嗓音声学检测的临床应用.doc

嗓音声学检测的临床应用
王明方1 常捷燕1 李宁1
[摘 要] 目的 应用声谱图对喉科临床嗓音疾病进行嗓音声学检测和分析，探讨嗓音声学分析在喉科及嗓音方面应用的规律。方法 共检610例，其中正常85人，声带息肉162例，声带小结40例，慢性喉炎57例，环杓关节区肿胀86例，环杓关节错位46例，声带麻痹13例，声带炎肿64例，喉部肿物21例，其他病变36例。声谱图检测参数有：基频、第一、二、三共振峰、基音周期、平均微扰、频率均值、频率微扰商、频率变动幅度、振幅微扰商、谐噪比、音调微扰系数等十二个参数。结果 病变各组与正常组比较，谐噪比全部9组，振幅微扰商6组，频率均值、频率微扰商、音调微扰系数4组有统计学差异。结论 表明谐噪比、频率微扰商、振幅微扰商、音调微扰系数可以作为对病变嗓音进行判定的指标，另外对声带息肉手术前后疗效判定有一定帮助。
[关键词] 嗓音 疾病 声学检测

Measurement of voice acoustic to clinical applied
Wang Mingfang Chang Jieyan Li ning
(Department of Otolaryngology, the People’s Hospital, Guilin, 541002)
Abstract Objective: measure and analyse spectrogram's parameters of the sound samples from voice disease in laryngologic clinic. Investigate the role and rule in application of spectrogram in vocal disease at clinical practice. Methods: Conduction review and analysis of 610 voice samples with 85 cases of normal person and 525 cases suffering from differential vocal disorder, such as 162 cases of vocal polyps, 40 cases of vocal module, 57 cases of chronic inflammation, 86 cases of swelling arytenoid area, 46 cases of disproportion of arytenoid at phonation. 13 cases of laryngoparalysis, 64 cases of vocal inflammatory swelling, 21 cases tumor of larynx, 36 cases others. Use of 12 spectrogram1`s parameters compared 9 laryngopathy. Groups with normal group as Fundamental frequency, F1,F2,F3 Forman, Fundament cycles, Average perturbation, Average Frequency, Frequency perturbations quotient, Amplitude perturbation quotient. Ratio of Harmonic/Noise, pitch perturbation coefficient etc. Result: After 9groups of differential laryngopathy have compared normal Group with 12 spectrogram's parameters, there are very significant differentiation or significant differentiation of statistic: Ratio of Harmonic/Noise in total 9 groups of laryngologic disease, Amplitude perturbation quotient in 6 groups, average frequency, Frequency perturbation quotient，pitch perturbation quotient in 4 groups. Conclusion: Demonstration of these parameters of ratio Harmonic/Noise, Frequency perturbation quotient, Aptitude perturbation quotient ,and Pitch perturbation quotient are the targets to estimate for voice disease. Otherwise, it is certainly helpful to judge effect before and after operation of vocal polyps.

Key words: Voice Disease Acoustic measurement

嗓音是人们进行相互交往的重要手段，嗓音疾病妨碍人们的社交活
1 桂林市人民医院耳鼻咽喉科 541002
动。因此对嗓音进行分析，诊断嗓音疾病是喉科学者的重要任务之一。
声谱图是近年来喉科学者及嗓音工作者对嗓音声学进行检测和分析的新技术，为嗓音分析和嗓音病变的诊断提供了一个客观的手段。 以往对嗓音的评价只能是凭主观听觉进行估价，缺乏客观指标。利用嗓音声学分析可以对嗓音的基频、三个共振峰、谐噪比以及频率、音调、振幅微扰进行分析，对嗓音声谱中的噪音成份做一个客观分析，客观的评价嗓音质量。
1.材料及方法
1.1 临床资料
1.1.1 喉病组：
嗓音和喉部病变患者，均经过间接喉镜检查明确病变性质，525例，男191例，女334例，年龄 6～76岁，平均48岁。各病种见表1。
表1 临床资料喉病组病种

男
女
合计
年龄
平均年龄
声带息肉
44例
118例
162例
18～72岁
37岁
声带小结
3例
37例
40例
16～55岁
34岁
慢性喉炎
27例
30例
57例
17～67岁
39岁
环杓关节区肿胀
23例
63例
86例
19～76岁
40岁
环杓关节错位
21例
25例
46例
20～72岁
40岁
声带麻痹
8例
5例
13例
34～74岁
57岁
声带炎肿
17例
47例
64例
13～65岁
37岁
喉肿物
19例
2例
21例
6～75岁
52岁
其他
29例
7例
36例
15～75岁
50岁
总计
191例
334例
525例
6～76岁
48岁
1.1.2 手术组：
26例声带息肉病人为经临床确诊并施行手术者，男8例，女18例，年龄20～66岁，平均38岁，术后嗓音声学检测于手术后一个月进行。
1.1.3 正常组：
经询问无嗓音改变及喉部不适病史(近一个月内)， 检查无喉部病变者85例，男39人，女46人，年龄17～66岁，平均26岁。
1.2 研究方法
1.2.1 声谱检测：受检者在隔音、恒温的工作室中静坐， 用录音话筒先后发元音/a/、/i/各一次，每次三秒存入微机中待分析。
1.2.2 使用北京邮电大学提供的 USSA (通用信号谱分析系统 Universal Signal Spectrum Analys)对存档的录音资料进行声谱分析并打印。
2.结果
2.1 检测声谱图各组参数数值见表 2。

表 2 声谱图各项参数检测值

正 常
声带息肉
声带小结
慢性喉炎
环杓关节肿
关节错位
声带炎肿
声带麻痹
喉癌,肿物
其 他
例 数
85
162
40
57
86
46
64
13
21
36

男
39
44
3
27
23
21
17
8
19
29
女
46
118
37
30
63
25
47
5
2
7
基 频
222.7
214.3
232.9
194.7
212.8
202.2
213.7
214.7
190.4
178
第一共振峰
849
860.9
926.3
824.9
875.7
861.1
887.5
904.1
833.2
755.9
第二共振峰
2239
2293.3
2206.6
2330.6
2319.5
2552.8
2176.3
25741
2428.2
2248.3
第三共振峰
3497
3470.2
3479.3
3485.3
3503.4
3485.1
3364.5
3482.8
3619.8
3429.1
基音周期
0.0054
0.00539
0.004924
0.005987
0.005414
0.005784
0.006803
0.006108
0.005985
0.006285
平均微扰
0.0044
0.00629
0.007351
0.006973
0.004731
0.004726
0.004218
0.016105
0.013634

0.011403
频率均值
206.51
204.203
215.2385
183.2056
200.2966
188.1549
202.6496
182.6856
189.7582
157.3516
频率微扰商
0.4993
0.8836
0.637154
0.731584
0.455854
0.517236
0.461312
1.457603
1.422691
1.279441
频率变动幅度
23.398
26.6507
28.55144
28.28003
23.85029
20.92581
20.49872
46.05145
39.68221
40.7801
振幅微扰商
0.0675
0.14534
0.122683
0.111226
0.098115
0.085388
0.090762
0.311665
0.196551
0.117366
谐噪比
12.841
5.95682
6.028652
6.286392
6.396823
6.20323
6.459483
3.040455
3.230161
2.814158
音调微扰系数
0.0496
0.08979
0.103546
0.095011
0.05995
0.065296
0.051575
0.222743
0.176431
0.169036
病变各组与正常组比较结果如下：
声带息肉组：频率均值、频率微扰商P<0.05, 有显著性差异；谐噪比P<0.01, 有非常显著性差异。
声带小结组：基频、频率均值P<0.05, 有显著性差异；谐噪比P<0.01有非常显著性差异。
环杓关节错位组：第二共振峰、谐噪比P<0.01，有非常显著性差异。
环杓关节肿胀组：振幅微扰商P<0.05，有显著性差异；谐噪比P<0.01有非常显著性差异。
慢性喉炎组：平均微扰、频率均值、音调微扰系数P<0.05，有显著性差异；振幅微扰商、谐噪比P<0.01，有非常显著性差异。
声带麻痹组：频率微扰商P<0.05，有显著性差异；频率均值、振幅微扰商、谐噪比、音调微扰系数P<0.01有非常显著性差异。
声带炎肿组：振幅微扰商、谐噪比P<0.01，有非常显著性差异。
喉癌和喉肿物组：第一共振峰、第三共振峰P<0.05，有显著性差异；平均微扰、频率微扰商、振幅微扰商、谐噪比、音调微扰系数P<0.01，有非常显著性差异。
喉其它病变组：频率微扰商、频率变动幅度P<0.05，有显著性差异；第一共振峰、平均微扰、振幅微扰商、谐噪比、音调微扰系数P<0.01，有非常显著性差异。
2.2 手术组术后发元音/a/、/i/时各参数与正常人比较，无显著性差异。
3. 讨论
嗓音随声带的质量、振动度、紧张度而变化，人的嗓音频率与幅度不是衡定不变的，发声时声信号频率与振幅出现微小、快速、不规则的变化，这种变化称之为频率微扰商（FPQ或称Jitter）和振幅微扰商（APQ或称Shimmer），音调微扰与频率的百分比表示频率变动幅度，基本周期平均数除微扰程度得出相对平均微扰，声信号中存在两种成分，一种为一个周期的谐波成分，另一种为累加成零的噪音成分，二者的比值为谐噪比。利用嗓音声学参数对正常和病态嗓音进行分析国内外已见报导[1][2][3]。本文主要对各种病变嗓音进行检测和分析，各种病态嗓音的声学参数有其各自的特征，声带麻痹组、喉癌及喉肿物组和喉其它病变组三组与正常组比较有统计学意义的参数项目较多，说明声带病变时声带振动特性发生改变，导致声信号的频率和振幅发生变化，声带闭合不良导致声信号中噪声成分增加，与临床上该三组病人声嘶程度较高有一定相关性。各项参数中谐噪比全部9组均有统计学意义，振幅微扰商有6组具统计学意义，频率均值、频率微扰商、音调微扰系数有4组具统计学意义，认为可以作为对病变嗓音进行检测判定的参考指标。
26例声带息肉患者手术后嗓音声学参数平均值与正常人比较无明显差异，也说明声带手术后声带振动恢复正常，与正常声带发声时振动相接近。因此认为嗓音声学参数测试可以作为声带息肉手术前后疗效判定的评价手段[4][5]。
本文正常组的频率微扰商(0.4993)和谐噪比(12.841)参数值与韩仲明文[6](0.443～0.910)和(9.130～17.348)，振幅微扰商(0.0675)和kitajima文[7](0.04～0.21)提供的参数相近或相符。
参考文献
1．胡爱莲，张念祖，夏立军等．嗓音的定量检测与分析．山西医科大学学报[J],1997,28:305
2．张建国，黄敏齐，李敏雄等．正常青年人基频及嗓音参数结果分析．临床耳鼻咽喉科杂志[J],1999,13:403
3．廖华蓉,陈杰,徐增瑞.病态嗓音的客观声学检测.甘肃中医学院学报[J],2001,18:26
4．王明方，常捷燕，李宁等.声带息肉、小结患者声谱图参数测试．临床耳鼻咽喉科杂志[J],1997,11:319
5. 李薇,张晓恒.声带息肉喉显微手术前后嗓音声学参数变化分析.青岛大学医学院学报[J],2005,41:29
6．韩仲明.用电子计算机对健康人嗓音微扰值及谐噪比的分析.中国医科大学学报[J],1989,18:62
7．Kitajima K and Gould J W. Vocal Shimmer in Sustained Phonation of Normal and Pathologic Voice. Ann Otol 1976, 85377

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