Summary

Ultrasound Images de la langue: Un tutoriel pour l'évaluation et l'assainissement des erreurs phonèmes

Published: January 03, 2017
doi:

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

l'imagerie par ultrasons de diagnostic a été un outil commun dans la pratique médicale depuis plusieurs décennies. Il fournit une méthode sûre et efficace pour des structures internes d'imagerie du corps. Il y a eu une augmentation récente de l'utilisation de la technologie des ultrasons pour visualiser la forme et les mouvements de la langue pendant le discours, tant en haut-parleurs typiques et dans les populations cliniques. L'échographie de la parole a considérablement élargi notre compréhension de la façon dont les sons articulés avec la langue (lingual sons) sont produits. Ces informations peuvent être particulièrement précieux pour les orthophonistes de la parole. Entre autres avantages, les images échographiques peuvent être utilisées au cours du traitement de la parole pour fournir (1) modèles illustratifs de (c. -à «corriger») configurations de langue typiques pour les sons de la parole, et (2) une source de mieux comprendre la nature articulatoire des productions déviantes. Les images peuvent également être utilisés comme une source supplémentaire de rétroaction pour les populations cliniques d'apprentissage à la discriminationguer leurs meilleures productions de leurs productions incorrectes, en route pour l'établissement d'habitudes articulatoires plus efficaces.

rétroaction L'échographie est de plus en plus utilisé par les scientifiques et les cliniciens à la fois comme l'expertise des utilisateurs augmente et que la charge de la baisse de l'équipement. Dans ce tutoriel, les procédures sont présentées pour la collecte des images échographiques de la langue dans un contexte clinique. Nous illustrons ces procédures dans un exemple étendu avec un son d'erreur commune, l'anglais américain / r /. Images de rectification et de distorsion / r / sont utilisés pour démontrer (1) comment interpréter les images échographiques, (2) comment évaluer la forme de la langue lors de la production des sons de la parole, (3), la façon de classer les erreurs de forme de la langue, et (4) , comment fournir une rétroaction visuelle pour obtenir une forme de langue plus appropriée et fonctionnelle. Nous présentons un protocole d'échantillonnage pour l'utilisation des images échographiques en temps réel de la langue pour la rétroaction visuelle pour corriger les erreurs de son discours. En outre, l'eles données xemple sont présentés pour illustrer les résultats de la procédure.

Introduction

Les deux paramètres cliniques et de recherche ont vu une augmentation de l'utilisation de l'imagerie par ultrasons pour assurer une intervention de biofeedback visuelle à des personnes souffrant de troubles de la parole. Une utilisation importante de l'imagerie par ultrasons pour les pathologistes de discours-langage est un outil de biofeedback visuel lors de l'intervention pour les personnes souffrant de troubles de la parole. Avec l'aide d'un orthophoniste de la parole, les apprenants peuvent observer la vidéo en temps réel de la forme et les mouvements de leur langue et de discuter de la façon dont ces images peuvent différer des mouvements de la langue nécessaires pour articuler correctement un son de parole. Pour mener de telles interventions, il est important que les utilisateurs soient compétents dans l'interprétation des images échographiques de la langue se déplace en temps réel. La connaissance de la gamme de modèles articulatoires corrects utilisés par les haut-parleurs typiques est fondamental pour reconnaître des formes de langue erronées.

Les procédés décrits ici traitent (a) la collecte des images échographiques de la tongue, (b) l'interprétation des images ultrasonores associés aux productions correctes et incorrectes des sons du langage, et (c) en utilisant des ultrasons d'imagerie en temps réel comme une source de biofeedback visuel pour faciliter les changements de production de la parole chez les personnes ayant des erreurs sonores de la parole. Bien que l' échographie peut être utilisée pour visualiser une variété de phonèmes linguales, exemples ici porteront sur les images échographiques de la langue pour le / r / son (comme dans la voiture rouge), qui est décrit comme l'erreur résiduelle la plus courante chez les enfants qui acquièrent l' anglais américain 1. Il est également le son qui a été le plus largement étudié dans les applications cliniques des ultrasons jusqu'à ce jour. 2-14

Un objectif important dans le discours (re) Habilitation est de faciliter la parole plus intelligible par l'enseignement des routines articulatoires qui donnent lieu à des productions perceptuelle appropriées d'un son ou d'une séquence cible. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les actions de la langue au cours de la parole normale et during production d'erreurs de la parole. Visualisation en temps réel de la langue peut jouer un rôle très bénéfique pour encourager un haut-parleur pour modifier les mouvements articulatoires, car il fournit le clinicien et le client avec une représentation partagée de ce qui se passe réellement pendant le discours. Sans visualisation en temps réel de la langue, seulement des images statiques ou des descriptions verbales des configurations de la langue cible sont disponibles pour faciliter la compréhension des comportements articulatoires souhaités. Dans les modèles à base de schéma-de l' apprentissage moteur, des informations visuelles sur les mouvements de la langue au cours de la parole est considérée comme une forme de «connaissance de la performance" rétroaction (il fournit des informations qualitatives précises sur le mouvement qui a eu lieu) 15. Des recherches antérieures ont montré que la connaissance détaillée des évaluations de performance peut faciliter l' acquisition d'un moteur de nouvelle routine 16.

Ultrasons présente plusieurs avantages par rapport aux autres technologies utilisés pour visualiser la parole. Avec l'échographie, tout le contour de la langue peut être visualisée rapidement de pointe à la racine. Préparation pour l'imagerie par ultrasons dure généralement moins d'une minute.

En revanche, electropalatography (EPG) nécessite une empreinte dentaire et la création d'un pseudopalate personnalisé (qui peut prendre des semaines), et il peut prendre un temps d'adaptation à parler avec le pseudo-bouche 17. EPG permet également la visualisation de contact avec la langue de bouche seulement dans la région couverte par le pseudopalate et ne peut pas afficher la racine de la langue ou de la forme globale de la langue. Cela limite la nature de ce que les aspects de l'articulation peuvent être efficacement ciblées avec l'EPG.

Une autre alternative est articulographie électromagnétique (EMA), qui peut fournir des informations générales sur la forme de la langue et de mouvement 18. Cependant, l'EMA exige des capteurs à coller à la langue et d'autres structures; ainsi, la mise en place de ce type de langueimagerie peut prendre 20 – 30 min et peut ne pas être une méthode viable pour une utilisation fréquente. Ainsi, l'échographie peut être considérée comme plus pratique.

Dans le contexte spécifique de la recherche clinique sur l'évaluation et le traitement de / r / erreurs, l'utilisation des ultrasons a été rapporté dans plusieurs études pour les personnes souffrant de troubles sonores de la parole idiopathique 2,10,11,13,19, déficience auditive 20, enfance apraxie de la parole 12,21 et apraxie acquis de la parole suite à un accident vasculaire cérébral 22. Des études ont également rapporté l'utilisation d'ultrasons pour traiter les erreurs sur les autres phonèmes multilingues tels que / skgl ʃ ʧ / 23,24. Populations supplémentaires qui peuvent être candidats comprennent les personnes souffrant de troubles de la parole liés à la fente palatine, ou des individus d' apprentissage prononciation des sons dans une langue non-native 25.

L' échographie peut également être utile pour le diagnostic, par exemple, pourcaractériser les erreurs dans les formes linguales, 26,27, ou pour identifier les contrastes sous-sensibles ou secrètes dans le discours désordonné 28,29. Si les mesures articulatoires précises sont obtenues et comparées, il est essentiel que les ultrasons se stabiliser de sorte que l'espace de coordonnées pour la mesure reste raisonnablement constante. Toutefois, il est généralement admis qu'une sonde stabilisée donne une information de qualité suffisante pour des applications de diagnostic clinique et de traitement, qui est l'objet du présent document.

Protocol

Déclaration d'éthique. Lorsqu'ils sont utilisés dans la recherche, le consentement éclairé et / ou la sanction des enfants est toujours nécessaire avant de recueillir des images échographiques. Lorsqu'il est utilisé en clinique, les clients doivent être informés de l'objet de l'imagerie par ultrasons. Bien que l' imagerie par ultrasons de diagnostic est considéré comme «risque minimal» 30, les utilisateurs doivent toujours suivre le principe ALARA lors de l' utilisati…

Representative Results

La figure 1 présente des images sagittales échantillons de bonne / r / dans une femelle de 9 ans. Les images échographiques sont jumelés avec des images de résonance magnétique du même orateur pour démontrer la forme de languette similaire qui peut être vu avec les deux technologies. Figure 1: Vue sagittale d'une image…

Discussion

Étapes critiques dans le Protocole

Il est essentiel d'obtenir des images claires interprétables comme décrit dans les étapes 1.3 et 1.6. La mauvaise qualité de l'image rend les procédures de sens. En outre, les participants doivent être pleinement conscients de ce qu'ils voient à l'écran. Par conséquent, l'orientation du participant à l'image telle que décrite au point 3.2 est une étape qui doit être souligné avant de fournir une formation de rétroa…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Le travail a été soutenu par le NIH accorde R01DC013668 (D. Whalen, PI) et 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

  1. Ruscello, D. M. Visual feedback in treatment of residual phonological disorders. J Commun Disord. 28, 279-302 (1995).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. Sjolie, G. . Effects of Ultrasound as Visual Feedback of the Tongue on Generalization, Retention, and Acquisition in Speech Therapy for Rhotics [Masters thesis]. , (2015).
  15. Maas, E., et al. Principles of motor learning in treatment of motor speech disorders. Am J Speech Lang Pathol. 17 (3), (2008).
  16. 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).
  17. McLeod, S., Searl, J. Adaptation to an electropalatograph palate: Acoustic, impressionistic, and perceptual data. Am J Speech Lang Pathol. 15 (2), 192-206 (2006).
  18. Katz, W., et al. Opti-speech: A real-time, 3D visual feedback system for speech training. Proc. Interspeech. , (2014).
  19. Shawker, T. H., Sonies, B. C. Ultrasound Biofeedback for Speech Training: Instrumentation and Preliminary Results. Invest Radiol. 20 (1), 90-93 (1985).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Preston, J. L., Leaman, M. Ultrasound visual feedback for acquired apraxia of speech: A case report. Aphasiology. 28 (3), 278-295 (2014).
  23. 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).
  24. 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).
  25. Gick, B., et al. Ultrasound imaging applications in second language acquisition. Phonology and second language acquisition. 36, 315-328 (2008).
  26. Gick, B., et al. A motor differentiation model for liquid substitutions in children’s speech. Proceedings of Meetings on Acoustics. 1 (1), (2007).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Epstein, M. A. Ultrasound and the IRB. Clin Linguist Phon. 19 (6-7), 567-572 (2005).
  31. 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).
  32. 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).
  33. Boyce, S. E. The articulatory phonetics of /r/ for residual speech errors. Seminars in Speech and Language. 36 (4), 257-270 (2015).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
check_url/55123?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Preston, J. L., McAllister Byun, T., Boyce, S. E., Hamilton, S., Tiede, M., Phillips, E., Rivera-Campos, A., Whalen, D. H. Ultrasound Images of the Tongue: A Tutorial for Assessment and Remediation of Speech Sound Errors. J. Vis. Exp. (119), e55123, doi:10.3791/55123 (2017).

View Video