled vˇsech parametr˚ u vˇcetnˇe obrázku. Mezi zobrazovan´ ymi vyˇsetˇren´ı lze pˇrep´ınat prostˇrednictv´ım v´ ybˇeru konkrétn´ıho ˇrádku, kter´ y má b´ yt zobrazen (obr. C.8). Pro import v´ ysledk˚ u testu SCORE je tˇreba opˇet vybrat pˇr´ısluˇsné aerodynamické vyˇsetˇren´ı a pokraˇcovat stiskem tlaˇc´ıtka Import SCORE. Uˇzivatel je vyzván k v´ ybˇeru textového souboru s parametry z testu SCORE a také audiosignálu, nad n´ımˇz byl test proveden. Záloˇzky SCORE (formát 1) a SCORE (formát 2) slouˇz´ı k r˚ uzn´ ym styl˚ um zobrazen´ı v´ ysledk˚ u. Prvn´ı pˇr´ıpad zobrazuje pouze ˇrádky s jednotliv´ ymi vyˇsetˇren´ımi a jejich v´ ysledky (obr. C.9), druh´ y formát zobrazuje pˇrehlednˇejˇs´ı komplexn´ı verzi v´ ysledk˚ u (obr. C.10). Nahrané soubory jako signály ˇci obrázky lze poklepem na ikonu pˇrehrát/zobrazit, uloˇzit ˇci odebrat.

67



´ Obrázek C.2: Uvodn´ ı formuláˇr.

68



Obrázek C.3: Zaloˇzen´ı nového pacienta.

69



Obrázek C.4: V´ ybˇer textového souboru s v´ ysledky aerodynamického vyˇsetˇren´ı.

70



Obrázek C.5: V´ ybˇer .nsp souboru se signálem z aerodynamického vyˇsetˇren´ı.

71



Obrázek C.6: Zobrazen´ı v´ ysledk˚ u aerodynamického vyˇsetˇren´ı.

72



Obrázek C.7: V´ ybˇer textového souboru s v´ ysledky MDVA.

73



Obrázek C.8: Zobrazen´ı v´ ysledk˚ u MDVA.

74



Obrázek C.9: Zobrazen´ı v´ ysledk˚ u SCORE, formát 1.

75



Obrázek C.10: Zobrazen´ı v´ ysledk˚ u SCORE, formát 2.

76

Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra informatiky a výpočetní techniky. ve foniatrii

Recommend Documents