嗓音聲學檢測臨床應用進展綜述論文

時間：2024-09-03 04:39:53 臨床醫學畢業論文

嗓音聲學檢測臨床應用進展綜述論文

　　語言（Language）是人類進行交流的重要工具，言語（Speech）是語言的外殼和載體，是以語音為代碼，通過發音-傳遞，并被對方聽取、感知的系統，是將語言變化為聲音的轉變過程[1]。

嗓音聲學檢測臨床應用進展綜述論文

　　嗓音醫學(Phonetics)是耳鼻咽喉科學和語言病理學共同關注的一個新型的學科分支，治療的對象包括嗓音疾病、言語疾病和語言疾病。

　　目前對喉發聲功能和嗓音進行聲學檢測有主觀評價和客觀檢測兩種方法：

　　1 主觀評價

　　以往是依靠聽覺來判定嗓音障礙的情況及嘶啞的程度，有經驗的醫生通過耳聽患者的發聲情況，大致可判斷喉部的病變情況。目前最常用的主觀評價方法有“日本音聲言語醫學會”制定的GRBAS評價標準[2]。另外，還有用心理聽覺評價Isshiki（1966）標準 [3]，也有采用患者自我評估法：嗓音障礙指數、嗓音相關生活質量檢測、嗓音結果調查，與嗓音聲學分析進行比較[4,5]。

　　主觀聽覺評價存在著主觀、名詞概念不一、標準不統一的缺陷，近半個世紀以來，客觀嗓音檢測方法已逐步應用于臨床。

　　2 客觀檢測

　　隨著科學技術尤其是電子計算機的廣泛應用，客觀檢測嗓音已越來越多的應用于臨床，通過電子儀器可以將嗓音檢測分析結果以圖形和數值形式表達。檢測的儀器主要有四種：語圖儀、頻譜儀、具有語圖及頻譜雙重功能的儀器和電聲門圖儀。

　　2.1 語圖儀

　　語圖儀（Sonograph）[3]是將分析的結果以兩種圖形顯示在熒光屏或專用記錄紙上：一種是頻率、時間和強度的三維聲譜圖形，縱坐標表示頻率，橫坐標表示時間，灰度表示聲強；另一種是某一時間斷面上瞬間信號的三維圖形，能較客觀的估計發聲質量。

　　2.2 聲紋

　　聲紋（voice print）是聲學檢查中的另一種手段，又稱為顯示輪廓的聲譜圖或稱輪廓聲譜圖，具有識別語言的特征，在法律上相當于指紋。

　　目前語圖儀及聲紋儀臨床應用較少。

　　2.3 頻譜和電子計算機

　　頻譜（Frequency）：收集嗓音聲樣提取頻率和聲強得到峰樣線圖稱為頻譜。主要使用電子計算機及頻譜分析儀采集、分析、統計嗓音聲樣，對嗓音進行聲學分析。目前在臨床上廣泛采用的語音頻譜分析系統有兩種：國產USSA語音頻譜分析系統和美國Tiger Electronics(上海)公司生產的Dr. Speech Science語音分析系統。

　　2.3.1 國產USSA語音頻譜分析系統

　　USSA（Univera Signa Sectrum Analysis System）語音頻譜分析系統是北京郵電大學與北京陽宸電子技術公司聯合開發的產品，該系統硬件由微型計算機和采用TMS320專用語音處理芯片的BYDSP25E聲譜圖采音卡，軟件由北京郵電大學自行開發的DSP語言信號譜處理系統，可以對嗓音及言語疾病進行客觀檢查，動態追蹤及治療前后聲學參數的對比、判斷病態的轉歸及治療效果，并且可以客觀的評價科研成果 [6～7]。

　　USSA系統對嗓音進行分析的參數為：用快速付里葉轉換（FFT）和線性預測分析（LPC），以二維曲線和數字形式顯示基頻（F0）、第一共振峰（F1）、第二共振峰（F2）、第三共振峰（F3）；用嗓音分析軟件分析聲樣，顯示有臨床意義的：平均微擾、頻率微擾商、振幅微擾商、諧噪比（H/N）、音調微擾系數等5個參數。

　　2.3.2 美國Tiger Electronics(上海)公司生產的Dr. Speech Science語音分析系統

　　目前國內各研究部門及醫院比較普遍的應用Dr. Speech Science軟件對正常嗓音及病態嗓音進行聲學參數分析[8,9]：基頻（F0）、頻率微擾（Jitter）、振幅微擾（Shimmer）、規范化噪聲能量（NNE）、基頻標準差（SDF0），可量化發聲質量，客觀評價治療效果、手術質量及病變的發展情況，成為喉功能檢查的重要手段之一。

　　以上兩種語音分析系統聲樣采集均在環境噪音小于45dB SPL的空調室內，受檢者口距麥克風10cm，自然舒適平穩發元音/a/、/i/各3～5秒各1次，聲強控制在80dB SPL左右，通過A/D轉換，輸入電子計算機進行嗓音聲學參數分析。

　　2.3.3 嗓音頻譜分析參數的臨床意義[10]

　　2.3.3.1基頻（F0）：反映嗓音的音調高低，與聲帶振動部分的長度、聲帶組織的張力和聲帶質量的大小有關，兒童的基頻高于成人，溝狀聲帶的基頻比較高，聲帶息肉、聲帶小結基頻較低，基頻對男聲女調的確診及治療效果評價，也具有特殊的重要意義；

　　2.3.3.2頻率微擾（Jitter）是描述相鄰周期之間聲波基本頻率的變化，主要反映粗糙聲程度，其次是嘶啞聲程度；

　　2.3.3.3 振幅微擾（Shimmer）是描述相鄰周期之間聲波幅度的變化，主要反映嘶啞聲程度；

　　2.3.3.4 規范化噪聲能量（NNE）主要計算發聲時由于聲門非完全關閉引起的聲門噪聲的能量，主要反映氣息聲程度，其次是嘶啞聲程度，一定程度上反映聲門的關閉程度，對由于聲帶器質性或功能性病變而產生的病理嗓音的分析很有價值；

　　2.3.3.5 諧噪比（H/N）是檢測病態嗓音和評價嗓音素質的一個客觀指標，能有效地反映聲門閉合情況，對發現疾病、判定療效有重要意義。

　　大多學者認為：聲帶息肉、聲帶小結、聲帶麻痹以及聲帶癌等病態嗓音的聲學特征為Jitter及Shimmer增加，噪聲成分增加，NNE增加，周期諧波成分相對減少，H/N降低，當進行治療或手術后相應聲學參數值與正常組相近[11～12]。因此，聲譜圖聲學分析可以發現病人的早期聲嘶，以及嘶啞程度，多種參數綜合分析可用于治療前后的對比、手術療效的評估。

　　2.4 電聲門圖

　　電聲門圖(Electroglottography, EGG)是一種無創性喉功能檢測手段，彌補喉內鏡檢查的不足[13]。目前臨床上應用的電聲門圖檢測系統多采用美國Tiger Electronics(上海)公司生產的Tiger DRS. Inc電聲門圖儀進行測試，采用Dr. Speech Science for windows 4.0軟件進行分析。

　　檢測時將金屬電極板放置于雙側甲狀軟骨板上，受檢者發自然胸聲區穩態元音///i/，持續3秒，記錄受聲帶振動調節的電極間阻抗變化，在體表描記出聲門開閉曲線，可描記閉合相（CP）、開放相（OP），閉合相又分為漸閉相（CCP）、漸開相（COP），OP相反映聲帶振動時被聲門下氣流吹開的瞬間，CCP、COP、與OP三者有周期性的銜接，正常電聲門圖波形呈規律性正弦曲線。

　　EGG可測量的參數及臨床意義：

　　2.4.1接觸率（CQ）：測量聲帶振動時聲門閉合程度，即接觸時間與周期之比，主要反映聲帶水平方向上的開閉，發聲頻率提高，聲帶被拉長，雙側聲帶接觸面積減小，閉合度降低，CQ值下降；

　　2.4.2 接觸冪（CI）：測量聲帶振動時漸閉相與漸開相的對稱度，在一定程度上體現了聲帶開閉運動在垂直面上相位差，該參數對聲帶麻痹非常敏感；

　　2.4.3 接觸商微擾（CQP）：測量相鄰振動周期間CQ振動度；

　　2.4.4 接觸冪微擾（CIP）：測量相鄰振動周期間CI擾動度。

　　如果聲帶的關閉和開放有規律，微擾量就低，即接觸率微擾和接觸冪微擾的值較小； 2.4.5 測試聲帶粘膜波的接觸性，反映粘膜波運動是否規則；

　　2.4.6 測試方便無創，不受上氣道干擾，更符合聲帶振動測量的要求，適合兒童等各種不宜做喉鏡檢查的病人；

　　2.4.7 電聲門圖波形異常的類型與聲帶病變的位置和大小有關，通過與正常波形進行比較之后，能客觀地獲得病人聲帶的信息，特別能夠捕捉間接喉鏡檢查時易遺漏的聲帶下緣或前聯合的病變，尤其能夠提供聲帶麻痹的證據。

　　有不少研究者將嗓音頻譜分析與電聲門圖同步對嗓音進行測試與分析[14,15]，對同一受檢者同時檢測頻譜圖參數和電聲門圖參數，以期獲得更具相關性的研究結果。

　　另外，目前也有應用西安交通大學信控系生物醫學工程研究室與西安醫科大學喉病研究室共同研制的多功能電聲門圖儀[16]。

　　2.5 聲門圖

　　由于電子計算機技術的廣泛應用，對動態喉鏡記錄的圖像進行精確、客觀的量化分析也成為可能，運用Tiger Electronics(上海)公司開發的內鏡診察儀（Scope View）對動態喉鏡記錄的圖像經A/D轉換輸入計算機，測量發聲時的聲門面積和聲門長度[17～18]。

　　常捷燕[19]等運用電子計算機技術，對動態喉鏡記錄的聲門圖像的聲帶長、寬度、面積，假聲帶面積，聲門裂面積及夾角，聲帶位移、環杓位移，環杓區面積等參數進行測量，對聲門圖像的各解剖單元進行量化分析。

　　3 結語

　　發聲是喉的主要功能之一，喉發聲功能和嗓音具有多維性，檢測的各種參數還存在一些不確定因素，而且各個參數之間也存在著相互干擾、相互制約，不可能期望用單一方法來評定喉發聲的總體功能，需要綜合各種檢測方法、多種檢測參數，針對不同的病變情況，側重采用某一種或幾種檢測方法對喉發聲功能和嗓音進行檢測和判斷，還應結合臨床病史、癥狀、體征及喉鏡、CT、MRI等手段綜合分析。

　　隨著聲學檢測技術和電子計算機技術的不斷發展，嗓音聲學檢測的各項技術和方法也將會不斷完善和發展，使喉功能和嗓音檢測技術更好地為臨床服務，造福于廣大患者。

　　參考文獻

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　　[10]黃鶴年主編.現代耳鼻咽喉頭頸外科學[M].上海,復旦大學出版社,2003：301～310.