舌の超音波画像：スピーチサウンドエラーの評価および修復のためのチュートリアル
Summary
Ultrasound imaging can be used to display the shape and movements of the tongue in real time during speech. The images can be used to determine the nature of speech sound errors. Visual feedback of the tongue can be used to facilitate improvements in speech sound production in clinical populations.
Abstract
診断用超音波イメージングは、数十年の間、医療行為で一般的なツールとなっています。これは、身体内部のイメージング構造のための安全で効果的な方法を提供します。典型的なスピーカーおよび臨床集団の両方で、演説の中で形や舌の動きを可視化するための超音波技術の使用の最近の増加がありました。スピーチの超音波イメージングは大幅に生産され、舌（舌側の音）で、多関節音方法の我々の理解を拡大してきました。このような情報は、音声言語病理学者のために特に有用であることができます。他の利点の中で、超音波画像は、音声のための典型的な（ すなわち 「正しい」）舌構成の（1）の例示的なモデルを提供するために、言語療法の間に使用することができる音、および逸脱制作の調音的性質への洞察力の（2）ソース。画像はまた、DISに学習臨床集団のフィードバックの追加のソースとして使用することができより効果的な調音習慣の確立への途中で、彼らの誤った作品から自分のより良い作品をtinguish。
超音波のフィードバックは、ますますユーザーが増加の専門知識の両方として、機器の下落の費用として科学者や臨床医によって使用されます。このチュートリアルでは、手順は、臨床コンテキストで舌の超音波画像を収集するために提示されています。私たちは、一つの共通のエラー音、アメリカ英語/ R /をフィーチャーした拡張例では、これらの手順を示しています。正しい歪ん/ Rの画像は、超音波画像を解釈する（2）方法、（3）どのように舌の形状誤差を分類する音、音声の製造時に舌の形状を評価するために、どのように（1）を証明するために使用される/（4） 、どのようにより適切かつ機能的な舌状を誘発する視覚的なフィードバックを提供します。我々は、音声エラーを修正するために視覚的なフィードバックのための舌のリアルタイム超音波画像を使用するためのサンプルプロトコールを提示します。また、電子XAMPLEデータは手順と結果を説明するために示されています。
Introduction
臨床と研究の両方の設定が言語障害を持つ個人に視覚バイオフィードバックの介入を提供するために、超音波イメージングの使用の増加を見てきました。音声言語病理学者のための超音波イメージングの一つの重要な用途は、言語障害を持つ個人のための介入中の視覚バイオフィードバックツールとしてです。音声言語病理学者の指導により、学習者は自分の舌の形状や動きのリアルタイムの映像を観察し、これらの画像が正しく音声を明確にするために必要な舌の動きと異なる場合がありますどのように議論することができます。そのような介入を行うためには、舌がリアルタイムで移動するように、ユーザが超音波画像の解釈において有能であるために重要です。典型的なスピーカーが正しい調音パターンの範囲の知識は、誤った舌形状を認識することに基本的です。
本明細書に記載される方法は、（a）は、トングの超音波画像を収集するアドレスUEは、（b）は正しく、不正確な音声の制作サウンド、及び音声エラーを有する個体における音声生成の変更を容易にするために、視覚的なバイオフィードバックの供給源として実時間超音波画像を用いた（c）の両方に関連付けられた超音波画像を解釈します。超音波は舌側音素の多様性を可視化するために使用することができるが、ここでの例は、アメリカ英語を取得する子供たちの間で最も一般的な残留誤差として記載されている、（ 赤い車のように）/ R /音のための舌の超音波画像に焦点を当てます1。また、最も広く今日までの超音波の臨床応用に研究されている音です。 2月14日
スピーチ（再）ハビリテーションにおける一つの重要な目標は、対象音またはシーケンスの知覚的に適切な生産につながる調音ルーチンを教えることで、より明瞭な音声を容易にすることです。したがって、通常の音声とドゥリ時の舌の行動を理解することが重要です音声エラーの生成をngの。それは実際に演説の中で何が起こっているかの共有表現を臨床医とクライアントを提供するように舌のリアルタイム可視化は、調音運動を修正するためにスピーカーを奨励に非常に有益な役割を果たすことができます。舌のリアルタイム可視化することなく、唯一の静止画またはターゲット舌構成の口頭説明は、希望の調音動作の理解を容易にするために利用可能です。運動学習のスキーマベースのモデルでは、音声中の舌の動きに関する視覚情報は15（ すなわち、それは起こった運動についての具体的な定性的な情報を提供して）「知識パフォーマンスの「フィードバックの形であると考えられます。これまでの研究では、パフォーマンスフィードバックの詳細な知識は、新規モータルーチン16の取得を容易にすることができることが示されました。
超音波は、他のtechnologiに比べていくつかの利点を持っていますesがスピーチを視覚化するために使用します。超音波で、舌の全体の輪郭はルートに先端から迅速に可視化することができます。超音波イメージングのための準備は、一般的に1分もかかり。
これとは対照的に、electropalatography（EPG）は、歯科印象と（数週間かかる場合があります）カスタマイズさpseudopalateを作成する必要があり、それが擬似口蓋17と話すに適応するための時間がかかることがあります。 EPGはまた、唯一のpseudopalateによって覆われている領域に舌口蓋接触の可視化を可能にし、舌の根や舌の全体形状を表示することはできません。これは、関節の側面が効果的にEPGで標的とすることができるものの性質を制限します。
別の方法として、舌の形状や動き18に関する一般的な情報を提供することができる電磁articulography（EMA）、です。しかし、EMAは、舌および他の構造に接着するセンサーが必要です。舌のこのタイプのため、セットアップ30分、頻繁に使用するための実行可能な方法ではないかもしれない – イメージングは20を取ることができます。このように、超音波は、より実用的とみなすことができます。
/ R /エラーの評価と治療に関する臨床研究の具体的な文脈では、超音波の使用は、障害20を聞いて 、特発性音声障害2,10,11,13,19と個人のためにいくつかの研究で報告されている、子供の頃スピーチ12,21の失行、および脳血管障害22以下の発語失行を獲得しました。研究はまた、このようなskglʃʧ/ 23,24 /などの他言語対応の音素上のエラーを治療するために超音波の使用を報告しています。候補となり得るさらなる集団は、音声口蓋裂に関連する障害、または非ネイティブ言語25で音の発音を学習する個人と個人を含みます。
超音波イメージングは、またに、 例えば 、診断に有用であり得ます、舌の形状に誤差を特徴付ける26,27、または無秩序なスピーチ28,29にサブ知覚や秘密のコントラストを識別します。正確な調音測定値が得られ、比較されている場合は、測定用の座標空間が適度に一定になるように、超音波を安定させることが不可欠です。しかし、一般的に不安定なプローブは、本論文の焦点である臨床診断および治療用途のための十分な品質の情報をもたらすことが合意されています。
Protocol
Representative Results
Discussion
プロトコル内の重要なステップ
ステップ1.3および1.6に記載のように透明な、解釈可能な画像を得ることが不可欠です。悪い画質は無意味な手続きをレンダリングします。さらに、参加者は画面上に見ているものを十分に認識しなければなりません。したがって、3.2で説明したように、画像への参加者を配向すると、視覚的なフィードバックの訓練を提供する前に強調さ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作品は、NIHの助成金R01DC013668（D.ウェイレン、PI）とR03DC013152（J.プレストン、PI）によってサポートされていました。
Materials
| ACUSON X300 ultrasound with C6-2 probe | Siemens | Acuson X300 | |
| Trasceptic Spray | Parker labs | PLI 09-25 | |
| Acquasonic 100 ultrasound gel | Parker labs | 01-08 |
References
- Ruscello, D. M. Visual feedback in treatment of residual phonological disorders. J Commun Disord. 28, 279-302 (1995).
- Adler-Bock, M., Bernhardt, B., Gick, B., Bacsfalvi, P. The Use of Ultrasound in Remediation of North American English /r/ in 2 Adolescents. Am J Speech Lang Pathol. 16 (2), 128-139 (2007).
- Bacsfalvi, P., Bernhardt, B. M. Long-term outcomes of speech therapy for seven adolescents with visual feedback technologies: ultrasound and electropalatography. Clin Linguist Phon. 25 (11-12), 1034-1043 (2011).
- Bacsfalvi, P., Bernhardt, B. M., Gick, B. Electropalatography and ultrasound in vowel remediation for adolescents with hearing impairment. Int. J. Speech Lang. Pathol. 9 (1), 36-45 (2007).
- Bernhardt, B., et al. Ultrasound as visual feedback in speech habilitation: Exploring consultative use in rural British Columbia, Canada. Clin Linguist Phon. 22 (2), 149-162 (2008).
- Bernhardt, B., Bacsfalvi, P., Gick, B., Radanov, B., Williams, R. Exploring the Use of electropalatography and ultrasound in speech habilitation. Can. J. Speech Lang. Pathol. 29 (4), 169-182 (2005).
- Bernhardt, B., Gick, B., Bacsfalvi, P., Adler-Bock, M. Ultrasound in speech therapy with adolescents and adults. Clin Linguist Phon. 19 (6/7), 605-617 (2005).
- Bernhardt, B., Gick, B., Bacsfalvi, P., Ashdown, J. Speech habilitation of hard of hearing adolescents using electropalatography and ultrasound as evaluated by trained listeners. Clin Linguist Phon. 17 (3), 199-216 (2003).
- Fawcett, S., Bacsfalvi, P., Bernhardt, B. Ultrasound as visual feedback in speech therapy for/r/with adults with Down syndrome. Down Syndrome Quarterly. 10 (1), 4-12 (2008).
- Modha, G., Bernhardt, B., Church, R., Bacsfalvi, P. Case study to use ultrasound to treat /r. Int J Lang Commun Disord. 43 (3), 323-329 (2008).
- McAllister Byun, T., Hitchcock, E. R., Swartz, M. T. Retroflex versus bunched in treatment for rhotic misarticulation: Evidence from ultrasound biofeedback intervention. J Speech Lang Hear Res. 57 (6), 2116-2130 (2014).
- Preston, J. L., Maas, E., Whittle, J., Leece, M. C., McCabe, P. Limited acquisition and generalisation of rhotics with ultrasound visual feedback in childhood apraxia. Clin Linguist Phon. 30 (3-5), 363-381 (2016).
- Preston, J. L., et al. Ultrasound visual feedback treatment and practice variability for residual speech sound errors. J Speech Lang Hear Res. 57 (6), 2102-2115 (2014).
- Sjolie, G. . Effects of Ultrasound as Visual Feedback of the Tongue on Generalization, Retention, and Acquisition in Speech Therapy for Rhotics [Masters thesis]. , (2015).
- Maas, E., et al. Principles of motor learning in treatment of motor speech disorders. Am J Speech Lang Pathol. 17 (3), (2008).
- Newell, K., Carlton, M., Antoniou, A. The interaction of criterion and feedback information in learning a drawing task. J Mot Behav. 22 (4), 536-552 (1990).
- McLeod, S., Searl, J. Adaptation to an electropalatograph palate: Acoustic, impressionistic, and perceptual data. Am J Speech Lang Pathol. 15 (2), 192-206 (2006).
- Katz, W., et al. Opti-speech: A real-time, 3D visual feedback system for speech training. Proc. Interspeech. , (2014).
- Shawker, T. H., Sonies, B. C. Ultrasound Biofeedback for Speech Training: Instrumentation and Preliminary Results. Invest Radiol. 20 (1), 90-93 (1985).
- Bacsfalvi, P. Attaining the lingual components of /r/ with ultrasound for three adolescents with cochlear implants. Can. J. Speech Lang. Pathol. 34 (3), 206-217 (2010).
- Preston, J. L., Brick, N., Landi, N. Ultrasound biofeedback treatment for persisting childhood apraxia of speech. Am J Speech Lang Pathol. 22 (4), 627-643 (2013).
- Preston, J. L., Leaman, M. Ultrasound visual feedback for acquired apraxia of speech: A case report. Aphasiology. 28 (3), 278-295 (2014).
- Cleland, J., Scobbie, J. M., Wrench, A. A. Using ultrasound visual biofeedback to treat persistent primary speech sound disorders. Clin Linguist Phon. 29 (8-10), 575-597 (2015).
- Lipetz, H. M., Bernhardt, B. M. A multi-modal approach to intervention for one adolescent’s frontal lisp. Clin Linguist Phon. 27 (1), 1-17 (2013).
- Gick, B., et al. Ultrasound imaging applications in second language acquisition. Phonology and second language acquisition. 36, 315-328 (2008).
- Gick, B., et al. A motor differentiation model for liquid substitutions in children’s speech. Proceedings of Meetings on Acoustics. 1 (1), (2007).
- Klein, H. B., McAllister Byun, T., Davidson, L., Grigos, M. I. A Multidimensional Investigation of Children’s /r/ Productions: Perceptual, Ultrasound, and Acoustic Measures. Am J Speech Lang Pathol. 22 (3), 540-553 (2013).
- Zharkova, N., Gibbon, F. E., Lee, A. Using ultrasound tongue imaging to identify covert contrasts in children’s speech. Clin Linguist Phon. , 1-14 (2016).
- McAllister Byun, T., Buchwald, A., Mizoguchi, A. Covert contrast in velar fronting: An acoustic and ultrasound study. Clin Linguist Phon. 30 (3-5), 249-276 (2016).
- Epstein, M. A. Ultrasound and the IRB. Clin Linguist Phon. 19 (6-7), 567-572 (2005).
- Barnett, S. B., et al. International recommendations and guidelines for the safe use of diagnostic ultrasound in medicine. Ultrasound Med Biol. 26 (3), 355-366 (2000).
- Lee, S. A. S., Wrench, A., Sancibrian, S. How To Get Started With Ultrasound Technology for Treatment of Speech Sound Disorders. SIG 5 Perspectives on Speech Science and Orofacial Disorders. 25 (2), 66-80 (2015).
- Boyce, S. E. The articulatory phonetics of /r/ for residual speech errors. Seminars in Speech and Language. 36 (4), 257-270 (2015).
- Preston, J. L., Leece, M. C., Maas, E. Motor-based treatment with and without ultrasound feedback for residual speech-sound errors. International Journal of Language & Communication Disorders. , (2016).
- Cleland, J., Mccron, C., Scobbie, J. M. Tongue reading: Comparing the interpretation of visual information from inside the mouth, from electropalatographic and ultrasound displays of speech sounds. Clin Linguist Phon. 27 (4), 299-311 (2013).
- Zharkova, N., Gibbon, F. E., Hardcastle, W. J. Quantifying lingual coarticulation using ultrasound imaging data collected with and without head stabilisation. Clin Linguist Phon. 29 (4), 249-265 (2015).
