Acoustic Analysis of the Voice in Patients with Parkinson’s Disease and Hypokinetic Dysarthria

Abstract

Background and aim: Most patients with Parkinson's disease (PD) develop speech disorders during the course of the disease, which results in reduced intelligibility and poor voice. To assess the voice quality, perceptual scales are normally used. These scales, however, are prone to subjectivity in scoring. Objective evaluation, which is based on acoustic parameters computed from recorded speech, do not present this problem. The aim of this work is to determine whether automatic speech analysis can be useful for the diagnosis of PD. Also, the relation between the acoustic parameters and the patient’s self- perceived voice quality is studied. Materials and methods: This was a descriptive correlational study in which 20 subjects with PD were compared to a group of 20 healthy controls. PD patients completed the VHI-30 instrument and performed sustained vowel phonation in Spanish. Likewise, the stage of the disease was assessed using the Hoehn and Yahr scale. Voice samples were acoustically analysed using Praat. Results: There are greater vowel changes in patients with PD compared to healthy controls. In particular, significant differences were found for the vowel space area, intensity, F0, jitter and shimmer parameters. No significant differences were found between those parameters and the patient’s self-perceived voice quality. Conclusions: The use of objective acoustic variables computed from voice recordings can be of great help to assess the state of hypokinetic dysarthria in patients with PD. Furthermore, these acoustic variables could facilitate the early diagnosis of the disease.

Antecedentes y objetivo: La mayoría de los pacientes con enfermedad de Parkinson (EP) desarrollan trastornos del habla durante el curso de la enfermedad, lo que resulta en una menor inteligibilidad de la voz. Para evaluar la calidad de ésta, normalmente se utilizan escalas perceptivas. No obstante, estas escalas son propensas a la subjetividad. La evaluación objetiva, por otra parte, no presenta este problema ya que se basa en parámetros acústicos calculados a partir grabaciones de voz. El objetivo de este trabajo es determinar si el análisis automático del habla puede ser útil para el diagnóstico de la EP. También se estudia si existe la relación entre los parámetros acústicos y la calidad de la voz percibida por el paciente. Materiales y métodos: Se trata de un estudio descriptivo correlacional en el que se compararon 20 sujetos con EP y 20 controles sanos. Los pacientes con EP completaron el instrumento VHI-30 y realizaron fonación sostenida de distintas vocales en español. Asimismo, se evaluó el estadio de la enfermedad utilizando las escalas de Hoehn y Yahr. Las muestras de voz se analizaron acústicamente utilizando Praat. Resultados: Hay mayores cambios vocálicos en los pacientes con EP que en los controles sanos. En particular, se encontraron diferencias significativas para el área del espacio vocal, la intensidad, F0, el jitter y el shimmer. No se encontraron diferencias significativas entre esos parámetros y la calidad de voz percibida por el paciente. Conclusiones: El uso de parámetros acústicas calculados a partir de grabaciones de voz puede ser de gran ayuda para evaluar el estado de la disartria hipocinética en pacientes con EP. Además, estas variables acústicas podrían facilitar el diagnóstico precoz de la enfermedad.