Спосіб визначення назальності мови у дітей з уродженими вадами піднебіння після реконструктивної операції

Винахід відноситься до медицини, а саме, до реконструктивної щелепно-лицевої хірургії і може бути використаний при діагностиці функціонального стану піднебінно-глоткового комплексу у дітей із уродженими розщілинами піднебіння. Вроджена розщілина піднебіння є найбільш частою вадою розвитку, при якій поряд з важкими анатомічними дефектами мають місце функціональні порушення. Частота народження таких дітей, у середньому, складає 1 на 1000 новонароджених. Незважаючи на те, що хірургічний спосіб, як основний шлях лікування розщілин піднебіння, постійно удосконалюється, проблема відновлення й оцінки функції м'якого піднебіння при вроджених розщілинах піднебіння залишається досить актуальною. Аналізуючи результати хірургічного лікування розщілин піднебіння Schonweiler В. (Folia phoniatrika et logopedica - 1996 - №2 -P.92-97), наводить дані про те, що навіть при задовільних анатомічних результатах (98%) порушення мови відзначене не менш ніж у 90% прооперованих хворих. Серед об'єктивних методів аналізу мови та її порушень у вигляді ринолалії та ринофонії найбільш розповсюдженими є способи виявлення назальності на основі аналізу голосової інформації, зареєстрованої від двох незалежних сенсорів - мікрофонів, розташованих біля носа та рота дитини, що було запропоновано S.G.Fletcher (патент США G101 1/04 за № 3,752,929 від 14.08.1973). Відомий спосіб аналізу мови дитини на основі порівняння зареєстрованої звукової інформації з існуючими стандартними тестовими звуками при вимові окремих слів чи речень (патент WO 02/063590 АІ, від 15.08.2002), що потребує накопичення відповідної бази даних по окремій мові. Одним з найбільш розповсюджених способів аналізу назальності мови є спосіб, реалізований у обладнанні NasaJViewТМ (США). Даний спосіб полягає у реєстрації різниці між абсолютними показниками назальної та ротової емісії за умов промови окремих стандартних слів та речень, завдяки чому розраховується показник назальності мови. Найбільш близьким до пропонованого способу є спосіб аналізу мови, запропонований J.M.Jones (патент США, G10L 1/40, за № 4,490,840 від 25.12.1984), по якому перцептивний та акустичний аналіз мови здійснюється за умов аналізу абсолютних показників інтенсивності відповідних спектральних компонентів мови, отриманих за допомогою одного мікрофона, На основі даного принципу були розроблені методи спектрального аналізу звуків, в тому числі за допомогою комп'ютерної техніки. Недоліки способу: 1. Використання абсолютного показника інтенсивності назальної чи ротової емісії для аналізу назальності потребує використання спеціальних механічних приладів для стандартної фіксації мікрофонів біля носа та рота, що значно утруднює дослідження. 2. Неможливо одночасно зареєструвати спектральні характеристики ротових звуків та звуків з назальних резонаторів, оскільки для перцевтиного аналізу мови передбачений тільки один звуковий канал. 3. В разі використання комп'ютера та одночасного запису голосової інформації від носа та рота дитини необхідно дорогокоштуюче спеціальне обладнання, а саме, двоканальні підсилювачи сигналів, аналоговоцифровий прилад та відповідне спеціальне програмне забезпечення. 4. Запропонований спосіб не розрахований для використання у дітей, які розмовляють російською та українською мовами. В основу винаходу поставлена задача удосконалення та оптимізації способу аналізу мови шляхом одночасної реєстрації звукової інформації від двох (назального та ротового) мікрофонів з використанням стандартної комп'ютерної техніки для визначення наявності назальності мови. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення назальності мови у дітей з вродженими вадами піднебіння після реконструктивної операції, реєстрація вимови ротових і носових звуків проводиться за допомогою двох мініатюрних мікрофонів, розташованих на означеній відстані від рота і носа, з подальшим цифровим перетворенням отриманих сигналів за допомогою стандартних звукових карт комп’ютера і наступним визначенням відмінності між назальною і ротовою складовими звуків на основі відносних величин інтенсивності основних звукових формант F1 і F2 і у залежності від величин ΔF1 і ΔF 2 відносно до 1 роблять висновок про наявність або відсутність назальності: при ΔF1>1 - назальність є, при ΔF2≤1 - назальності немає. Синхронізація діяльності окремих стандартних звукових приладів комп’ютера досягається стандартними засобами одноразово процедурою калібрації. Набір звуків, який використовується у дослідженні, включає голосні "А, "І", "Е та "У", оскільки вони формуються, головним чином, періодичним джерелом, що виражається в гармонічній будові спектру та регулярному розподілу енергії з її концентрацією в окремих його частках -формантах. Запис звуків здійснюється у виді стандартного wavфайлу для Windows за допомогою програми WavEdit, яка дозволяє також проводити спектральний аналіз відповідних звуків із отриманням необхідної графічної інформації та фактичних даних спектрального розташування й інтенсивності основних формант. Розрахування рівня назальності мови здійснюється за допомогою відносного показника усередненої інтенсивності форманти F1 у відповідному для кожної голосної діапазоні по відношенню до усередненої загальної інтенсивності окремого звуку. Процентне співвідношення цих показників, розрахованих для носової та ротової складаючих сигналу відображує переважний рівень активності носових або глоткових резонаторів, відповідно Статистичне вірогідне збільшення даного показника свідчить про підвищену активність носових резонаторів та назалізацію. Використання саме відносних показників інтенсивності F1 від усередненої загальної інтенсивності зареєстрованого сигналу дає змогу використовувати методику без спеціальних та складних механічних приладів фіксації мікрофонів на чолі дитини, оскільки результати дослідження в значно меншій мірі залежать від абсолютної інтенсивності звуку, який надходить до приймаючого мікрофону. Причинно-наслідкові зв'язки: 1. Використання двох стандартних комп'ютерних звукових пристроїв із попередньою програмною процедурою калібрації - дозволяє без застосування окремих підсилювачів сигналу використовувати типові процедури запису ротового та носового складаючих звуків до комп'ютеру, із наступним їх аналізом засобами стандартних програм звукового аналізу. 2. Використання відносних показників інтенсивності основних формант від усередненої загальної інтенсивності зареєстрованого сигналу робить реєстрацію менш критичною щодо абсолютної інтенсивності звуку та розташування мікрофонів біля носа та рота дитини. Опис способу. Для проведення дослідження використовується наступне обладнання: Комп'ютер Pentium II і вище із встановленою RAM 64 МБ, HDD 10 ГБ, 2 звукових карт (РСІ) Creative Vibra 16C, 2 мікрофона місткостей Creative SD-50. Дослідження проводиться в 3 етапи: 1 - настроювання системи, 2 - цифрове перетворення і запис сигналів від мікрофонів, 3 - визначення абсолютної і відносної інтенсивності основних формант і формування висновку. Етап 1 виконується одноразово після збірки системи і установки програмного забезпечення. Його необхідність обумовлена послідовністю досліду підключених до шини даних комп'ютера РСІ пристроїв (звукових карт). В ході цього етапу проводиться тестуючий запис із звуку електронного камертона, що знаходиться на рівновіддаленій відстані в 1 см від мікрофонів. Розрахунок поправочного коефіцієнта k (з) проводиться по формулі 1.1: k= X1 - X2 hдискр (1.1) де: X1 і X2 - середні значення для семплів, містять значення пікової амплітуди періодичного сигналу, записаного від носового і ротового мікрофонів, відповідно; h дискр - частота дискретизації (22050Гц для нашої установки). В загальному випадку, X розраховується по формулі 1.2: n X= åi=1 X1 (1.2) n де: Xi - номер семпла, містить пікове значення “і” амплітуди сигналу, n - кількість піків. Для нашої установки параметр “поправочний коефіцієнт” склав +82мс по відношенню до сигналу від носового мікрофона. Дане значення враховувалося у всі х подальших записах. На етапі 2 проводиться фіксація пластикового утримувача з мікрофонами на голові пацієнта з орієнтацією мікрофонів в проекції носових ходів і рота, відповідно. Потім, дитину просили попарно вимовляти звуки «І» і «У», які володіють щонайбільшою назалізованністю голосних верхнього підйому, а також відчинених голосних з невеликою мірою назалізації «А», «Е» по сім раз. Для запису використовували програму з відчиненим кодом WAVEDIT vl .65, використання якої не вимагає спеціальної ліцензії. На етапі 3 проводиться аналіз отриманих записів. При цьому, в указаній програмі візуально вибираються звукові фрагменти, що містять досліджувані звуки і виконується їхній спектральний аналіз за допомогою доступної в програмі опції. В ході спектрального аналізу, що проводиться, програмою одержуємо цифрову інформацію про абсолютну інтенсивність основних звукових формант – F1 і F2, які вносять щонайбільший внесок в звуковимову. Потім, визначається відношення інтенсивності F1 і F2 (мВ) до параметра інтенсивності сигналу (мВ), для відповідного сигналу від носового і ротового мікрофонів. Урешті, визначаючи різницю ΔF 1=F 1(нос овий мікрофон) - F1(ротовий мікрофон), а також ΔF 2=F 2(нос овий мікрофон) - F2(ротовий мікрофон), ми одержуємо незалежні від початкової інтенсивності сигналу показники, які вказують на перевагу активності носових або ротових резонаторів. При цьому, пониження активності носових резонаторів приводить до появи негативних значень ΔF1 і ΔF2 , а підви щення назалізації, за рахунок появи додаткових формант (формант назалізації) супроводжується збільшенням ΔF1 і ΔF2 відповідно мірі назалізації.