Vital capacity & airflow measurement for voice evaluation: A vortex whistle system

肺活量

基本信息

  • 批准号:
    10737248
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 65.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-01 至 2028-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT Comprehensive voice evaluation requires assessment of the essential subsystems, including the respiratory subsystem. However, surveys of assessment and treatment practices by speech-language pathologists (SLPs) both in and outside of the United States indicate that respiratory and aerodynamic measures are rarely used in the assessment of voice disorders, mainly due to lack of access to expensive equipment. The proposed series of studies seeks to overcome this serious deficiency in the voice assessment practice of SLPs by combining concepts and techniques from clinical voice science, acoustics, statistical methods, and aerodynamic engineering. The result will provide accurate, low-cost measures of respiratory capacity and phonatory airflow via the development and validation of a uniquely designed vortex whistle and accompanying signal analysis software. A vortex whistle is a non-mechanical, non-electronic device that provides a whistle frequency that varies proportional to the inlet airflow rate. When frequency is mapped to the inlet airflow rate, the area under the frequency-flow curve obtained from the vortex whistle can be used as an estimate of volume. Rather than a replacement for spirometry and other pneumotachometer-based aerodynamic instrumentation, our vortex whistle design is optimized to obtain accurate measures of vital capacity (VC) and mean phonatory airflow (PA) in sustained voicing that have important application to the assessment of respiratory and laryngeal function essential for effective voice production. The vortex whistle can be manufactured for a tiny fraction of the cost of pneumotachometer-based or other aerodynamic instrumentation. In addition, the platform-independent analysis software can be used with low-cost computers and can be easily translated to mobile platforms. The specific goals of this project are to: (1) develop a more complete understanding of the acoustic- aerodynamic capabilities of the vortex whistle via computational aeroacoustic (CAA) modeling, (2) assess hardware and software analysis modifications that can optimize the ability to provide accurate VC and PA estimates from the vortex whistle via physical aeroacoustic (PAA) modeling that incorporates an actuated syringe methodology for the production of highly controlled and repeatable airflows and volumes, (3) compare and correlate measures of VC and PA obtained via the vortex whistle system (VWS) with high-quality pneumotachometer-based aerodynamic instrumentation including the Koko SX 1000 spirometer and the Phonatory Aerodynamic System (PAS), (4) correlate voicing onset frequency-flow characteristics with underlying driving pressure (Psub), and (5) demonstrate the VWS as a noninferior alternative to “gold” standard pneumotachometer-based instrumentation for measures of VC and PA in groups of nondysphonic subjects across the lifespan and as a treatment outcome measure in a group of unilateral vocal fold paralysis (UVFP) patients pre- and post-surgical medialization.
项目概要/摘要 全面的语音评估需要评估重要的子系统,包括呼吸系统 然而,言语病理学家(SLP)对评估和治疗实践的调查。 美国国内外的情况表明,呼吸和空气动力学措施很少用于 声音障碍的评估,主要是由于无法获得昂贵的设备所提出的系列。 的研究试图通过结合以下方法来克服 SLP 声音评估实践中的严重缺陷 来自临床声音科学、声学、统计方法和空气动力学的概念和技术 其结果将提供准确、低成本的呼吸能力和发声气流测量。 通过开发和验证独特设计的涡流哨子以及随附的信号分析 涡流口哨是一种非机械、非电子设备,可提供口哨频率。 与入口气流速度成正比变化 当频率映射到入口气流速度时,下面的面积。 从涡流口哨获得的频率-流量曲线可以用作体积的估计值,而不是体积的估计值。 我们的 vortex 是肺量计和其他基于呼吸速度计的空气动力仪器的替代品 口哨设计经过优化,可准确测量肺活量 (VC) 和平均发声气流 (PA) 持续发声,对呼吸和喉部功能的评估有重要应用 涡流哨子的制造成本只是其一小部分。 此外,基于呼吸速度计或其他空气动力学仪器。 分析软件可以与低成本计算机一起使用,并且可以轻松转换到移动平台。 该项目的具体目标是:(1)对声学有更全面的了解 通过计算气动声学 (CAA) 建模确定涡哨的空气动力学能力,(2) 评估 硬件和软件分析修改,可以优化提供准确 VC 和 PA 的能力 通过物理气动声学 (PAA) 模型对涡哨进行估计,该模型结合了驱动器 用于产生高度受控且可重复的气流和体积的注射器方法,(3) 比较 并将通过涡流哨系统 (VWS) 获得的 VC 和 PA 测量值与高质量相关联 基于呼吸速度计的空气动力学仪器,包括 Koko SX 1000 肺活量计和 发声空气动力系统 (PAS),(4) 将发声开始频率-流量特性与 潜在驱动压力 (Psub),以及 (5) 证明 VWS 作为“黄金”的非劣替代品 基于标准呼吸速度计的仪器,用于测量非声音障碍组的 VC 和 PA 受试者整个生命周期并作为单侧声带麻痹组的治疗结果衡量标准 (UVFP) 患者手术前和术后内侧化。

项目成果

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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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