Medição da forma de onda da fonte sonora de sujeitos laringectomizados totais

Abstract

A forma de onda acústica produzida pela fonte geradora de voz é um parâmetro importante na caracterização do processo de fonação. Através da forma de onda, é possível diagnosticar doenças e distúrbios relacionados à voz, além de possibilitar o entendimento do comportamento dinâmico da fonte. Para falantes laríngeos, a fonte de voz é a modulação do fluxo de ar através das pregas vocais situadas na glote. Este tipo de fonte possui um comportamento vibratório predominantemente periódico. No caso dos falantes submetidos à laringectomia total, no entanto, a modulação do fluxo de ar decorre da vibração do segmento faringoesofágico, o qual passa a ser a nova fonte de voz com característica vibratória significativamente aperiódica. Atualmente, existem dois métodos não invasivos para capturar a forma de onda da fonte de voz: a filtragem inversa da glote (GIF) e técnica de Sondhi. O primeiro se utiliza de modelos baseados em predição linear para filtrar as ressonâncias que ocorrem no trato vocal, sendo adequada para fontes periódicas. A técnica de Sondhi, por sua vez, consiste em minimizar a contribuição das ressonâncias do trato vocal pela diminuição da impedância de radiação da boca através do uso de um tubo com terminação anecoica. Apesar da disponibilidade dessas técnicas, nenhuma se adequa à captura da forma de onda da voz de sujeitos laringectomizados. Desta maneira, uma nova técnica experimental foi desenvolvida para a obtenção da forma de onda da fonte de voz, baseando-se no método de layer-peeling e na técnica da matriz de transferência. A forma de onda é obtida em duas etapas. Em primeiro lugar, determina-se a geometria equivalente do trato vocal do voluntário utilizando o método layerpeeling. Em seguida, a técnica da matriz de transferência é utilizada para construir uma representação matemática do trato vocal, através da qual a contribuição das ressonâncias é extraída do sinal capturado da voz. A técnica desenvolvida foi utilizada na obtenção da forma de onda da fonte de voz de falantes laríngeos e falantes traqueoesofágicos. As diferenças obtidas entre os dois tipos de fonação foram analisadas e os resultados obtidos mostraram-se em concordância com os resultados disponíveis na literatura. Além da análise entre os diferentes tipos de voz, este trabalho compara os resultados obtidos a partir da nova técnica com resultados obtidos através das técnicas clássicas. A partir das comparações, é possível evidenciar as limitações destas últimas para a obtenção da forma de onda da fonte em sujeitos com voz traqueoesofágica.

Abstract : The acoustic waveform produced by the speech generating source is an important parameter in the characterization of the speech process. Through this waveform, it is possible to diagnose diseases and disorders related to the voice, as well as to understand the dynamic behavior of the source. For laryngeal speakers, the voice source is the modulation of airflow through the vocal folds located in the glottis. This type of source has a predominantly periodic vibratory behavior. In the case of speakers who have undergone total laryngectomy, however, the airflow modulation results from the vibration of the pharyngoesophageal segment, which becomes the new voice source with a significantly aperiodic vibratory characteristic. Currently, there are two non-invasive methods for capturing the speech source waveform: Glottal Inverse Filtering (GIF) and Sondhi technique. The first one uses models based on linear prediction to filter the resonances that occur in the vocal tract, being suitable for periodic sources. The Sondhi technique consists of minimizing the contribution of the vocal tract resonances by decreasing the radiation impedance of the mouth using an anechoic-terminated tube. Despite the availability of these techniques, they are not suitable for capturing the speech waveform of laryngectomized subjects. In this way, a new experimental technique was developed to obtain the waveform of the voice source, based on the layerpeeling method and the transfer matrix technique. The waveform is obtained in two steps. First, the equivalent geometry of the vocal tract of the volunteer is determined using the layer-peeling method. Next, the transfer matrix technique is used to construct a mathematical representation of the vocal tract, through which the contribution of the resonances is extracted from the captured signal of the voice. The developed technique was used to obtain the speech source waveform of laryngeal speakers and tracheoesophageal speakers. The differences obtained between the two phonation types were analyzed and the results obtained were in agreement with the results available in the literature. In addition to the analysis of the different types of voice, this work compares the results obtained from the new technique with results obtained through classical techniques. From the comparisons, it is possible to show the limitations of the latter techniques to obtain the source waveform in subjects with tracheoesophageal voice.