способ компенсации заикания, логоневрозов и нестабильной работы нервных речевых центров

Формула изобретения

1. Способ компенсации заикания и логоневрозов, включающий компьютерный анализ речевого сигнала, получаемого посредством микрофона от пациента, и логопедическое занятие, отличающийся тем, что компьютерный анализ речевого сигнала, получаемого посредством микрофона от пациента, проводят путем его спектрального анализа с определением граничных значений частотного диапазона основного тона речи пациента и отношения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона, затем проводят логопедическое занятие с использованием компьютерного спектрального анализа текущего речевого сигнала, получаемого посредством микрофона от пациента, путем мониторирования в режиме реального времени отношения его спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона, при этом пациент посредством перестройки спектра своего голоса выполняет задание по увеличению мониторируемого отношения до превышения им, по меньшей мере, в два раза значения основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона, определенного в результате предварительного компьютерного анализа.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частотный диапазон основного тона речи пациента находится в пределах 80-340 Гц.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что мониторирование отношения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона осуществляют посредством компьютера.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что логопедическое занятие проводят с подачей в режиме реального времени в наушники пациента в качестве акустического образа для подражания его измененной речи, при этом изменение речи осуществляют путем одновременного увеличения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона и уменьшения спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что изменение речи осуществляют посредством акустических фильтров с обеспечением увеличения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона в 1,5 раза и уменьшения спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона в 1,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а более конкретно к логопедии, и может быть использовано при лечении заикания, логоневрозов и нестабильного функционирования нервных речевых центров.

Заикание может иметь различное происхождение, но независимо от него является нарушением темпо-ритмической организации речи, обусловленным судорожным состоянием мышц речевого аппарата человека. Невротическое нарушение речевой функции с преимущественным или очень заметным ее поражением определяется как логоневроз. Нарушение функциональной активности моторных, сенсорных и ассоциативных нервных речевых центров, проявляющееся в периодических или постоянных непроизвольных разрывах речевого круга, является следствием нестабильной работы нервных речевых центров. Крайняя степень данных проявлений или полный разрыв речевого круга сопряжены с невозможностью речи, а легкая степень - с заиканием. История изучения причин возникновения указанных расстройств имеет глубокие временные и научные корни. Однако универсального средства, гарантирующего избавление от заикания, на сегодняшний день не существует, а есть немалое количество традиционных и современных способов лечения, которые постоянно совершенствуются.

В прошлом веке получил широкое распространение метод оперативного лечения, основанный на подрезании уздечки языка, в предположении, что заикание является следствием плохой подвижности слишком короткого языка. Использование в лечебных целях лекарственных препаратов обусловлено некоторыми теоретическими представлениями о заикании как о результате судорог артикуляторных мышц. В данном случае лекарственные препараты обеспечивают противосудорожное действие и оказываются эффективными при наличии признаков невроза, см. Лохов М.И., Фасенко Ю.А. Заикание и логоневроз, диагностика и лечение. Санкт-Петербург: Сотис, 2000.

Известен способ лечения заикания, состоящий в заглушении голоса больного и подаче “отставленного звука” через наушник с индивидуально подобранной задержкой подачи этого звука, при этом речь заглушают индивидуально подобранным акустическим “белым шумом” с постепенным в процессе лечения его выключением, см. а.с. SU, №518216, кл. А 62 F 5/58, 1973 г. Указанный способ лечения заикания часто оказывается эффективным, однако вырабатывает у больного стойкое неестественное замедление темпа речи.

Известен способ лечения заикания, заключающийся в подаче через наушник пациента его речи с задержкой, при этом речь пациента дополнительно акустически модифицируют в интервале частот 0,2-1 кГц путем изменения уровня звукового давления в интервале 20-40 дБ, см. патент SU, №988904, кл. А 62 F 5/58, 1980 г. Недостатком известного способа является неполная степень компенсации заикания и возникновение рецидивов при попытке увеличения темпа речи пациентом до нормального.

Известен способ восстановления речи при заикании на основе принципа референтной биоадаптации путем использования приемов, направленных на восстановление темпоритмовой структуры речи с использованием экзогенного светозвукового темпоритма, при этом частоту стимуляции в диапазоне от 0,5 до 1,5 Гц выбирают индивидуально после компьютерного анализа временных параметров речи, записанной на магнитофон, а логопедическое занятие проводят в выбранном светозвуковом режиме, см. патент RU №2144806, кл. А 62 F 5/58, 1996 г. Способ прост и доступен в применении, не имеет противопоказаний и побочных эффектов. Данное известное техническое решение принято в качестве прототипа как наиболее близкий по методологической сущности и достигаемому результату аналог.

К недостаткам прототипа следует отнести неполную степень компенсации заикания и логоневрозов по причине отсутствия непрерывной обратной связи с пациентом в процессе проведения логопедического занятия и целенаправленной инициации специфических изменений в работе моторных речевых центров.

Предлагаемое изобретение направлено на сохранение всех положительных свойств прототипа и достижение положительного результата, который выражается в устойчивой фактической перестройке пациентом спектра своего голоса, психологически воспринимаемой как подавление "глухого" и проявление "яркого голоса".

В конечном итоге указанный положительный результат позволяет без замедления темпа речи полностью устранить или существенно уменьшить симптоматику логоневрозов и заикания.

Указанный положительный результат обеспечивается последовательным проведением предварительного компьютерного спектрального анализа речевого сигнала, получаемого посредством микрофона от пациента, с определением граничных значений частотного диапазона основного тона речи пациента и отношения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона и логопедического занятия. При этом логопедическое занятие/занятия проводят с использованием компьютерного спектрального анализа текущего речевого сигнала, получаемого посредством микрофона от пациента путем, преимущественно компьютерного мониторирования в режиме реального времени отношения его спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона, а пациент посредством перестройки спектра своего голоса выполняет задание по увеличению мониторируемого отношения до заданного уровня.

Частотный диапазон основного тона речи пациента, определяемый в ходе предварительного компьютерного спектрального анализа, преимущественно находится в пределах 80-340 Гц.

Заданный уровень увеличения мониторируемого отношения может превышать, по меньшей мере, в два раза значение отношения спектральной плотности мощности речевого сигнала в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности речевого сигнала в частотной области ниже основного тона, определенного в результате предварительного компьютерного анализа.

При проведении логопедического занятия возможна также подача в режиме реального времени в наушники пациента в качестве акустического образца для подражания его измененной речи. При этом изменение речи осуществляют преимущественно посредством акустических фильтров путем одновременного увеличения преимущественно в 1,5 раза спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона и уменьшения также преимущественно в 1,5 раза спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона.

В современной медицине получили распространение методы, основанные на вмешательстве в процессы управления теми или иными функциями организма. В их основе лежит представление о том, что мозг человека управляет, например, какой-либо мышцей, посылая к ней по нервам сигнал, и контролирует результат с помощью информации, поступающей от мышцы по другим нервам. Если результат отличается от ожидаемого, мозг посылает новый сигнал для "исправления" полученного результата. Этот процесс осуществляется непрерывно. Если происходит сбой в обмене информацией между мозгом и исполнительным органом, в данном случае мышцей, возникает расстройство управления этим органом и, соответственно, расстройство той функции, которую осуществляет орган. Методы вмешательства в процесс управления отдельными функциями человеческого организма получили название методов регуляции биологических обратных связей. Они особенно эффективны при восстановлении движений после перенесенной травмы и некоторых других расстройствах, а также при оказании помощи заикающимся. Симптоматика заикания и логоневрозов связана с перевозбуждением моторных речевых центров и распространением патологического возбуждения на близлежащую двигательную кору головного мозга. В момент нарушения синхронизации моторных речевых центров низкочастотное (0~20 Гц) перевозбуждение распространяется на близлежащую двигательную кору головного мозга, обуславливая появление спазмов. Таким образом, происходит разрыв речевого круга за счет низкочастотной функциональной активности. В отличии от гласных некоторые согласные, например "п" или "с", имеют особенно выраженный низкочастотный спектр, поэтому мышечный спазм практически всегда возникает на согласных и очень редко на гласных. Таким образом, специфической особенностью нестабильной работы нервных речевых центров у людей, страдающих заиканием и логоневрозом, являются патологические отклонения в спектре их речи, которые усиливались в момент речевых спазмов. Проведенный сравнительный компьютерный спектральный анализ речевого сигнала, получаемого посредством микрофона от здоровых людей и людей, страдающих заиканием и логоневрозами, показывает, что отношение спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона, у здоровых людей превышает это отношение у людей, страдающих заиканием и логоневрозами, примерно в два раза, а в момент речевого спазма почти в четыре раза. Отклонение у людей, страдающих заиканием и логоневрозами, вызвано чрезмерной активностью нервных речевых центров в управлении речепроизводящим аппаратом, анатомически расположенным выше голосовых связок (низкочастотный спектр), и недостаточной активностью в управлении речепроизводящим аппаратом, анатомически расположенным ниже голосовых связок (высокочастотный спектр).

Компьютерный спектральный анализ осуществляют с использованием специального аппаратно-программного комплекса, который позволяет в режиме реального времени обрабатывать речевой сигнал, получаемый посредством микрофона, и определить граничные значения частотного диапазона основного тона речи и отношения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона. На чертеже представлен график спектральной плотности мощности речевого сигнала обработанного при помощи быстрого преобразования Фурье. Спектральная плотность мощности в данном случае является величиной характеризующей среднюю мощность речевого сигнала в определенном диапазоне частот.

Преимущественная частота в спектре речи, определяющая высоту голоса, признается основным тоном (заштрихованная область на графике) и зависит от частоты колебания голосовых связок. Частотная область ниже основного тона расположена на графике левее основного тона, а частотная область выше основного тона - правее, вместе они характеризуют обертоны.

При проведении предварительного компьютерного спектрального анализа определение граничных значений частотного диапазона основного тона речи пациента позволяет выделить частотные зоны обертонов и определить отношение спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона, т.е. степень патологического отклонения в спектре речи. Для людей, не обладающих выдающимся голосом, частотный диапазон основного тона речи находится в пределах 80-340 Гц, таким образом, выбор режимов проведения логопедического занятия на основании предварительного компьютерного анализа возможен для основной массы населения.

Лечебный эффект при проведении логопедического занятия достигается когда пациенту удается изменить параметры спектра своего речевого сигнала до значений, близких к параметрам здорового человека. Пациент выполняет задание по увеличению до заданного уровня отношения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона к спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона своего текущего речевого сигнала, которое постоянно мониторируется. Если пациенту со средней степенью заболевания удается в течение занятия увеличить не меньше чем в два раза значение указанного отношения, т.е. поддерживать его на уровне значения отношения здорового человека, ему удается и уменьшить или полностью устранить речевые спазмы.

Управляющим сигналом биологических обратных связей может быть визуальный, акустический, тактильный и т.п. в их различной форме и сочетании. В своей попытке выполнения задания логопедического занятия пациент перестраивает спектр своего речевого сигнала, ориентируясь на изменение мониторируемого, например с помощью дисплея компьютера, значения. Для обеспечения акустической биологической обратной связи при проведении логопедического занятия в наушники пациента в режиме реального времени в качестве акустического образца для подражания подают его же измененную речь. Речь изменяют путем симметричного увеличения спектральной плотности мощности в частотной области выше основного тона в 1,5 раза и уменьшения спектральной плотности мощности в частотной области ниже основного тона в 1,5 раза таким образом, что суммарное увеличение отношения составляет более двух раз. Наиболее простым и эффективным техническим средством для создания акустического образца являются акустические фильтры, например эквалайзер.

Таким образом, все отличительные от прототипа признаки, как общие, так и частные, обеспечивают достижение положительного результата.

На представленном чертеже изображен график изменения спектральной плотности мощности произносимой речи.

Были проведены исследования особенности работы речевых моторных центров у заикающихся людей и людей с нестабильной работой нервных речевых центров. Обследованы две группы. Группа больных логоневрозами и заиканием в возрасте от 17 до 37 лет со средними и тяжелыми степенями речевых расстройств численностью сто человек, из которых половину составили женщины, и аналогичная контрольная группа, составленная из здоровых испытуемых. Исследование проводили при помощи специального аппаратно-программного комплекса "БМ", который позволяет в режиме реального времени проводить спектральный анализ произносимой речи и мониторировать отношение спектральной плотности мощности (PSD) между двумя выбранными частотными зонами. Использовали следующие настройки комплекса: время выборки для проведения быстрого преобразования Фурье - 1,0 с, шаг выборки - 0,5 с, рассчитывали отношение PSD между следующими частотными областями 340-2800 Гц и 1-80 Гц. Расчеты не проводились, если амплитуда регистрируемого сигнала не превышала 1% его среднего значения. Все исследуемые читали один и тот же стандартный текст в течение 5 минут. Было установлено, что отношение PSD в группе больных составило 4,1±0,52%, в контрольной группе - 7,2±0,55%. В момент речевого спазма отношение PSD в группе больных уменьшалось и составило 2,1±0,22%. Таким образом достоверно подтверждено снижение отношения PSD в группе больных, которое снижалось в достоверно большей степени в момент речевых спазмов. Выявлено появление речевых спазмов при произношении больными согласных "с", "п", в которых присутствует выраженная низкочастотная составляющая спектра, расположенная ниже основного тона речи и уменьшение речевых спазмов на чистых гласных "а", "о", где низкочастотная составляющая спектра, расположенная ниже основного тона, практически отсутствует.

Проводилось исследование с проведением логопедического занятия, в ходе которого были обследованы сто больных логоневрозами и заиканием в возрасте от 17 до 37 лет (50 мужчин и 50 женщин) со средними и тяжелыми степенями речевых расстройств. Исследование проводили в режиме реального времени путем компьютерного спектрального анализа произносимой речи с мониторированием отношения PSD между двумя выбранными частотными зонами 340-2800 Гц и 1-80 Гц. Данное отношение отражает отношение PSD выше основного тона к PSD ниже основного тона. Отношение PSD представлялось на дисплее компьютера в цифровом и графическом виде. Исследуемым ставилась задача увеличить отношение PSD, по крайней мере, в два раза по сравнению с исходными, используя визуальную обратную связь. Все исследуемые читали один и тот же стандартный текст в течение 1 минуты для выявления исходного значения отношения PSD и выполняли задание по увеличению отношения PSD, по крайней мере, в два раза на протяжении 5 минут без перерыва и остановок в чтении текста. Были получены следующие результаты. При достижении поставленного задания речевые спазмы исчезли у 91 чел (91%), существенно уменьшились у 9 чел (9%). В то время как при предварительном чтении более легкого текста без использования визуальной биологической обратной связи выраженные речевые спазмы наблюдались у всех исследуемых. Положительный эффект достигался без замедления темпа речи. При сохранении выработанного стереотипа речи у всех исследуемых наблюдалось уменьшение или полное устранение речевых спазмов.

Проводилось исследование с проведением логопедического занятия с использованием акустической биологической обратной связи, в ходе которого были обследованы сто больных логоневрозами и заиканием в возрасте от 17 до 37 лет (50 мужчин и 50 женщин) со средними и тяжелыми степенями речевых расстройств. Исследование проводили в режиме реального времени путем компьютерного спектрального анализа произносимой речи с мониторированием отношения PSD между двумя выбранными частотными зонами 340-2800 Гц и 1-80 Гц. Отношение PSD представлялось на дисплее компьютера в цифровом и графическом виде.

Все исследуемые читали один и тот же стандартный текст в течение 5 минут без перерыва и остановок в чтении текста. Проводили изменение речи путем одновременного увеличения PSD в частотной области выше основного тона в 1.5 раза и уменьшения PSD в частотной области ниже основного тона в 1.5 раза при помощи стандартных акустических фильтров в режиме реального времени без задержки. Измененную речь подавали в наушники исследуемых, которым ставилась задача изменить спектр собственной речи, используя акустическую обратную связь, соответственно акустического образца для подражания. Были получены следующие результаты. При достижении поставленного задания, что выражалось в увеличении отношения PSD, как минимум в 2 раза, речевые спазмы исчезли у 90 чел (90%), существенно уменьшились у 10 чел (10%).