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编号:10265092
单侧声带麻痹嗓音计算机声学分析
http://www.100md.com 《听力学及言语疾病杂志》 2000年第2期
     作者:徐洁洁 祁沁红 乔宗海

    单位:徐洁洁(南京医科大学第一附属医院耳鼻咽喉科 南京 210029);祁沁红(南京医科大学第一附属医院耳鼻咽喉科 南京 210029);乔宗海(南京医科大学第一附属医院耳鼻咽喉科 南京 210029)

    关键词:声带麻痹;声学分析;声谱图

    单侧声带麻痹嗓音计算机声学分析 【摘要】 目的 观察单侧声带麻痹患者嗓音声学特征,探讨计算机声学测试分析方法在该病诊断及治疗中应用价值。方法 采用计算机嗓音声学测试系统对50例正常成人及30例单侧声带麻痹患者持续元音/a声信号进行检测,对其主要声学参数(jitter、shimmer、NNE)及声谱图特征(谐波、共振峰、噪声成分)进行分析,并比较以不同麻痹声带位置的声学特征,观察了杓状软骨拨动治疗前后嗓音声学性质变化。结果 单侧声麻痹嗓音各项声学参数值均较正常值明显增高,差别有显著意义;声谱图表现中高频区谐波及共振峰声能减弱或消失,噪声成分增加。麻痹声带位置直接影响嗓音声学性质,NNE更能客观反映麻痹声带的位置及声门闭合程度。杓状软骨拨动后各项声学参数均下降,声谱图中高频区声能有所恢复,噪声成分减少。结论 计算机声学分析各项参数均可作为评价声带麻痹嗓音损害程度的定量指标,NNE可作为客观反映麻痹声带的位置及声门闭合程度的定量参数。声谱图则以视觉图象形式显示了声带麻痹嗓音的声学特征,和声学参数结合,两者均可有效反映声带麻痹病变程度及声门闭合状态,有助于这一疾病疗效及预后的客观评价。
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    【中图分类号】 R767.6+4 【文献标识码】 A

    【文章编号】1006-7299(2000)02-0080-03

    Acoustic Analysis in Patients With Unilateral Vocal Cord Paralysis by Computer Technique

    Xu Jiejie,Qi Qinhong,Qiao Zonghai

    (Department of Otolaryngology,First Affiliated Hospital of Nanjing

    Medical University,Nanjing,210029)
, 百拇医药
    【Abstract】 Objective To investigate the acoustic characteristics of unilateral vocal cord paralysis and evaluate the effect of acoustic analysis technique on the diagnosis and treatment of vocal cord paralysis.Methods The voice signals of sustained vowel /a/ were measured using a micro-computer with Dr.Speech software in 50 healthy adults and 30 patients with unilateral vocal cord paralysis.The acoustic parameters(jitter,shimmer and NNE)and spectrographic characteristics(harmonic waves,formants and noise)were analysed.The acoustic changes before and after the treatment of arytenoid motion were observed and compared.Results All acoustic parameters were significantly increased in unilateral vocal cord paralysis.The pathologic spectrograph showed decrease or loss of harmonic waves and formants,and increase of noise,in middle and high frequencies.There was a relationship between NNE and the position of the vocal cord.The acoustic parameters were significantly decreased after the treatment of arytenoid motion.Conclusion The present study suggested that the acoustic parameters may be used to estimate the degrees of voice lesion as objective standards and NNE may judge the degree of glottic closure. Both acoustic parameters and spectrograph are of value in the diagnosis,treatment effect and prognositic observation of the vocal cord paralysis.
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    【Key words】 Vocal cord paralysis Acoustic analysis Spectrograph

    随着电子技术的发展,应用计算机声学测试技术进行嗓音信号的检测分析,已成为一种客观评价嗓音功能的检查方法。近年,文献中主要报道了喉部炎症及肿瘤患者的嗓音声学检测分析研究结果[1~3]。自1998年4月~1999年5月采用计算机声学测试软件对50例正常成人及30例单侧声带麻痹患者的持续元音信号进行了检测,对其主要声学参数及声谱图特征进行了观察分析,现报告如下。

    1 资料与方法

    1.1 测试对象

    对照组:随机选择健康成人50例,男性26例,女性24例,年龄18~50岁。发声正常,喉镜检查声带外观及运动正常。无烟酒嗜好,无咽喉、呼吸及神经系统疾病史。
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    喉病组:单侧声带麻痹患者30例,男性20例,女性10例,年龄25~62岁。病因包括肺或食管肿瘤(10例)、甲状腺手术损伤(8例)、上呼吸道感染(5例)、原因不明(7例)。病程1个月~3年。所有患者均发声嘶哑,经喉镜检查确定一侧声带固定不动,其中声带固定于正中位者6例,旁中位者18例,中间位者6例。24例声带旁中位或中间位固定者进行了杓状软骨拨动治疗。

    1.2 测试方法

    计算机声学测试分析系统硬件包括IBM微机、声卡、音箱、话筒及打印机,软件采用泰亿格电子有限公司的Dr.Speech Science for Windows。测试在隔音条件下进行,环境噪声在45 dB(A)以下。受试者坐位,口距话筒约5 cm,以舒适自然声强及音调发元音/a/,持续3~5秒。嗓音信号经放大输入计算机,实时显示声波图形,选取中间平稳段声样进行声学处理,观察分析频率微扰(jitter)、振幅微扰(shimmer)、声门噪声能量(normalized noise energy,NNE)及声谱图特征(谐波、共振峰、噪声成分等)。
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    2 结果

    2.1 正常成人嗓音声学参数值及声谱图特征 正常对照组嗓音声学测试结果见表1,女性各项声学参数值略大于男性,但差别无显著意义。声谱图由连续、规律、清晰的谐波波纹构成,1 000 Hz附近低频区、2 500 Hz附近中频区及4 000 Hz附近高频区分别可见声能增强的第一、二、三共振峰(F1、F2、F3),高频区偶见极少量噪声成分(图1)。

    2.2 单侧声带麻痹患者嗓音声学参数值及声谱图特征 30例单侧声带麻痹患者嗓音声学测试结果见表1,和正常值比较,各项参数均值均明显升高,差别有显著意义。声谱图主要表现中高频区谐波声能减弱或消失,F2、F3基本消失;低频区谐波呈现不规则、断裂现象;中高频区噪声成分增加(图2)。

    表1 正常及声带麻痹者嗓音声学参数值(0.gif (881 字节)±s)*
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    组别

    例数

    jitter(%)

    shimmer(%)

    NNE(dB)

    正常组

    声带麻痹组

    男

    女

    26

    24

    30

    0.22±0.08
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    0.24±0.09

    0.87±0.48

    1.52±0.92

    1.75±0.84

    4.32±2.35

    -16.39±4.75

    -17.58±5.05

    -7.34±4.21

    *正常组与声带麻痹组比较:P<0.01t8101.gif (4524 字节)
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    图1 正常成人(男性)声谱图

    2.3 不同麻痹声带位置声学参数值比较

    表2显示了不同麻痹声带位置的声学参数值,各项参数均值按正中位、旁中位、中间位顺序增高,差别有显著意义。其中NNE变化明显,正中位的数值接近正常,旁中位数值约高于正中位1倍,中间位数值高于正中位近2倍。t8102.gif (2850 字节)

    图2 单侧声带麻痹(男性)声谱图

    表2 不同麻痹声带位置声学参数(0.gif (881 字节)±s)*
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    声带位置

    例数

    jitter(%)

    shimmer(%)

    NNE(%)

    正中位

    旁中位

    中间位

    6

    18

    6

    0.52±0.03

    0.78±0.25
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    0.97±0.32

    2.98±0.22

    3.89±0.54

    4.88±1.12

    -16.12±3.42

    -8.96±2.34

    -5.45±2.10

    *各组之间比较:P<0.01

    2.4 声带麻痹杓状软骨拨动前后声学特征比较

    24例声带旁中位或中间位固定的患者行拨动治疗1次/周,共拨动2~3次,拨动后即行嗓音声学测试,拨动前后声学参数均值见表3,可见治疗后各项参数值均较治疗前有所下降,差别有显著意义。治疗后数值与正常值比较,差别亦有显著意义。18例患者治疗后3个月声学测试复查,声学参数结果与治疗后即时测试结果基本一致。 表3 24例单侧声带麻痹者杓状软骨拨动前后声学参数值(0.gif (881 字节)±s)*
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    分组

    jitter(%)

    shimmer(%)

    NNE(%)

    治疗前

    治疗后

    0.95±0.28

    0.56±0.23

    4.78±1.16

    3.38±0.76

    -6.78±2.56

    -8.63±2.24
, 百拇医药
    *治疗前后比较P<0.01

    3 讨论

    嗓音信号相邻周期之间基频和振幅的微小变化称频率微扰和振幅微扰;发声时因声门非完全闭合,气流泄漏所产生的噪声能量称声门噪声能量。正常发声时,声带在气流动力及喉的神经肌肉协调作用下节律性开闭、振动,嗓音声学性质相对稳定。当声带病理改变影响其节律性运动时,喉声源声学性质将发生紊乱并掺入噪声成分,上述嗓音声学参数将发生相应变化。近年,许多报道均共认,病态嗓音的声学特征表现为频率及振幅扰动增加,周期谐波成分相对减少,噪声成分增加[1~6]。采用Dr.Speech软件对声带小结、声带息肉及喉癌等病态嗓音声学分析表明,jitter、shimmer及NNE等参数均较正常值不同程度升高[2~3]。文中观察结果显示,和正常值对比,单侧声带麻痹嗓音各项声学参数值均明显升高,并较文献中报道的声带小结、声带息肉等病态嗓音参数值高,与喉癌声学测试结果相近[2~3]。此结果提示,嗓音参数可以从声学角度提示喉部病理改变程度及性质,为喉功能损害程度的评价提供客观指标,并有助于喉部疾病的初步鉴别诊断。
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    NNE是发声时声门不能完全闭合所产生的噪声能量。Kasuya[7]认为在检测病理性嗓音时,声门噪声能量的改变比其他声学参数更为特异。亦有报道认为,声带边缘占位或运动受限致闭合差时NNE值变化明显[8]。文中观察显示,NNE明显受麻痹声带位置的影响,中间位数值最高,旁中位次之,正中位接近正常。此结果表明,NNE随声门闭合状况变化,可定量反映声门闭合的程度。

    郭志祥认为病态嗓音语图特征为出现非周期波形,高频能量增加及共振峰受损等[9];声带麻痹患者嗓音频谱表现F2以上噪声成分增多,F1仍为有规律的正常波纹[10]。文中观察认为,声带麻痹的声谱图主要变化为中高频区谐波及共振峰(F2、F3)声能减弱或丧失,代之以噪声成分。低频区谐波及F1仍存在,但局部可失去规律性及连续性。这种声谱图特征可能系声带麻痹患者声门不能完全闭合,发声时气流泄漏,所产生的气息嘶哑声能量减弱,仅能形成低频区声谱波纹。
, 百拇医药
    24例声带旁中位或中间位固定患者杓状软骨拨动后各项声学参数值较治疗前有所下降,但与正常值比较仍有显著差异。说明杓状软骨拨动治疗可帮助麻痹声带位置内移,矫正声门闭合不全,改善发音,但对声带麻痹无治愈作用。上述结果提示嗓音声学分析可作为嗓音疾病疗效评价的客观依据。

    综上所述,计算机嗓音声学分析各项参数均可作为评价声带麻痹嗓音损害程度的定量指标,并可客观反映麻痹声带的位置及声门闭合程度;声谱图则以视觉图象形式显示了声带麻痹嗓音的声学特征。两者均可有效反映声带麻痹病变程度,有助于这一疾病疗效及预后的客观评价。

    江苏省卫生厅资助项目(项目编号 EC 9603)

    作者简介:徐洁洁(1958-),女,江苏人,副教授、副主任医师,主要从事临床嗓音言语医学研究

    参考文献
, http://www.100md.com
    1,王明方,常捷燕,李宁,等.声带息肉、小结患者声谱图参数测试[J].临床耳鼻咽喉科杂志,1997,11:319.

    2,陈小玲,吴梁光,王薇.嗓音声学分析及声门图在喉科疾病的应用初探[J].听力学及言语疾病杂志,1999,7:4.

    3,高雄辉,麦秀芳.声带小结者嗓音分析和电声门图参数变化的比较[J].听力学及言语疾病杂志,1999,7:17.

    4,王丽萍综述.正常及病态嗓音声学分析中的某些进展[J].国外医学耳鼻咽喉科学分册,1988,12:260.

    5,余永真,张兵.正常人及喉病患者音调扰动的研究[J].中华耳鼻咽喉科杂志,1988,23:360.

    6,韩仲明,杨式麟.电子计算机在嗓音分析中的初步应用[J].临床耳鼻咽喉科杂志,1990,36.
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    7,Kasuya H,Roger K.Measurements of laryngeal turbulent noise in pathological voice[J].ASHA,1993,35:126.

    8,陈小玲,王薇,陈峰.电脑技术在声带息肉疗效评估中的应用[J].中国眼耳鼻喉科杂志,1996,1:52.

    9,郭志祥.声图及其在喉科的临床应用[M].上海:上海医科大学出版社,1991.2.

    10,郭志祥,甘小凡.声图在喉科的应用[J].中华耳鼻咽喉科杂志,1988,23:357.

    1999-07-07收稿

    1999-10-20修回, 百拇医药