The Investigation of Using Voice Analysis Method on Early Diagnosis of Multiple Sclerosis

Year 2019, Volume: 4 Issue: 4, 413 - 427, 31.12.2019

Zeynep Zeliha Bayazıt , Ali Rıza Sonkaya

https://doi.org/10.26453/otjhs.479261

Cited By: 2

Abstract

The aim of this
study is to delineate the acoustic charecteristic of Multiple Sclerosis (MS).
In accordance with this goal, it was planned the affordance of phonaiatric
table specific to the disease, and from this point of view, development of
parameters that determine the phonetic change criterias which can be used in
the diagnosis in MS. The study was conducted at Sultan Abdülhamid Trainin and
Research Hospital Department of Neurology between March 2013 and March 2014.
This research was carried out 55 RRMS (30 female+25 male) patients diagnosed
for the first time according to McDonald's 2010 diagnostic criteria,or duration
of disease between 1-10 years and EDSS≤3. Control group consisted of 55 (33
female+22 male) healthy volunteers without any neurological and voice
pathology. Acoustic investigation of sound was analyzed by The
Multi-Dimensional Voice Program (MDVP). Classification of sound features that
are extracted from the voice samples of each subject were fed into k-nearest
neighbor algorithm (k-EYK). In this study using k-EYK classifier, the highest
voice recognition success was achieved sustained phonations that / a /, / e /
and / u / sounds features (88.76%), in making patient-healthy discrimination
based on the sound features of MS and healthy individuals. It was observed that
using k-EYK algorithm has been succesful in separating pathological sounds
which seen in MS patients from healthy individuals. It was found that MS
patients had pathological vocalization of / a / and / e / vocals at
significantly higher levels in all three groups compared to healthy subjects
when a general evaluation is made based on sustained phonations,words and
sentences.

Keywords

Multiple Sclerosis, dysphonia, acoustic voice analysis, k-EYK selecting attribute

Multipl Skleroz Erken Tanısında Ses Analizi Yönteminin Kullanılabilirliğinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada multipl
skleroz (MS)’ te akustik ses karakteristiklerinin betimlenmesi ve ses değişimi
kriterlerinin saptanmasıyla MS’te erken tanı amaçlanmaktadır. Bu amaç
doğrultusunda çalışmamızda hastalığa özgü bir foniatrik reedükasyon yöntemi
geliştirilerek MS’ te erken tanıda kullanılabilecek ses değişimi kriterlerini
belirleyici paremetrelerin oluşturulması planlanmıştır. Çalışma Mart 2013-Mart 2014 yılları arasında Sultan Abdülhamid
Eğitim ve Araştırma Hastanesi Nöroloji Kliniğine gelen McDonald 2010 tanı
kriterlerine göre hastalığı ilk kez teşhis edilen veya hastalık süresi 0-10 yıl
arasında olan 55 (30 kadın+25 erkek) MS hastası ile herhangi bir nörolojik ve
ses patolojisi olmayan 55 (33 kadın+ 22 erkek) sağlıklı gönüllü üzerinde
yürütülmüştür. Hastaların yaşları 18 ile 55 
(ort: 29,86, std sapma: 8,97), sağlıklı bireylerin yaşları ise 18 ile 50
(ort: 32,55, std sapma: 10,79) arasında değişmektedir. Seslerin akustik
incelenmesinde The Multi-Dimensional Voice Program (MDVP) akustik ses analizi
programı, seslerin öznitelik sınıflandırmasında ise k-En Yakın Komşu (k-EYK)
algoritması kullanılmıştır. k-EYK sınıflandırıcısının kullanıldığı bu çalışmada
MS ve sağlıklı bireylere ait ses özniteliklerine bakılarak hasta-sağlıklı
ayrımı yapmada en yüksek ses tanımlama başarımı sürdürülmüş fonasyonlar /a/,/e/ ve /u/ seslerin (%88.76)
özniteliklerinden elde edilmiştir. k-EYK algoritması kullanılarak MS hastalarında görülen patolojik seslerin
sağlıklı bireylerden ayrılmasında başarılı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Sürdürülmüş
fonasyonlar, kelimeler ve cümle bazında genel bir değerlendirme yapıldığında MS
hastalarının /a/ ve /e/ vokallerini belirgin derecede her üç grupta da sağlıklı
bireylere göre patolojik seslettiği görülmüştür.

Keywords

disfoni, akustik ses analizi, Multipl skleroz, k-EYK öznitelik seçme

References

• Madran F. Tam Protezlerde Fonasyon (Danışman: Prof.Dr. Gökhan Yılmaz). İzmir, Ege Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı Bitirme Tezi; 2013.
• Merson RM, Rolnick MI. Speech-language pathology and dysphagia in multiple sclerosis. Phys Med Rehabil Clin N Am.1998; 9(3): 631-641.
• Bauer HJ, Hanefeld F. Multiple sclerosis: its impact from childhood to old age. London, WB Saunders; 1993.
• Matthews WB, Compston A, Allen IV et al. McAlpine's Multiple Sclerosis, 2 ed. Edinburgh, Churchill-Livingstone; 1991.
• Martinez C, Rufiner H. Acoustic analysis of speech for detection of laryngeal pathologies. Proceedings of the 22nd Annual EMBS International Conference;2000: 2369-2372.
• Cho S, Byeon H. Acoustic characteristics of vowel sounds in patients with Amyotrophic lateral sclerosis. Advanced Science and Technology Letters. 2016;132: 204-207.
• Üngör C. Maksiller Sinüs Augmentasyonun Ses Kalitesi Üzerine Etkisinin Akustik Analizler İle Değerlendirilmesi.(Danışman: Prof.Dr. Onur İçten). Ankara, Ankara Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü Yayımlanmamış Doktora Tezi; 2011. 8.
• Lee VS, Zhou XP, Rahn DA et al. Perturbation and nonlinear dynamic analysis of acoustic phonatory signal in Parkinsonian patients receiving deep brain stimulation. Journal of Communication Disorders. 2008; 41: 485–500.
• İsenkul ME. Parkinson hastalığı'nın teşhisi için veri toplama ve örüntü tanıma sistemi.(Danışman: Prof.Dr. Ahmet Sertbaş).İstanbul, İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yayımlanmamış Yüksek Lisans Tezi; 2011.
• Yunjung K. Acoustic Characteristics of Fricatives /s/ and /∫/ Produced by Speakers with Parkinson’s Disease. Clinical Archives of Communication Disorders. 2017; 2(1): 7-14.