Ультразвуковые изображения языка: Учебное пособие по оценке и восстановлению речевых ошибок Sound
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
Диагностическое ультразвуковое исследование было обычным инструментом в медицинской практике в течение нескольких десятилетий. Она обеспечивает безопасный и эффективный метод для структур визуализации внутренних к телу. Там в последнее время наблюдается увеличение использования ультразвуковой технологии для визуализации формы и движения языка во время речи, как в типичных ораторов и в клинических популяциях. Ультразвуковое исследование речи значительно расширил наше понимание того, как звуки сочлененный с языком (язычной звуки) производятся. Такая информация может быть особенно ценным для речевого языка патологи. Среди других преимуществ, ультразвуковые изображения могут быть использованы во время логопедии , чтобы обеспечить (1) наглядные модели типичных (то есть "правильные") конфигурации языка для звуков речи, и (2) источник проникновения в артикуляционного характер девиантных производств. Изображения могут быть также использованы в качестве дополнительного источника обратной связи для клинических групп, изучающих для дисотличающие их лучшие постановки из своих неправильных производств, на пути к созданию более эффективных привычки артикуляционных.
Ультразвуковая обратная связь все чаще используется учеными и клиницистами в качестве как опыт увеличения пользователей и как за счет снижения оборудования. В этом учебном пособии, процедуры представлены для сбора ультразвуковых изображений языка в клиническом контексте. Проиллюстрируем эти процедуры в расширенном примере показывая один общий звук ошибки, американский английский / R /. Изображения правильной и искаженной / г / используются для демонстрации (1), как интерпретировать ультразвуковые изображения, (2), как оценивать форму языка во время производства звуков речи, (3), как классифицировать ошибки формы языка, и (4) , как обеспечить визуальную обратную связь, чтобы выявить более подходящую и функциональную форму языка. Мы представляем протокол выборки для использования в режиме реального времени ультразвуковых изображений языка для визуальной обратной связи для устранения ошибок звука речи. Кроме того, электроннаяXample данные приведены для иллюстрации результатов с процедурой.
Introduction
Оба клинических и исследовательских установок увидели увеличение использования ультразвуковой визуализации для обеспечения визуального вмешательства биологической обратной связи для лиц с нарушениями речи. Одной из важных особенностей ультразвукового изображения для речевого языка патологи как визуальный инструмент биологической обратной связи во время вмешательства для лиц с нарушениями речи. С руководством патолога речевого языка, учащиеся могут наблюдать в режиме реального времени видео формы и движения их языка и обсудить, как эти изображения могут отличаться от движений языка, необходимых для правильной артикуляции речи звук. Для проведения таких мероприятий, важно для пользователей, чтобы быть компетентным в интерпретации ультразвуковых изображений, как язык движется в режиме реального времени. Знание диапазона правильных образцов артикуляторных используемых типичных колонок основополагающий для распознавания ошибочных форм языка.
Описанные здесь способы решения (а) сбор ультразвуковых изображений Tongуе, (б) интерпретации ультразвуковых изображений, связанных как с правильными и неправильными постановки звуков речи, и (с) с использованием ультразвукового изображения в режиме реального времени в качестве источника визуальной биологической обратной связи для облегчения изменения производства речи у лиц с нарушениями речи звуковых ошибок. Хотя ультразвук может быть использован для визуализации различных языковых фонем, здесь примеры будут сосредоточены на ультразвуковых изображений языка для / г / звук (как в красном автомобиле), который описывается как наиболее распространенной остаточной ошибки среди детей , приобретающих американского варианта английского языка 1. Кроме того, звук, который был наиболее широко изучены в клинических применений ультразвука на сегодняшний день. 2-14
Одной из важных целей в речи (ре) абилитации является содействие более понятной речи путем обучения артикуляционных подпрограмм, которые приводят к перцептивно соответствующих производств целевого звука или последовательности. Поэтому крайне важно, чтобы понять действия языка во время нормальной речи и Дуринг производство речевых ошибок. В режиме реального времени визуализации языка может сыграть весьма полезную роль в стимулировании спикера изменить артикуляторных движений, так как она обеспечивает клинициста и клиента с общим представлением о том, что на самом деле происходит во время речи. Без реального времени визуализации языка, только статические картинки или словесные описания конфигураций языка целевых доступны для облегчения понимания желаемого поведения артикуляторных. В моделях на основе схемы моторного обучения, визуальная информация о движений языка во время речи считается формой "знаний исполнения" обратной связи (т.е. она обеспечивает определенную качественную информацию о движении , которое произошло 15). Предыдущие исследования показали , что детальное знание обратной связи производительности может облегчить приобретение нового двигателя обычного 16.
Ультразвук имеет ряд преимуществ перед другими TECHNOLOGIэс используется для визуализации речи. С помощью ультразвука, весь контур языка можно визуализировать быстро от кончика до корня. Подготовка к ультразвуковой визуализации обычно занимает меньше минуты.
В противоположность этому , electropalatography передач (EPG) требует зубных слепков и создание индивидуальных pseudopalate (который может занять несколько недель), и это может занять некоторое время , чтобы приспособиться к разговору с псевдо-нёба 17. Электронный гид также позволяет визуализировать язычка нёба контакт только в регионе, охваченном pseudopalate и не может отобразить корень языка или общую форму языка. Это ограничивает характер, какие аспекты шарнирного могут быть эффективно ориентированы с ЭПП.
Другой альтернативой является электромагнитное articulography (EMA), который может предоставить общую информацию о форме языка и движения 18. Тем не менее, ЕМА требует датчики, чтобы быть приклеены к языку и другим структурам; Таким образом, установка для этого типа языкаформирования изображения может занять 20 – 30 мин, и не может быть жизнеспособным методом для частого использования. Таким образом, ультразвук можно рассматривать как более практичным.
В конкретном контексте клинических исследований по оценке и лечению / R / ошибок, использование ультразвука было сообщено в нескольких исследованиях для лиц с идиопатический звук речи расстройства 2,10,11,13,19, нарушения слуха 20, детство апраксия речи 12,21, и приобрела апраксия речи после аварии сосудов головного мозга 22. Исследования также сообщили об использовании ультразвука для лечения ошибок на других лингвальных фонем , таких как / skgl ʃ ʧ / 23,24. Дополнительные группы населения , которые могут быть кандидатами включают лиц с нарушениями речи , связанные с нёба, или лиц , обучения произношение звуков в неродном языке 25.
Ультразвуковое исследование может также быть полезным диагностически, например, дляхарактеризуют ошибки в язычной форм, 26,27, или для идентификации суб-уловимые или скрытой контрасты в неупорядоченной речи 28,29. Если точные измерения Артикуляционные в настоящее время получены и в сравнении, то очень важно, чтобы ультразвук быть стабилизирована так, что координатное пространство для измерения остается достаточно постоянным. Тем не менее, по общему мнению, что нестабилизированный зонд дает информацию достаточного качества для клинической диагностики и лечения приложений, которая находится в центре внимания данной статьи.
Protocol
Representative Results
Discussion
Критические шаги в рамках Протокола
Крайне важно, чтобы получить четкие, интерпретируемые изображения, как описано в пунктах 1.3 и 1.6. Плохое качество изображения делает процедуры бессмысленным. Кроме того, участники должны быть полностью осведомлены о том, что они видя…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Работа была поддержана NIH гранты R01DC013668 (Д. Уэлен, PI) и R03DC013152 (J. Preston, PI).
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).
