Les mesures d'intelligibilité : état de l'art, considérations pratiques pour l'applicabilité clinique et explorations acoustiques

Intelligibility measures : state of the art, practical considerations for clinical applicability and acoustic explorations

• Auteur / Autrice : Timothy Pommée
• Direction : Julien Pinquier, Virginie Woisard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et télécommunications
• Date : Soutenance le 30/11/2021
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Morsomme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julien Pinquier, Virginie Woisard, Dominique Morsomme, Julie Mauclair
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nathalie Henrich-Bernardoni

Mots clés

Mots clés contrôlés

Traitement du signal

Orthophonie

Langage -- Compréhension

Mots clés libres

Intelligibilité

Parole

Analyse acoustique

Orthophonie

Consonnes

Traitement du signal

Intelligibility

Speech

Acoustic analysis

Speech therapy

Consonants

Signal processing

Résumé

L'intelligibilité de la parole peut être définie comme une notion de décodage analytique, acoustico-phonétique. Elle se réfère à la qualité de la prononciation au niveau segmental (phonèmes et syllabes) et est généralement évaluée à l'aide de tâches perceptives. Bien qu'instructives, celles-ci comportent des inconvénients, dont le fait qu'elles reposent sur des évaluations subjectives. Pour y remédier, des outils plus objectifs précis et fiables sont nécessaires, dont les mesures doivent être fondées sur les données probantes de la recherche scientifique, mais aussi sur l'expertise clinique et sur les valeurs des patients - les trois piliers de l'evidence-based practice (EBP). L'objectif du présent travail est de contribuer au développement d'outils d'évaluation de l'intelligibilité de la parole plus objectifs, permettant une interprétation facile par le clinicien afin d'identifier les principales cibles du plan thérapeutique. Le premier chapitre traite de la définition de l'intelligibilité et de la compréhensibilité - deux termes souvent utilisés de manière ambiguë - par le biais d'une enquête internationale de consensus Delphi. Le deuxième chapitre est une analyse des besoins structurée selon les trois piliers de l'EBP et comprend quatre études : une revue systématique de la littérature sur les mesures acoustiques utilisées pour évaluer l'intelligibilité ; une enquête en ligne concernant l'évaluation de la parole par les cliniciens ; des interviews d'experts sur l'intelligibilité, sa définition, sa mesure et les manques éventuels ; et un recueil d'opinions de patients sur la procédure d'évaluation de la parole. Le troisième chapitre traite des supports utilisés pour recueillir des échantillons lors de l'évaluation de la parole. Nous y décrivons la création d'un nouveau texte standardisé pour l'évaluation de la parole et de la voix par un groupe de travail, sur la base d'une enquête Delphi. Le quatrième chapitre se concentre sur l'analyse acoustique des consonnes pour évaluer l'intelligibilité de la parole saine et pathologique. Après une tentative de reproduction de la ''banane de la parole'' pour représenter l'espace consonantique, les consonnes non-sonantes sont décrites en utilisant les quatre moments spectraux. Ces mesures sont d'abord étudiées sur de la parole saine, en utilisant une segmentation manuelle. Un nouvel algorithme de segmentation par divergence ''forward-backward'' est ensuite décrit : il permet la segmentation du burst des plosives et des parties stables des fricatives. Il est ensuite employé pour extraire automatiquement les moments spectraux. Enfin, les moments spectraux sont examinés sur des échantillons de parole de patients traités pour un cancer de la sphère ORL. Le cinquième chapitre traite de la faisabilité de mesures acoustiques sur notre nouveau texte standardisé.

Intelligibility can be defined as an analytical, acoustic-phonetic decoding notion, referring to the quality of pronunciation at the segmental (phoneme and syllable) level. Speech intelligibility is usually assessed using perceptual tasks. While these are informative, they entail several drawbacks, such as their reliance on subjective ratings. To address these drawbacks, accurate, reliable and more objective tools are required, the measures of which must be based not only on supporting data from scientific research, but also on clinical expertise and on the patients' values - the three pillars of evidence-based practice (EBP). The aim of the present work is to contribute to the development of more objective speech intelligibility assessment tools, which should allow for an easy interpretation by the clinician to identify the main targets of the therapeutic plan. The first chapter addresses the definition of intelligibility and comprehensibility - two oft ambiguously used terms - through an international Delphi consensus survey. The second chapter is a needs analysis structured according to the three pillars of EBP and includes four ''state of the art'' studies: a systematic review of the literature about acoustic measures used to assess intelligibility; an online survey about speech assessment by clinicians; expert interviews about speech intelligibility, its definition, measure and shortcomings; and patients' opinions about the speech assessment procedure. The third chapter addresses the materials used for collecting samples during speech assessment. We describe the creation of a new standardized reading passage for speech and voice assessment by a working group, based on a Delphi survey. The fourth chapter focuses on the acoustic analysis of consonants to assess speech intelligibility in healthy and in pathological speech. After an attempt to reproduce the ''speech banana'' as a consonant space representation, non-sonorants are described using the four spectral moments. These measures are first investigated in healthy speech, using manual segmentation. A new forward-backward divergence segmentation algorithm is then described, which allows for the segmentation on plosive bursts and stable segments of fricatives. It is then employed to automatically extract the spectral moments. Eventually, spectral moments are examined on speech samples from patients treated for head and neck cancer. The fifth chapter addresses the feasibility of acoustic measures on our new standardized reading passage.