Validazione del Cepstral Peak Prominence Smoothed (CPPs) e dell'Acoustic Voice Quality Index (AVQI) per l’analisi acustica della voce di sostituzione dopo laringectomia parziale orizzontale

BACKGROUND: Acoustic analysis of substitution voices, defined as voices produced in the absence of two true vocal folds, poses a significant challenge, as common acoustic indices have not proven reliable enough to objectively assess their quality. OBJECTIVES: The aim of the present study is to assess the validity of the acoustic parameters Cepstral Peak Prominence - Smoothed (CPPs) and Acoustic Voice Quality Index 03.01 (AVQIv3), compared to the more traditional measures such as Harmonic to Noise Ratio (HNR), Shimmer (Shimm%) and Jitter (Jitt%), and Titze's modified classification to evaluate substitution voices in supracricoid (OPHL type II) and supratracheal (OPHL type III) horizontal partial laryngectomies. METHODS: The study involved 66 patients with laryngeal carcinoma treated with OPHL types II and III. One continuous speech sample (cs) and one sustained vowel (sv) were recorded for each patient and voice analysis was conducted retrospectively and anonymously. Auditory-perceptual assessment of vocal quality and spectrographic evaluation were performed blindly by three experienced clinicians using, respectively, parameter I of the INFVo scale and Titze's modified classification. Acoustic parameters were calculated on both the sv and the cs+sv concatenation and then three severity bands based on the parameter I of the INFVo scale were identified to divide substitution voices into: valid or mildly altered (I ≤ 3), moderately altered (4 ≤ I ≤ 6) and severely altered (I ≥ 7). Finally, concurrent validity was analyzed and a comparative analysis on the severity bands was conducted. RESULTS: Correlation analysis showed a strong linear relationship between I and the spectrographic classification (r = 0.83), AVQI (r = 0.69) and CPPs, whether the latter was calculated on the sustained vowel (r = -0.74) or the cs+sv concatenation (r = -0.77). Less significant correlations were observed between perceptual ratings and the parameters Jitt%, Shimm% and HNR, especially when calculated on the sustained vowel alone (r = 0,53; r = 0,34; r = -0,46) and not on the cs+sv concatenation (r = 0,64; r = 0,59; r = -0,44). The analysis carried out on the severity bands confirmed the results that emerged from the correlation analyses, showing that the parameters that best differentiate the severity of alteration of substitution voices are the spectrographic classification and CPPs, followed by AVQI, HNR and microperturbation parameters Jitt% e Shimm%. CONCLUSIONS: The present study confirms the validity of CPPs (especially when calculated on concatenations of cs+sv), AVQI and Titze's modified classification for assessing the quality of substitution voices in patients treated with OPHL types II and III. Integrating these parameters within a multidimensional assessment protocol specific for substitution voices could further improve the diagnostic accuracy and outcome assessment of phonosurgical and speech therapy treatments, contributing to the advancement of knowledge in this area.

BACKGROUND: L’analisi acustica delle voci di sostituzione, intese come voci prodotte in assenza di una o entrambe le corde vocali vere, rappresenta una sfida significativa, in quanto i comuni indici acustici non si sono rivelati sufficientemente attendibili per valutarne oggettivamente la qualità. OBIETTIVI: Il presente studio mira a determinare la validità dei parametri acustici Cepstral Peak Prominence - Smoothed (CPPs) e Acoustic Voice Quality Index 03.01 (AVQIv3), paragonati ai più tradizionali Harmonic to Noise Ratio (HNR), Shimmer (Shimm%) e Jitter (Jitt%), e della classificazione spettrografica di Titze modificata secondo Sprecher, come indicatori di qualità delle voci di sostituzione nelle laringectomie parziali orizzontali sopracricoidee (OPHL di tipo II) e sopratracheali (OPHL di tipo III). METODI: Lo studio ha coinvolto 66 pazienti affetti da carcinoma laringeo e sottoposti ad OPHL di tipo II e III. Per ogni paziente è stato registrato un campione di parlato continuo (cs) e una vocale sostenuta (sv), e l’analisi delle voci è stata condotta in maniera retrospettiva e anonima. La valutazione uditivo-percettiva della qualità vocale e la valutazione spettrografica sono state eseguite in cieco da tre clinici esperti utilizzando, rispettivamente, il parametro I della scala INFVo e la classificazione spettrografica di Titze modificata sec. Sprecher. I parametri acustici sono stati calcolati sia sulla vocale sostenuta, sia sulla concatenazione cs+sv e, successivamente, sono state identificate tre fasce di gravità, basate sui valori del parametro I della scala INFVo, per dividere le voci di sostituzione in voci di sostituzione: valide o con alterazione lieve (I ≤ 3), con alterazione moderata (4 ≤ I ≤ 6) e con alterazione grave (I ≥ 7). Infine, è stata analizzata la validità concorrente ed è stata condotta un’analisi comparativa per fasce di gravità. RISULTATI: L'analisi di correlazione ha mostrato una forte relazione lineare fra I e la classificazione spettrografica (r = 0.83), l’AVQI (r = 0,69) e il CPPs, fosse quest’ultimo calcolato sulla vocale sostenuta (r = -0.74) o sulla concatenazione cs+sv (r = -0,77). Si osservano correlazioni meno significative fra la valutazione percettiva e i parametri Jitt%, Shimm% e HNR, specialmente se calcolati sulla sola vocale sostenuta (r = 0,53; r = 0,34; r = -0,46) e non sulla concatenazione cs+sv (r = 0,64; r = 0,59; r = -0,44). L’analisi per fasce di gravità ha confermato i risultati emersi dalle analisi di correlazione, evidenziando che i parametri che meglio riescono a differenziare la gravità dell’alterazione delle voci di sostituzione sono la classificazione spettrografica e il parametro CPPs. A seguire vi sono l’AVQI, l’HNR e i parametri di microperturbazione Jitt% e Shimm%. CONCLUSIONI: Il presente studio conferma la validità del CPPs (soprattutto se calcolato su concatenazioni di cs+sv), dell’AVQI e della classificazione spettrografica di Titze modificata sec. Sprecher per la valutazione della qualità delle voci di sostituzione in pazienti italiani sottoposti a OPHL di tipo II e III. Integrare questi parametri all’interno di un protocollo di valutazione multidimensionale specifico per le voci di sostituzione potrebbe migliorare ulteriormente la precisione diagnostica e la valutazione dei risultati del trattamento fonochirurgico e logopedico, contribuendo all'avanzamento delle conoscenze in tale ambito.