2020 15th Iberian Conference on Information Systems and Technologies (CISTI) 24 – 27 June 2020, Seville, Spain ISBN: 978-989-54659-0-3 Espectro de voz de pacientes diagnosticados com ELA bulbar Análise do declive em bandas de energia de baixa frequência Voice spectrum of patients diagnosed with bulbar ALS Slope analysis in the lower energy bands Hugo Cordeiro Depart. de Engenharia Eletrónica, Telecomunicações e de Computadores, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Instituto Politécnico de Lisboa Lisboa, Portugal hcordeiro@deetc.isel.ipl.pt Carlos Meneses Depart. de Engenharia Eletrónica, Telecomunicações e de Computadores, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Instituto Politécnico de Lisboa Lisboa, Portugal cmeneses@deetc.isel.ipl.pt Resumo — Este estudo apresenta uma comparação entre a análise espetral de vozes de pacientes diagnosticados com Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) bulbar e oradores saudáveis. O principal objetivo é entender de que modo esta doença afeta a voz e consequentemente o espectro das vozes dos pacientes. Os espectros são analisados em duas bandas de energia, onde são caracterizados picos de energia e consequentemente também o declive entre estas bandas de energia. Os resultados obtidos permitem concluir que os sujeitos diagnosticados com ELA bulbar apresentam diferenças significativas nos valores médios e variâncias dos picos de energia em relação aos oradores saudáveis. Palavras Chave – Análise espectral; Vozes patológicas; Esclerose lateral amiotrófica. Abstract — This study presents a comparison between spectral analysis of voices of patients diagnosed with bulbar amyotrophic lateral sclerosis (ALS) and healthy speakers. The main objective is to understand how this disease affects the voice and, consequently, the spectrum of patients' voices. The spectra are analyzed in two energy bands, where energy peaks are characterized and, consequently, also the slope between these energy bands. The results obtained allow to conclude that subjects diagnosed with ALS bulbar present significant differences in the mean values and variances of the peak energy compared to the healthy speakers. Keywords - Spectral analysis, Pathological voices; Amyotrophic lateral sclerosis. I. INTRODUÇÃO A Esclerose Lateral Amiotrófica (ELA) é uma doença neurológica que evolui de forma progressiva. Não é uma doença contagiosa, mas é mortal para 50% dos pacientes nos primeiros 30 meses [1]. Esta doença é caracterizada pela morte prematura dos neurónios motores que conduzem a informação do cérebro para os músculos. A consequência da morte precoce desses neurónios é que esses músculos, que permitem realizar os mais variados movimentos (andar, falar, mastigar, engolir...), vão ficando gradualmente mais fracos, originando cansaço e podendo desenvolver atrofia muscular. Frequentemente os pacientes referem pequenos saltos involuntários nos músculos (fasciculações), fadiga e cãibras [2]. A forma medular da ELA, a mais frequente, envolve músculos dos braços ou das pernas e pode provocar dificuldades ao nível da marcha. No caso de envolver os músculos das mãos, os pacientes podem ter dificuldade em, por exemplo, abotoar o casaco. A Esclerose Lateral Amiotrófica pode designar-se por “bulbar” quando está associada à dificuldade em articular palavras (disartria) [3], mastigar e engolir (disfagia) [4]. Apesar de ser uma doença rara, devido à sua gravidade a sua deteção precoce e monitorização é extremamente importante. Neste contexto a deteção usando um método não evasivo, como a fala, pode ser uma mais valia no aumento da qualidade de vida dos pacientes. Em [5] surge um primeiro trabalho que sugere o uso do processamento da fala para deteção preliminar de ELA bulbar. Mais recentemente foram publicados vários trabalhos onde a análise de fala é usada para deteção de ELA com recurso a características acústicas como o jitter e o shimmer [6]–[8], sendo nestes casos usados classificadores de alto nível como discriminadores lineares e redes neuronais. As taxas de acertos rondam os 90%. O objetivo deste trabalho é avaliar se o declive espectral entre bandas de energia consegue ter informação relevante na caracterização das vozes de pacientes diagnosticados com ELA bulbar. Este parâmetro proposto em [9] e cujo algoritmo Authorized licensed use limited to: b-on: Instituto Politecnico de Lisboa. Downloaded on July 28,2020 at 14:07:48 UTC from IEEE Xplore. Restrictions apply.