Name: 延髓功能障碍肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）的综合评估议定书 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-02-21T18:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 43 s
Description: 了解评估肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者延髓功能障碍的综合方案，通过记录口腔压力、气流和语音声学来监测呼吸、喉部和发音子系统。该协议为临床诊断和治疗策略提供客观测量工具。

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本工作得到了美国国立卫生研究院、国立耳聋与其他沟通障碍研究所（资助号 R01DCO09890-02）、加拿大创新基金会（CFI-LOF #15704）以及多伦多大学康诺特基金会的支持。作者谨此感谢 Cynthia Didion、Mili Kuruvilla、Krista Rudy 和 Lori Synhorst 在数据收集与分析方面的协助，以及 Cara Ullman 在视频片段制作方面的贡献。
动画由 Blue Tree Publishing 制作（<a href="http://www.bluetreepublishing.com/">http://www.bluetreepublishing.com/</a>）
SPA 和 SMASH 软件基于 Matlab 开发，可通过联系 Jordan Green（邮箱：jgreen4@unl.edu）获取。
参观我们的实验室：
延髓功能实验室（加拿大安大略省多伦多，Sunnybrook 健康科学中心）： 
<a href="http://www.sunnybrook.ca/research/?page=sri_groups_bulb_home">http://www.sunnybrook.ca/research/?page=sri_groups_bulb_home</a> 
言语产生实验室（美国内布拉斯加林肯大学）： <a href="http://spl.unl.edu">http://spl.unl.edu</a>

一、子系统分析

1. 呼吸系统子系统／言语呼吸

使用发声气流动力学系统（PAS）评估呼吸子系统。该系统可同步记录口腔压力、气流和语音声学信号（设备及制造商列表见表1）。记录时需使用一次性面罩和一次性压力感应管。记录前，应根据制造商的说明对流量和压力通道进行校准。
<ol>
<li>肺活量（VC）是指在最大吸气后所能呼出的最大气体体积。通过将一次性面罩连接至肺量计来评估肺活量。
<ol class="lalpha">
<li>选择PAS“肺活量”方案进行记录。</li>
<li>指导受试者尽可能充分地吸气，然后通过面罩尽可能用力呼气；该任务重复三次。</li>
<li>使用PAS软件计算最大呼气容积。</li>
</ol></li>
<li>声门下压（Ps）是指肺部用于产生“压力”辅音的气压。Ps通过测量发音过程中口腔内音节串的峰值压力间接评估2,3。
<ol class="lalpha">
<li>选择PAS“发声效率”方案进行记录。</li>
<li>为记录/pa/发音时的口腔压力，将压力感应管置于舌面口腔内。</li>
<li>使用鼻夹封闭鼻腔通道，以防止可能的鼻腔漏气。</li>
<li>指导受试者吸入约为正常量两倍的空气，并通过面罩发出/pa/音。在一次呼气过程中重复发出七个音节/pa/，同时保持音高和响度一致，发音速率为每秒1.5个音节。</li>
<li>测量中间五个/pa/音节的峰值口腔压力。取这五次发音的平均值作为言语过程中Ps的代表值。</li>
<li>由于Ps与声压级（SPL）存在协变关系4,5，因此同时采集每个音节的SPL，并在后续分析中作为协变量使用。</li>
</ol></li>
<li>言语呼吸在连续言语过程中进行评估，受试者朗读一段专为准确自动检测停顿边界而设计的标准60词段落（附录1）6。
<ol class="lalpha">
<li>选择PAS“最大发声”方案进行记录。</li>
<li>使用贴合面部的一次性面罩采集气流信号。</li>
<li>指导受试者以日常舒适的语速和响度朗读该段落。</li>
<li>将气流信号导出至Matlab中定制开发的言语-停顿分析（SPA）7软件程序。该程序可识别连续言语中的停顿，并计算包括停顿时间百分比在内的多项参数，即朗读过程中用于停顿的时间比例。</li>
</ol></li>
</ol>
2. 发音系统

使用高质量的声学录音设备（表1）通过录音来评估发声系统。
<ol class="lalpha">
<li>麦克风放置在距离嘴巴约 15 cm 的位置。</li>
<li>使用鼻夹以消除腭咽闭合不全对发声质量可能产生的影响。</li>
<li>要求受试者进行“最长发声”测试。指导其吸入尽可能多的空气，然后以正常的音调和响度持续发出 /a/ 音，尽可能延长发声时间。在正式录音前至少练习一次，并强调必须尽最大努力完成该任务。</li>
<li>使用声学波形测量最长发声时间，单位为秒。</li>
<li>将数字化的声学波形导入多维嗓音特征分析软件（Multidimensional Voice Profile, MDVP）进行分析。提取发声时间段中间五秒的基频（F0）、噪声与谐波比（NHR）和微扰百分比（percent jitter）等参数的集中趋势和变异程度指标。</li>
</ol>
3. 呼吸系统

使用鼻音计（Nasometer）评估共鸣子系统。该设备包含一个带有挡板的头戴装置，将其置于鼻部下方，以分隔口腔和鼻腔。两个分别检测口腔和鼻腔声学信号的麦克风安装在挡板的两侧。
<ol class="lalpha">
<li>每次记录前均需对设备进行校准。</li>
<li>将耳机戴在头部，使挡板位于上唇上方，并与地面保持平行。</li>
<li>要求受试者以习惯的语速和响度，重复一句“鼻音”句子（例如：Mama made some lemon jam）和一句“非鼻音”句子（例如：Buy Bobby a puppy），每句重复三次。</li>
<li>将测得的口腔和鼻腔声学信号中浊音部分的强度转换为鼻音度评分（nasalance score），该评分定义为鼻腔声学能量与（鼻腔+口腔）总声学能量的比值，以百分比表示。鼻音度评分反映了语音流中鼻腔与口腔声学能量的相对比例8。</li>
<li>Nasometer 软件可从鼻音度波形中计算出多种描述性统计参数。</li>
<li>鼻音度差值（nasalance distance）也可作为评价腭咽功能障碍的指标，其计算方法为：用鼻音句子（MMJ）的平均鼻音度减去非鼻音句子（BBP）的平均鼻音度9。</li>
</ol>
4.	构音子系统：面部

使用高分辨率光学运动捕捉系统10以三维方式记录面部（唇部和下颌）运动。红外数字摄像机同步捕捉15个反射标记点的位置，这些标记点被固定在每位受试者头部和面部的特定解剖标志位置。同时记录声学语音信号与语音运动学数据。
<ol class="lalpha">
<li>根据制造商的规格，在记录之前对系统进行校准。</li>
<li>使用头带将四个标记点固定在受试者的前额上。同时在左侧和右侧眉毛、鼻梁和鼻尖、上唇和下唇的唇红缘、左右口角，以及下巴的三个不同位置粘贴标记点。这是本方案中常用的标记点阵列，但该系统可支持任意数量的标记点。</li>
<li>要求受试者以习惯的语速和响度朗读句子和短语（见表2）。</li>
<li>采集一段“静息”状态的记录文件，用于后续处理，以校正不同测试会话间标记点位置的差异，并在需要时将数据重新表达为基于一致解剖结构的坐标系。</li>
<li>在后期处理过程中，检查面部标记点的运动轨迹是否存在追踪误差，并通过减去头部运动的平移和旋转分量来校正头部运动的影响。</li>
<li>将数据导入SMASH软件，该软件为基于Matlab开发的实验室自研程序。在SMASH中对数据进行滤波和分段处理。每个运动轨迹的峰值运动速度被提取出来，作为下颌和嘴唇发音功能的主要指标。三维速度由各发音器官在SMASH中欧几里得距离时间序列的一阶导数计算得出。</li>
</ol>
5.	构音子系统：舌

使用电磁跟踪设备（WAVE）实现舌部运动追踪，该设备可记录附着在舌头上的传感器的位置和旋转。与用于记录外部面部结构的光学运动追踪不同，电磁技术能够精确追踪言语过程中的舌部运动11。该系统采用5自由度（5DOF）和6自由度（6DOF）传感器组合，在校准的空间体积（30 × 30 × 30 cm）内记录发音器官的运动。运动数据与声学数据同步采集。
<ol class="lalpha">
<li>使用牙科胶（PeriAcryl Periodontal Adhesive）将两个传感器附着在发音器官上。一个参考传感器固定在鼻梁处，用于记录头部运动。另一个小型5自由度传感器（三维位置和二维角度测量）沿中线附着于舌面，位置大约在舌尖后方2 cm处。</li>
<li>为了获得不受下颌运动影响的独立舌部运动数据，每位受试者均配备一个预先制作好的5 mm咬块。该咬块由无毒缩合型印模膏制成（Henry Schein）。</li>
<li>将咬块置于口腔一侧的磨牙之间。咬块上附有一根细绳，固定于受试者面部，以防止其吞咽咬块。</li>
<li>要求受试者朗读句子和短语（见表2）。</li>
<li>舌部运动数据以头部位置为参考进行记录。</li>
<li>数据采集完成后，将数据导入SMASH软件，进行低通滤波处理，并根据垂直运动轨迹进行分段解析，进而计算三维运动速度。每次言语过程中运动的平均速度和最大速度被用作反映该发音器官疾病相关变化的指标。</li>
</ol>
II. 系统水平评估

除了子系统层面的变量外，还测量言语可懂度和语速。这些指标至关重要，因为它们是目前临床用于表征延髓性言语功能的“目标标准”，能够反映整个言语产生系统的功能状态，并量化言语障碍的严重程度。这些指标通过句子可懂度测试（Sentence Intelligibility Test, SIT）12获得。
<ol class="lalpha">
<li>在录音前，SIT 软件会生成一份包含 10 个句子的随机列表，句子长度依次增加（从 5 个词到 15 个词）。</li>
<li>将麦克风置于受试者头部，距离嘴巴约 15 cm。</li>
<li>要求受试者以其习惯的语速和音量朗读该列表。句子以 16 位分辨率、44.1k 的采样率进行数字录音。</li>
<li>若干名经过培训且不熟悉受试者的评判员对句子进行正字法转录，并测量句子的持续时间。</li>
<li>SIT 软件自动计算言语可懂度，结果以正确转录的词数占总产出词数的百分比表示。同时报告语速，即每分钟朗读的词数。</li>
</ol>

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>子系统</td>
 <td>设备 / 软件</td>
 <td>信号</td>
 <td>采集设置</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>呼吸系统</td>
 <td>发声气动系统（PAS），KayPENTAX，美国新泽西州林肯公园</td>
 <td>声学、压力和气流</td>
 <td>采样率=200 Hz，低通滤波=30 Hz</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>发声系统</td>
 <td>闪存录音机（例如 PMD660）， 
 专业级麦克风， 
 声压级计，Extech Instruments 
 软件：MDVP，KAYPentax</td>
 <td>声学</td>
 <td>采样率=44.01 kHz，16位线性PCM</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>共振系统</td>
 <td>Nasometer，型号6400，KAYPentax</td>
 <td>声学</td>
 <td>采样率=11025 Hz</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>构音系统：面部</td>
 <td>Eagle Digital System，Motion Analysis Corp.</td>
 <td>运动学和声学</td>
 <td>采样率=120 Hz，低通滤波=10 Hz</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>构音系统：舌部</td>
 <td>WAVE，Northern Digital Inc，加拿大</td>
 <td>运动学和声学</td>
 <td>采样率=100 Hz，低通滤波=20 Hz</td>
 </tr>
</tbody>
</table>
表1：子系统数据采集的仪器与采集参数设置
<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>层级</td>
 <td>任务</td>
 <td>测量指标</td>
 <td>参考文献与常模</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>呼吸</td>
 <td>VC</td>
 <td>最大呼气肺容积</td>
 <td>13</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>/pa/ × 7</td>
 <td>声门下压</td>
 <td>2, 3</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>竹子段落</td>
 <td>停顿时间百分比</td>
 <td>6, 7, 14</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>发声</td>
 <td>最大元音/a/发声</td>
 <td>最大发声时长、平均基频F0、抖动率jitter、信噪比SNR</td>
 <td>15, 16, 17, 3</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>共鸣</td>
 <td>妈妈做了一些柠檬酱；给鲍比买只小狗</td>
 <td>鼻流量</td>
 <td>18, 19</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>构音：面部</td>
 <td>给鲍比买只小狗；再说一遍_（bat, tide, keep, tool）</td>
 <td>运动速度</td>
 <td>20, 21</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>构音：舌</td>
 <td>/ta/ × 5，再说一遍doily</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>系统层面</td>
 <td>SIT、句子</td>
 <td>言语可懂度与说话速率</td>
 <td>12</td>
 </tr>
</tbody>
</table>
表2：各子系统和任务获得的测量结果

附录 1：竹段传代
竹墙正变得越来越受欢迎。它们坚固耐用、易于使用且外观美观，能为日式庭院提供良好的背景并营造出独特的氛围。竹子是一种禾本科植物，也是世界上生长最快的草本植物之一。许多种类的竹子生长于亚洲，尽管在美洲也有种植。去年我们购买了一处新居所，一直在打理花园中的花坛。再过几天，我们花园中的一道竹墙就将完工。我们非常享受这一项目带来的乐趣。

<ol><li>Ball, L. J., Willis, A., Beukelman, D. R., Pattee, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+protocol+for+identification+of+early+bulbar+signs+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurol.+Sci%22%5BJournal%5D)">A protocol for identification of early bulbar signs in amyotrophic lateral sclerosis.</a> J. Neurol. Sci. 191, 43-53 (2001).</li>
<li>Smitheran, J. R., Hixon, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+clinical+method+for+estimating+laryngeal+airway+resistance+during+vowel+production%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Speech+Hear.+Disord%22%5BJournal%5D)">A clinical method for estimating laryngeal airway resistance during vowel production.</a> J. Speech Hear. Disord. 46, 138-146 (1981).</li>
<li>Baken, R. J., Orlikoff, R. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBaken%2C+RJ+%22Clinical+Measurement+of+Speech+and+Voice%22">Clinical Measurement of Speech and Voice</a>. , Singular Publishing Group. San Diego. (2000).</li>
<li>Stathopoulos, E. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationship+between+intraoral+air+pressure+and+vocal+intensity+in+children+and+adults%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Speech+Hear.+Res%22%5BJournal%5D)">Relationship between intraoral air pressure and vocal intensity in children and adults.</a> J. Speech Hear. Res. 29, 71-74 (1986).</li>
<li>Gauster, A., Yunusova, Y., Zajac, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+speaking+rate+on+measures+of+velopharyngeal+function+in+healthy+speakers%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Linguist.+Phon%22%5BJournal%5D)">Effect of speaking rate on measures of velopharyngeal function in healthy speakers.</a> Clin. Linguist. Phon. 24, 576-588 (2010).</li>
<li>Green, J. R., Beukelman, D. R., Ball, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Algorithmic+estimation+of+pauses+in+extended+speech+samples+of+dysarthric+and+typical+speech%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Speech+Lang.+Pathol%22%5BJournal%5D)">Algorithmic estimation of pauses in extended speech samples of dysarthric and typical speech.</a> J. Med. Speech Lang. Pathol. 12, 149-154 (2004).</li>
<li>Wang, Y., Green, J. R., Nip, I. S. B., Kent, R. D., Kent, J. F., Ullman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+of+perceptually-based+and+acoustically-based+inspiratory+loci+in+reading%5BTitle%5D)+AND+%22Behavior+Research+Methods%22%5BJournal%5D)">Accuracy of perceptually-based and acoustically-based inspiratory loci in reading.</a> Behavior Research Methods. , Forthcoming Forthcoming.</li>
<li>Fletcher, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Nasalance%22+vs.+listener+judgments+of+nasality%5BTitle%5D)+AND+%22Cleft+Palate+J%22%5BJournal%5D)">"Nasalance" vs. listener judgments of nasality.</a> Cleft Palate J. 13, 31-44 (1976).</li>
<li>Bressmann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nasalance+distance+and+ratio%3A+Two+new+measures%5BTitle%5D)+AND+%22Cleft+Palate+Craniofac.+J.%22%5BJournal%5D)">Nasalance distance and ratio: Two new measures.</a> Cleft Palate Craniofac. J.. 37, 248-256 (2000).</li>
<li>Green, J. R., Wilson, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spontaneous+facial+motility+in+infancy%3A+A+3D+kinematic+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Dev.+Psychobiol%22%5BJournal%5D)">Spontaneous facial motility in infancy: A 3D kinematic analysis.</a> Dev. Psychobiol. 48, 16-28 (2006).</li>
<li>Yunusova, Y., Green, J., Mefferd, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accuracy+Assessment+for+AG500%2C+Electromagnetic%5BTitle%5D)+AND+%22Articulograph.+J.+Speech+Lang.+Hear.Res%22%5BJournal%5D)">Accuracy Assessment for AG500, Electromagnetic.</a> Articulograph. J. Speech Lang. Hear.Res. 52, 556-570 (2009).</li>
<li>Beukelman, D., Yorkston, K., Hakel, M., Dorsey, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBeukelman%2C+D+%22Speech+Intelligibility+Test%22">Speech Intelligibility Test</a>. , Madonna Rehabilitation Hospital. Lincoln. (2007).</li>
<li>Lyall, R. A., Donaldson, N., Polkey, M. I., Leigh, P. N., Moxham, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Respiratory+muscle+strength+and+ventilatory+failure+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%22%5BJournal%5D)">Respiratory muscle strength and ventilatory failure in amyotrophic lateral sclerosis.</a> Brain. 124, 2000-2013 (2001).</li>
<li>Sapienza, C. M., Stathopoulos, E. T., Brown, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Speech+breathing+during+reading+in+women+with+vocal+nodules%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Voice%22%5BJournal%5D)">Speech breathing during reading in women with vocal nodules.</a> J. Voice. 11, 195-201 (1997).</li>
<li>Hakkesteegt, M. M., Brocaar, M. P., Wieringa, M. H., Feenstra, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+age+and+gender+on+the+dysphonia+severity+index.+A+study+of+normative+values%5BTitle%5D)+AND+%22Folia+Phoniatr.+Logop%22%5BJournal%5D)">Influence of age and gender on the dysphonia severity index. A study of normative values.</a> Folia Phoniatr. Logop. 58, 264-273 (2006).</li>
<li>Hakkesteegt, M. M., Brocaar, M. P., Wieringa, M. H., Feenstra, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+relationship+between+perceptual+evaluation+and+objective+multiparametric+evaluation+of+dysphonia+severity%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Voice%22%5BJournal%5D)">The relationship between perceptual evaluation and objective multiparametric evaluation of dysphonia severity.</a> J. Voice. 4, 529-542 (2007).</li>
<li>Robert, D., Pouget, J., Giovanni, A., Azulay, J. P., Triglia, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+voice+analysis+in+the+assessment+of+bulbar+involvement+in+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Otolaryngol%22%5BJournal%5D)">Quantitative voice analysis in the assessment of bulbar involvement in amyotrophic lateral sclerosis.</a> Acta Otolaryngol. 119, 724-731 (1999).</li>
<li>Hardin, M. A., Demark, D. R. V. an, Morris, H. L., Payne, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correspondence+between+nasalance+scores+and+listener+judgments+of+hypernasality+and+hyponasality%5BTitle%5D)+AND+%22Cleft+Palate+Craniofac+J%22%5BJournal%5D)">Correspondence between nasalance scores and listener judgments of hypernasality and hyponasality.</a> Cleft Palate Craniofac J. 29, 346-351 (1992).</li>
<li>Delorey, R., Leeper, H. A., Hudson, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measures+of+velopharyngeal+functioning+in+subgroups+of+individuals+with+amyotrophic+lateral+sclerosis%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Speech+Lang.+Pathol%22%5BJournal%5D)">Measures of velopharyngeal functioning in subgroups of individuals with amyotrophic lateral sclerosis.</a> J. Med. Speech Lang. Pathol. 7, 19-31 (1999).</li>
<li>Tasko, S. M., Westbury, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Speed-curvature+relations+for+speech-related+articulatory+movement%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phon%22%5BJournal%5D)">Speed-curvature relations for speech-related articulatory movement.</a> J. Phon. 32, 65-80 Forthcoming.</li>
<li>Yunusova, Y., Green, J. R., Lindstrom, M. J., Bal, L. J., Pattee, G. L., aZinman, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Kinematics+of+disease+progression+in+bulbar+ALS%5BTitle%5D)+AND+%22J+Commun.+Disord%22%5BJournal%5D)">Kinematics of disease progression in bulbar ALS.</a> J Commun. Disord. 43, 6-20 (2010).</li>
</ol>

无利益冲突声明。

本文展示了一项用于评估肌萎缩侧索硬化症（ALS）中延髓（言语）功能障碍的全面方案。通过该方案获得的数据可用于深入理解ALS对言语产生过程的影响，并用于识别对疾病进展最为敏感的测量指标。尽管该方案目前主要用于研究，但相关研究成果将被用于开发更具成本效益且临床可行的量化延髓受累程度的方法。

<table><tbody><tr><td>发声气流动力学系统 (PAS)</td><td>KayPENTAX</td><td></td><td></td></tr><tr><td>便携式闪存录音机</td><td>PMD660</td><td></td><td></td></tr><tr><td>专业级质量麦克风</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>声压级计</td><td>Extech Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MDVP</td><td>KayPENTAX</td><td></td><td></td></tr><tr><td>鼻音计</td><td>KayPENTAX</td><td>型号 6400</td><td></td></tr><tr><td>鹰眼数字系统</td><td>Motion Analysis Corp.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>WAVE</td><td>Northern Digital Inc, Canada</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

肌萎缩侧索硬化症（als）中延髓功能障碍的全面评估方案

A Protocol for Comprehensive Assessment of Bulbar Dysfunction in Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS)

为了加快肌萎缩侧索硬化症（ALS）中延髓功能障碍的诊断，预测言语各子系统中的疾病进展，并满足正在进行的实验性治疗试验对敏感结局指标的迫切需求，有必要改进评估延髓功能障碍的方法。为满足这一需求，我们正在对100名个体进行基于综合性仪器评估的纵向延髓功能障碍分析，以获得客观的测量指标。在以往主要依赖主观性听觉感知评估言语功能的领域中，采用仪器化方法量化与言语相关的行为具有重要意义1。我们的评估方案测量了所有言语子系统的功能表现，包括呼吸系统、发声系统（喉部）、共鸣系统（腭咽部）以及构音系统。构音子系统进一步分为面部组成部分（下颌和唇部）以及舌部。先前的研究表明，每个言语子系统对ALS等神经系统疾病的反应各不相同。当前的方案设计旨在尽可能独立地测试每个言语子系统的功能表现。这些言语子系统的评估是在整体言语功能变化的背景下进行的，相关系统层面的变量包括语速和言语可懂度。
该方案需要专用仪器设备，以及商业和定制软件。采用压力-气流（空气动力学）和声学方法评估呼吸、发声和共振子系统，采用三维运动追踪技术评估构音子系统。用于量化延髓功能障碍的客观指标在言语研究文献中已有充分确立，并能敏感地反映疾病进展过程中延髓功能的变化。评估结果为每位受试者提供了一个涵盖各子系统的综合性能特征谱。将此特征谱与健康对照组的相同测量结果进行比较，可用于诊断目的。目前，我们正在检验这些指标在肌萎缩侧索硬化（ALS）诊断以及预测疾病进展速度方面的敏感性和特异性。从长远来看，通过本研究获得的更精细的延髓型ALS内表型，有望加强未来寻找ALS遗传位点的努力，并提高该疾病整体的诊断与治疗特异性。本视频所展示的客观评估方法可用于评估广泛的言语运动障碍，包括与脑卒中、创伤性脑损伤、多发性硬化和帕金森病相关的言语障碍。

需要对支持言语的生理机制进行客观评估，以监测肌萎缩侧索硬化症（ALS）患者的疾病发生和进展，并在临床试验中量化治疗效果。在本视频中，我们介绍了一种基于仪器的全面方案，用于量化临床人群中的言语运动表现。

肌萎缩侧索硬化症（ALS）中延髓功能障碍的全面评估方案

评估延髓功能障碍的改进方法对于加快肌萎缩侧索硬化症（ALS）中延髓功能障碍的诊断、预测疾病进展……是必要的

言语。由延髓运动神经元控制的言语功能可以说是人类执行的最复杂的运动行为之一。言语是呼吸系统、发声系统和构音系统等运动子系统协调运动的结果。呼吸肌为言语的产生提供动力。喉部结构是发声或语音的声源。由舌、下颌以及上下唇组成的构音子系统通过其运动将喉源声波塑造成各种语音。由腭帆和咽部肌肉组成的另一构音子系统则用于防止气流经鼻腔逸出，并区分口腔音与鼻腔音。肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种进行性神经退行性疾病，影响大脑和脊髓中的运动神经元。当脑干运动神经元受累时，该疾病将导致毁灭性的后果。目前在临床神经病学中，我们尚无客观、可靠的延髓运动神经元功能退化的评估指标。这会导致言语和吞咽困难。因此，对我们而言，拥有一套不仅可用于诊断，还能在临床诊疗过程中持续跟踪患者的评估方法至关重要。在本视频中，我们将向您展示一系列我们在实验室中用于评估肌萎缩侧索硬化症（LS）患者延髓功能的操作流程。目前，我们正利用该方案研究延髓系统功能退化与口语交流能力丧失之间的关系，这是一个重要的临床目标。本研究的结果将提供推进关键科研与临床目标所必需的知识，包括改进肌萎缩侧索硬化症（A LS）的诊断与管理，以及评估新型实验性药物的疗效。本次演示这些操作的是内布拉斯加林肯大学言语产生实验室的研究生 June Wong 和研究协调员 Lori Horst。为评估呼吸子系统，需使用 Atory 呼吸动力学系统记录口腔压力、气流和言语声学信号。首先记录肺活量，即最大吸气后所能呼出的最大气体体积，选择 PAS 肺活量测量方案进行记录。接下来，将一次性面罩连接至 Pneumo Tacho。现在指导受试者尽可能深吸气，然后通过面罩尽可能用力呼气，利用PAS软件获取最大呼气容积。接下来，采集声门下压，即产生压力辅音时肺部可用的气压，选择PAS发声效率检测程序。将压力感应管穿过面罩。使用鼻夹封闭鼻腔通道。为防止可能出现的鼻腔气流泄漏，用手将面罩紧贴于受试者的面部。调整管子位置，使其位于舌头中线，深入口腔约两厘米处。指导受试者吸入约两倍于正常量的空气，并在一次呼气过程中以稳定的音高和响度连续发出“paw”七次，即 paw paw paw。发音速率保持在每秒1.5个音节。对“paw”发音重复测量五次，取其中最高口腔压值。最后，记录连续言语过程中的言语呼吸。选择 PAS 连续言语检测程序，使用一次性面罩收集气流信号，面罩需贴合面部，并强调以正常、舒适的语速和响度进行言语。指导受试者朗读一段专为准确自动检测停顿边界而设计的标准 60 词段落。将气流轨迹导出至基于 MATLAB 自主开发的言语停顿分析软件程序中。在该程序中，识别停顿实例以及言语起始与终止的时间点，并设置阈值。对于这些事件进行手动标注后，SPA 软件将自动提取包括停顿时间百分比在内的多项测量指标。为了通过声音录音评估喉部子系统，请使用高质量的声学录音设备。将麦克风放置在距离嘴巴约15厘米的位置。现在将另一个麦克风放置在PAS装置上，与嘴巴的距离保持相同。为采集SPL数据，应佩戴鼻夹以消除腭咽闭合不全对发声质量的潜在影响。为实现最长发声时间，指导受试者吸入尽可能多的空气，然后以正常音调和响度持续发声至最大限度。至少练习一次，并在录音前强调尽最大努力的重要性。利用声学波形，测量最大发声持续时间（秒）。将数字化的声学波形导入多维嗓音特征分析软件进行分析，并提取平均基频、噪声与谐波比、微扰百分比（jitter）和微闪百分比（shimmer）等参数。除其他测量外，使用呼吸计评估呼吸子系统。每次记录前务必校准设备。将带有隔板的设备置于受试者头部，隔板位于上唇上方，并与地面保持平行。要求受试者以习惯的语速和响度重复一句鼻音句和一句非鼻音句，每句重复三次。例如：“一朵罂粟，一朵罂粟”。确定一句句子。计算每句话的描述性统计量。使用nater软件校准高分辨率光学运动捕捉系统，以记录三维面部运动，并在受试者头部和面部的特定解剖标志点处粘贴反光标记点。将麦克风置于距离受试者口腔约15厘米处，用于语音声学信号的录制。要求参与者以习惯的语速和响度朗读句子和短语。再见，Bobby。一朵罂粟花 检查面部标记点的运动，以发现追踪错误，并根据头部平移和旋转运动分量的减法结果对头部运动进行校正。将数据载入自主开发的分析软件 smash，以提取下颌和嘴唇运动的峰值速度，作为评估构音功能的主要指标。为了同步获取舌部运动与声学数据，使用电磁追踪设备 wave。将一个六维传感器固定在鼻梁上，用于记录头部运动；将一个小型五维传感器粘贴于舌体中线，位置大约在舌尖后方 2 厘米处，以获得不受下颌运动干扰的独立舌部运动数据。为受试者佩戴一个预先制作好的5毫米咬合块。将咬合块放置于口腔右侧的磨牙之间，并用绳子固定咬合块以防止其被吞咽。现在请受试者朗读句子和短语。记录获取数据后舌头相对于头部位置的运动。将数据导入 smash 软件以计算三维速度，并确定各发音器官的疾病相关变化指数与句子可懂度之间的关系。检测指标包括言语可懂度和说话速率。要求参与者以习惯的语速和响度朗读列表。由一位不熟悉参与者的经过培训的评判员对句子进行正字法转录。评判员还需标注句子的起始和结束位置。最后，句子可懂度软件生成语音可懂度和语速结果。对每个子系统的仪器评估可形成全面的延髓性言语功能表现特征。对于个体而言，该特征是理解其言语障碍相对于正常表现的基础。通常，健康的说话者言语可懂度为100%，阅读速度为每分钟190至220个单词。本例中，一位被确诊为明确型肌萎缩侧索硬化症（ALS）的72岁女性患者，其言语可懂度为90%，说话速度极慢，仅为每分钟94个单词。与年龄和性别匹配的健康对照者相比，她的呼吸系统功能似乎相对正常。百分比停顿时间是唯一能够提示呼吸早期变化的指标。在言语方面，发声系统表现为基频低于正常水平，通过抖动度（jitter）测量的周期间变异增加，以及谐波与噪声比升高。发声功能异常的特征是在口腔句子中鼻音明显增强，这可能是由于腭咽部肌肉无力所致。口腔音与鼻腔音之间对比度的降低尤为显著。口腔发音器官在下颌和下唇运动的峰值速度上仅表现出轻微下降，而舌部运动速度则显著降低。通过对两名假设的LS患者在不同时间点的子系统及临床指标变化进行评估，利用一系列录音时间点上各指标的标准化斜率来描绘其随时间的变化趋势。受试者一表现出典型的延髓型肌萎缩侧索硬化（ALS）特征，其延髓相关指标随时间推移发生显著变化，其中构音障碍子系统随时间下降的斜率最为明显。受试者二表现出典型的脊髓型肌萎缩侧索硬化（ALS）特征，其各子系统及临床延髓功能指标相对稳定。本方案将提供关于肌萎缩侧索硬化（ALS）如何影响延髓功能（包括言语功能）的新知识。这些数据将有助于开发出更具成本效益且临床可行的方法，以量化延髓受累程度。这种客观的延髓功能评估方法未来可用于评估多种运动性言语障碍，包括与脑卒中、创伤性脑损伤、多发性硬化以及帕金森病相关的言语障碍。

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