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Ecografía de lengua aumentada para terapia del habla
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Ecografía de lengua aumentada para terapia del habla

Ejemplo de animaciones del modelo de lengua del cabezal articulador articulado GIPSA-Lab de imágenes de ultrasonidos, utilizando el algoritmo de regresión de mezcla gaussiana en cascada integrada para secuencias [ata] (arriba) y [uku] (abajo).
Crédito: © Thomas Hueber / GIPSA-Lab (CNRS / Universidad Grenoble Alpes / Grenoble INP).

Un equipo de investigadores en el GIPSA-Lab (CNRS / Université Grenoble Alpes / Grenoble INP) y en el INRIA Grenoble Rhône-Alpes ha desarrollado un sistema que puede mostrar los movimientos de nuestras lenguas en tiempo real. Capturados usando una sonda de ultrasonido colocada debajo de la mandíbula, estos movimientos son procesados ​​por un algoritmo de aprendizaje automático que controla un "cabezal articulador articulatorio". Además de la cara y los labios, este avatar muestra la lengua, el paladar y los dientes, que generalmente están ocultos dentro del tracto vocal. Este sistema de "biofeedback visual", que debería ser más fácil de comprender y, por lo tanto, debería producir una mejor corrección de la pronunciación, podría usarse para la terapia del habla y para aprender idiomas extranjeros. Este trabajo se publica en la edición de octubre de 2017 de Speech Communication.

Para una persona con un trastorno de la articulación, la terapia del habla utiliza en parte ejercicios de repetición: el profesional analiza cualitativamente las pronunciaciones del paciente y explica oralmente, usando dibujos, cómo colocar los articuladores, particularmente la lengua: algo que los pacientes no son conscientes. La efectividad de la terapia depende de qué tan bien el paciente pueda integrar lo que le dicen. Es en esta etapa que los sistemas de "biofeedback visual" pueden ayudar. Permiten a los pacientes ver sus movimientos articulatorios en tiempo real, y en particular cómo se mueven sus lenguas, para que sean conscientes de estos movimientos y puedan corregir más rápidamente los problemas de pronunciación.

Durante varios años, los investigadores han estado usando ultrasonido para diseñar sistemas de retroalimentación. La imagen de la lengua se obtiene colocando debajo de la mandíbula una sonda similar a la que se usa convencionalmente para mirar un corazón o feto. A veces se considera que esta imagen es difícil de usar para un paciente porque no es de muy buena calidad y no proporciona ninguna información sobre la ubicación del paladar y los dientes. En este nuevo trabajo, el equipo actual de investigadores propone mejorar esta retroalimentación visual al animar automáticamente un cabezal articulatorio en tiempo real a partir de imágenes de ultrasonido. Este clon virtual de un orador real, en desarrollo durante muchos años en el GIPSA-Lab, produce una visualización contextualizada -y por lo tanto más natural- de los movimientos articulatorios.

La fuerza de este nuevo sistema reside en un algoritmo de aprendizaje automático en el que los investigadores han estado trabajando durante varios años. Este algoritmo puede (dentro de los límites) procesar los movimientos articulatorios que los usuarios no pueden lograr cuando comienzan a usar el sistema. Esta propiedad es indispensable para las aplicaciones terapéuticas específicas. El algoritmo explota un modelo probabilístico basado en una gran base de datos articulatoria adquirida de un hablante "experto" capaz de pronunciar todos los sonidos en uno o más idiomas. Este modelo se adapta automáticamente a la morfología de cada nuevo usuario, en el transcurso de una breve fase de calibración del sistema, durante el cual el paciente debe pronunciar algunas frases.

Este sistema, validado en un laboratorio para parlantes sanos, ahora se está probando en una versión simplificada en un ensayo clínico para pacientes que han tenido cirugía de lengua. Los investigadores también están desarrollando otra versión del sistema, donde el cabezal articulatorio está automáticamente animado, no por ultrasonidos, sino directamente por la voz del usuario.


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