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嗓音聲學(xué)檢測臨床應用進(jìn)展綜述論文
語(yǔ)言（Language）是人類(lèi)進(jìn)行交流的重要工具，言語(yǔ)（Speech）是語(yǔ)言的外殼和載體，是以語(yǔ)音為代碼，通過(guò)發(fā)音-傳遞，并被對方聽(tīng)取、感知的系統，是將語(yǔ)言變化為聲音的轉變過(guò)程[1]。
嗓音醫學(xué)(Phonetics)是耳鼻咽喉科學(xué)和語(yǔ)言病理學(xué)共同關(guān)注的一個(gè)新型的學(xué)科分支，治療的對象包括嗓音疾病、言語(yǔ)疾病和語(yǔ)言疾病。
目前對喉發(fā)聲功能和嗓音進(jìn)行聲學(xué)檢測有主觀(guān)評價(jià)和客觀(guān)檢測兩種方法：
1 主觀(guān)評價(jià)
以往是依靠聽(tīng)覺(jué)來(lái)判定嗓音障礙的情況及嘶啞的程度，有經(jīng)驗的醫生通過(guò)耳聽(tīng)患者的發(fā)聲情況，大致可判斷喉部的病變情況。目前最常用的主觀(guān)評價(jià)方法有“日本音聲言語(yǔ)醫學(xué)會(huì )”制定的GRBAS評價(jià)標準[2]。另外，還有用心理聽(tīng)覺(jué)評價(jià)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(guān)生活質(zhì)量檢測、嗓音結果調查，與嗓音聲學(xué)分析進(jìn)行比較[4,5]。
主觀(guān)聽(tīng)覺(jué)評價(jià)存在著(zhù)主觀(guān)、名詞概念不一、標準不統一的缺陷，近半個(gè)世紀以來(lái)，客觀(guān)嗓音檢測方法已逐步應用于臨床。
2 客觀(guān)檢測
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)尤其是電子計算機的廣泛應用，客觀(guān)檢測嗓音已越來(lái)越多的應用于臨床，通過(guò)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(yǔ)圖儀、頻譜儀、具有語(yǔ)圖及頻譜雙重功能的儀器和電聲門(mén)圖儀。
2.1 語(yǔ)圖儀
語(yǔ)圖儀（Sonograph）[3]是將分析的結果以?xún)煞N圖形顯示在熒光屏或專(zhuān)用記錄紙上：一種是頻率、時(shí)間和強度的三維聲譜圖形，縱坐標表示頻率，橫坐標表示時(shí)間，灰度表示聲強；另一種是某一時(shí)間斷面上瞬間信號的三維圖形，能較客觀(guān)的估計發(fā)聲質(zhì)量。
2.2 聲紋
聲紋（voice print）是聲學(xué)檢查中的另一種手段，又稱(chēng)為顯示輪廓的聲譜圖或稱(chēng)輪廓聲譜圖，具有識別語(yǔ)言的特征，在法律上相當于指紋。
目前語(yǔ)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(xiàn)圖稱(chēng)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(jìn)行聲學(xué)分析。目前在臨床上廣泛采用的語(yǔ)音頻譜分析系統有兩種：國產(chǎn)USSA語(yǔ)音頻譜分析系統和美國Tiger Electronics(上海)公司生產(chǎn)的Dr. Speech Science語(yǔ)音分析系統。
2.3.1 國產(chǎn)USSA語(yǔ)音頻譜分析系統
USSA（Univera Signa Sectrum Analysis System）語(yǔ)音頻譜分析系統是北京郵電大學(xué)與北京陽(yáng)宸電子技術(shù)公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，該系統硬件由微型計算機和采用TMS320專(zhuān)用語(yǔ)音處理芯片的BYDSP25E聲譜圖采音卡，軟件由北京郵電大學(xué)自行開(kāi)發(fā)的DSP語(yǔ)言信號譜處理系統，可以對嗓音及言語(yǔ)疾病進(jìn)行客觀(guān)檢查，動(dòng)態(tài)追蹤及治療前后聲學(xué)參數的對比、判斷病態(tài)的轉歸及治療效果，并且可以客觀(guān)的評價(jià)科研成果 [6～7]。
USSA系統對嗓音進(jìn)行分析的參數為：用快速付里葉轉換（FFT）和線(xiàn)性預測分析（LPC），以二維曲線(xiàn)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(gè)參數。
2.3.2 美國Tiger Electronics(上海)公司生產(chǎn)的Dr. Speech Science語(yǔ)音分析系統
目前國內各研究部門(mén)及醫院比較普遍的應用Dr. Speech Science軟件對正常嗓音及病態(tài)嗓音進(jìn)行聲學(xué)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(fā)聲質(zhì)量，客觀(guān)評價(jià)治療效果、手術(shù)質(zhì)量及病變的發(fā)展情況，成為喉功能檢查的重要手段之一。
以上兩種語(yǔ)音分析系統聲樣采集均在環(huán)境噪音小于45dB SPL的空調室內，受檢者口距麥克風(fēng)10cm，自然舒適平穩發(fā)元音/a/、/i/各3～5秒各1次，聲強控制在80dB SPL左右，通過(guò)A/D轉換，輸入電子計算機進(jìn)行嗓音聲學(xué)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(dòng)部分的長(cháng)度、聲帶組織的張力和聲帶質(zhì)量的大小有關(guān)，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(jià)，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(fā)聲時(shí)由于聲門(mén)非完全關(guān)閉引起的聲門(mén)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(mén)的關(guān)閉程度，對由于聲帶器質(zhì)性或功能性病變而產(chǎn)生的病理嗓音的分析很有價(jià)值；
2.3.3.5 諧噪比（H/N）是檢測病態(tài)嗓音和評價(jià)嗓音素質(zhì)的一個(gè)客觀(guān)指標，能有效地反映聲門(mén)閉合情況，對發(fā)現疾病、判定療效有重要意義。
大多學(xué)者認為：聲帶息肉、聲帶小結、聲帶麻痹以及聲帶癌等病態(tài)嗓音的聲學(xué)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(jìn)行治療或手術(shù)后相應聲學(xué)參數值與正常組相近[11～12]。因此，聲譜圖聲學(xué)分析可以發(fā)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(shù)療效的評估。
2.4 電聲門(mén)圖
電聲門(mén)圖(Electroglottography, EGG)是一種無(wú)創(chuàng )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(mén)圖檢測系統多采用美國Tiger Electronics(上海)公司生產(chǎn)的Tiger DRS. Inc電聲門(mén)圖儀進(jìn)行測試，采用Dr. Speech Science for windows 4.0軟件進(jìn)行分析。
檢測時(shí)將金屬電極板放置于雙側甲狀軟骨板上，受檢者發(fā)自然胸聲區穩態(tài)元音///i/，持續3秒，記錄受聲帶振動(dòng)調節的電極間阻抗變化，在體表描記出聲門(mén)開(kāi)閉曲線(xiàn)，可描記閉合相（CP）、開(kāi)放相（OP），閉合相又分為漸閉相（CCP）、漸開(kāi)相（COP），OP相反映聲帶振動(dòng)時(shí)被聲門(mén)下氣流吹開(kāi)的瞬間，CCP、COP、與OP三者有周期性的銜接，正常電聲門(mén)圖波形呈規律性正弦曲線(xiàn)。
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(dòng)時(shí)聲門(mén)閉合程度，即接觸時(shí)間與周期之比，主要反映聲帶水平方向上的開(kāi)閉，發(fā)聲頻率提高，聲帶被拉長(cháng)，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(dòng)時(shí)漸閉相與漸開(kāi)相的對稱(chēng)度，在一定程度上體現了聲帶開(kāi)閉運動(dòng)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(dòng)周期間CQ振動(dòng)度；
2.4.4 接觸冪微擾（CIP）：測量相鄰振動(dòng)周期間CI擾動(dòng)度。
如果聲帶的關(guān)閉和開(kāi)放有規律，微擾量就低，即接觸率微擾和接觸冪微擾的值較��； 2.4.5 測試聲帶粘膜波的接觸性，反映粘膜波運動(dòng)是否規則；
2.4.6 測試方便無(wú)創(chuàng )，不受上氣道干擾，更符合聲帶振動(dòng)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(mén)圖波形異常的類(lèi)型與聲帶病變的位置和大小有關(guān)，通過(guò)與正常波形進(jìn)行比較之后，能客觀(guān)地獲得病人聲帶的信息，特別能夠捕捉間接喉鏡檢查時(shí)易遺漏的聲帶下緣或前聯(lián)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(mén)圖同步對嗓音進(jìn)行測試與分析[14,15]，對同一受檢者同時(shí)檢測頻譜圖參數和電聲門(mén)圖參數，以期獲得更具相關(guān)性的研究結果。
另外，目前也有應用西安交通大學(xué)信控系生物醫學(xué)工程研究室與西安醫科大學(xué)喉病研究室共同研制的多功能電聲門(mén)圖儀[16]。
2.5 聲門(mén)圖
由于電子計算機技術(shù)的廣泛應用，對動(dòng)態(tài)喉鏡記錄的圖像進(jìn)行精確、客觀(guān)的量化分析也成為可能，運用Tiger Electronics(上海)公司開(kāi)發(fā)的內鏡診察儀（Scope View）對動(dòng)態(tài)喉鏡記錄的圖像經(jīng)A/D轉換輸入計算機，測量發(fā)聲時(shí)的聲門(mén)面積和聲門(mén)長(cháng)度[17～18]。
常捷燕[19]等運用電子計算機技術(shù)，對動(dòng)態(tài)喉鏡記錄的聲門(mén)圖像的聲帶長(cháng)、寬度、面積，假聲帶面積，聲門(mén)裂面積及夾角，聲帶位移、環(huán)杓位移，環(huán)杓區面積等參數進(jìn)行測量，對聲門(mén)圖像的各解剖單元進(jìn)行量化分析。
3 結語(yǔ)
發(fā)聲是喉的主要功能之一，喉發(fā)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(gè)參數之間也存在著(zhù)相互干擾、相互制約，不可能期望用單一方法來(lái)評定喉發(fā)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(fā)聲功能和嗓音進(jìn)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(zhù)聲學(xué)檢測技術(shù)和電子計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，嗓音聲學(xué)檢測的各項技術(shù)和方法也將會(huì )不斷完善和發(fā)展，使喉功能和嗓音檢測技術(shù)更好地為臨床服務(wù)，造福于廣大患者。
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