Sugii, Asuka

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論 文 要 旨 等 報告書   杉 井 明日香  博  ????????????士  第 3584 号  専攻分野の名称 歯  学位授与の番号 博  甲   学位授与の日付 平 成 2 0 年 3 月 2 5 日  学位授与の要件 医歯学総合研究科機能再生・再建科学専攻（学位規則第4条第1項該当）  学位論文題名 カオス理論を用いた健常者および口蓋裂患者の発話音声分析の試みにつ  いて  論文審査委員 教授皆木省吾准教授宮脇卓也教授菅原利夫  学位 論文 内 容の 要 旨  【緒言】                                  」   口唇口蓋裂の一貫治療において、言語障害は患者が直面する大きな問題であり、正常な言語機  能の獲得が治療における重要な目的である。早期の発見、的確な診断と対処が大きな治療のポイ  ントとなる。言語障害の診断では、様々な検査が行われているが、いずれの検査法も客観性、定  量性に乏しく単独では病態を把握することが難しい。近年、ナゾメーター検査が開発され、客観  的で、鼻咽腔閉鎖不全の診断に有用であることが示されているが、検査の性質上ある程度の年齢  に達しなければ困難であることが多い。  そこで、低年齢児でも測定が容易であり、かつ低侵襲で客観的な口蓋裂言語診断支援システム  の開発を目的に、近年広く用いられつつあるカオス理論を用いた方法について研究を行った。カ  オス理論とは、予測できない複雑かつ不規則な様子を示す現象を扱う理論で、声門ポリープの切．  除前後で発話音声のカオス性が低下したというJiangらの報告などから、疲労や病的な状態にお！  いて音声のカオス性は変化すると言われている。そのため、構音器官の異常が音声のカオス性にき  影響を与えるのではないかと仮定した。今回は、その基礎となる健常者の発話音声におけるカオ  1完票差苧討し、加えて口蓋裂の言語障害の診断への応用を試みた。  1．音声データの採取   高圧文・低圧文・母音から構成される被験文を設定し、患者もしくは健常者に発話させた。音  声採取はナゾランス値の測定と同時に行った。音声はマイクを通じて録音し、PCMレコーダー上  で．wavファイルとして保存した。  2．音声データの解析  Iパーソナルコンピュータ（NECmate、Windows2000）に音声データを取り込み、以下の処理を  行った。音声加工ソフト（SPWave）を用いて波形上フラットな無音の部分は手動的に削除した。  佐野・澤田のアルゴリズムを応用したカオス解析法を用いて、「リアプノフ指数」を算出した。  3，リアプノフ指数の再現性の検討   リアプノフ指数の再現性と日内変動やストレスの影響を検討するため、健常者ボランティア男  性3人、女性2人に対し検討した。1被験者に対し、音声を時間や装置装着の有無など様々な条  件のもと合計6回採取しリアプノフ指数を算出した。  橿．健常者のリアプノフ指数の特徴の検討  健常者45名（平均年齢は男性23．2歳（21－41歳）、女性23．7歳（2卜37歳））のリアプノフ指数に  しについて検討した0  喜  【ご議題認諾話語ガ完認諾欝  な鼻咽腔閉鎖の状態や構音障害をもつ就学前の口蓋裂患児6人に閲し、リアプノフ指数を   比較した。  【結果】  1．リアプノフ指数の再現性   高圧文より母音や母音を多く含む低圧文にばらつきを認めたが、標準偏差が概ね平均値から2  割以内に分布し、良好な再現性を認めた。  2．健常者45名のリアプノフ指数の特徴  全ての被験文において、女性のリアプノフ指数は男性ゐリアプノフ指数より有意に高く、性差  の存在が示された。また男女ともに、母音のリアプノフ指数が高圧文でのリアプノフ指数より有  意に高かった。また同時に測定したナゾランス値との関連性については、全ての被験文において  強い相関は認めなかった0  3．口蓋裂患者の音声の特徴とリアプノフ指数の特徴   開鼻声を有する患者音声のアトラクタは軌道が煩雑であった。男女患児で各母音においてリア  プノフ指数のばらつきが認められ、言語治療適応の言語障害を有する患児のリアプノフ指数は他  の患児と比較して高くなる傾向が伺えた。  【考察】   女性のリアプノフ指数は男性のリアプノフ指数より有意に高く、結果はNicollas らの報告と  一致していた。Nicollasの研究は対象者が学童であり、男女のリアプノフ指数に有意差が認めら  れた理由として、構音器官の発達の未熟さの差異であると考察しているが、今回成長終了後の成  人健常者におけるリアプノフ指数にも同様に性差が認められたことで、器官の成熟度以外にも何  らかの要素が関与していることが示唆された。   高圧文と母音・低圧文のリアプノフ指数に有意な差が認められ、母音に高いカオス性が示唆さ  れたことは、患者間の比較で母音のリアプノフ指数に差を認めたことからも共通するように、体  調・ストレスなどの影響や病的な事象が、母音に鋭敏にあらわれやすいのではないかと考えられ  た。  リアプノフ指数とナゾランス値との間の相関性が弱いことはリアプノフ指数が単純に開鼻声  度を示しているものではないことを裏付ける結果となり、今後カオス解析を用いた方法は、診断  精度を上げることができる可能性を秘めた新たなパラメータとして利用可能ではないかと考え  られた。  開鼻声を有する患者の音声から作成したアトラクタの軌道が健常者のそれに比して煩雑であ  ること、また異なる構音障害を有する患児の比較において、積極的な言語治療が必要であった2  名の母音におけるリアプノフ指数が他の患児より高かったことは、言語治療の介入の必要な言語  障害の判別の可能性を有していることが期待できた。  【結論】   人間の発話音声にはカオス性があり、カオス性を定量化したリアプノフ指数は体調や日内変動  である程度変化する可能性はあるが一定の範囲で維持されていることが示された。リアプノフ指  数には性差があり、母音や母音を含む文で高いカオス性が示された。また同時に測定したナゾラ  ンス値との相関は弱かったことから、開鼻声の程度を示しているのではないことが考えられた。  これらの結果から、今後様々な検討を加えることで構音障害診断の新たな指標として発展させて いくことができる可能性を見出すことができたと思われた。   論文審査結果の要 旨   口唇口蓋裂の一貫治療において、正常な言語機能の獲得が治療における重要な目的であ  る。早期の発見、的確な診断と対処が大きな治療のポイントとなる。言語障害の診断では、  様々な検査が行われているが、いずれの検査法も客観性、定量性に乏しく単独では病態を  把握することが難しい。またある程度の年齢に達しなければ困難である検査も多い。   そこで、低年齢児でも測定が容易であり、かつ低侵襲で客観的な口蓋裂言語診断支援シ  ステムの開発を目的に、近年広く用いられつつあるカオス琴論を用いた方法について研究  を行った。疲労や病的な状態において発話音声のカオス性は変化し、近年医学の領域でも  喉頭マヒやうつ病、パーキンソン病など様々な病態の検出や治療効果の判定が可能である  と言われている。そのため、構音器官の異常が音声のカオス性に影響を与えるのではない  かと仮定し、今回はその基礎となる健常者の発話音声におけるカオス性を検討し、加えて  口蓋裂の言語障害の診断への応用を試みた。健常者や口蓋裂患者の発話音声を用いてカオ  ス性の指標となるリアプノフ指数を算出し再現性や性差、患者の発話音声のカオス性の特  徴などについて比較検討を行った。結果、以下の結論を得ている。  1．リアプノフ指数の再現性   高圧文より母音や母音を多く含む低圧文にばらつきを認めた。高圧文に関しては標準偏  差は概ね平均値から2割以内に分布し、良好な再現性を認めた。  2．健常者45名のリアフリフ指数の特徴   全ての被験文において、女性のリアプノフ指数は男性のリアプノフ指数より有意に高く、  性差の存在が示された。また男女ともに、母音のリアプノフ指数が高圧文でのリアプノフ  指数より有意に高かった。また同時に測定したナゾランス値との関連性については、全て  の被験文において強い相関は認めなかった。  3．口蓋裂患者の音声の特徴とリアプノフ指数の特徴   開鼻声を有する患者音声のアトラクタは軌道が煩雑であった。男女患児で各母音におい  てリアプノフ指数のばらつきが認められ、言語治療適応の言語障害を有する患児のリアプ  ノフ指数は他の患児と比較して高くなる傾向が伺ネた。   今回、カオス理論に基づいた角牢析を用いて、成人健常者および口蓋裂患児の発話音声を  分析、検討した。人間の発話音声にはカオス性があり、カオス性を定量化したリアプノフ  指数は体調や日内変動で変化をしながらもー定の範囲で維持されていることが示唆され  た。発話音声のうち母音に高く鋭敏なカオス性が含まれており、再現性に関してはばらつ  きを認めるものの構音障害や各種言語障害の兆候は母音に表出されやすいのでないかと考  えられた。同時に測定したナゾランス値との相関は弱く、リアプノフ指数が単純に開鼻声  度を描出しているのではないことが示された。これらの結果から、今後様々な検討を加え  ることで言語障害診断や治療効果の判定のための新たなパラメ■一夕として発展させていく  ことができる可能性を見出すことができるのではないかと考える。これらの知見は価値あ  る研究であり、本申請論文は博士（歯学）の学位論文に催すると考えられる。   

カオス理論を用いた健常者および口蓋裂患者の発話音声分析の試みについて

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