CE45 - Mathématique, informatique, automatique, traitement du signal pour répondre aux défis de la biologie et de la santé

Recherche d’unités linguistiques pertinentes pour améliorer la mesure de l’intelligibilité de la parole altérée par des troubles de production pathologique – RUGBI

Recherche d’unités linguistiques pertinentes pour améliorer la mesure de l’intelligibilité de la parole altérée par des troubles de production pathologique

Dans le contexte des troubles de la production de la parole observés dans les cancers ORL, les pathologies neurologiques, sensorielles ou structurelles, l’objectif du projet RUGBI est d’apporter des améliorations à la mesure du déficit d’intelligibilité.

Enjeux et objectifs

Les troubles de la production de la parole peuvent entraîner une grave perte d'intelligibilité, rendant difficile la communication des patients avec leur entourage et limitant leur vie professionnelle et / ou sociale. Classiquement, l’évaluation clinique de l’intelligibilité repose sur une évaluation perceptive globale jugée peu satisfaisante de part sa subjectivité, son manque de précision et sa durée qui conduisent à des mesures erronées de l’intelligibilité des patients. De plus, les tâches de production de parole dédiées à ce type d’évaluation (répétition de mots, de phrases, lecture) sont loin d’être adaptées à une mesure précise de l’intelligibilité et ne permettent qu’une évaluation globale de l’altération fonctionnelle. <br />RUGBI se propose de pallier ces limites en développant un nouvel outil d’évaluation objective fondé sur i) l’identification des unités linguistiques pertinentes, d’un point de vue acoustique et prosodique, et ii) l’identification des tâches linguistiques sensibles. L'objectif du projet RUGBI est ainsi de compléter les outils du thérapeute par une mesure précise, robuste et rapide permettant de développer un projet thérapeutique optimisé en vue d’une amélioration tangible de l’intelligibilité.

Pour cela, RUGBI s’appuie sur des corpus importants, et déjà disponibles regroupant des productions de parole de sujets sains (190) et de patients (365) présentant des pathologies d’origine structurelle (cancers des VADS) et neurologique (Maladie de Parkinson), et ce dans l’exécution de différentes tâches linguistiques, et pour une partie d’entre eux, à différents stades de la maladie. Ces corpora sont un atout considérable pour la conduite des deux axes d’études du projet, respectivement basés sur
i) la perception de l’intelligibilité de la parole et
ii) la modélisation par traitement automatique de la parole, et plus particulièrement, sur le Deep Learning et ses propriétés de représentation des données qui devront être exploitées ici.
Dans ce cadre, l’objectif central du projet convoque l’expertise de ses membres issus du domaine médical, du domaine des sciences du langage et de l'ingénierie de la parole et du langage pour répondre aux défis de la biologie et de la santé. L’expertise multidisciplinaire dont se dote ainsi RUGBI est un gage de réussite.

Le résultat attendu est de découvrir les caractéristiques/unités acoustiques et prosodiques pertinentes du signal vocal et d'identifier leur contribution relative à l'intelligibilité de la parole. À la fin du projet, des modèles d'extraction de ces unités et les mesures associées seront produits. Les soins thérapeutiques pourront ainsi se concentrer sur ces unités acoustiques/phonétiques et prosodiques pertinentes, et permettre au patient une amélioration optimale et rapide, ce qui évite l'écueil du découragement habituellement ressenti lors d'une remédiation active de la parole. La mesure de l'intelligibilité prenant en compte à la fois les compétences acoustiques/phonétiques et prosodiques sera une valeur ajoutée indéniable, compte tenu de l'importance de la prosodie dans la communication et du manque d'outils actuellement disponibles en matière d'évaluation clinique et de réadaptation.

Une fois validés en pratique clinique, les résultats attendus permettront de développer des outils manipulables sur smartphone ou tablettes connectées à la base de données clinique afin de proposer une formation personnelle aux patients avec un ensemble d'exercices progressifs et un retour d'information aux médecins entre chaque rendez-vous.
Les résultats du projet RUGBI concernant l'évaluation de l'intelligibilité dans les troubles de la production de la parole pourraient servir de base pour établir un consensus national partagé et adopté par une grande partie des logopèdes et spécialistes des troubles de la parole. Pour atteindre un tel objectif, il sera nécessaire d'élargir le nombre d'équipes impliquées dans les centres actifs en France mais aussi en Belgique, en Suisse, au Québec, en Afrique francophone, etc.
Les résultats attendus pourraient également avoir un grand bénéfice dans le domaine du traitement automatique de la parole. En effet, les performances des systèmes de reconnaissance automatique de la parole (RAP) sont fortement dégradées chez les patients souffrant de troubles de la parole modérés et graves, en raison du manque d'intelligibilité. Cependant, les systèmes RAP sont toujours considérés comme des outils de communication alternatifs et augmentatifs intéressants lorsque d'autres handicaps moteurs sont présents en plus des troubles de la parole (pour le contrôle à domicile par exemple). Des connaissances nouvelles et originales sur l'intelligibilité de la parole pourraient permettre d'améliorer la robustesse des systèmes RAP, généralement en concentrant l'attention sur les unités acoustiques ciblées, comme l'a apporté le projet RUGBI.
En ce qui concerne les perspectives cliniques, la possibilité d'utiliser des outils automatiques pour évaluer les troubles de la parole permettra de revoir la classification des troubles de la parole et d'améliorer les performances diagnostiques étiologiques par des approches acoustiques.

Le projet RUGBI et ses résultats seront présentés au niveau européen au congrès de la Société européenne de laryngologie, au congrès de l'Union des phoniatres européens (UEP) et à la Société française de phoniatrie, avec une publication dans la revue de laryngologie, otologie, rhinologie (Bordeaux). Le projet et les études de recherche seront présentés au niveau national lors des prochaines «Journées de Phonétique Clinique« et de la «Journée d'Études sur la Parole«.
Les corpus utilisés dans le projet RUGBI seront présentés lors de la conférence internationale LREC dans l'édition 2020. Le corpus sera géré par le GIS PAROLOTHEQUE : cette structure aura pour but de faciliter l'accès des chercheurs à la parole pathologique et de promouvoir les données disponibles.
Les recherches sur l'intelligibilité pathologique donneront lieu à des publications dans des conférences internationales (telles que ICPhS ou INTERSPEECH) mais aussi sur la parole et les traitements automatiques tels que ELSEVIER Speech Communication, IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing, Journal of Speech, Language, and Hearing Research.
Les premiers résultats cliniques de ce projet seront présentés lors du 31e congrès mondial de l'Association internationale des logopèdes et phoniatres (IALP) à Taipei, Taiwan, en août 2019. Une session spéciale sera organisée par le comité pédagogique de la phoniatrie sur l'intelligibilité de la parole facilitant les publications dans le journal de cette association : «Folia Phoniatrica«.

Dans le contexte des troubles de la production de la parole observés dans les cancers ORL, les pathologies neurologiques, sensorielles ou structurelles, l’objectif du projet RUGBI est d’apporter des améliorations à la mesure du déficit d’intelligibilité. En effet, les troubles de la production de la parole peuvent entraîner une grave perte d'intelligibilité, rendant difficile la communication des patients avec leur entourage et limitant leur vie professionnelle et / ou sociale. Classiquement, l’évaluation clinique de l’intelligibilité repose sur une évaluation perceptive globale jugée peu satisfaisante de part sa subjectivité, son manque de précision et sa durée qui conduisent à des mesures erronées de l’intelligibilité des patients. De plus, les tâches de production de parole dédiées à ce type d’évaluation (répétition de mots, de phrases, lecture) sont loin d’être adaptées à une mesure précise de l’intelligibilité et ne permettent qu’une évaluation globale de l’altération fonctionnelle.
RUGBI se propose de pallier ces limites en développant un nouvel outil d’évaluation objective fondé sur i) l’identification des unités linguistiques pertinentes, d’un point de vue acoustique et prosodique, et ii) l’identification des tâches linguistiques sensibles. L'objectif du projet RUGBI est ainsi de compléter les outils du thérapeute par une mesure précise, robuste et rapide permettant de développer un projet thérapeutique optimisé en vue d’une amélioration tangible de l’intelligibilité.
Pour cela, RUGBI s’appuie sur des corpus importants, et déjà disponibles regroupant des productions de parole de sujets sains (190) et de patients (365) présentant des pathologies d’origine structurelle (cancers des VADS) et neurologique (Maladie de Parkinson), et ce dans l’exécution de différentes tâches linguistiques, et pour une partie d’entre eux, à différents stades de la maladie. Ces corpus sont un atout considérable pour la conduite des deux axes d’études du projet, respectivement basés sur i) la perception de l’intelligibilité de la parole et ii) la modélisation par traitement automatique de la parole, et plus particulièrement, sur le Deep Learning et ses propriétés de représentation des données qui devront être exploitées ici. Dans ce cadre, l’objectif central du projet convoque l’expertise de ses membres issus du domaine médical, du domaine des sciences du langage et de l'ingénierie de la parole et du langage pour répondre aux défis de la biologie et de la santé. L’expertise multidisciplinaire dont se dote ainsi RUGBI est un gage de réussite.

Coordinateur du projet

Monsieur Jérome Farinas (Institut de Recherche en Informatique de Toulouse)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IRIT Institut de Recherche en Informatique de Toulouse
CHU Toulouse CHU Toulouse Direction de la Recherche
LPL Laboratoire Parole et Langage
LIA Laboratoire d'Informatique d'Avignon
OCTOGONE UNITE DE RECHERCHE INTERDISCIPLINAIRE OCTOGONE

Aide de l'ANR 453 373 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2019 - 42 Mois

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