峰度在評估復(fù)雜噪聲所引起聽力損失中的應(yīng)用

邱偉張美辨徐維超于寧孫偉何玉紅趙一鳴楊秋玲熊文波

1紐約州立大學(xué)普拉茨堡聽覺研究實驗室

2浙江省疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與職業(yè)衛(wèi)生所

3廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院

4解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉研究所

5紐約州立布法羅大學(xué)聽力耳聾研究中心

6甘肅省疾病預(yù)防控制中心職業(yè)衛(wèi)生所

7北京大學(xué)第三醫(yī)院流行病學(xué)研究中心

8十堰職業(yè)病防治院

9杭州愛華儀器有限公司

·刊首專稿·

峰度在評估復(fù)雜噪聲所引起聽力損失中的應(yīng)用

邱偉1張美辨2徐維超3于寧4孫偉5何玉紅6趙一鳴7楊秋玲8熊文波9

1紐約州立大學(xué)普拉茨堡聽覺研究實驗室

2浙江省疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與職業(yè)衛(wèi)生所

3廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院

4解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉研究所

5紐約州立布法羅大學(xué)聽力耳聾研究中心

6甘肅省疾病預(yù)防控制中心職業(yè)衛(wèi)生所

7北京大學(xué)第三醫(yī)院流行病學(xué)研究中心

8十堰職業(yè)病防治院

9杭州愛華儀器有限公司

大量的動物實驗和職業(yè)流行病學(xué)研究表明，目前的國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)低估了復(fù)雜噪聲對聽力的危害程度，雖然能量是必要的評估參量但并不充分，復(fù)雜噪聲本身的特性也至關(guān)重要。本文通過動物實驗的結(jié)果，介紹峰度作為噪聲能量的輔助參量，在評估復(fù)雜噪聲所致聽力損失的有效性，進而闡述如何從動物實驗的結(jié)果推廣到實際應(yīng)用的思路，并用實例加以驗證，對峰度參量研究的方向和應(yīng)用前景進行了討論。

復(fù)雜噪聲；峰度；噪聲所致聽力損失

邱偉，男，博士，高級研究員，現(xiàn)任美國紐約州立大學(xué)普拉茨堡聽覺研究實驗室主任，美國電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）高級會員，美國聲學(xué)學(xué)會會員。長期從事聽覺與噪聲以及生物醫(yī)學(xué)信號處理方面的研究，在噪聲性聽力損失、聽覺感知、語音識別和聽覺誘發(fā)電位自適應(yīng)處理方面有著豐富的研究經(jīng)驗，主持完成多項美國國家職業(yè)安全與衛(wèi)生研究院（NIOSH）課題研究項目，發(fā)表研究論文論著70余篇。近期的主要研究方向集中在復(fù)雜噪聲所致聽力損失(complex noise-induced hearing loss)的評估，以及噪聲性耳蝸突觸病變（noise-induced cochlear synaptopathy）的研究。針對目前國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)低估復(fù)雜噪聲對聽力損失的問題，該實驗室首先提出用峰度（Kurtosis）作為噪聲能量指標(biāo)的一個輔助參量，對復(fù)雜噪聲的特性進行描述，從而精確地評估復(fù)雜噪聲的生物效應(yīng)。作為主要研究者之一，設(shè)計并完成了大量的動物實驗和職業(yè)流行病學(xué)調(diào)查，驗證了峰度對復(fù)雜噪聲所致聽力損失評估的有效性。目前與NIOSH以及中國多家相關(guān)領(lǐng)域的研究機構(gòu)開展合作，以期進一步完善峰度參量對實際工業(yè)噪聲的評估功效。

This work was supported by grants from the National Institute for Occupational Safety and Health(NIOSH 200-2015-M-63857 and 200-2016-M-91922),Natural Science Foundation of China(61271380 and 30640085),and Zhejiang Provincial Fund for Key Research and Development Projects(2015C03039)

The authors declare that they have no competing financial interests.

1 國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)概述

國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)自頒布以來一直到最新的版本（ISO-1999,2013）[1]都是把噪聲的能量（等效聲級）作為唯一的測量和評估標(biāo)準(zhǔn)，中國頒布的國家噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)（GBZ 189-8，2007）[2]也不例外。國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)（ISO-1999）建立在“等能量假設(shè)”(equal-energy hypothesis,EEH)的基礎(chǔ)之上，“等能量假設(shè)”的描述有兩個層面：1）不論何種噪聲，只要它的等效聲級（Leq）是相同的，那么它對聽力的危害也是等效的；2）噪聲對聽力的等效作用在暴露的強度上以3-dB交換率來描述，即噪聲暴露的時間延長一倍，那么噪聲的強度應(yīng)該減少3dB；反之，如果噪聲暴露的強度增加3dB，那么允許的暴露時間應(yīng)該減少一半。目前國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)建議允許的等效聲級接觸限值是頻率A加權(quán)、8小時等效聲級85dBA，根據(jù)“等能量假設(shè)”如果暴露的噪聲等效聲級在88dBA，那么允許的噪聲暴露時間應(yīng)該減半，即4小時，國際上大多數(shù)國家都采用這一標(biāo)準(zhǔn)。

然而，越來越多的動物實驗和職業(yè)流行病學(xué)調(diào)查顯示，等能量假設(shè)的適用范圍僅限于平穩(wěn)（高斯）噪聲，而不適于非平穩(wěn)（復(fù)雜）噪聲。在等效聲級的條件下，帶有沖擊性、脈沖性的復(fù)雜噪聲對聽力產(chǎn)生的損害比平穩(wěn)噪聲大[3-15]。在工業(yè)和軍事噪聲中，這種帶有沖擊性或脈沖性的復(fù)雜噪聲是普遍存在的，等能量假設(shè)低估了復(fù)雜噪聲所致聽力損失的程度這一事實說明，雖然能量在噪聲所致聽力損失的評估中是必要參量，但不是唯一的參量，對噪聲本身特性的描述也應(yīng)該包含在評估參量中。

2 復(fù)雜噪聲的特性及峰度的應(yīng)用

復(fù)雜噪聲是由平穩(wěn)（高斯）背景噪聲上疊加瞬態(tài)高能量脈沖性噪聲所組成，圖1是一個典型的復(fù)雜噪聲的例子。從圖1可見，一種可能的描述復(fù)雜噪聲的方法是定量分析脈沖的峰值分布、脈沖的持續(xù)時間分布、以及脈沖之間的間隔時間分布。然而，這樣的一種分析方法在實際噪聲暴露的環(huán)境下并不實用，可操作性差。針對這個問題，Erdreich[16]提出了用統(tǒng)計量-峰度（kurtosis）來對復(fù)雜噪聲進行分類，并證明了這種分類的有效性。峰度的計算公式如下：

如方程式（1）所示，峰度被定義為四階中心矩除以二階矩。峰度可以被用來估量一個隨機過程（例如噪聲）相對于高斯分布的脈沖性，高斯噪聲的峰度值等于3，而按圖1定義的復(fù)雜噪聲的峰度值大于3，峰值越大，說明該復(fù)雜噪聲的脈沖性越高。用峰度作為評估參量能夠?qū)⒂绊懧犃Φ臅r域諸變量（如脈沖的峰值、持續(xù)時間及脈沖之間的間隔分布）歸結(jié)為一個簡單的參數(shù)并且易于計算，這為復(fù)雜噪聲的分類帶來極大的便利。

然而，分類的有效性并不能保證峰度對復(fù)雜噪聲所致聽力損失評估的有效性，因為作為聽力損失的評估參量，必須要符合以下條件：1）峰度與噪聲產(chǎn)生的聽力損失之間的關(guān)系必須是一個單調(diào)函數(shù)；2）不同結(jié)構(gòu)的噪聲暴露可以產(chǎn)生相同的峰度值，當(dāng)包括峰度參量在內(nèi)的所有噪聲評估參量都相同時，這些不同的噪聲暴露導(dǎo)致的聽力損失應(yīng)該是等效的。紐約州立大學(xué)普拉茨堡聽覺研究實驗室首先提出峰度作為能量的輔助參量的概念，并用大量的動物實驗驗證了峰度作為復(fù)雜噪聲的評估參量的有效性。

圖1 一個典型的復(fù)雜噪聲示例Fig.1 An example of a typical complex noise

3 峰度相關(guān)的動物實驗

本研究設(shè)計了多種噪聲暴露模式，這些噪聲暴露具有相同的頻譜（寬頻噪聲）和等效聲級（LAeq），但也具有不同的脈沖特性（不同的峰度）、暴露模式（連續(xù)或間斷型）以及能量變換模式（平穩(wěn)和非平穩(wěn)）。設(shè)計這些實驗的目的是：1）檢驗各種噪聲暴露的條件下等能量假設(shè)是否成立；2）觀察在等效聲級條件下，峰度與聽力損失之間的關(guān)系；3）在等效聲級和相同峰度的條件下，聽力損失與噪聲結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。

圖2顯示的是等效聲級條件下峰度與聽力之間的關(guān)系，一共有15組動物實驗，每組實驗有12～16只動物（南美栗鼠，Chinchilla），峰度值從3到85，暴露的模式有兩種：一種是連續(xù)5天的不間斷暴露；另一種是模擬實際工作場景：每天暴露量為8小時，其中每2小時有15分鐘間斷，每4小時有1小時間斷，一周暴露5天，休息2天，一共三周暴露19天。這兩種暴露模式具有等效的噪聲暴露聲級LAeq=100 dBA。從圖2可見：相同的等效聲級但不同峰度的噪聲產(chǎn)生出十分不同的外毛細胞損失（OHC loss）和永久聽閾位移（PTS2,4,8），聽力損失的程度隨著峰值[β(t)]的增加而增加，并在一定的峰度值之后達到一個平臺。

圖2 (a)組平均總外毛細胞（OHC）損失與峰度[β(t)]之間的關(guān)系；（b）在頻率2-，4-，和8kHz上平均永久聽閾位移（PTS）與峰度[β(t)]之間的關(guān)系。圖中的數(shù)據(jù)點取自圖中所示4個參考文獻，盡管它們各自的噪聲暴露協(xié)議不同，但它們都暴露于相同的等效聲級（Leq=100dBA）并且具有相似頻譜的噪聲環(huán)境下。Fig.2 (a)The group mean total number of outer hair cells (OHC)missing as a function of kurtosis[β(t)].(b)The group mean permanent threshold shift(PTS)averaged over the 2.0, 4.0 and 8.0 kHz frequencies as β(t)is increased.Data points were taken from the 4 indicated references that have all been exposed to noise paradigms having the same energy(Leq= 100dBA)and spectrum.

通過一系列（共78組，800只動物）峰度相關(guān)的動物實驗，得到以下結(jié)論：

（1）在等效聲級（Leq）條件下，復(fù)雜噪聲比高斯噪聲對聽力造成的損害更大[17,18]；

（2）能量和峰度是評估復(fù)雜噪聲所致聽力損失的必要參量[8-10,17-19]；

（3）在給定Leq和峰度的條件下，不同的噪聲結(jié)構(gòu)并不會對聽力損失產(chǎn)生顯著的影響，也就是說，能量和峰度可能也是評估復(fù)雜噪聲所致聽力損失的充分參量[19]。

（4）在相同Leq條件下，噪聲的峰值增加對聽力造成的損失也隨之增加，直到趨向飽和[8,9,18,19];

（5）等能量假設(shè)適用于評估高斯噪聲所致聽力損失。在給定Leq的條件下，在噪聲暴露的過程中聲級的變化并不對聽力損失程度產(chǎn)生影響[10]；

（6）在相同的峰度值的條件下，等能量假設(shè)也適用于評估復(fù)雜噪聲所致聽力損失。這一結(jié)果使大家對等能量假設(shè)的科學(xué)意義有了進一步的理解，并為等能量假設(shè)在復(fù)雜噪聲上的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[17]；

以上6條動物實驗的結(jié)果對峰度參量的實際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義：結(jié)論（1）～（3）指出在評估復(fù)雜噪聲的生物效應(yīng)時，峰度是一個重要的參數(shù)；而結(jié)論（4）～（6）可以當(dāng)作規(guī)則，以此演繹出不同的方法，將峰度參量應(yīng)用于各種工業(yè)噪聲所致聽力損失的評估。

4 峰度在評估噪聲危害程度的實際應(yīng)用

在將峰度應(yīng)用于評估工人在工業(yè)噪聲暴露下引起的聽力損失之前，需要解決以下的問題。

4.1 實際工業(yè)噪聲環(huán)境下的峰度計算

從計算峰度的方程式（1）可以看出，不同的計算窗口長度將得到不同的峰度值，在噪聲采樣頻率為48kHz的條件下，綜合考慮計算時效性、噪聲動態(tài)特性的跟蹤能力，經(jīng)過不同計算長度對不同噪聲暴露的計算對比，選定計算窗口長度為40秒，所有以上的動物實驗結(jié)果都是基于這個窗口長度，因此，對實際噪聲環(huán)境下的應(yīng)用也延用這個計算長度。在實際應(yīng)用時，使用專用的數(shù)字噪聲錄音儀（ASV5910-R，杭州愛華儀器有限公司）對工作噪聲環(huán)境做全程（8小時）錄音，采樣頻率為48kHz，用40s計算窗口對8小時錄音進行無重疊峰度計算，然后求出峰度均值，用這個平均峰度作為這個噪聲的特征參量。

4.2 峰度修正因子

將峰度參量應(yīng)用于噪聲所致聽力損失的流行病學(xué)研究比動物實驗復(fù)雜得多，除了必須了解每個被調(diào)查對象的接噪強度和接噪時間外，為了計算工作噪聲的峰度值，必須對被調(diào)查對象進行全程噪聲采樣。如前所述，峰度被用于描述噪聲的脈沖性，作為能量的輔助參量，它可以直接用于對能量的修正上；而等能量假設(shè)的成立提示峰度修正也可以作用于接噪時間上。為了將噪聲等效聲級、峰度和接噪時間有機地結(jié)合在一起，因此引入了“累積噪聲暴露（Cu?mulative noise exposure,CNE）”這一概念[20]如下：

式中LAeq,8h是在Ti工作時間內(nèi)（以年為單位）日常接觸的等效8小時A加權(quán)噪聲聲級，n指的是被調(diào)查對象的曾經(jīng)接觸過的噪聲的種類數(shù)（即變換過的工種和崗位），Tref=1年。為了能得到準(zhǔn)確的噪聲-劑量反應(yīng)，本研究要求被調(diào)查者只暴露于一種工作噪聲環(huán)境，這樣方程（2）便可以簡化為：

式中的常數(shù)10說明該式適用于等能量假設(shè)（即3dB的交換率），因為如果接噪時間加倍（即2T）時，代入方程（3）就等效于LAeq,8h增加了3dB，反之亦然。如前所述，方程（3）適用于高斯噪聲。

為將峰度（β）引入復(fù)雜噪聲所致聽力損失的評估，根據(jù)等能量假設(shè)的描述，可以用峰度值對CNE在能量上或者暴露時間上進行修正，由此產(chǎn)生了以下兩種修正方案：

方案一：暴露時間修正法：對方程（3）的常數(shù)10進行了如下修改，使該方程能夠適用于各類噪聲：

表1 按調(diào)查對象所在的工廠和車間劃分的各平均分量信息，包括平均噪聲強度、工齡、峰度值、原始CNE和峰度調(diào)整的CNE。Table 1 Abreakdown of average noise exposure,duration of exposure,kurtosis,unadjusted CNE and kurtosis-adjusted CNE, corresponding to the number of subjects exposed by plant and exposure source(worksite).

如圖2所示聽力損失與峰度值呈類似對數(shù)的關(guān)系，因此引入了ln(β)對CNE作對數(shù)調(diào)整，修正因子[(ln(β)+1.9)/log(2)]的引入是基于以下理由：等能量假設(shè)適用于高斯噪聲，而高斯噪聲的峰度值等于3，此時修正因子便等于10，方程（4）便退化至方程（3），即CNE'=CNE。而對于圖1所定義的復(fù)雜噪聲其峰度值β＞3，修正因子的數(shù)值便大于10，因此，就復(fù)雜噪聲而言，在Leq不變的條件下，這個修正因子的引入等效于延長了噪聲暴露的時間，使得累積噪聲暴露量增加（即CNE'＞CNE）。

方案二：噪聲能量修正法：Goley等[21]提出了一個峰度修正噪聲能量的方案如下：

式中βG是參考（高斯）噪聲的峰度值（βG=3），β是實際噪聲的峰度值，λ是一個正數(shù)常量，這個數(shù)值需要大量實際噪聲和對應(yīng)聽力損失數(shù)據(jù)，通過劑量-反應(yīng)關(guān)系來求得。這個修正方案看起來比較直觀：當(dāng)β＞3時，對復(fù)雜噪聲的修正相當(dāng)于按公式（5）的第二項增加噪聲的聲級。經(jīng)能量修正后的累積噪聲暴露量由下列公式表示：4.3峰度在評估復(fù)雜噪聲所致聽力損失中的實際應(yīng)用[14]

當(dāng)前所用的國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)基于半個多世紀(jì)前收集的噪聲數(shù)據(jù)，受當(dāng)時記錄設(shè)備的限制，絕大多數(shù)的噪聲數(shù)據(jù)只記錄了分段的聲級水平，這些數(shù)據(jù)已經(jīng)陳舊，并且測量的都是平穩(wěn)噪聲，不適用于復(fù)雜噪聲所致聽力損失的評估。美國國家職業(yè)安全與衛(wèi)生研究院（National Institute for Occupational Safety and Health，NIOSH）在1998年版的《噪聲暴露推薦標(biāo)準(zhǔn)修正報告》[22]中強調(diào)了收集復(fù)雜噪聲數(shù)據(jù)的必要性。近年來，在國內(nèi)開展了工業(yè)噪聲和工人聽力數(shù)據(jù)的收集工作，數(shù)據(jù)的收集包括三部分：1）問卷調(diào)查；2）聽力測試；3）個體工人全程工作噪聲錄音。該數(shù)據(jù)收集工作獲得國內(nèi)相關(guān)單位的倫理委員會批準(zhǔn)，參加的工人都被告知研究的目的和方法，并簽署知情同意書。

4.3.1 數(shù)據(jù)的收集

在河南和浙江省對163名暴露于高斯噪聲和178名暴露于復(fù)雜噪聲的工人進行了數(shù)據(jù)采集，包括問卷、純音測聽和噪聲錄音。表1列出了按調(diào)查對象所在的工廠和車間劃分的各平均分類信息。

4.3.2 噪聲所致高頻聽力損失的定義

眾所周知，噪聲對聽力造成的不良生物效應(yīng)首先反應(yīng)在高頻段（主要在3～6kHz頻段），將高頻聽力損失定義為：根據(jù)年齡和性別進行調(diào)整后的任何一只耳在3、4或6kHz的聽力閾值大于等于30dB。這樣的定義主要從保護聽力的角度出發(fā)。根據(jù)該定義對每一位調(diào)查對象的聽力數(shù)據(jù)進行了分析，用暴露時間修正方案按方程（3）和（4）分別計算原始CNE和峰度調(diào)整后的CNE'。把所有調(diào)查對象按其累積噪聲暴露的范圍以5-dB的間隔進行歸類，求出每個CNE范圍內(nèi)調(diào)查對象的高頻聽力損失率（%Loss），表2列出了暴露于高斯和復(fù)雜噪聲的工人在各CNE段的高頻聽力損失率。

表2 暴露于高斯和復(fù)雜噪聲的工人在各5-dB CNE段的高頻聽力損失率Table 2 The prevalenceAHFNIHL(%Loss)among workers exposed to G and non-G noises by 5 dB strata of unadjusted and kurtosis adjusted CNE.

圖3 復(fù)雜（非高斯）噪聲（N=178）和高斯噪聲（N=163）暴露的劑量-反應(yīng)關(guān)系。（A）原始累積噪聲暴露的劑量-反應(yīng)關(guān)系圖；（B）經(jīng)峰度調(diào)整后累積噪聲暴露的劑量-反應(yīng)關(guān)系圖。圖中的AHFNIHL指的是經(jīng)年齡和性別校正后的高頻聽力損失。Fig.3 Independent dose-response relationships for long-term complex non-G noise(N=178)and G noise(N=163)exposures using both(A)unadjusted CNE and(B)kurtosis adjusted CNE. The AHFNIHL stands for age and gender adjusted high frequency noise-induced hearing loss.

圖3以圖形的方式顯示了表2的高頻聽力損失的劑量-反應(yīng)關(guān)系。從圖3可見，如果沒有進行峰度調(diào)整（原始CNE），在相同的CNE段復(fù)雜噪聲所致的高頻聽力損失率總是高于高斯噪聲，尤其是在100-dBA段有顯著差異（ANOVA;F=5.6;df=1;P= 0.02），在95-和105-dBA段雖然沒有顯著性差異，但復(fù)雜噪聲所致的高頻聽力損失率都高于高斯噪聲20%左右（圖3A）；用噪聲的平均峰度對CNE進行調(diào)整之后，這種差異消失了（圖3B），因為對復(fù)雜噪聲而言，調(diào)整后的和原始的CNE相比增大了，增加的程度由對應(yīng)的噪聲峰度值的對數(shù)決定，而對高斯噪聲而言，調(diào)整前后沒有變化。

5 討論

峰度能夠簡單有效地描述噪聲脈沖性的這一特性，以及大量動物實驗和如本文所述的在工業(yè)噪聲中的實際應(yīng)用的結(jié)果，證明了峰度作為能量的輔助參量，能夠有效地評估復(fù)雜噪聲的生物效應(yīng)，使得峰度成為一個非常有潛力的噪聲暴露評估參量，用以彌補當(dāng)前國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)對復(fù)雜噪聲導(dǎo)致聽力損失存在低估的不足。然而，仍有一些問題需要解決：首先，大規(guī)模噪聲數(shù)據(jù)庫的建立是當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)前國際噪聲標(biāo)準(zhǔn)的制定，是建立在半個世紀(jì)前采集的噪聲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，這些數(shù)據(jù)由于受當(dāng)時測量思路及設(shè)備的限制，有許多不足之處，例如絕大部分的噪聲是平穩(wěn)噪聲，記錄的數(shù)據(jù)除了幾個不同時段的聲級信息，沒有其它噪聲特性的描述。隨著科技的發(fā)展，對噪聲的測量的記錄的手段也越來越先進，但噪聲數(shù)據(jù)庫卻沒有跟上科技發(fā)展的步伐，這也是當(dāng)前國際噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)不能得到及時得到修正的原因所在。針對上述數(shù)據(jù)缺陷，結(jié)合對噪聲特征描述的需求，在新的噪聲數(shù)據(jù)庫中，除了常規(guī)的對被調(diào)查者進行問卷調(diào)查和聽力閾值檢測之外，還要有相應(yīng)工作環(huán)境的全程（通常是8小時）噪聲暴露錄音，全程噪聲錄音不僅能滿足對個體所暴露的工作噪聲進行峰度分析的需要，更重要的是，它完整地記錄了工作噪聲的所有內(nèi)容，可以被研究人員用各種不同的方法加以研究分析，從而提取各種可能的有效特征參量，建立更加精確的預(yù)測模型，以到達聽力保護的目的。本文作者通力合作，開發(fā)了適用于個體攜帶的全程噪聲記錄儀，建立了一個初具規(guī)模的、包括個體全程噪聲錄音的新型工業(yè)噪聲數(shù)據(jù)庫，文中討論的應(yīng)用實例中的數(shù)據(jù)便是取自這個數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫的建立得到中美兩國政府相關(guān)機構(gòu)的資助。

其次，需要明確峰度作為能量的輔助參量的適用范圍，也就是峰度作用閾值。Qiu等[9]在對南美栗鼠的動物實驗中發(fā)現(xiàn)，在連續(xù)5天的噪聲暴露環(huán)境下，等效噪聲聲級低于或等于90dBA時，高斯噪聲和復(fù)雜噪聲對聽力產(chǎn)生的損害的差異不顯著，當(dāng)?shù)刃暭壌笥?0dBA時，復(fù)雜噪聲產(chǎn)生的聽力損失比高斯噪聲大，對聽力的損害程度隨峰度增加而增加。這一結(jié)果提示：在噪聲暴露的生物效應(yīng)的評估上，噪聲能量是最重要的參量，只有當(dāng)噪聲達到一定的等效聲級，峰度作為輔助參量，在評估復(fù)雜噪聲所致聽力損失才起到作用，我們稱這個強度水平為峰度作用閾值。由此推論，對人的聽覺系統(tǒng)，應(yīng)該也存在這樣一個峰度作用閾值，低于這個閾值，峰度對復(fù)雜噪聲所致聽力損失評估的作用不再顯著。初步收集的工業(yè)數(shù)據(jù)表明：在LAeq,8h=85dBA（國際及中國噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)的等效聲級接觸限值）的噪聲暴露環(huán)境下，復(fù)雜噪聲產(chǎn)生的聽力損失顯著地大于高斯噪聲，提示峰度作用閾值應(yīng)當(dāng)小于85dBA，這個閾值的確定需要大量實際的噪聲劑量-反應(yīng)數(shù)據(jù)。

另外一個值得研究的問題是脈沖峰值。研究表明：當(dāng)脈沖峰值超過140 dB時，噪聲除了以代謝的方式對聽覺系統(tǒng)產(chǎn)生損害外，還以機械的方式直接損害聽覺系統(tǒng)[23,24]，本文所涵蓋的復(fù)雜噪聲主要針對峰值低于140 dB的噪聲，除了軍事脈沖噪聲，其它噪聲的峰值基本上不超過140 dB，都在峰度評價的范圍內(nèi)。而峰度對軍事噪聲性聽力損失的評估作用有待進一步研究。

美國2013年發(fā)布的National Research Agenda for the Prevention of Occupational Hearing Loss[25]中有關(guān)脈沖噪聲的五個研究目標(biāo)中，前三個明確指出要對峰度參數(shù)展開大規(guī)模的職業(yè)流行病學(xué)研究，評估峰度對現(xiàn)有噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)的修正的可行性和適用范圍，并且在美國展開工業(yè)噪聲的峰度測量，評估現(xiàn)有噪聲暴露標(biāo)準(zhǔn)低估復(fù)雜噪聲的危害程度。峰度作為一個評價復(fù)雜噪聲所致聽力損失的潛在指標(biāo)，越來越受到相關(guān)研究人員的重視，在噪聲測量方面，峰度也將和能量一起成為關(guān)鍵的測量參數(shù)之一。

1 International Standard ISO 1999(2013).Acoustics–Determination of occupational noise exposure and estimation of noise-induced hearing impairment.Technical Comm.ISO/TC 43-Acoustics,Inter?national Organization for Standardization,Geneva,Switzerland.

2 中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：工作場所物理因素測量第8部分：噪聲，GBZ/T 189.8,2007. Occupational Health Standard of People’s Republic of China:Mea?surement of Physical Agents in Workplace,Part 8:Noise.GBZ/T 189.8,2007.

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25 National Research Agenda for the Prevention of Occupational Hear?ing Loss;Guest Editor,Mark R.Stephenson,Ph.D.Seminars in Hearing 2013;34:145–207.Copyright#2013 by Thieme Medical Publishers,Inc.,333 Seventh Avenue,New York,NY 10001,USA. DOI:http://dx.doi.org/10.1055/s-0033-1349351.ISSN 0734-0451.

The application of the kurtosis metric in evaluating hearing trauma from complex noise exposures

QIU Wei1，ZHANG Meibian2,XU Weichao3,YU Ning4,SUN Wei5,HE Yuhong6,ZHAO Yiming7,YANG Qiuling8,XIONG Wenbo91 Auditory Research Laboratory,State University of New York at Plattsburgh

2 Institute of Environmental and Occupational Health,Zhejiang Provincial Center for Disease Control and Prevention
3 School of Automation,Guangdong University of Technology
4 Otolaryngological Institute,Chinese PLA General Hospital
5 Center for Hearing and Deafness,State University of New York at Buffalo
6 Institute of Occupational Health,Gansu Provincial Center for Disease Control and Prevention
7 Center for Clinical Epidemiological Research,Peking University Third Hospital
8 Shiyan Institute of Occupational Disease Prevention
9 Hangzhou Aihua Instruments Co.,Ltd.
Corresponding author:Wei Qiu Email:wei.qiu@plattsburgh.edu

A number of animal experiments and epidemiologic studies in humans have demonstrated that current international standards for noise exposure may underestimate hearing trauma by complex noise.While energy is a necessary metric,it is not sufficient to evaluate hearing hazards from complex noise exposure.The characteristic of complex noise is also an important factor in evaluating complex noise-induced hearing loss(NIHL).In this paper,the studies on using kurtosis as a metric for complex NIHL evaluation in both animal and human models are introduced.The further research direction and application prospect of kurtosis are discussed.

Complex noise;kurtosis;noise-induced hearing loss

R764

A

1672-2922（2016）06-701-7

2016-12-01）

10.3969/j.issn.1672-2922.2016.06.002

美國國家職業(yè)安全與衛(wèi)生研究院資助項目（NIOSH）（200-2015-M-63857，200-2016-M-91922）；國家自然科學(xué)基金項目（61271380和30640085）浙江省重點研發(fā)計劃項目（2015C03039）

邱偉，博士，研究方向：聽覺與噪聲以及生物醫(yī)學(xué)信號處理

邱偉，Email:wei.qiu@plattsburgh.edu