Estudo da geração de voz em pacientes laringectomizados totais a partir de um modelo discreto do segmento faringoesofágico

Abstract

A laringectomia é a praxe para o tratamento de tumores em estágio avançado na laringe. O procedimento consiste na remoção total do órgão, tendo como consequência mais drástica a perda da capacidade de fala do paciente. Neste contexto, uma das formas mais efetivas de reconstituição da voz consiste utilizar uma parcela do esôfago, conhecida como segmento faringoesofágico, como nova fonte de voz em substituição das pregas vocais. No entanto, pouco se sabe sobre o comportamento dinâmico e vibratório deste sistema. O presente trabalho procura investigar as características vibratórias do segmento faringoesofágico a partir de modificações realizadas em um modelo baseado em parâmetros concentrados presente na bibliografia. Dentre as modificações, incluem-se a criação de uma força de ancoragem adicional para cada elemento oscilante, a implementação de um método alternativo para o cômputo da força de excitação e a condução de um processo de otimização que permite definir parâmetros do sistema, como rigidezes e amortecimentos, a partir de dados experimentais da onda esofágica, obtidos pelo sinal da voz falantes laringectomizados. Para investigar a influência do trato vocal no comportamento vibratório do segmento faringoesofágico, acoplou-se um filtro à jusante do modelo a fim de representar alguns registros vocálicos comuns do processo de fonação. Observou-se que o modelo resultante é capaz de reproduzir sinais da voz com semelhança variante entre 49% e 99% quando comparado com sinais reais. Os resultados sugerem que o modelo proposto pode capturar características importantes do processo de produção de voz de pacientes laringectomizados, além de fornecer uma ferramenta interessante para a investigação de fenômenos fundamentais associados a este tipo de voz.

Abstract: The laryngectomy is a practice for the treatment of advanced laryngenal tumors. The procedure consists of total removal of the organ, resulting, having as the most drastic consequence the loss of speech ability of the patient. In this context, one more effective way of the voice reconstuction consists of using a portion of the esophagus, known as the pharyngoesophageal segment, as a new source of voice to replace the vocal folds. However, there is not enough knowledge about the dynamic and vibratory behavior of this system. The present work seeks to investigate the vibratory characteristics of the pharyngoesophageal segment from modifications made to a model based on concentrated parameters present in bibliography . Modifications include the creation of an extra anchoring force for each oscillating element, the implementation of an alternative method for the computation of the excitation force and conducting an optimization process that allows the user to define system parameters, such as stiffening and damping, from experimental esophageal wave data obtained by laryngectomized speaking voice signals. To investigate the influence of the vocal tract on the vibratory behavior of the pharyngoesophageal segment, a filter was attached downstream of the model to represent some common vocalic records of the phonation process. It was observed that the resulting model is capable of reproducing voice signals with variant similarity between 49% and 99% when compared to real signals. The results suggest that the proposed model may capture important characteristics of the voice production process of laryngectomized patients, besides providing an interesting tool for the investigation of fundamental phenomena associated with this type of voice.