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音響解析による発話障害のためのリハビリテーション支援システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K20751
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90150:医療福祉工学関連
研究機関兵庫県立大学 (2022)
姫路獨協大学 (2019-2021)

研究代表者

八木 直美  兵庫県立大学, 先端医療工学研究所, 准教授 (40731708)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード発話障害 / リハビリテーション / 人工知能 / 簡易診断システム / 音響解析
研究開始時の研究の概要

医療現場では、エビデンスに基づく臨床判断が求められる。現在、発話障害検査は、話しことばを聴収し、その聴覚印象によって行うため、評価は検査者の主観に必然的に依存する。そのため、評価結果に個人差が生じることもあり、経験に基づいた高い専門的能力が求められると共に精度や信頼性の点で検討の余地が残る。本システムでは、場所、時間、体位・動作等の制限や拘束が少なく、さらに専門的な技術が不要な、安価で簡便な検査を実現する。実際の生体データ計測を行い、本システムの有効性を検証する。さらに機能不全との因果関係を解明し、見える化を図ることでリハビリテーションを効率良く実施することを目指す。

研究成果の概要

本研究では、構音障害のためのリハビリテーション支援ツール作成を目的とし、音響解析を中心にアルゴリズム検討した。健常者と構音障害患者の群間比較を行うために、発声時の音声信号の周期と振幅の変動に着目した。音声データの変動計測を用いて、変動指数、ゆらぎや動的時間伸縮法等の特徴量による発話異常を検出するモデルを予測した。群間の変動を除去するために、傾向スコアの逆数を用いる重み付けの逆確率傾向スコアマッチング法を適用した。その結果、健常者と患者の分類性能曲線下面積は0.78であった。音響分析技術は構音障害の診断と治療に有用であることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

医療現場では、エビデンスに基づく臨床判断が求められる。現在、発話障害検査は、話しことばを聴収し、その聴覚印象によって行うため、評価は検査者の主観に必然的に依存する。そのため、評価結果に個人差が生じることもあり、経験に基づいた高い専門的能力が求められると共に精度や信頼性の点で検討の余地が残る。本システムでは、場所、時間、体位・動作等の制限や拘束が少なく、さらに専門的な技術が不要な、安価で簡便な検査を実現可能となった。機能不全等の見える化を図ることでリハビリテーションを効率良く実施できたと考える。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Abnormal Articulation Detecting Model with Fluctuation Measurements using Acoustic Analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Naomi Yagi, Yutaka Hata, Yoshitada Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics

      巻: Vol. 27, No. 5

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation of Inspection Methods in Acoustic Analysis Using Pronunciation Feature Extraction2022

    • 著者名/発表者名
      Naomi Yagi, Yutaka Hata, Yoshitada Sakai
    • 学会等名
      2022 International Conference on Machine Learning and Cybernetics (ICMLC)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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