Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is incurable neurological disorder with rapidly progressive course. Common early symptoms of ALS are difficulty in swallowing and speech. However, early acoustic manifestation of speech and voice symptoms is very variable, that making their detection very challenging, both by human specialists and automatic systems. This study presents an approach to voice assessment for automatic system that separates healthy people from patients with ALS. In particular, this work focus on analysing of sustain phonation of vowels /a/ and /i/ to perform automatic classification of ALS patients. A wide range of acoustic features such as MFCC, formants, jitter, shimmer, vibrato, PPE, GNE, HNR, etc. were analysed. We also proposed a new set of acoustic features for characterizing harmonic structure of the vowels. Calculation of these features is based on pitch synchronized voice analysis. A linear discriminant analysis (LDA) was used to classify the phonation produced by patients with ALS and those by healthy individuals. Several algorithms of feature selection were tested to find optimal feature subset for LDA model. The study's experiments show that the most successful LDA model based on 32 features picked out by LASSO feature selection algorithm attains 99.7% accuracy with 99.3% sensitivity and 99.9% specificity. Among the classifiers with a small number of features, we can highlight LDA model with 5 features, which has 89.0% accuracy (87.5% sensitivity and 90.4% specificity).


翻译:ALS 是快速进化的神经性神经系统, 无法治愈。 ALS 的常见早期症状是吞咽和言语困难。 然而, 语言和声音症状的早期声学表现非常多, 使得人类专家和自动系统都很难发现这些症状。 这项研究为将健康的人与患ALS的病人区分开来的自动系统提供了一种声音评估方法。 特别是, 这项工作的重点是分析是否持续发声器/ a/ 和/ i/ 的幻觉, 以进行ALS病人的自动分类。 已经对多种声音特征进行了广泛的测试, 如MFCC、 形成者、 弹道、 闪烁、 vibrato、 PPPE、 GNE、 HNR 等。 我们还提出了一套新的声学特征, 以调音结构将健康的人与患ALS 的病人区分开来。 使用线性言调分析(LAA) 4 模型和健康人 。 一些地貌模型的算方法经过测试, 找到了精度为LDA 99 的精度 的精度指标 。

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