Введение

Нормальный голос обладает достаточным тембральным, звуковысотным и динамическим диапазоном, а также способен к гибкому изменению этих характеристик [1]. Гипокинетическая дизартрия, нейромышечные нарушения голоса и речи характеризуются пониженной громкостью голоса, его монотонностью и нарушенной артикуляцией согласных и гласных звуков [2]. Потеря слуха является важным фактором, искажающим нормальные параметры голоса и вызывающим его нарушения [3, 4]. Даже при наличии здоровых дыхательной системы, гортани и органов артикуляции люди с потерей слуха имеют заметные дефекты голосообразования и фонационного оформления речи [5—9]. Длительное снижение слуха или его полное отсутствие влечет за собой системное нарушение речи. Это происходит вследствие принципиально различных процессов. Во-первых, при длительной тяжелой тугоухости значительно повышен порог чувствительности слухового анализатора для речевого диапазона частот, что приводит к постепенному ослаблению импульсации между центрами Вернике и Брока. Во-вторых, при врожденной потере слуха из-за нарушения гистогенеза волосковых клеток, самой улитки, атрезии наружного слухового прохода и др. у новорожденных не запускается механизм физиологического проторения путей, т.е. полноценного формирования аркуатного пучка между центрами звуковосприятия и речедвигательными центрами.

Исследование акустических треугольников гласных звуков (АТГ) является важным неинвазивным инструментом для оценки речевого развития и его нарушений. Площадь АТГ — это акустический параметр, который доказал свою эффективность в количественной оценке артикуляторных особенностей у взрослых с психологическими и неврологическими расстройствами [10, 11] и у детей [12].

На площадь АТГ влияют не только проблемы со стороны артикуляционной подсистемы, но и нарушения слуха, поскольку слух обеспечивает необходимую обратную связь для контроля речевой деятельности [13]. Пространство гласных у лиц с нарушениями слуха часто отличается уменьшением размеров [14].

Метод построения АТГ хорошо известен и широко используется для акустического анализа голоса, вместе с тем некоторые исследования продемонстрировали его неспособность дифференцировать определенные случаи нарушения речи. Для повышения диагностической точности акустического анализа продолжается поиск методов обработки акустических данных, однако исследователи в основном сосредоточены на проблемах дизартрии [2, 15].

Скорость артикуляционных движений напрямую связана с возникновением импульса в речедвигательных центрах и нормальным его проведением к органам речи [16—18]. M. McClean и S. Tasko исследовали связь между максимальными скоростями нижней челюсти, губ и языка и двумя ключевыми показателями голосовой активности — основным тоном голоса и его громкостью [19]. Их результаты привели к выводу о том, что моторный контроль двигательной активности гортани более тесно связан с движением нижней челюсти, чем с движением губ и языка. P. Davis и соавт. также исследовали природу дыхательной, гортанной и артикуляционной координации. Тонкие и быстрые изменения в деятельности орофациальных мышц, связанные с выработкой речевых согласных, в значительной степени координируются, но также не зависят от сложной ларингореспираторной деятельности [20].

Несмотря на значительное количество научной литературы, касающейся АТГ, существует мало исследований, которые посвящены речи русскоговорящих взрослых людей с длительным нарушением слуха (ДНС).

Цель исследования — дать характеристику АТГ взрослых людей — носителей русского языка с ДНС с помощью недавно разработанных акустических показателей.

Материал и методы

Пациенты и запись голоса. В данном исследовании приняли участие русскоязычные взрослые в возрасте от 20 до 38 лет (51 человек, из них 25 мужчин и 26 женщин) после получения от них добровольного информированного согласия. Группа пациентов состояла из 20 участников (10 женщин и 10 мужчин в возрасте от 23 до 38 лет) с диагнозом «сенсоневральная тугоухость без сопутствующих расстройств» с III, IV степенью снижения слуха и глухотой. Все пациенты, за исключением одного мужчины, сообщили, что у них опыт использования слухового аппарата составляет не более 1 года или они не используют слуховые аппараты вовсе. Контрольную группу составил 31 участник (16 женщин и 15 мужчин в возрасте от 20 до 32 лет) с нормальным слухом. Пороговые уровни слуха на речевых частотах у пациентов измеряли с помощью клинического аудиометра (AA220, Interacoustics, Дания) в аудиологическом кабинете с оценкой уровня слышимости звука на чистых пороговых уровнях 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, и 4000 Гц. Для представления среднего порога слуха для каждого субъекта пороги слуха для обоих ушей на всех частотах усреднены.

Все испытуемые длительно произносили русские кардинальные гласные /а/, /и/, /у/ на удобной высоте в их обычном голосовом режиме на комфортном уровне интенсивности голоса.

Запись голоса производилась с использованием конденсаторного кардиоидного микрофона (Behringer C-1, Behringer, Германия) с плоской частотной характеристикой от 40 Гц до 10 кГц на расстоянии 30 см от рта до микрофона. Все сигналы оцифрованы с частотой дискретизации 44,1 кГц с использованием аудиоадаптера, совместимого с персональным компьютером IBM.

Для расчета формант гласных F1 и F2 использовали 3 с из среднего сегмента аудиозаписей. Обработку аудиоданных проводили с помощью программного обеспечения PRAAT [17]. Затем значения формант преобразованы в десятичный логарифм (log) и использованы для построения АТГ и их дальнейшего преобразования.

Преобразование АТГ. Далее использована следующая процедура преобразования АТГ. Во-первых, начало координат совмещали с углом звука /у/ АТГ:

logF₁a′′=logF₁a–logF₁u,

logF₂a′′=logF₂a–logF₂u,

logF₁i′′=logF₁i–logF₁u,

logF₂i′′=logF₂i–logF₂u,

logF₁u′′=0; logF₂u′′=0.

Во-вторых, производили поворот системы координат, который совмещал ось logF₂ со стороной треугольника /u/—/i/:

logF₁a′=logF₁ɑ′′ cosφ–logF₂a′′ sinφ,

logF₁i′=0,

logF₂i′ logF₁i′′ sinφ–logF₂i′′ cosφ,

где φ — угол между осью logF₂ и стороной /u/—/i/ АТГ,

Последний шаг заключался в размещении вершины звука /a/ АТГ на оси logF₁:

logF₂a′=0.

Все шаги представлены на рис. 1.

Рис. 1. Схематическое представление трех шагов преобразования акустических треугольников гласных звуков.

Описанное выше преобразование сохраняет площади исходных АТГ и одновременно придает двум другим его параметрам — евклидову расстоянию между вершинами /u/ и /i/ и евклидову расстоянию между вершиной /a/ и отрезком /u/—/i/ более простой и ясный вид. Первый параметр определяется относительно новой системы координат как logF₂i′, а второй — как logF₁a′. Площадь АТГ вычисляется при этом простым умножением этих значений, а logF₂i′/logF₁a′ является мерой симметрии АТГ.

Результаты

Преобразованные АТГ показаны на рис. 2 в сравнении с данными других авторов [9]. По конфигурации АТГ условно выделили три группы пациентов. В 1-ю группу включены 7 пациентов с тяжелой сенсоневральной тугоухостью (от III степени потери слуха до глухоты) без слухопротезирования или с небольшим сроком использования слухового аппарата (от 2 до 3 мес). У этих пациентов площади АТГ очень малы — 0,015±0,009 Гц² (на рис. 2 АТГ отмечены линией 1). Так, у 2 женщин этой группы среднее значение потери слуха по речевым частотам с двух сторон составляет 115 дБ и 120 дБ соответственно, а площади АТГ настолько маленькие (0,002 Гц² и 0,0001 Гц² соответственно), что эти треугольники почти не видны на графике.

Рис. 2. Преобразование акустических треугольников гласных звуков.

Пунктирные линии: 1 – пациенты с тяжелым длительным нарушением слуха; 2 – пациенты со средним сроком слухопротезирования; 3 – пациенты с длительным сроком слухопротезирования; 4 – здоровые люди; 5 – данные других авторов [9].

Во 2-ю группу вошли 5 пациентов со II—III степенью нарушения слуха. АТГ этой группы приближаются по своей конфигурации к треугольнику здоровых людей. Площади АТГ у исследуемых 2-й группы составили 0,062±0,01 Гц², а у одного пациента, который длительное время (>10 лет) пользовался слуховым аппаратом, площадь АТГ имеет почти такую же величину (0,087 Гц²), как у здоровых людей (0,12±0,034 Гц²). На рис. 2 АТГ представлены линией 4.

У остальных 8 пациентов, которые составили 3-ю группу, снижение слуха соответствует II—III степени, а площади АТГ невелики (0,048±0,0085 Гц²) по сравнению с площадью АТГ здоровых. Пациенты данной группы используют слуховые аппараты от 6 до 12 мес. У 3 из них АТГ имеют небольшие площади (на рис. 2 обозначены линией 3) и вытянуты вдоль оси ординат. У 5 пациентов АТГ вытянуты вдоль оси ординат (на рис. 2 АТГ этих пациентов обозначены линией 2).

АТГ испытуемых контрольной группы сопоставимы со справочными значениями [20]. Один человек из контрольной группы имел несколько уменьшенную площадь АТГ (0,84 Гц²), и у него обнаружено незначительное снижение слуха (30 дБ).

Средние значения снижения слуха, полученные при аудиометрии, нанесены на график в сопоставлении с площадями АТГ. Метод линейной регрессии выявил сильную линейную зависимость между АТГ и степенью снижения слуха (рис. 3). Коэффициент детерминации равен 0,719.

Рис. 3. Связь между степенью снижения слуха и площадью акустических треугольников гласных звуков.

Обсуждение

До сих пор проведено всего несколько исследований, посвященных оценке параметров акустического пространства гласных у взрослых с нарушениями слуха [21, 22]. Большинство работ, посвященных как взрослым, так и детям с тугоухостью, сообщают об уменьшении области АТГ [14, 21, 22], что также подтверждается данным исследованием. Площадь АТГ в логарифмических координатах оказалась чувствительной к незначительному снижению остроты слуха у человека без жалоб на слух. Кроме того, в таком виде АТГ помог дифференцировать человека с большим опытом использования слуховых аппаратов от остальной части пациентов, страдающих длительным нарушением слуха.

Что касается образования гласных, то к типичным ошибкам их произнесения относятся подстановка, нейтрализация, удлинение, дифтонгизация, назализация [23]. Исследование акустических характеристик гласных показало, что говорящие с длительным снижением слуха, как правило, произносят гласные менее дифференцированно, а площадь их акустического пространства имеет тенденцию к уменьшению [24].

Другие авторы не сообщают о наличии каких-либо заметных внутригрупповых различий у пациентов с ДНС. Представленная в настоящем исследовании процедура преобразования АТГ показала, что пациенты с ДНС, вероятно, не являются полностью однородной группой. Для уточнения этих результатов необходимы дальнейшие исследования с большим числом участников.

Таким образом, приведенная в данной статье методика обследования пациентов с ДНС подтверждает теорию о том, что на голосообразование и, как следствие, на качество речи у пациентов с ДНС может оказывать значительное влияние не только степень потери слуха, но и длительность слухопротезирования [25].

Ограничения исследования

В данном исследовании обследованы 20 пациентов с различной степенью ДНС. Выявленные группы пациентов имели небольшую выборку. Для подтверждения полученных в настоящей работе результатов необходимы дальнейшие исследования с большей выборкой слабослышащих пациентов.

Заключение

Метод преобразования показал, что акустическое пространство гласных уменьшается у пациентов с ДНС не однообразно, а имеет тенденцию в большей степени сокращаться вдоль одной из осей координат. В отличие от людей с ДНС либо с отсутствием слуха у здоровых людей наблюдается большее по площади, симметричное акустическое пространство гласных. Это исследование подтверждает, что ДНС положительно коррелирует с уменьшением акустического пространства гласных. Применение данного метода может быть полезно при оценке качества слухопротезирования и при контроле настройки слуховых аппаратов у пациентов с длительной тугоухостью.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflicts of interest.