Vereinfachtes Ultraschall-Feedback zur Sprachkorrektur (SUFSR)

Die Ultraschall-Biofeedback-Therapie (UBT), die eine Echtzeitansicht der Zunge während des Sprechens bietet, hat sich bei der Behandlung von Resttonstörungen als vielversprechend erwiesen. Der klinische Nutzen von UBT wird jedoch durch die inhärente Schwierigkeit begrenzt, Echtzeit-Ultraschallbilder von sich schnell ändernden Zungendeformationen während des Sprechens zu interpretieren. Damit Patienten ein wirksames Feedback zu diesen Bildern erhalten, müssen Ärzte in mehreren Sitzungen ausführliche Erklärungen und Orientierung geben. Besonders bei jüngeren Patienten lenkt dieses reichhaltige, komplexe visuelle Feedback die Aufmerksamkeit nach innen, eine Richtung, die bekanntermaßen die Leistung und die Impulskraftkontrolle bei Aufgaben der Gliedmaßen- und Mundbewegung beeinträchtigt. Da außerdem Sprachstörungen häufig mit kognitiven oder Verhaltensstörungen einhergehen, meistern viele Patienten die Interpretation von Zungenultraschallbildern nicht. Daher wurde das enorme Versprechen von UBT nicht realisiert, weil sein Feedback zu komplex, fehlgeleitet und mehrdeutig ist.

Wissenschaftliche Studien zum impliziten motorischen Lernen legen nahe, dass UBT verbessert werden könnte, wenn (1) Sprecher durch einfacheres visuelles Feedback geführt werden und (2) die Vereinfachung einen externen Aufmerksamkeitsfokus einbezieht. Es ist bekannt, dass Feedback mit diesen Eigenschaften ein schnelles und robustes Erlernen sensomotorischer Fähigkeiten erleichtert. Es wird erwartet, dass die Anwendung dieser Prinzipien in der UBT große Vorteile für Menschen mit Sprach- und Klangstörungen bringen wird.

Das Hauptziel dieses Projekts besteht darin, diese jüngsten Fortschritte in der UBT und im motorischen Lernen in ein neues, vereinfachtes Ultraschall-Biofeedback-System für eine bessere klinische Behandlung restlicher Sprachlautstörungen umzusetzen. Unser vorgeschlagenes System wird die durch Ultraschall erfassten komplexen Zungenbewegungen in vereinfachte Echtzeit-Feedbackanzeigen umwandeln, die für jeden Benutzer individuell angepasst werden, um die Zungenbewegungen näher an die Zielbewegungsmuster heranzuführen. Wir werden uns auf die Korrektur von /r/ und /l/ konzentrieren, den komplexesten und frustrierendsten Lauten in der klinischen Sprachtherapie. Mithilfe einer neuartigen Methode zur Verfolgung der Zungenbewegung, die auf der Verarbeitung von Echtzeit-Ultraschallbildern basiert, werden wir automatisch differenzierte Bewegungen von Zungenteilen während der /r/- und /l/-Produktion charakterisieren. Wir werden eine statistische Clusteranalyse einsetzen, um Biofeedback-Ziele zu identifizieren, die auf eine korrekte Produktion hinweisen. Diese Ziele werden in einem Prototyp eines vereinfachten UBT-Systems eingesetzt, das einfaches, ansprechendes visuelles Feedback verwendet, um Patienten zur korrekten Zungenbewegung zu führen, dargestellt durch eine hochmotivierende, spielerische Benutzeroberfläche. Unser vereinfachtes UBT-System wird in einer klinischen Pilotstudie validiert. Dabei werden die Hypothesen getestet, dass vereinfachtes UBT wirksamer ist als Standard-UBT und dass die wirksamsten Biofeedback-Ziele diejenigen sein werden, die eine stärkere Differenzierung der Zungenbewegung fördern. Das Endergebnis wird die Umsetzung der jüngsten Fortschritte in der Ultraschallbildgebung von Sprache, der Echtzeit-Bildverarbeitung und der auf Biofeedback basierenden motorischen Planung in ein neuartiges klinisches UBT-Tool sein, das die Behandlung restlicher Sprachlautstörungen erheblich voranbringen wird.