嗓音声学检测临床应用进展综述论文

时间：2024-09-03 04:39:53 临床医学毕业论文我要投稿

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嗓音声学检测临床应用进展综述论文

　　语言（Language）是人类进行交流的重要工具，言语（Speech）是语言的外壳和载体，是以语音为代码，通过发音-传递，并被对方听取、感知的系统，是将语言变化为声音的转变过程[1]。

嗓音声学检测临床应用进展综述论文

　　嗓音医学(Phonetics)是耳鼻咽喉科学和语言病理学共同关注的一个新型的学科分支，治疗的对象包括嗓音疾病、言语疾病和语言疾病。

　　目前对喉发声功能和嗓音进行声学检测有主观评价和客观检测两种方法：

　　1 主观评价

　　以往是依靠听觉来判定嗓音障碍的情况及嘶哑的程度，有经验的医生通过耳听患者的发声情况，大致可判断喉部的病变情况。目前最常用的主观评价方法有“日本音声言语医学会”制定的GRBAS评价标准[2]。另外，还有用心理听觉评价Isshiki（1966）标准 [3]，也有采用患者自我评估法：嗓音障碍指数、嗓音相关生活质量检测、嗓音结果调查，与嗓音声学分析进行比较[4,5]。

　　主观听觉评价存在着主观、名词概念不一、标准不统一的缺陷，近半个世纪以来，客观嗓音检测方法已逐步应用于临床。

　　2 客观检测

　　随着科学技术尤其是电子计算机的广泛应用，客观检测嗓音已越来越多的应用于临床，通过电子仪器可以将嗓音检测分析结果以图形和数值形式表达。检测的仪器主要有四种：语图仪、频谱仪、具有语图及频谱双重功能的仪器和电声门图仪。

　　2.1 语图仪

　　语图仪（Sonograph）[3]是将分析的结果以两种图形显示在荧光屏或专用记录纸上：一种是频率、时间和强度的三维声谱图形，纵坐标表示频率，横坐标表示时间，灰度表示声强；另一种是某一时间断面上瞬间信号的三维图形，能较客观的估计发声质量。

　　2.2 声纹

　　声纹（voice print）是声学检查中的另一种手段，又称为显示轮廓的声谱图或称轮廓声谱图，具有识别语言的特征，在法律上相当于指纹。

　　目前语图仪及声纹仪临床应用较少。

　　2.3 频谱和电子计算机

　　频谱（Frequency）：收集嗓音声样提取频率和声强得到峰样线图称为频谱。主要使用电子计算机及频谱分析仪采集、分析、统计嗓音声样，对嗓音进行声学分析。目前在临床上广泛采用的语音频谱分析系统有两种：国产USSA语音频谱分析系统和美国Tiger Electronics(上海)公司生产的Dr. Speech Science语音分析系统。

　　2.3.1 国产USSA语音频谱分析系统

　　USSA（Univera Signa Sectrum Analysis System）语音频谱分析系统是北京邮电大学与北京阳宸电子技术公司联合开发的产品，该系统硬件由微型计算机和采用TMS320专用语音处理芯片的BYDSP25E声谱图采音卡，软件由北京邮电大学自行开发的DSP语言信号谱处理系统，可以对嗓音及言语疾病进行客观检查，动态追踪及治疗前后声学参数的对比、判断病态的转归及治疗效果，并且可以客观的评价科研成果 [6～7]。

　　USSA系统对嗓音进行分析的参数为：用快速付里叶转换（FFT）和线性预测分析（LPC），以二维曲线和数字形式显示基频（F0）、第一共振峰（F1）、第二共振峰（F2）、第三共振峰（F3）；用嗓音分析软件分析声样，显示有临床意义的：平均微扰、频率微扰商、振幅微扰商、谐噪比（H/N）、音调微扰系数等5个参数。

　　2.3.2 美国Tiger Electronics(上海)公司生产的Dr. Speech Science语音分析系统

　　目前国内各研究部门及医院比较普遍的应用Dr. Speech Science软件对正常嗓音及病态嗓音进行声学参数分析[8,9]：基频（F0）、频率微扰（Jitter）、振幅微扰（Shimmer）、规范化噪声能量（NNE）、基频标准差（SDF0），可量化发声质量，客观评价治疗效果、手术质量及病变的发展情况，成为喉功能检查的重要手段之一。

　　以上两种语音分析系统声样采集均在环境噪音小于45dB SPL的空调室内，受检者口距麦克风10cm，自然舒适平稳发元音/a/、/i/各3～5秒各1次，声强控制在80dB SPL左右，通过A/D转换，输入电子计算机进行嗓音声学参数分析。

　　2.3.3 嗓音频谱分析参数的临床意义[10]

　　2.3.3.1基频（F0）：反映嗓音的音调高低，与声带振动部分的长度、声带组织的张力和声带质量的大小有关，儿童的基频高于成人，沟状声带的基频比较高，声带息肉、声带小结基频较低，基频对男声女调的确诊及治疗效果评价，也具有特殊的重要意义；

　　2.3.3.2频率微扰（Jitter）是描述相邻周期之间声波基本频率的变化，主要反映粗糙声程度，其次是嘶哑声程度；

　　2.3.3.3 振幅微扰（Shimmer）是描述相邻周期之间声波幅度的变化，主要反映嘶哑声程度；

　　2.3.3.4 规范化噪声能量（NNE）主要计算发声时由于声门非完全关闭引起的声门噪声的能量，主要反映气息声程度，其次是嘶哑声程度，一定程度上反映声门的关闭程度，对由于声带器质性或功能性病变而产生的病理嗓音的分析很有价值；

　　2.3.3.5 谐噪比（H/N）是检测病态嗓音和评价嗓音素质的一个客观指标，能有效地反映声门闭合情况，对发现疾病、判定疗效有重要意义。

　　大多学者认为：声带息肉、声带小结、声带麻痹以及声带癌等病态嗓音的声学特征为Jitter及Shimmer增加，噪声成分增加，NNE增加，周期谐波成分相对减少，H/N降低，当进行治疗或手术后相应声学参数值与正常组相近[11～12]。因此，声谱图声学分析可以发现病人的早期声嘶，以及嘶哑程度，多种参数综合分析可用于治疗前后的对比、手术疗效的评估。

　　2.4 电声门图

　　电声门图(Electroglottography, EGG)是一种无创性喉功能检测手段，弥补喉内镜检查的不足[13]。目前临床上应用的电声门图检测系统多采用美国Tiger Electronics(上海)公司生产的Tiger DRS. Inc电声门图仪进行测试，采用Dr. Speech Science for windows 4.0软件进行分析。

　　检测时将金属电极板放置于双侧甲状软骨板上，受检者发自然胸声区稳态元音///i/，持续3秒，记录受声带振动调节的电极间阻抗变化，在体表描记出声门开闭曲线，可描记闭合相（CP）、开放相（OP），闭合相又分为渐闭相（CCP）、渐开相（COP），OP相反映声带振动时被声门下气流吹开的瞬间，CCP、COP、与OP三者有周期性的衔接，正常电声门图波形呈规律性正弦曲线。

　　EGG可测量的参数及临床意义：

　　2.4.1接触率（CQ）：测量声带振动时声门闭合程度，即接触时间与周期之比，主要反映声带水平方向上的开闭，发声频率提高，声带被拉长，双侧声带接触面积减小，闭合度降低，CQ值下降；

　　2.4.2 接触幂（CI）：测量声带振动时渐闭相与渐开相的对称度，在一定程度上体现了声带开闭运动在垂直面上相位差，该参数对声带麻痹非常敏感；

　　2.4.3 接触商微扰（CQP）：测量相邻振动周期间CQ振动度；

　　2.4.4 接触幂微扰（CIP）：测量相邻振动周期间CI扰动度。

　　如果声带的关闭和开放有规律，微扰量就低，即接触率微扰和接触幂微扰的值较小； 2.4.5 测试声带粘膜波的接触性，反映粘膜波运动是否规则；

　　2.4.6 测试方便无创，不受上气道干扰，更符合声带振动测量的要求，适合儿童等各种不宜做喉镜检查的病人；

　　2.4.7 电声门图波形异常的类型与声带病变的位置和大小有关，通过与正常波形进行比较之后，能客观地获得病人声带的信息，特别能够捕捉间接喉镜检查时易遗漏的声带下缘或前联合的病变，尤其能够提供声带麻痹的证据。

　　有不少研究者将嗓音频谱分析与电声门图同步对嗓音进行测试与分析[14,15]，对同一受检者同时检测频谱图参数和电声门图参数，以期获得更具相关性的研究结果。

　　另外，目前也有应用西安交通大学信控系生物医学工程研究室与西安医科大学喉病研究室共同研制的多功能电声门图仪[16]。

　　2.5 声门图

　　由于电子计算机技术的广泛应用，对动态喉镜记录的图像进行精确、客观的量化分析也成为可能，运用Tiger Electronics(上海)公司开发的内镜诊察仪（Scope View）对动态喉镜记录的图像经A/D转换输入计算机，测量发声时的声门面积和声门长度[17～18]。

　　常捷燕[19]等运用电子计算机技术，对动态喉镜记录的声门图像的声带长、宽度、面积，假声带面积，声门裂面积及夹角，声带位移、环杓位移，环杓区面积等参数进行测量，对声门图像的各解剖单元进行量化分析。

　　3 结语

　　发声是喉的主要功能之一，喉发声功能和嗓音具有多维性，检测的各种参数还存在一些不确定因素，而且各个参数之间也存在着相互干扰、相互制约，不可能期望用单一方法来评定喉发声的总体功能，需要综合各种检测方法、多种检测参数，针对不同的病变情况，侧重采用某一种或几种检测方法对喉发声功能和嗓音进行检测和判断，还应结合临床病史、症状、体征及喉镜、CT、MRI等手段综合分析。

　　随着声学检测技术和电子计算机技术的不断发展，嗓音声学检测的各项技术和方法也将会不断完善和发展，使喉功能和嗓音检测技术更好地为临床服务，造福于广大患者。

　　参考文献

　　[1] 陈锋.有关嗓音医学几个词汇的管见[J].听力学及言语疾病杂志,2001,9(1)：43.

　　[2] 日本音声言语医学（编）.声の查法.医齿药出版,1979：181.

　　[3] 郭玉祥主编.声图及其在喉科的临床应用[M].上海;上海医科大学出版社,1991：79～148.

　　[4] Norman D, Hogikyan ND, Clark A, et al .A review of outcome measurements for voice disorders[J]. Otolaryngol Head Neck Surg ,2002, 126：562.

　　[5] 黄冬雁、于萍、杨伟炎等.患者自我评估与嗓音声学分析的比较[J].听力学及言语疾病杂志.2005,13(2)：94～97.

　　[6] 杨式麟.嗓音的声学检测[J].听力学及言语疾病杂志,2001,9(4)：255～258.

　　[7] 王双乐,周涛,何佳莉等.成人嗓音计算机检测及分析[J].临床耳鼻咽喉科杂志,1998,12(10)：448～450.

　　[8] 龚齐、沈伟、黄昭呜等。896例成人嗓音声学参数的计算机采集分析[J].听力学及言语疾病杂志.2000,8(1)：34～36.

　　[9] 于萍、韩冰、杨伟炎等.不同性别嗓音客观检测参数的对比分析[J].听力学及言语疾病杂志,2004,12(6)：390～403.

　　[10]黄鹤年主编.现代耳鼻咽喉头颈外科学[M].上海,复旦大学出版社,2003：301～310.