A Bayesian decision analysis approach to assess voice disorder risks by using acoustic features

Abstract

Vocal fold nodules are recognized as an occupational disease for all collective of workers performing activities for which maintained and continued use of voice is required. Computer-aided systems based on features extracted from voice recordings have been considered as potential noninvasive and low cost tools to diagnose some voice-related diseases. A Bayesian decision analysis approach has been proposed to classify university lectures in three levels of risk: low, medium, and high, based on the information provided by acoustic features extracted from healthy controls and people suffering from vocal fold nodules. The proposed risk groups are associated with different treatments. The approach is based on the calculation of posterior probabilities of developing vocal fold nodules and considers utility functions that include the financial cost and the probability of recovery for the corresponding treatment. Maximization of the expected utilities is considered. By using this approach, the risk of having vocal fold nodules is identified for each university lecturer, so he/she can be properly assigned to the right treatment. The approach has been applied to university lecturers according to the Disease Prevention Program of the University of Extremadura. However, it can also be applied to other voice professionals (singers, speakers, coaches, actors…).

Los nódulos de las cuerdas vocales están reconocidos como una enfermedad profesional para todos los colectivos de trabajadores que realizan actividades para las que se requiere un uso mantenido y continuado de la voz. Los sistemas asistidos por ordenador basados en características extraídas de grabaciones de voz se han considerado herramientas potenciales no invasivas y de bajo coste para diagnosticar algunas enfermedades relacionadas con la voz. Se ha propuesto un enfoque bayesiano de análisis de decisiones para clasificar las conferencias universitarias en tres niveles de riesgo: bajo, medio y alto, basándose en la información proporcionada por las características acústicas extraídas de controles sanos y de personas que padecen nódulos en las cuerdas vocales. Los grupos de riesgo propuestos se asocian a distintos tratamientos. El enfoque se basa en el cálculo de probabilidades posteriores de desarrollar nódulos en las cuerdas vocales y considera funciones de utilidad que incluyen el coste económico y la probabilidad de recuperación del tratamiento correspondiente. Se considera la maximización de las utilidades esperadas. Utilizando este enfoque, se identifica el riesgo de tener nódulos en las cuerdas vocales para cada profesor universitario, de modo que se le pueda asignar el tratamiento adecuado. El enfoque se ha aplicado a profesores universitarios según el Programa de Prevención de Enfermedades de la Universidad de Extremadura. Sin embargo, también puede aplicarse a otros profesionales de la voz (cantantes, locutores, entrenadores, actores...).