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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of visual feedback speech training method based on real-time audio visualization system in cleft palate

Research Project

Project/Area Number 20H03891
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

中村 典史  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 教授 (60217875)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石畑 清秀  鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (10437957)
手塚 征宏  鹿児島大学, 医歯学域歯学系, 助教 (50759777)
小倉 道広  鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 言語聴覚士 (60867745)
上栗 裕平  鹿児島大学, 鹿児島大学病院, 医員 (70911949)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords口蓋裂 / ニューラルネットワーク / 構音異常 / 音声可視化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ニューラルネットワークを用いた構音特徴分析に基づいて、リアルタイム音声可視化表示、ならびに舌位置の可視化によって、視覚的フィードバックを可能にする言語訓練法を開発し、口蓋裂患者への臨床応用の実現化を目指すものである。今までにこのニューラルネットワークを口蓋裂患者の音声に適用し、瘻孔閉鎖術前の構音点の異常を客観的に表示した。対象は、口蓋裂異常構音に影響する口蓋瘻孔を有する患者とし、瘻孔閉鎖術後に鼻咽腔閉鎖機能が改善するにつれて、異常構音が明らかに減少し、健常者の構音と近似していくことが明らかになった。また、これらのNN解析の結果は、複数の言語聴覚士の聴覚判定とほぼ相関するもので、口蓋裂言語の可視化表示が信頼できるものであることが明らかになった。さらに、重篤な口蓋裂言語の代表とされる声門破裂音の発生および消退について、ニューラルネットワークを用いた音声可視化を試みた。
本研究では、母音を色彩で、子音を縞模様などのテクスチャーといった音声の可視化と実際の舌位置の可視化を組み合わせて、小児でも判別しやすい視覚的なフィードバック方法を考案することが最終目的であり、本研究期間では、保存してきた健常児、異常構音者の経時的な音声データを用いて、鼻咽腔閉鎖機能、構音点および構音様式のリアルタイム表示を可能にする構音訓練支援ソフトウェアの開発をおこなってきた。また、タクタイルセンサーを小児の口蓋に適用して舌接触圧測定による舌運動分析を行うことを検討したが、シートは柔らかさに欠け、シートの浮き上がりによって構音点の正確な描出が困難なために、代替え方法としてエレクトリックパラトグラムを用いた舌運動解析を行うこととした。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Comparison of recurrence rate and speech outcome between two different techniques for cleft palatal fistula closure: A retrospective cohort study2022

    • Author(s)
      Tezuka M, Kamikuri Y, Ishihata K, Kibe T, Fuchigami T, Amir MS, Matsunaga K, Nakamura N
    • Journal Title

      J Craniomaxillofac Surg

      Volume: 50 Pages: 86-92

    • DOI

      10.1016/j.jcms.2021.09.018

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Postoperative stability following orthognathic surgery and final skeletal morphology in class III patients with cleft lip and palate2022

    • Author(s)
      Ishihata K, Kibe T, Tezuka M, Seong C-H, Maeda A, Okawachi T, Nozoe E, Nakamura N
    • Journal Title

      J Oral Maxillofac Surg Med Pathol

      Volume: 34 Pages: 704-712

    • DOI

      10.1016/j.ajoms.2022.04.005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional nasal forms following unilateral cleft-lip nose correction with mandibular ramus cortical bone augmentation for concaved nasal dorsum2022

    • Author(s)
      Ishihata K, Okawachi T, Kibe T, Tezuka M, Ratman MF, Nakamura N
    • Journal Title

      J Oral Maxillofac Surg Med Pathol

      Volume: 34 Pages: 740-748

    • DOI

      10.1016/j.ajoms.2022.06.007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional quantification of postoperative facial asymmetry in patients with unilateral cleft lip and palate using facial symmetry plane2022

    • Author(s)
      Shiigi A, Okawachi T, Kamiya T, Hosoki D, Nomoto N, Ratman MF, Amir MS, Ishihata K, Nakamura N
    • Journal Title

      Cleft Palate Craniofac J

      Volume: Epub Pages: E-pub

    • DOI

      10.1177/1055665622112327

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 口唇裂・口蓋裂児に関する臨床統計的検討2022

    • Author(s)
      髙木律男,児玉泰光,飯田征二,井上直子,小林眞司,阪井丘芳,須佐美隆史,須田直人,中村典史,宮脇剛司,古郷幹彦
    • Journal Title

      日口蓋誌

      Volume: 48 Pages: 210-219

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Visualization of cleft palate speech to improve the quality of articulation using a novel Neural Network system2023

    • Author(s)
      Nakamura N
    • Organizer
      The 19th Scientific Meeting & Refresher Course in Dentistry (KPPKIG 2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 新規ニューラルネットワークを用いた口蓋裂患者の異常構音の可視化の試み-瘻孔閉鎖術前後の変化の分析2022

    • Author(s)
      上栗裕平, 手塚征宏, 椎木彩乃, 岐部俊郎, 石畑清秀, 中村典史
    • Organizer
      第76回日本口腔科学会学術集会
  • [Presentation] 声門破裂音の改善を認めた口蓋裂児に対する音声可視化システムによる評価の応用2022

    • Author(s)
      上栗裕平, 手塚征宏, 小倉道広, 椎木彩乃, 岐部俊郎, 木村菜美子, 坂田聡, 中村典史
    • Organizer
      第46回日本口蓋裂学会総会・学術集会
  • [Presentation] Speech visualization using a novel neural network before and after fistula closure surgery in patients with cleft palate2022

    • Author(s)
      Kamikuri Y, Tezuka M, Tadashi Sakata, Yuichi Ueda, Michihiro Ogura, Kiyohide Ishihata, Norifumi Nakamura
    • Organizer
      14th international cleft congress CLEFT 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Three-dimensional quantification of post-operative facial asymmetry using a facial symmetry plane in patients with unilateral cleft lip and palate2022

    • Author(s)
      Nakamura N, Shiigi A, Nomoto N, Okawachi T, Kamiya T, Hosoki D, Ratman FM, Ishihata K
    • Organizer
      14th international cleft congress CLEFT 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 口唇口蓋裂治療を次世代に伝える-「技」を「戦略」に置き換えて-2022

    • Author(s)
      中村典史
    • Organizer
      第4回南九州歯学会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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