一种评判聋哑患者的听力损伤程度的方法与流程

本发明涉及残障人群的医疗及教育领域，具体是一种评判聋哑患者的听力损伤程度的方法。

背景技术：

残障人群的医疗及教育一直是我国非常重视的领域，近年来科研也逐步转向帮助有需求的群体。针对聋哑患者，衡量其构音损伤程度的参考标准通常为声学参数发音起始时间(voice onset time, VOT)，该参数在研究普通话发音时用来反应说话人言语的协调技能力，但不适用于所有发音。

Chenghui Jiang等人在文献《Voice onset time of alveolar stop /t/ and realization of unaspirated affricates associated with Mandarin-speaking children with repaired cleft palate》中研究了康复后的唇裂儿童在普通话发音/t/时，不送气塞擦音发音特征与发音起始时间（VOT）之间的关系。文中将康复后的唇裂儿童分为两组：正常发音组(perceived normal resonance, PNR)和鼻音过重发音组(perceived hypernasal resonance , PHR)。结果发现PNR组较正常发音参考组的VOT值差异性不显著，PHR组的VOT值分散度较大。正常发音参考组与PNR组的VOT值为正值，而PHR组的VOT值为负值。

Vickie Y Yu等人在文献《Effects of Age, Sex and Syllable Number on Voice Onset Time: Evidence from Children’s Voiceless Aspirated Stops》中研究发现，与成年人相比，儿童发音时VOT值较长且可变性较高，特别是在8-11岁的男孩中结果显著。此外研究表明多音节中的发音VOT比单音节中的VOT用时较短且可变性较高。

周迅溢等人在文献《语句中协同发音对音节知觉的影响》中曾提到语音产生的生理机制，即在声带震动之前，发音器官就已开始作发音准备，逐渐向着发音的部位和态势移动，但对于发音器官准备阶段的时间这一参数并没有具体量化。

过去的研究中，通过测量VOT的值区分不同说话人间的差异，包括性别、年龄、发音情况等。但VOT多用于辅音的研究，一些元音无法提取准确的VOT值，不同群体的VOT值可变性高，使用范围较局限。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：如何解决通过测量VOT的值区分不同说话人间的发音情况差异使用范围局限的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种评判聋哑患者的听力损伤程度的方法，按照如下的步骤进行：

步骤一、每位正常人阅读相同的N个测试语料，通过三维电磁发音仪获取多位正常人阅读第n个测试语料时的第m个发音器官的发音起始时间a_n（同一个测试语料同一个人不同的发音器官的发音起始时间相同，发音器官的发音起始时间仅仅与测试语料有关系与发音器官无关）和发音器官起始时间bm_n，并以a_n为横坐标bm_n为纵坐标建立直角坐标系，集合（a_n，bm_n）作为第m个发音器官的第n个测试语料标准信息输入数据库中，发音器官一共有M个，M为自然数，m为大于等于1小于等于M的自然数，N为自然数，n为大于等于1小于等于m的自然数，需要说明的是：a_n即多位正常人阅读第1个测试语料时的第m个发音器官的发音起始时间a₁，多位正常人阅读第2个测试语料时的第m个发音器官的发音起始时间a₂，诸如此类多位正常人阅读第n个测试语料时的第m个发音器官的发音起始时间a_n，bm_n即m和n对应m个发音器官的第n个测试语料，如正常人阅读第1个测试语料时的第2个发音器官的发音器官起始时间b1₂；

步骤二、待评判聋哑患者阅读与正常人阅读相同的N个测试语料，通过三维电磁发音仪获取待评判聋哑患者阅读第n个测试语料时的对应的第m发音器官的发音起始时间c_n和发音器官起始时间dm_n作为第n测试语料评判信息输入数据库中，n为大于等于1的自然数，c_n和a_n表达方式一致，dm_n和bm_n表达方式一致，此处不多加解释；

步骤三、以c_n为横坐标dm_n为纵坐标，如果点（c_n，dm_n）落入集合（a_n，bm_n）的范围内，说明待评判聋哑患者阅读第n个测试语料时的第m发音器官评判系数为Pm_n=0，否则说明待评判聋哑患者阅读第n个测试语料时的m发音器官评判系数为Pm_n=1；待评判聋哑患者的第m发音器官的听力损伤程度为Km=Pm₁+...+Pm_n...Pm_N, Km越大说明待评判聋哑患者的第m发音器官听力损伤程度越大，待评判聋哑患者的发音器官的整体听力损伤程度为K=K1*...*Km*...*KM，Pm_n、Pm_N和bm_n表达方式一致。

本发明的有益效果是：本专利提出一种新的声学参考标准，即发音器官起始时间(articulator onset time, AOT)，定义为发音器官（如舌部）准备发音从静止开始运动到嗓音开始震动之间的时间间隔。通过三维电磁发音仪采集来的发音数据提取AOT值，去评估发音的损伤程度，实验证明AOT对于评判聋哑患者的听力损伤程度更为有效，此声学参数可用于聋哑患者的病理评估研究，有效区分正常人与聋哑患者发音水平，也可根据VOT和AOT的综合评定结果采取不同的治疗方案，达到矫正各种语言缺陷、提高患者语言表达能力的目的，因此，该项技术具有较大的理论与实际意义。

具体实施方式

发音起始时间(VOT)的定义是指塞音闭音的释放后，后继元音嗓音开始振动之间的时间距离，在国内汉语研究中此指标多用于分析塞音和浊塞音之间的差异。而在国外，VOT也是研究说话人发音可懂度的一个重要指标。本专利提出一种新的声学参考标准去评估聋哑患者发音的损伤程度，即发音器官起始时间(AOT)，其定义是指发音器官（如舌部）准备发音从静止开始运动到嗓音开始震动之间的时间间隔。声学参数AOT较原先的VOT而言普遍适用于所有发音，正常人和聋哑患者同一发音的VOT值差异性不显著，但AOT值存在明显差异。证明提出的声学参数AOT对于评判聋哑患者的听力损伤程度更为有效。将VOT和AOT提取结果相结合评判聋哑情况效果显著，确定了正常人与聋哑患者的发音参数范围。

本实施例召集20位被试参与，其中10位为正常人（5男5女，平均年龄为25.0岁），10位为聋哑患者（5男5女，平均年龄为17.7岁）。本实施例选取测试语料为声母/b/、/d/、g/，测试者依次阅读测试语料，每个语料阅读三遍，利用三维电磁发音仪AG501同步采集发音的声学和运动学的数据，由于舌部是发音的重要器官，我们将用生理胶将传感器粘到测试者的舌尖、舌中、舌后以及上下唇部以同步测量舌部和唇部的位置变化。测试者阅读语料时，要求发音不要过长或过短，发音清晰无其他吞咽动作，以保证数据的准确性。经典的声学参数VOT是反应说话人的发音协调程度，提取方法为塞音闭音的释放后，后继元音嗓音开始振动之间的时间间隔。以VOT作为实验比较组，提取20位被试者的VOT信息。

用Visartico软件将三维电磁发音仪采集的音频信号和运动信号同时打开，两组信号是时间对齐的。以辅音/d/为例，以时间轴为横坐标（单位：mm），发音器官先于声带发音开始运动，本专利定义这段时间为发音器官的起始时间（AOT）。在声带振动前，发音器官先有一个准备动作，形成正确口型后才发出正确的音节。根据本专利定义的新方法，提取20位被试的AOT信息。

表1

上表为20位被试者的舌部和唇部读/d/时的VOT和AOT信息

可以看出，正常人和聋哑患者的AOT值有明显差异。聋哑患者在发音前的准备时间较长，因此AOT值较正常人偏高，女性比男性的AOT值偏高。从生理学的角度反映了聋哑患者在准备发音前，由于无法确定正确发音的动作而增加了发音器官准备发音的时间。将AOT值为横坐标，VOT值为纵坐标绘图，可以看出正常人的发音区域较为集中，聋哑患者的AOT值相对偏高且可变性较大。

表2

以辅音发音/d/为例，计算测试者发音时VOT与AOT的均值和标准差如表2所示，确定正常人的发音参数范围(VOT=29.90±6.84毫秒，AOT（舌部）=450.40±62.57毫秒，AOT（唇部）=290.00±34.63毫秒)。以此方法可以测试所有发音的VOT与AOT的值，确立正常发音的范围。

通过SPSS软件分析以辅音/d/为例，分析正常人和聋哑患者的发音数据。采用Greenhouse-Geisser矫正，VOT和舌部AOT两种方法对正常人和聋哑患者的主效应差异显著（F(1,18)=455.435，p <0.001），且两种方法的交互作用显著（F(1,18)=13.449，p <0.005），两种方法对聋哑情况判定的主效应显著（F(1,18)=12.746，p <0.005）；VOT和唇部AOT两种方法对正常人和聋哑患者的主效应差异显著（F(1,18)=547.768，p <0.001），且两种方法的交互作用显著（F(1,18)=15.233，p <0.005），两种方法对聋哑情况判定的主效应显著（F(1,18)=9.759，p <0.005），说明VOT和AOT对于正常人和聋哑患者的结果有显著性差异，均是发音研究中有效的声学参数。采用独立样本T检验，结果显示，VOT对于聋哑情况的判定不显著，t(18)=0.869,p=0.397 >0.05，说明发音时VOT对于正常人和聋哑患者没有明显差异性；舌部AOT对于聋哑情况的判定显著，t(18)=-3.634,p=0.002 <0.005；唇部AOT对于聋哑情况的判定显著，t(18)=-3.514,p=0.002 <0.005，说明舌部和唇部的AOT可以作为区分聋哑情况的有效指标。

根据本专利新提出的声学参数AOT与经典参数VOT相结合的方法可以有效的区分正常人与聋哑患者的发音情况，对于病理研究也提供了理论基础和技术支持。聋哑患者可测试AOT与VOT值后进行康复训练，直到达到正常范围。本方法从发音的生理结构出发，将发音器官发音前的准备时间量化，更直观的反应正常人与聋哑患者在发音准备阶段的差异，为医学研究提供可靠的数据支持。

如表1所示

步骤一、5位男性正常人（女性于此类似，本实施例仅以男性为例）每位正常人阅读相同的3个测试语料（/b/、/d/、g/），通过三维电磁发音仪获取5位正常人阅读每个测试语料时（/b/、/d/、g/）的每个发音器官（如舌部和唇部）的发音起始时间和发音器官起始时间，并以发音起始时间为横坐标发音器官起始时间为纵坐标建立直角坐标系，作为每个发音器官的每个测试语料标准信息输入数据库中，本实施例中发音器官一共有2个（舌部和唇部），由于数据量较大为了书写方便，本实施例中不再把表1中未显示的信息举出，仅以表1数据为例；

步骤二、 待评判聋哑患者（第一位男性聋哑患者为例，其它类似）阅读每个测试语料时（/b/、/d/、g/），通过三维电磁发音仪获取待评判聋哑患者阅读每个测试语料时的对应的每个发音器官的发音起始时间和发音器官起始时间作为测试语料评判信息输入数据库中；

步骤三、以待评判聋哑患者发音起始时间为横坐标发音器官起始时间为纵坐标，如果点（待评判聋哑患者发音起始时间，待评判聋哑患者发音器官起始时间）落入集合（正常人发音起始时间，正常人发音器官起始时间）的范围内，说明待评判聋哑患者阅读该测试语料时的对应发音器官评判系数为0，否则说明待评判聋哑患者阅读该测试语料时的对应发音器官评判系数为=1，依次类似把所有测试信息进行评判；待评判聋哑患者的第1发音器官（舌部）的听力损伤程度为K1=P1₁+P1₁+P1₃, K1越大说明待评判聋哑患者的第1发音器官听力损伤程度越大，待评判聋哑患者的第2发音器官（唇部）的听力损伤程度为K2=P2₁+P2₁+P2₃, K2越大说明待评判聋哑患者的第2发音器官听力损伤程度越大，待评判聋哑患者的对应发音器官的整体听力损伤程度为K=K1*K2。

表1显示：

第一聋哑患者阅读/b/时的舌部听力损伤程度为P1₁=1

第一聋哑患者阅读/d/时的舌部听力损伤程度为P1₂=1

第一聋哑患者阅读/ g /时的舌部听力损伤程度为P1₃=1

第一聋哑患者第1发音器官（舌部）听力损伤程度为K1=1+1+1=3

第一聋哑患者阅读/b/时的唇部听力损伤程度为P2₁=1

第一聋哑患者阅读/d/时的唇部听力损伤程度为P2₂=1

第一聋哑患者阅读/ g /时的唇部听力损伤程度为P2₃=1

第一聋哑患者第1发音器官（唇部）听力损伤程度为K2=1+1+1=3

第一聋哑患者整体听力损伤程度为K=3*3=9。

注意：本专利中“如果点（c_n，dm_n）落入集合（a_n，bm_n）的范围内”是指集合（a_n，bm_n）构成的点集中，所有最外围的点如果相邻则彼此使用直线连接，围成一个圈，如果点（c_n，dm_n）处于这个圈中说明点（c_n，dm_n）落入集合（a_n，bm_n）的范围内，否则说明点（c_n，dm_n）没有落入集合（a_n，bm_n）的范围内。

需要说明的是：正常人越多测试结果越精确，本实施例为了方便不可能举出太多的正常人，同时男性应该和女性分开。