峰度在評估復(fù)雜噪聲引起聽力損失的研究

廣東工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院　曾毅強　徐維超

紐約州立大學(xué)普拉茨堡聽覺研究實驗室　邱　偉

1.前言

噪聲性耳聾是一種常見的職業(yè)病。工業(yè)噪聲普遍存在于生產(chǎn)勞動環(huán)境中，會損害人體的聽覺、心血管、消化、神經(jīng)、內(nèi)分泌以及視覺系統(tǒng)等，引起功能器官的紊亂和疾病。嚴(yán)格控制噪聲顯得十分重要。噪聲測量與評價是工業(yè)噪聲防治工作的基礎(chǔ)和難點。在噪聲所致生物效應(yīng)研究中，復(fù)雜噪聲對工人聽力的損害是一個尚待研究的問題[2]。本文將研究峰度應(yīng)用于評價復(fù)雜噪聲所致聽力損失的實際效果。

2.峰度介紹

當(dāng)前噪聲暴露水平的國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 1999-2013）僅僅依賴于能量尺度。等能量假說認(rèn)為患噪聲引起的聽力損失的風(fēng)險與噪聲暴露總能量成函數(shù)關(guān)系[5]。但是一些流行病學(xué)上的研究表明工人在含有沖擊噪聲的環(huán)境中患噪聲性耳聾概率更高。Hamernik等[7]和邱偉等[8]的動物研究證實噪聲能量的時間分布在噪聲性耳聾上是一個重要的因素。不幸的是，這些研究都沒有在復(fù)雜噪聲與噪聲性耳聾之間的劑量-反應(yīng)關(guān)系上提供足夠的信息。而建立劑量-反應(yīng)關(guān)系的難點在于并沒有一個普遍接受的方式去描述復(fù)雜噪聲[5]。

以峰度來測量脈沖噪聲是Erdreich提出的，他建議用11s的時間長度來計算峰度，再用平均方法求出平均峰度，并與預(yù)先選定的峰度值進行比較。如果大于預(yù)定值，則將該噪聲劃分為脈沖噪聲;反之，則為非脈沖噪聲[2]。

峰度是用來度量數(shù)據(jù)在中心的聚集程度。噪聲的峰度值可以通過專用錄音儀記錄音頻后計算獲得。峰度是一個常被用來描述一個隨機變量概率分布形狀的統(tǒng)計量[2]。峰度的計算公式如下：

正態(tài)分布的峰度值約為3，而峰度大于3的分布稱為高峰度分布[2]。高峰度分布表現(xiàn)出在均值附近較為集中，而尾部趨于平坦的特性。

評估噪聲暴露與工人聽力損失的劑量-反應(yīng)關(guān)系，通常將LAeq,8h與工人的噪聲工作工齡結(jié)合計算累積噪聲暴露量，用于量化每個研究對象的噪聲暴露水平[6]。

其中，LAeq，8h是8小時等效連續(xù)A加權(quán)聲級，在時間間隔Ti（年）里產(chǎn)生；n是該工人在工作中暴露的不同種類噪聲的總個數(shù)；Tref=1年。為了能得到準(zhǔn)確的噪聲-劑量反應(yīng)，本研究要求被研究對象只暴露于一種工作噪聲環(huán)境，那么n=1，方程(2)可簡化為：

為將峰度β引入復(fù)雜噪聲所致聽力損失的評估，根據(jù)等能量假說的描述，可以用峰度值對CNE在暴露時間上進行修正，使該方程能夠適應(yīng)各種噪聲：

因為聽力損失與峰度值呈類似對數(shù)關(guān)系，因此引入ln(β)對CNE`作對數(shù)調(diào)整。高斯噪聲的峰度值約等于3，修正項[(ln(β+1.9)/log(2)]便等于10，因此，對于高斯噪聲，其經(jīng)峰度調(diào)整的CNE`等于未調(diào)整前的CNE。從方程(4)可以看出，對于確定的LAeq，8h，復(fù)雜噪聲的累積噪聲暴露量大于高斯噪聲。

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?；谝陨蟿游飳嶒瀃7][8]，本文亦選取40秒計算窗口長度。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之一[1]。

目前國內(nèi)外用峰度來對噪聲進行測量和評價主要涉及動物方面，而在人群中峰度對聽力損失的劑量反應(yīng)關(guān)系尚待進一步驗證。

3.實驗過程及結(jié)果

采用國產(chǎn)ASV5910-R數(shù)字噪聲錄音儀，該儀器可以對被調(diào)查對象進行全程噪聲采樣，生成WAV格式音頻。通過讀取該WAV頭文件的信息，可以獲取靈敏度讀數(shù)，計算8h等效連續(xù)A聲級（LAeq,8h）等。

分別對6個工廠300多名暴露于工業(yè)噪聲的工人進行數(shù)據(jù)采集，包括噪聲錄音、純音測聽和問卷調(diào)查。其中接觸高斯噪聲86人，復(fù)雜噪聲277人。研究對象經(jīng)過嚴(yán)格篩選，聽力數(shù)據(jù)經(jīng)過年齡和性別校正。

噪聲對聽力造成不良生物效應(yīng)首先反應(yīng)在高頻段（主要在3-6kHz），于是將高頻聽力損失定義為：根據(jù)年齡和性別進行調(diào)整的任何一只耳在3、4或6kHz的聽力閾值大于等于30dB。根據(jù)該定義對每一位研究對象的聽力數(shù)據(jù)進行分析，按方程（3）和（4）分別計算CNE和經(jīng)峰度調(diào)整的CNE`。把全部研究對象按其累計噪聲暴露量每5dB進行間隔。分別計算每個CNE間隔內(nèi)研究對象的高頻聽力損失率（%Loss），表1和表2列出了暴露于高斯和復(fù)雜噪聲工人在各CNE和CNE`間隔內(nèi)高頻聽力損失率。

表1　暴露于復(fù)雜和高斯噪聲的工人在每5dB CNE段的高頻聽力損失患病率

表2　暴露于復(fù)雜和高斯噪聲的工人在每5dB經(jīng)峰度調(diào)整后CNE`段的高頻聽力損失患病率

圖1　復(fù)雜噪聲和高斯噪聲的累積噪聲暴露與高頻聽力損失患病率的關(guān)系

圖2　復(fù)雜噪聲和高斯噪聲的經(jīng)峰度調(diào)整后累積噪聲暴露與高頻聽力損失患病率的關(guān)系

4.結(jié)果分析

圖1和圖2以圖形方式分別顯示了表1和表2的高頻聽力損失的劑量-反應(yīng)關(guān)系。從圖1可以看出，在相同的CNE區(qū)間復(fù)雜噪聲引起的高頻聽力損失患病率明顯高于高斯噪聲；而用平均峰度對CNE進行調(diào)整后，兩者之間的差異顯著縮小，這是由于復(fù)雜噪聲的峰度值較大，經(jīng)峰度調(diào)整后的CNE`比原始的CNE增大，而高斯噪聲的峰度值趨向于3，調(diào)整后CNE`變化不大。

5.討論

本文應(yīng)用新的數(shù)據(jù)源對峰度應(yīng)用于評價復(fù)雜噪聲所致聽力損失的實際效果作出驗證，證明了峰度可以作為能量的輔助參量，能夠更有效地評估工業(yè)噪聲，特別是復(fù)雜噪聲引起的工人聽力損失，峰度可作為一個很好的候選參量。顯而易見，峰度有簡單，容易計算等特點。但是它也有明顯的不足，如計算峰度統(tǒng)計量時使用40秒窗口是由于計算機性力所限、參考之前動物實驗[7][8]等原因，而不同的窗口長度會直接影響峰度值的大小。從而影響最終累積噪聲暴露量的計算。隨著人們使用耳機的日益頻繁，日常接觸到的噪聲疊加工業(yè)噪聲將對實驗統(tǒng)計結(jié)果的影響增大。如何更好地排除這些因素尚需更加深入的研究。

[1]邱偉,張美辨,徐維超,等.峰度在評估復(fù)雜噪聲所引起聽力損失中的應(yīng)用[J].中華耳科學(xué)雜志,2016,14(6):701-707.

[2]邱偉,Roger,Hamernik,等.峰度在噪聲所致生物效應(yīng)評價方面的研究進展[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2006,86(11):785-789.

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[4]陳輝,蔣健敏,張美辨,等.工業(yè)噪聲測量指標(biāo)研究進展[J].浙江預(yù)防醫(yī)學(xué),2016,28(4):376-379.

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