Automatic detection of Parkinson’s disease from components of modulators in speech signals

• Jhon F. Moofarry ^[1] ; Patricia Argüello Velez ^[1] ; Milton Sarria Paja ^[1]
  1. [1] Universidad Santiago de Cali

     Universidad Santiago de Cali

     Colombia

     
• Localización: Computer and Electronic Sciences: Theory and Applications - CESTA, ISSN-e 2745-0090, Vol. 1, Nº. 1, 2020, págs. 71-82
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Detección automática de la enfermedad de Parkinson usando componentes moduladoras de señales de voz
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• Resumen
  • español

    Parkinson’s Disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder after Alzheimer’s dis-ease. This disorder mainly affects older adults at a rate of about 2 %, and about 89 % of people diagnosed with PD also develop speech disorders. This has led scientific community to research information embedded in speech signal from Parkinson’s patients, which has allowed not only a diagnosis of the pathology but also a follow-up of its evolution. In recent years, a large number of studies have focused on the auto-matic detection of pathologies related to the voice, in order to make objective evaluations of the voice in a non-invasive manner. In cases where the pathology primarily affects the vibratory patterns of vocal folds such as Parkinson’s, the analyses typically performed are sustained over vowel pro-nunciations. In this article, it is proposed to use informa-tion from slow and rapid variations in speech signals, also known as modulating components, combined with an effec-tive dimensionality reduction approach that will be used as input to the classification system. The proposed approach achieves classification rates higher than 88 %, surpassing the classical approach based on Mel Cepstrals Coefficients (MFCC). The results show that the information extracted from slow varying components is highly discriminative for the task at hand, and could support assisted diagnosis sys-tems for PD.

  • English

    La Enfermedad de Parkinson (EP) es el segundo trastorno neurodegenerativo más común después de la enfermedad de Alzheimer. Este trastorno afecta principalmente a los adultos mayores con una tasa de aproximadamente el 2 %, y aproximadamente el 89 % de las personas diagnosticadas con EP también desarrollan trastornos del habla. Esto ha llevado a la comunidad científica a investigar información embebida en las señales de voz de pacientes diagnosticados con la EP, lo que ha permitido no solo un diagnóstico de la patología sino también un seguimiento de su evolución. En los últimos años, una gran cantidad de estudios se han centrado en la detección automática de patologías relacionadas con la voz, a fin de realizar evaluaciones objetivas de manera no invasiva. En los casos en que la patología afecta principalmente los patrones vibratorios de las cuerdas vocales como el Parkinson, los análisis que se realizan típicamente sobre grabaciones de vocales sostenidas. En este artículo, se propone utilizar información de componen-tes con variación lenta de las señales de voz, también conocidas como componentes de modulación, combinadas con un enfoque efectivo de reducción de dimensiónalidad que se utilizará como entrada al sistema de clasificación. El enfoque propuesto logra tasas de clasificación superiores al 88 %, superando el enfoque clásico basado en los Coeficientes Cepstrales de Mel (MFCC). Los resultados muestran que la información extraída de componentes que varían lentamente es altamente discriminatoria para el problema abordado y podría apoyar los sistemas de diagnóstico asistido para EP.