用于深部脑刺激对帕金森病影响的语音生物标志物识别
神经元与认知
2019-12-03 v1 声音
音频与语音处理
摘要
深部脑刺激 (DBS) 是一种与药物联用、帮助缓解帕金森病 (PD) 运动症状的疗法。然而，DBS 参数的监测与调整繁琐且昂贵，需每数月进行一次漫长的程控预约。我们探究了 PD 运动评分严重度与数字提取的患者语音特征之间可能的关联，以潜在辅助临床医生监测与治疗 DBS 帕金森病，并最终实现闭环 DBS 系统。共纳入 5 名 DBS PD 患者。针对 DBS 开启 (ON) 与关闭 (OFF) 状态，采集了多种语音任务（单音素发声、自由语音任务、句子朗读任务、倒计数任务、分类流畅性任务）的语音样本。同时采集了 DBS ON 与 OFF 状态下的统一帕金森病评分量表 (UPDRS) 运动评分。随后分析语音样本，利用公开可用的语音特征库集提取语音特征，并对 DBS ON 与 OFF 进行统计比较。在所探索的特征类别（声学、韵律、语言学）中，来自 GeMAPS 声学特征集的 6 个特征在 DBS ON 与 OFF 间表现出显著差异 (p<0.05)。诸如停顿时长/占比等韵律特征被发现与运动症状严重度增加呈负相关。语言学特征未发现有显著差异。这些发现为声学与韵律语音特征可作为 DBS 患者 PD 疾病严重度的潜在生物标志物提供了初步证据。我们希望通过扩充数据集、识别其他特征、应用机器学习模型，并致力于基于患者语音变化自动调谐的闭环 DBS 系统来进一步探索。
引用
@article{arxiv.1912.00866,
title = {Voice Biomarker Identification for Effects of Deep-Brain Stimulation on Parkinson's Disease},
author = {Huy Phi and Sanjeev Janarthanan and Larry Zhang and Reza Hosseini Ghomi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.00866},
year = {2019}
}
备注
5 pages, including 3 tables, 2 figures, and references