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嗓音聲學(xué)檢測(cè)臨床應(yīng)用進(jìn)展綜述論文
語(yǔ)言（Language）是人類進(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(duì)方聽(tīng)取、感知的系統(tǒng)，是將語(yǔ)言變化為聲音的轉(zhuǎn)變過(guò)程[1]。
嗓音醫(yī)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(duì)象包括嗓音疾病、言語(yǔ)疾病和語(yǔ)言疾病。
目前對(duì)喉發(fā)聲功能和嗓音進(jìn)行聲學(xué)檢測(cè)有主觀評(píng)價(jià)和客觀檢測(cè)兩種方法：
1 主觀評(píng)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(yàn)的醫(yī)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。目前最常用的主觀評(píng)價(jià)方法有“日本音聲言語(yǔ)醫(yī)學(xué)會(huì)”制定的GRBAS評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[2]。另外，還有用心理聽(tīng)覺(jué)評(píng)價(jià)Isshiki（1966）標(biāo)準(zhǔn) [3]，也有采用患者自我評(píng)估法：嗓音障礙指數(shù)、嗓音相關(guān)生活質(zhì)量檢測(cè)、嗓音結(jié)果調(diào)查，與嗓音聲學(xué)分析進(jìn)行比較[4,5]。
主觀聽(tīng)覺(jué)評(píng)價(jià)存在著主觀、名詞概念不一、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的缺陷，近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，客觀嗓音檢測(cè)方法已逐步應(yīng)用于臨床。
2 客觀檢測(cè)
隨著科學(xué)技術(shù)尤其是電子計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，客觀檢測(cè)嗓音已越來(lái)越多的應(yīng)用于臨床，通過(guò)電子儀器可以將嗓音檢測(cè)分析結(jié)果以圖形和數(shù)值形式表達(dá)。檢測(cè)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圖儀。
2.1 語(yǔ)圖儀
語(yǔ)圖儀（Sonograph）[3]是將分析的結(jié)果以兩種圖形顯示在熒光屏或?qū)Ｓ糜涗浖埳希阂环N是頻率、時(shí)間和強(qiáng)度的三維聲譜圖形，縱坐標(biāo)表示頻率，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，灰度表示聲強(qiáng)；另一種是某一時(shí)間斷面上瞬間信號(hào)的三維圖形，能較客觀的估計(jì)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，又稱為顯示輪廓的聲譜圖或稱輪廓聲譜圖，具有識(shí)別語(yǔ)言的特征，在法律上相當(dāng)于指紋。
目前語(yǔ)圖儀及聲紋儀臨床應(yīng)用較少。
2.3 頻譜和電子計(jì)算機(jī)
頻譜（Frequency）：收集嗓音聲樣提取頻率和聲強(qiáng)得到峰樣線圖稱為頻譜。主要使用電子計(jì)算機(jī)及頻譜分析儀采集、分析、統(tǒng)計(jì)嗓音聲樣，對(duì)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(tǒng)有兩種：國(guó)產(chǎn)USSA語(yǔ)音頻譜分析系統(tǒng)和美國(guó)Tiger Electronics(上海)公司生產(chǎn)的Dr. Speech Science語(yǔ)音分析系統(tǒng)。
2.3.1 國(guó)產(chǎn)USSA語(yǔ)音頻譜分析系統(tǒng)
USSA（Univera Signa Sectrum Analysis System）語(yǔ)音頻譜分析系統(tǒng)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(tǒng)硬件由微型計(jì)算機(jī)和采用TMS320專用語(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(hào)譜處理系統(tǒng)，可以對(duì)嗓音及言語(yǔ)疾病進(jìn)行客觀檢查，動(dòng)態(tài)追蹤及治療前后聲學(xué)參數(shù)的對(duì)比、判斷病態(tài)的轉(zhuǎn)歸及治療效果，并且可以客觀的評(píng)價(jià)科研成果 [6～7]。
USSA系統(tǒng)對(duì)嗓音進(jìn)行分析的參數(shù)為：用快速付里葉轉(zhuǎn)換（FFT）和線性預(yù)測(cè)分析（LPC），以二維曲線和數(shù)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(diào)微擾系數(shù)等5個(gè)參數(shù)。
2.3.2 美國(guó)Tiger Electronics(上海)公司生產(chǎn)的Dr. Speech Science語(yǔ)音分析系統(tǒng)
目前國(guó)內(nèi)各研究部門及醫(yī)院比較普遍的應(yīng)用Dr. Speech Science軟件對(duì)正常嗓音及病態(tài)嗓音進(jìn)行聲學(xué)參數(shù)分析[8,9]：基頻（F0）、頻率微擾（Jitter）、振幅微擾（Shimmer）、規(guī)范化噪聲能量（NNE）、基頻標(biāo)準(zhǔn)差（SDF0），可量化發(fā)聲質(zhì)量，客觀評(píng)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(tǒng)聲樣采集均在環(huán)境噪音小于45dB SPL的空調(diào)室內(nèi)，受檢者口距麥克風(fēng)10cm，自然舒適平穩(wěn)發(fā)元音/a/、/i/各3～5秒各1次，聲強(qiáng)控制在80dB SPL左右，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，輸入電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行嗓音聲學(xué)參數(shù)分析。
2.3.3 嗓音頻譜分析參數(shù)的臨床意義[10]
2.3.3.1基頻（F0）：反映嗓音的音調(diào)高低，與聲帶振動(dòng)部分的長(zhǎng)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(jié)基頻較低，基頻對(duì)男聲女調(diào)的確診及治療效果評(píng)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(guī)范化噪聲能量（NNE）主要計(jì)算發(fā)聲時(shí)由于聲門非完全關(guān)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(guān)閉程度，對(duì)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(cè)病態(tài)嗓音和評(píng)價(jià)嗓音素質(zhì)的一個(gè)客觀指標(biāo)，能有效地反映聲門閉合情況，對(duì)發(fā)現(xiàn)疾病、判定療效有重要意義。
大多學(xué)者認(rèn)為：聲帶息肉、聲帶小結(jié)、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(duì)減少，H/N降低，當(dāng)進(jìn)行治療或手術(shù)后相應(yīng)聲學(xué)參數(shù)值與正常組相近[11～12]。因此，聲譜圖聲學(xué)分析可以發(fā)現(xiàn)病人的早期聲嘶，以及嘶啞程度，多種參數(shù)綜合分析可用于治療前后的對(duì)比、手術(shù)療效的評(píng)估。
2.4 電聲門圖
電聲門圖(Electroglottography, EGG)是一種無(wú)創(chuàng)性喉功能檢測(cè)手段，彌補(bǔ)喉內(nèi)鏡檢查的不足[13]。目前臨床上應(yīng)用的電聲門圖檢測(cè)系統(tǒng)多采用美國(guó)Tiger Electronics(上海)公司生產(chǎn)的Tiger DRS. Inc電聲門圖儀進(jìn)行測(cè)試，采用Dr. Speech Science for windows 4.0軟件進(jìn)行分析。
檢測(cè)時(shí)將金屬電極板放置于雙側(cè)甲狀軟骨板上，受檢者發(fā)自然胸聲區(qū)穩(wěn)態(tài)元音///i/，持續(xù)3秒，記錄受聲帶振動(dòng)調(diào)節(jié)的電極間阻抗變化，在體表描記出聲門開(kāi)閉曲線，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，正常電聲門圖波形呈規(guī)律性正弦曲線。
EGG可測(cè)量的參數(shù)及臨床意義：
2.4.1接觸率（CQ）：測(cè)量聲帶振動(dòng)時(shí)聲門閉合程度，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(zhǎng)，雙側(cè)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(cè)量聲帶振動(dòng)時(shí)漸閉相與漸開(kāi)相的對(duì)稱度，在一定程度上體現(xiàn)了聲帶開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)在垂直面上相位差，該參數(shù)對(duì)聲帶麻痹非常敏感；
2.4.3 接觸商微擾（CQP）：測(cè)量相鄰振動(dòng)周期間CQ振動(dòng)度；
2.4.4 接觸冪微擾（CIP）：測(cè)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(guī)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(cè)試聲帶粘膜波的接觸性，反映粘膜波運(yùn)動(dòng)是否規(guī)則；
2.4.6 測(cè)試方便無(wú)創(chuàng)，不受上氣道干擾，更符合聲帶振動(dòng)測(cè)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(guān)，通過(guò)與正常波形進(jìn)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(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(jù)。
有不少研究者將嗓音頻譜分析與電聲門圖同步對(duì)嗓音進(jìn)行測(cè)試與分析[14,15]，對(duì)同一受檢者同時(shí)檢測(cè)頻譜圖參數(shù)和電聲門圖參數(shù)，以期獲得更具相關(guān)性的研究結(jié)果。
另外，目前也有應(yīng)用西安交通大學(xué)信控系生物醫(yī)學(xué)工程研究室與西安醫(yī)科大學(xué)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(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)動(dòng)態(tài)喉鏡記錄的圖像進(jìn)行精確、客觀的量化分析也成為可能，運(yùn)用Tiger Electronics(上海)公司開(kāi)發(fā)的內(nèi)鏡診察儀（Scope View）對(duì)動(dòng)態(tài)喉鏡記錄的圖像經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)，測(cè)量發(fā)聲時(shí)的聲門面積和聲門長(zhǎng)度[17～18]。
常捷燕[19]等運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)動(dòng)態(tài)喉鏡記錄的聲門圖像的聲帶長(zhǎng)、寬度、面積，假聲帶面積，聲門裂面積及夾角，聲帶位移、環(huán)杓位移，環(huán)杓區(qū)面積等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)聲門圖像的各解剖單元進(jìn)行量化分析。
3 結(jié)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(cè)的各種參數(shù)還存在一些不確定因素，而且各個(gè)參數(shù)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(lái)評(píng)定喉發(fā)聲的總體功能，需要綜合各種檢測(cè)方法、多種檢測(cè)參數(shù)，針對(duì)不同的病變情況，側(cè)重采用某一種或幾種檢測(cè)方法對(duì)喉發(fā)聲功能和嗓音進(jìn)行檢測(cè)和判斷，還應(yīng)結(jié)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(xué)檢測(cè)技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，嗓音聲學(xué)檢測(cè)的各項(xiàng)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(cè)技術(shù)更好地為臨床服務(wù)，造福于廣大患者。
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