直接音頻輸入技術(shù)在人工耳蝸助聽效果評估中的應(yīng)用

付鑫焱 高珊仙 張曉強(qiáng) 衡琳玲 屠文河 銀力 傅前杰

直接音頻輸入技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于助聽設(shè)備，可以使得助聽器、人工耳蝸等與FM、MP3以及電腦等外接音頻輸入設(shè)備相連接。直接音頻輸入一般通過音頻轉(zhuǎn)接線、轉(zhuǎn)接頭、音靴等輔助設(shè)備實現(xiàn)，使用者可以通過助聽設(shè)備清晰地聆聽外接輸入聲，當(dāng)僅啟用直接音頻輸入模式而不啟用麥克風(fēng)時，聆聽者可專心聆聽外接輸入聲，完全不受外界聲音干擾。助聽效果評估是通過觀察、記錄和分析對聲刺激的反應(yīng)了解聽覺系統(tǒng)功能的檢查技術(shù)，是臨床聽力學(xué)檢查中最基本和最重要的測試手段，可用于評價人工耳蝸植入者術(shù)后的聽覺和言語能力。純音測聽檢查聽覺頻率范圍內(nèi)不同頻率的聽敏度，可以反映整個聽覺系統(tǒng)的聽敏度；言語測聽檢查言語察覺閾和言語識別能力，可以反映言語辨別率和日常生活交流能力[1]。然而助聽效果評估一般需要在隔聲室內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)聲場中進(jìn)行，但很多醫(yī)療和康復(fù)機(jī)構(gòu)并不具備聲場條件，這給人工耳蝸術(shù)后的康復(fù)評價帶來諸多不便。隨著測試技術(shù)的不斷改進(jìn)，更加精細(xì)準(zhǔn)確的數(shù)字化信息技術(shù)介入言語測聽已成為助聽效果評估技術(shù)的發(fā)展方向[2]，經(jīng)過聽力言語康復(fù)工作者的不懈努力，目前已有多個版本的中文言語評估軟件可供使用[3]。通過電腦軟件直接音頻輸入的方式實現(xiàn)聽覺言語能力評估將為評價人工耳蝸、助聽器使用者的干預(yù)效果提供極大便利，使得測試不再需要依賴于造價昂貴、占地面積大的聲場測試條件，且不受外界噪聲干擾。本研究的目的為探討直接音頻輸入技術(shù)用于人工耳蝸植入者的術(shù)后聽力和言語能力評估的可行性。

1 對象及方法

1.1 研究對象

征集10例植入諾爾康晨星人工耳蝸系統(tǒng)（CS-10A植入體，NSP-60C言語處理器），術(shù)后言語康復(fù)效果良好（安靜環(huán)境下短句識別率＞70%），并且愿意參加測試的成人語后聾植入者，其中男性5例，女性5例，右耳植入7例，左耳植入3例，年齡25～60歲，平均年齡41.5±10.4歲，聽力障礙時長1～30年，平均5.9±9.0年，開機(jī)時間1.1～7.7年，平均4.5±1.8年，所有植入者言語狀況良好。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗場地與材料 測試場地：隔聲室標(biāo)準(zhǔn)聲場；測試設(shè)備：音箱、聲級計、聽力計、人工耳蝸調(diào)試設(shè)備、直接音頻輸入設(shè)備（含筆記本電腦、音頻轉(zhuǎn)接線、人工耳蝸設(shè)備）；測試軟件：美國加州大學(xué)傅前杰教授等開發(fā)的Angel HearTM（Version 1.05.01）測試軟件和MSPTM中文言語評估測試軟件（MSP中文言語識別軟件Version 5.04.01，開放式中文聽能綜合評估系統(tǒng)）[2]。

1.2.2 實驗方法

1.2.2.1 聲場設(shè)置 采用0°角聲場，揚(yáng)聲器中心與參考測試點等高且距離1 m，安靜環(huán)境下單音節(jié)詞識別率測試聲音信號、穩(wěn)態(tài)噪聲下短句識別閾值測試時信號聲和噪聲均來自正前方同一喇叭。

1.2.2.2 測試前計算機(jī)軟件系統(tǒng)音量校準(zhǔn) 將計算機(jī)音量調(diào)至最大，在聲場下播放系統(tǒng)校準(zhǔn)音，在距離外界喇叭平行1 m遠(yuǎn)（測試者聆聽位置）放置聲級計，調(diào)節(jié)系統(tǒng)音量輸出進(jìn)行輸出音量校準(zhǔn)（聲級計讀數(shù)顯示65 dB SPL），測試過程中保持相同的音量。

1.2.2.3 直接音頻輸入設(shè)置 通過音頻轉(zhuǎn)接線將計算機(jī)與人工耳蝸設(shè)備相連接，僅啟用直接音頻輸入而不啟用麥克風(fēng)，使得受試者能夠清晰地聽到直接輸入的音頻聲，并且不受外界聲音干擾。在該模式下測試助聽聽閾時，將計算機(jī)與人工耳蝸設(shè)備音量均調(diào)至最大；進(jìn)行言語測試時，將計算機(jī)音量調(diào)至最大，而人工耳蝸言語處理器的音量調(diào)至患者主觀感受與聲場下65 dB SPL的響度相差不多。

1.2.2.4 測試方法 測試前告知受試者需要測試及配合的內(nèi)容。進(jìn)行聲場測試時，通過連接電腦的音箱播放刺激聲；進(jìn)行音頻測試時，通過音頻轉(zhuǎn)接線連接電腦和人工耳蝸言語處理器給聲。在聲場和直接音頻輸入兩種條件下分別進(jìn)行的助聽聽閾測試、安靜環(huán)境下MSP單音節(jié)詞識別測試、穩(wěn)態(tài)噪聲下短句識別閾值測試，具體內(nèi)容如下：①助聽聽閾測試 聲場下進(jìn)行純音測聽時，使用標(biāo)準(zhǔn)聽力計進(jìn)行測試，并記錄4個頻率（0.5、1、2、4 kHz）的助聽聽閾。直接音頻輸入條件下進(jìn)行聽閾測試時，插入音頻設(shè)備，使用Angel HearTM軟件進(jìn)行純音測聽，同樣測以上4個頻率，測試前設(shè)置軟件的測試參數(shù)（測試頻率、測試耳（左、右）），測試時根據(jù)受試者是否聽到聲音在軟件上作出應(yīng)答并得到直接音頻輸入下的助聽聽閾。②安靜環(huán)境下MSP單音節(jié)詞識別率測試聲場和直接音頻輸入兩種條件下的單音節(jié)詞識別測試均采用MSPTM中文言語識別測試軟件進(jìn)行測試。本研究選擇安靜環(huán)境下MSP單音節(jié)詞識別率進(jìn)行測試，中文單字詞測試包括10組，每組50個單字詞，任選一組進(jìn)行測試。③穩(wěn)態(tài)噪聲下的短句識別閾值測試聲場和直接音頻輸入兩種條件下的短句識別閾值測試均采用MSPTM中文言語識別測試軟件進(jìn)行測試，測試材料包含5組短句，測試時任選一組進(jìn)行測試，每組包含20個常用句子，每個句子包含7個漢字[2]。選擇穩(wěn)態(tài)噪聲下的短句識別閾值進(jìn)行測試（測試時維持語音輸出響度不變，噪聲自適應(yīng)調(diào)整），以聆聽者能聽懂50%言語信號所需的最低的信噪比作為閾值，測試進(jìn)行兩次，若兩次測試信噪比差值≤3 dB則測試終止；若兩次測試差值＞3 dB則進(jìn)行第3次測試，最后以平均值計信噪比。

1.3 統(tǒng)計學(xué)方法

使用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計分析，結(jié)果用均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組間比較采用配對樣本t檢驗，兩組間相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)性檢驗，所有檢驗均為雙尾檢驗，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 聽力言語測試結(jié)果的比較

直接音頻輸入和聲場情況下的平均助聽聽閾、單音節(jié)詞識別率、短句識別閾測試結(jié)果見圖1。在0.5 kHz和1 kHz處，直接音頻輸入條件下的助聽聽閾（39.5±7.3 dB HL、34.0±5.2 dB HL）和聲場下的助聽聽閾（42.0±6.8 dB HL、36.5±5.3 dB HL）無顯著性差異（t=-1.168，P=0.273；t=-1.861，P=0.096，見圖1A）；在2 kHz和4 kHz處，直接音頻輸入條件下的助聽聽閾（29.0±8.1 dB HL、32.0±7.2 dB HL）與聲場下的助聽聽閾（38.5±3.4 dB HL、44.5±2.8 dB HL）相比具有極顯著性差異（t=-4.670，P=0.001；t=-7.319，P＜0.001，見圖1A）；直接音頻輸入條件下4個頻率的平均助聽聽閾（33.6±6.0 dB HL）極顯著好于聲場平均聽閾（40.4±4.2 dB HL，t=-6.106，P＜0.01）。安靜環(huán)境下直接音頻輸入的單音節(jié)詞識別率（68.2±7.4%）和聲場的單音節(jié)詞識別率（70.8±6.9%）無顯著性差異（t=-1.857，P=0.096，見圖1B）；穩(wěn)態(tài)噪聲環(huán)境下直接音頻輸入的短句識別閾（4.9±5.8 dB）和聲場的短句識別閾（3.5±4.5 dB）無顯著性差異（t=0.942，P=0.371，見圖1C）。以上結(jié)果表明兩種測試條件下的單音節(jié)詞識別率、短句識別閾測試結(jié)果基本一致，然而兩種條件下的助聽聽閾水平不完全一致。

圖1 直接音頻輸入與聲場條件下的測試結(jié)果比較

2.2 聽力言語測試結(jié)果的相關(guān)性及線性回歸分析

相關(guān)性檢驗表明，在0.5 kHz處，直接音頻輸入和聲場兩種情況下的助聽聽閾之間無顯著相關(guān)性（r=0.534，P=0.112，見圖2）；在1、2、4 kHz處，直接音頻輸入和聲場兩種情況下的助聽聽閾之間存在顯著相關(guān)性（r=0.670，P=0.034；r=0.651，P=0.042；r=0.739，P=0.015，見圖3）；直接音頻輸入和聲場兩種情況下的4個頻率的平均助聽聽閾之間也存在顯著性關(guān)性（r=0.821，P=0.004）。直接音頻輸入和聲場兩種情況下的安靜環(huán)境下單音節(jié)詞識別率之間具有極顯著相關(guān)性（r=0.811，P=0.004，見圖4），直接音頻輸入和聲場兩種情況下的穩(wěn)態(tài)噪聲環(huán)境下短句識別閾之間具有顯著相關(guān)性（r=0.647，P=0.043，見圖5）。結(jié)果表明兩種測試條件下的助聽聽閾（0.5 kHz除外）、單音節(jié)詞識別率、短句識別閾測試結(jié)果之間均具有顯著相關(guān)性。

圖2 直接音頻輸入與聲場條件下助聽聽閾測試結(jié)果（0.5 kHz）的相關(guān)性及線性回歸分析

圖4 直接音頻輸入與聲場條件下單音節(jié)詞識別率的相關(guān)性及線性回歸分析

圖3 直接音頻輸入與聲場條件下助聽聽閾測試結(jié)果（1 kHz、2 kHz、4 kHz）的相關(guān)性及線性回歸分析

圖5 直接音頻輸入與聲場條件下短句識別閾的相關(guān)性及線性回歸分析

3 討論

臨床上非常重視人工耳蝸植入者術(shù)后康復(fù)效果數(shù)據(jù)的收集[3]，由于受到時間、設(shè)備、場地等因素的限制，這項工作往往開展得并不順利。測聽是了解和評估聽障患者聽覺系統(tǒng)功能的主要方法，純音測聽可以得到人工耳蝸植入者術(shù)后定期的、動態(tài)的、不同時間的各頻率的聽閾值，言語測聽可以檢查受試者的言語覺察閾和言語識別能力[1]。純音測聽和言語測聽均是聽力學(xué)基本的測聽手段，對評估植入者的聽覺及言語康復(fù)效果具有重要的臨床指導(dǎo)意義[3，4]。然而，測聽需要設(shè)置獨立的隔聲室、具備聽力計設(shè)備和言語測聽材料，測聽方法的普及和推廣往往受到測聽材料、場地和經(jīng)費的限制。鑒于此，研究者不斷改進(jìn)和完善測聽技術(shù)，推動言語測聽系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和智能化[5～8]：陳雪清等研發(fā)了用于成人聽力康復(fù)的漢語計算機(jī)化訓(xùn)練及評價系統(tǒng)[9]；孫喜斌等報道計算機(jī)導(dǎo)航-聾兒聽覺評估學(xué)習(xí)系統(tǒng)能夠真實地表達(dá)兒童聽覺言語識別水平[10]；張華等建立了成人言語測聽材料和計算機(jī)言語測聽智能系統(tǒng)，可以對CD音頻進(jìn)行數(shù)字化分割并經(jīng)過聽力計放大輸出[11，12]；洪夢迪等報道使用頭戴式耳機(jī)可獲得可靠的人工耳蝸植入后助聽聽閾并且比聲場測試更加簡便易行[13]；郗昕等建立了計算機(jī)輔助的中文言語測聽平臺，代替了傳統(tǒng)的CD以及聽力計中自帶的單一固化的言語材料[4]；傅前杰等研發(fā)了Angel HearTM和MSPTM系統(tǒng)，系統(tǒng)依托于電腦軟件、手機(jī)APP等可以直接進(jìn)行準(zhǔn)確的聽力、言語測試[2]。隨著直接音頻輸入技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使得佩戴者能夠清晰地聽到直接輸入的音頻聲；同時隨著計算機(jī)輔助純音測聽系統(tǒng)以及中文言語測試系統(tǒng)的開發(fā)，使得依托于直接音頻輸入技術(shù)和軟件測試平臺對助聽設(shè)備佩戴者進(jìn)行聽覺能力評估成為可能。也就是說，任何以計算機(jī)或其他音頻輸入設(shè)備為載體的言語測試材料均可以通過人工耳蝸直接音頻輸入的方式播放給患者，從而達(dá)到效果評估的目的，并無需受到場地、音箱設(shè)備的限制以及環(huán)境噪聲的干擾。事實上，直接音頻輸入測聽技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國外人工耳蝸植入者的術(shù)后效果評估[14～16]，然而國內(nèi)并未有采用該技術(shù)進(jìn)行測試的相關(guān)報道，目前國內(nèi)的人工耳蝸術(shù)后效果評估通常仍在聲場下或者安靜的房間中進(jìn)行。本研究采用了傅前杰等研發(fā)的Angel HearTM和MSPTM系統(tǒng)，利用直接音頻輸入技術(shù)對人工耳蝸植入者進(jìn)行助聽聽閾和言語評估。

本研究助聽聽閾測試結(jié)果表明：聲場下的助聽聽閾與其他文獻(xiàn)報道基本保持一致[17～19]。直接音頻輸入條件下與聲場條件下各個頻率的助聽聽閾水平并不完全一致。這可能是因為直接音頻輸入測試的校準(zhǔn)方法復(fù)雜，其音頻信號先從電腦傳送至人工耳蝸言語處理器，然后以電刺激的形式刺激螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞從而形成聽覺，電腦設(shè)備型號的差異、植入者自身的MAP（T/C值）不同、個體間對電刺激響度的感知差異等因素均可能對直接音頻輸入下的校準(zhǔn)造成阻礙。直接音頻輸入測試的音頻信號不經(jīng)過麥克風(fēng)處理，與聲場下人工耳蝸言語處理器通過麥克風(fēng)拾取到的聲音信號存在一定差異，只有聲場下的助聽聽閾才能夠準(zhǔn)確地反映人工耳蝸植入者通過麥克風(fēng)進(jìn)行日常聽聲的狀態(tài)。因此，直接音頻輸入下的助聽聽閾雖然可以體現(xiàn)植入者的助聽效果，但是測試結(jié)果受到校準(zhǔn)問題的影響。

本研究中安靜環(huán)境下的單音節(jié)詞識別率測試以及穩(wěn)態(tài)噪聲環(huán)境下的言語識別閾測試在兩種條件下（聲場、直接音頻輸入）的言語測聽結(jié)果具有一致性。本研究中單音節(jié)詞識別率與之前報道的結(jié)果相匹配[19]。關(guān)于噪聲下的言語識別閾測試，本研究采用了自適應(yīng)算法進(jìn)行測試，即保持語音響度輸出不變而噪聲自適應(yīng)調(diào)節(jié)。根據(jù)之前的研究結(jié)果表明，正常聽力成年人的噪聲下句子識別閾平均在-5 dB左右[20，21]，人工耳蝸植入者的言語識別閾一般較正常聽力人群高。言語測試主要反映言語覺察和言語識別能力，聽力師有時會將聲音調(diào)至受試者感覺舒適的響度進(jìn)行測試，因此直接音頻輸入下的言語測試雖然無法進(jìn)行精確校準(zhǔn)信號聲響度，但仍能夠很好地反映植入者的助聽言語效果。此外，頭相關(guān)傳輸函數(shù)（head related transfer functions，HRTF）的應(yīng)用使得直接音頻輸入模式下可以模擬空間聽覺，例如，可以實現(xiàn)信號聲來自正前方，而噪聲信號分別來自不同方位（-90°、0°和90°）的情況，因此直接音頻輸入結(jié)合計算機(jī)軟件的模式可以滿足絕大部分的言語測聽場景[14]。

綜上，直接音頻輸入技術(shù)可以應(yīng)用于人工耳蝸植入者的術(shù)后言語測聽，且簡便易行，對于人工耳蝸植入者的術(shù)后聽覺能力評估具有一定的實際臨床意義；同時期望將來研發(fā)出可以對直接音頻輸入下的助聽聽閾測試進(jìn)行精確校準(zhǔn)的技術(shù)。

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