基于小波算法的腦電客觀記憶加工指數(shù)用于評(píng)估兒童言語(yǔ)障礙的可行性研究

李絢

摘要：目的：評(píng)價(jià)腦電客觀記憶加工指數(shù)（Working Memory Function Index，WMFi）用于評(píng)估兒童言語(yǔ)障礙（speech disorders，SD）的可行性。方法：隨機(jī)選取廣東省中醫(yī)院2016年6月份確診的言語(yǔ)障礙兒童58例，其中58例言語(yǔ)障礙兒童為實(shí)驗(yàn)組（n=58，平均年齡為5.7±2.0），正常腦體檢兒童（n=58例，平均年齡為6.3±1.9）為對(duì)照組。使用多功能組合式監(jiān)護(hù)儀HXD-Ⅰ進(jìn)行6分鐘腦功能狀態(tài)定量測(cè)量，通過(guò)腦電算法獲得腦電客觀記憶加工指數(shù)。結(jié)果：言語(yǔ)障礙兒童的腦電客觀記憶加工WMFi明顯低于對(duì)照組兒童（P<0.001）。結(jié)論：腦電WMFi能夠有效快捷地評(píng)估言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力，有進(jìn)一步推廣的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：言語(yǔ)障礙兒童；腦電波；小波算法；記憶加工

中圖分類號(hào)：R332.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 背景

兒童言語(yǔ)障礙（speech disorder）是指多種原因?qū)е碌膬和Z(yǔ)言理解力、口頭表達(dá)力明顯落后于同年齡段兒童應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn) [1]。研究表明，學(xué)齡前兒童出現(xiàn)言語(yǔ)障礙的比例較高，約有7%～10%的兒童發(fā)育遲緩，約有3%～6%的兒童有言語(yǔ)感受或表達(dá)障礙，男女之比為3：1到15：1，其中男性較多[2-3]。言語(yǔ)障礙一般伴隨著發(fā)音障礙（articulation disorders）、智力發(fā)育遲緩（mental retarded）、行為障礙（behavioral disorders）等。聽(tīng)覺(jué)記憶能力和聽(tīng)覺(jué)辨別能力對(duì)發(fā)音的準(zhǔn)確性至關(guān)重要 [2]。

有結(jié)果表明記憶力、信息處理能力、認(rèn)知能力等多種腦機(jī)能都與α波密切相關(guān)[4]。記憶過(guò)程中顳葉海馬系統(tǒng)和前額葉起重要作用，海馬負(fù)責(zé)將長(zhǎng)時(shí)記憶的信息傳送到前額葉，其中以右前額葉為主的雙側(cè)前額葉參與記憶的提取過(guò)程[5]。目前兒童言語(yǔ)障礙的診斷主要是標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言評(píng)估和腦電成像技術(shù)?！对缙谡Z(yǔ)言發(fā)育進(jìn)程量表》和《中文早期語(yǔ)言與溝通發(fā)展量表》是目前國(guó)內(nèi)較完善的針對(duì)3歲兒童的語(yǔ)言評(píng)估量表。與此同時(shí)需要結(jié)合臨床綜合評(píng)估，包括認(rèn)知、聽(tīng)力、行為、口腔等。研究表明言語(yǔ)障礙兒童與正常兒童相比更常見(jiàn)雙側(cè)額顳葉萎縮。這也為言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力差于正常兒童提供了理論基礎(chǔ)。腦電圖一般需要要專業(yè)的腦電圖醫(yī)師判別，每位腦電圖?？漆t(yī)師的判別由于受到偽跡的干擾也不盡相同。由于腦電圖不能用客觀定量的數(shù)字實(shí)時(shí)評(píng)估言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力，所以使用客觀定量的數(shù)值實(shí)時(shí)、持續(xù)性展示言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力很有必要。

腦電是一種生物電信號(hào)，具有低信噪比、非平穩(wěn)性的特點(diǎn)。目前的腦電波算法包括專家系統(tǒng)法、非線性動(dòng)力學(xué)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、傅里葉變換分析法和小波算法等。其中小波算法是世界公認(rèn)的分析腦電波的最優(yōu)算法，對(duì)于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的絕大多數(shù)的非穩(wěn)定信號(hào)，尤其是腦電信號(hào)，小波分析比傅立葉變換更適用。它是一種時(shí)-頻域的分析方法，能夠?qū)r(shí)域的一維信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間-振幅-頻率的三維空間。具體算法可簡(jiǎn)單概括為：首先選定小波基函數(shù)，然后使用小波算法中的二進(jìn)算法及波形重構(gòu)算法進(jìn)行小波基變換，從而處理特定的腦電波數(shù)據(jù)向量。

腦電客觀記憶加工指數(shù)（Working Memory Function Index，WMFi）是新近由我國(guó)科研人員研發(fā)的腦電記憶加工能力客觀定量評(píng)定指標(biāo)，其原理是通過(guò)電極采集人前額部的左右腦兩導(dǎo)腦電波信號(hào)，并進(jìn)一步從腦電波中提取記憶加工成分，將全頻段的腦電波中與記憶力相關(guān)的數(shù)據(jù)采用小波算法進(jìn)行變換，最終計(jì)算出WMFi值（范圍0～50），以客觀反映受試者記憶加工能力。本研究擬通過(guò)腦電WMFi指數(shù)探討言語(yǔ)障礙兒童與正常兒童記憶加工能力的差異性，為言語(yǔ)障礙兒童記憶加工的診治和提升提供幫助。

2方法

2.1 研究對(duì)象

入選2016年6月份在廣東省中醫(yī)院就診的58例言語(yǔ)障礙兒童以及正常腦健康體檢的兒童，進(jìn)行腦功能狀態(tài)定量測(cè)量。研究為雙盲試驗(yàn)，所有測(cè)試由2名經(jīng)過(guò)心理測(cè)量專業(yè)培訓(xùn)的心理治療師完成，并在試驗(yàn)正式開展之前與受試兒童及其家長(zhǎng)簽署知情同意書。就診年齡范圍3-13歲，平均年齡為5.7±2.0。不同年齡段構(gòu)成比：3歲2例（3.5%）、4歲19例（32.8%）、5歲10例（17.2%）、6歲13例（22.4%）、7-10歲12例（20.6%）、11-13歲2例（3.4%）。男性有43例（74.1%例），女性有15例（25.9%）。學(xué)齡前（≤6歲）44例（75.9%）、6歲以后14例（14.1%）。

2.1.1入選標(biāo)準(zhǔn)：

（1）年齡3～13歲；（2）存在咬字不清、表達(dá)能力差和記憶力差等問(wèn)題的兒童，初診臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)為：構(gòu)音異常、吐字不清、情緒不穩(wěn)定、智力發(fā)育遲緩；癥狀持續(xù)半年以上，無(wú)軀體疾病的兒童；（3）正常兒童：選擇年齡、性別匹配的健康兒童，經(jīng)詢問(wèn)家長(zhǎng)及兒童本人不存在表達(dá)不清、構(gòu)音異常等情況；（4）所有兒童家長(zhǎng)自愿接受本試驗(yàn)并簽署知情同意書。

2.12排除標(biāo)準(zhǔn)：

（1）合并有中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，例如癲癇、腦外傷、抽動(dòng)癥病史；（2） 合并患有精神障礙、精神發(fā)育遲緩；（3）有長(zhǎng)期服用精神類藥物史；（4）受試兒童無(wú)法配合完成試驗(yàn)。

2.2 腦電測(cè)量方法

工作人員首先用酒精清潔受試兒童前額及耳后乳突的皮膚，使用HXD-I多功能組合式監(jiān)護(hù)儀（黑龍江華翔科技開發(fā)有限公司）的腦電采集軟件包（北京易飛華通科技開發(fā)有限公司），將電極分別放置于前額雙眉中心點(diǎn)上方2cm（FZ）、雙側(cè)眉弓上方（左側(cè)FP1，右側(cè)FP2）、雙側(cè)乳突位放置參考電極（左側(cè)C1，右側(cè)C2），在兒童靜息2分鐘后開始進(jìn)行腦電監(jiān)測(cè)，連續(xù)記錄其6分鐘的腦電數(shù)據(jù)。

2.3 統(tǒng)計(jì)方法

使用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。呈正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（X±SD）表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本均數(shù)的t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析；呈偏態(tài)分布的計(jì)量資料以中位數(shù)（四分位間距）表示，組間比較采用兩獨(dú)立樣本比較的秩和檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用百分?jǐn)?shù)形式表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。以P<0.05作為顯著性檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。

3結(jié)果

3.1 一般資料

最終成功測(cè)量合格樣本116例，其中包括言語(yǔ)障礙兒童和正常兒童各58例。兩組在年齡、性別等基線資料不存在顯著性差異（P>0.05）。

3.2言語(yǔ)障礙兒童和對(duì)照兒童的腦電客觀記憶加工指數(shù)WMFi的分布存在顯著差異

言語(yǔ)障礙組的腦電客觀記憶加工指數(shù)WMFi（0.83±0.22）顯著（P<0.001）低于對(duì)照組（2.95±0.57，圖1）。

4討論

在普通心理學(xué)中，記憶是通過(guò)識(shí)記、保持、再現(xiàn)（再認(rèn)、回憶）等方式，在人們的頭腦中累積和保存?zhèn)€體經(jīng)驗(yàn)的心理過(guò)程。它包括信息的編碼、儲(chǔ)存和提取三個(gè)環(huán)節(jié)。最常見(jiàn)的言語(yǔ)障礙是功能性發(fā)音障礙（functional articulation disorder，F(xiàn)AD），即聽(tīng)力正常，但出現(xiàn)發(fā)音錯(cuò)誤，并且呈固定狀態(tài)。聽(tīng)覺(jué)信息處理障礙可能導(dǎo)致FAD，很大程度上是由于聽(tīng)覺(jué)記憶的缺失[2]。言語(yǔ)障礙兒童多伴有智力發(fā)育遲緩、行為障礙、學(xué)習(xí)障礙，常伴有腦萎縮等大腦發(fā)育問(wèn)題，使得他們的記憶加工能力明顯劣于正常兒童。

早期適宜的言語(yǔ)康復(fù)訓(xùn)練對(duì)促進(jìn)言語(yǔ)障礙兒童的語(yǔ)言發(fā)育非常重要。研究表明，兒童語(yǔ)言發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期為2歲～3歲，臨床矯治的最佳年齡為5歲以下。本文中，5歲以上的兒童有27例，占總數(shù)的46.5%，說(shuō)明很多言語(yǔ)障礙兒童沒(méi)有及時(shí)就醫(yī)，這對(duì)他們今后的學(xué)習(xí)、社會(huì)能力等造成很大的影響。

目前對(duì)言語(yǔ)障礙的診斷主要以量表和腦電圖為主。量表包括聽(tīng)力測(cè)試、智力測(cè)試等。目前量表在引進(jìn)過(guò)程中可能存在譯者選擇標(biāo)準(zhǔn)模糊、語(yǔ)言文化差異、缺乏統(tǒng)一的翻譯指南等問(wèn)題，造成量表不具有客觀評(píng)價(jià)性。由于對(duì)于腦電圖的評(píng)判無(wú)法避免個(gè)體差異，腦電波頻譜功率的成分難于達(dá)到量值上的統(tǒng)一；此外，各成分波在腦電圖中的表達(dá)也不具備連續(xù)性，線性度也不理想，對(duì)于腦功能狀態(tài)的分辨率極低；與此同時(shí)因?yàn)楣β首V數(shù)學(xué)算法對(duì)于非周期信號(hào)處理具有窗口效應(yīng)，造成數(shù)值間沒(méi)有可比性，不具備人群應(yīng)用的共性，難以達(dá)到群體性應(yīng)用。小波轉(zhuǎn)換算法基本方法是選擇滿足時(shí)域積分為零的函數(shù)作為基本小波（小波基），通過(guò)將基本小波的縮放、平移來(lái)生成函數(shù)族，該函數(shù)族構(gòu)成了一個(gè)函數(shù)空間的框架，把待分析信號(hào)向這個(gè)框架上投影進(jìn)行分解。一些在原時(shí)間域上因混迭而不易觀察的信號(hào)特征可能會(huì)在變換域的某個(gè)尺度上顯著體現(xiàn)出來(lái)，從而達(dá)到最有效的信號(hào)處理目的。本研究通過(guò)腦電小波算法，采集兒童6分鐘內(nèi)的腦電數(shù)據(jù)，提取腦電數(shù)據(jù)中與記憶加工相關(guān)的成分，計(jì)算得出腦電客觀記憶加工指數(shù)WMFi（范圍0～50）。本研究發(fā)現(xiàn)言語(yǔ)障礙組的腦電客觀記憶加工指數(shù)WMFi顯著低于對(duì)照組。可應(yīng)用WMFi客觀評(píng)估并采取措施提高言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力。

綜上所述，WMFi可用于評(píng)估言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力，作為客觀定量指標(biāo)有進(jìn)一步應(yīng)用的價(jià)值。為及早制定干預(yù)措施，改善言語(yǔ)障礙兒童的記憶加工能力，減少言語(yǔ)障礙的短期及長(zhǎng)期不良影響具有重要意義。

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