正常青年人噪聲下普通話雙音節(jié)詞空間分離優(yōu)勢測試△

陳靜　俞海英　王碩　李玉玲　武文芳　張華

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·臨床研究·

正常青年人噪聲下普通話雙音節(jié)詞空間分離優(yōu)勢測試△

陳靜1俞海英2王碩1李玉玲1武文芳2張華1

【摘要】目的探討對正常青年人進行普通話言語測聽材料(mandarin speech test materials，MSTMs)中的雙音節(jié)詞測試時信號與噪聲空間分離對其言語識別能力的影響。方法使用MSTMs中的雙音節(jié)詞表對50例(預測試6例，正式測試44例)聽力正常青年人進行兩種環(huán)境、六種信噪比(S/N)(噪聲入射角為0°時信噪比為0、-2、-4、-6、-8、-10 dB；噪聲入射角為90°時信噪比為-10、-12、-14、-16、-18、-20 dB)條件下的言語識別率測試。結(jié)果在噪聲入射角為0°和90°時，隨著信噪比降低，言語識別率為90%、80%、70%、60%、50%、40%、30%、20%時，0°～90°信噪比的差值分別為5、6.1、6.8、7.3、7.8、8.3、8.9、9.3。結(jié)論噪聲和言語聲的方向會影響言語識別率的得分，當噪聲和言語聲空間分離優(yōu)勢增大(噪聲入射角0°～90°信噪比差值越小)時，言語識別率更好。

【關(guān)鍵詞】雙音節(jié)詞；言語識別率；信噪比

安靜環(huán)境下的言語測試并不能充分滿足聽障患者助聽效果評估需求，噪聲下言語測聽更有利于評估患者的聽力及康復效果。本研究通過對正常聽力青年人進行不同方向噪聲條件下雙音節(jié)詞言語識別率測試，以獲得該材料聽力正常者的空間分離優(yōu)勢(spatial separation advantage,SSA)特性，探討普通話雙音節(jié)詞測試時信號與噪聲空間分離對其言語識別率的影響。

1對象與方法

1.1研究對象以18～30周歲的聽力正常青年人50例為研究對象，平均21.0±2.0歲，其中男24例，女26例。受試者均為?？萍耙陨蠈W歷，日常交流為普通話，無耳科疾病及其他相關(guān)疾病，雙耳純音聽閾在正常范圍(0.25、0.5、1、2、4、8 kHz純音聽閾均≤20 dB HL)；雙側(cè)鼓室導抗圖均為A型，聲反射均能引出。所有受試者均首次接觸測試所用言語測聽材料。

1.2言語測聽材料采用張華等[1]編制的普通話言語測聽材料(Mandarin speech test materials, MSTMs)中具有等價性的7張雙音節(jié)詞表(每表50個雙音節(jié)詞)作為言語測聽材料，另有練習表1張，測試項10個，練習表中的測試項與7張雙音節(jié)詞表中的測試項沒有重復。選取基于MSTMs語料獲得的語譜噪聲(speech noise，SN) 作為噪聲材料，即經(jīng)過濾波后的白噪聲，在0.25～1 kHz間為等能量分布，在1～6 kHz間每倍頻程能量衰減12 dB。

1.3測試方法測試地點為北京同仁醫(yī)院耳鼻咽喉科臨床聽力學中心標準雙間隔聲室，本底噪聲<20 dB A。言語測聽材料的言語信號通過Lenovo計算機聲卡輸出，送入GSI-61聽力計輸出至揚聲器播放給受試者。測試前由北京市計量科學研究院使用B&K 2209型精密聲級計、B&K 4145 電容傳聲器，參考國標GB/T 7341.2-1998對設(shè)備和聲場進行校準。校準時，以調(diào)節(jié)后的1 kHz校準純音，分別對校準純音和語譜噪聲進行校準。

運用首都醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院與北京同仁醫(yī)院聯(lián)合開發(fā)的漢語言語測聽智能化系統(tǒng)[2]，在智能化軟件中選擇手動選表、手動操控給詞的方式。每張表中各個詞的測試順序由智能化軟件控制隨機給出，言語信號通過軟件經(jīng)電腦輸入聽力計Channal 1，噪聲信號通過軟件經(jīng)電腦輸入聽力計Channal 2，根據(jù)測試環(huán)節(jié)的要求選擇揚聲器給聲傳遞給受試者。

預測試：從50例受試者隨機選擇6例(男、女各3例)進行預實驗，7張雙音節(jié)詞表采用拉丁方設(shè)計，噪聲強度固定為65 dB A，言語聲初始強度為65 dB A,采用下降法，以2 dB為步距。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)言語識別率在90%以上、20%以下進入了平臺期，因此實驗選取20%～90%的言語識別率進行分析；噪聲入射角為0°時信噪比(S/N)為：0、-2、-4、-6、-8、-10 dB；噪聲入射角為90°時信噪比為：-10、-12、-14、-16、-18、-20 dB[3]。

正式測試：7張普通話雙音節(jié)詞表采用拉丁方設(shè)計[4](表1、2)，44例受試者隨機進行實驗，受試者與正前方(0°角)揚聲器和正右側(cè)(90°角)揚聲器距離均為1 m，且場聲器的中心與受試者坐位時耳部在同一水平。測試時噪聲強度固定為65 dB A，言語聲初始強度為65 dB A,采用下降法，步距為2 dB；受試者聽到測試詞后復述，鼓勵猜測。每例受試者均進行三種聲場環(huán)境[安靜環(huán)境、噪聲方位為0°(即前方噪聲)、噪聲方位為90°]下的測試(表3)，記錄信噪比對應的言語識別率。測試中安排休息10～15分鐘。

表1　安靜環(huán)境及噪聲入射角為0°時受試者雙音節(jié)詞

表2　噪聲入射角為90°時雙音節(jié)詞表測試順序及信噪比

表3　不同測試環(huán)境揚聲器的輸出聲及方向

計分方法：通過智能化軟件自動計算識別率，雙音節(jié)詞中兩個字的聲母、韻母及聲調(diào)均復述正確得1分；無反應、聲母錯、韻母錯或聲調(diào)錯均記為0分；每張詞表的言語識別率得分=(復述正確的詞數(shù)/總詞數(shù))×100%。

1.4統(tǒng)計學方法采用SPSS 17.0軟件雙數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。為了分析言語識別率和信噪比的關(guān)系，根據(jù)Nissen提出的以Logit曲線作為P-I函數(shù)(識別率-強度函數(shù)曲線)模板[5]，擬合出每個受試者噪聲入射角0°和90°時的雙音節(jié)詞識別率-信噪比函數(shù)曲線；P=exp(a +b×i)/[1+exp(a +b×i)] ,P為言語識別率，i為信噪比值作為擬合公式[6](a、b是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算得到的數(shù)學系數(shù)，exp是e為底數(shù)的指數(shù)函數(shù))。

2結(jié)果

選取“非線性擬合”作為數(shù)據(jù)擬合方式，先由非線性擬合方程P=exp(a +b×i)/[1+exp(a +b×i)]得到個體的a、b值，再由擬合方程計算得到每位受試者噪聲入射角0°和90°時20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%言語識別率對應的信噪比值，并得出44例受試者不同識別率對應的信噪比的平均值及0°～90°差值(空間分離優(yōu)勢)(表4)。

表4　不同言語識別率噪聲入射角0°、90°信噪比和差值(dB S/N)

可見，隨著言語識別率降低，信噪比降低，且0°～90°差值逐漸增大；對于相同的言語識別率，噪聲入射角0°對應的信噪比值總是大于噪聲入射角90°對應的信噪比值。

3討論

空間分離優(yōu)勢是指當目標信號(本研究中的言語聲)和競爭信號 (本研究中的語譜噪聲)在空間上分離時，獲取目標信號相對容易[7]。雙耳對言語識別的優(yōu)勢是言語冗余度，頭影效應和雙耳攫取效應的綜合作用；當言語信號和噪聲信號在空間上分離時，靠近言語聲遠離噪聲的一側(cè)耳比另一側(cè)耳信噪比高；大腦可選擇信噪比高的一側(cè)耳輸入[1，8]，這種“頭影效應”可提供大約3 dB的信噪比優(yōu)勢。本研究得出的50%言語識別率對應的噪聲下的空間分離優(yōu)勢與以往文獻(采用不同言語測試材料)[3,8](表5)比較，在空間分離優(yōu)勢方面無明顯差異。

表5　不同作者報告的噪聲入射角0°、90°的信噪比及空間分離優(yōu)勢(dB S/N)

空間分離優(yōu)勢存在主要是因為頭影效應(head shadow effect)、總和效應(binaural summation)、壓縮效應(binaural squelch)。當言語信號和噪聲來自不同的方向時，頭影效應對言語識別能力有明顯的提高作用。雙耳助聽時，由于頭影效應的存在，絕大多數(shù)情況下會有一側(cè)信噪比優(yōu)于另一側(cè)，這使聽覺中樞能夠選擇更好的信號，從而使言語識別能力提高。雙側(cè)人工耳蝸植入者頭影效應的影響范圍大約為4～7 dB，因此，對佩戴人工聽覺裝置的患者，建議在建立交流情景時，盡量將目標聲源與噪聲源分離，使得接收到的信息量更多且聲音強度更高，從而“聽”得更清晰。總和效應是指聆聽同樣強度的聲音雙耳聽到的響度大于單耳；對于聽力正常人，由于總和效應，閾值附近的聲音聲強將增加3 dB,中或高強度的聲音將增加6～10 dB。因此，建議佩戴人工聽覺裝置的患者盡可能的利用雙耳聆聽的優(yōu)勢進行會話交流，以保證獲得盡可能多的信息量，從而獲得更加優(yōu)質(zhì)的交流能力[8,10]。

總之，正常青年人噪聲下普通話雙音節(jié)詞測試中噪聲和言語聲的方向?qū)绊懷哉Z識別率的得分，當噪聲和言語聲空間分離優(yōu)勢增大(噪聲入射角0°與 90°的信噪比差值越小)時，言語識別率的成績更加優(yōu)秀。

4參考文獻

1張華，王碩，陳靜，等.普通話言語測聽材料的智能化研究[J].中華耳鼻咽喉科頭頸外科雜志，2008,43:407.

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3Wong LL, Soli SD, Liu S,et al. Development of the Mandarin hearing in noise test (MHINT)[J].Ear Hear, 2007, 28:70s.

4邵廣宇，張華，曹文，等.普通話言語測聽材料的數(shù)字化錄制與等價性分析[J].臨床耳鼻咽喉科雜志,2008,15：512.

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6任丹丹，張華，武文芳，等.普通話快速噪聲下言語測聽材料的等價性評估[J].中國耳鼻咽喉頭頸外科，2012,19：137.

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8Schleich P, Nopp P, D'Haese P. Head shadow, squelch, and summation effects in bilateral users of the MED-EL COMBI 40/40+ cochlear implant[J]. Ear Hear, 2004, 25:197.

9張寧，劉莎，徐娟娟，等.兒童版普通話噪聲下言語測試年齡特異性校準因子的建立[J].聽力學及言語疾病雜志,2012,20：97.

10Loizou PC, Hu Y, Litovsky R, et al. Speech recognition by bilateral cochlear implant users in a cocktail-party setting[J]. J Acoust Soc Am, 2009, 125:372.

(2015-08-12收稿)

(本文編輯周濤)

Mandarin Disyllables in Noise Test for Normal Hearing People for Spatial Separation Advantages

Chen Jing*, Yu Haiying, Wang Shuo, Li Yuling, Wu Wenfang, Zhang Hua

(Beijing Tongren Hospital, Capital Medical University, Beijing Institute of Otolaryngology, Beijing, 100005, China)

【Abstract】ObjectiveTo evaluate Mandarin disyllables recognition scores in noise for normal hearing people, and to establish a model for teaohing. The second goal is to get the spatial separated advantage while the noise changing its direction.MethodsPercentage of correct word recognition was measured for each list by testing 50 Mandarin-speaking people aged from 18 to 30 with normal aural/oral communicational abilities And.6 of them joined the pilot study aimed to identify a presentation level that would be used in the formal test. The other 44 subjects participated in the formal speech test.ResultsWhen the noise was at 0 and 90 , the speech recognition changed along with the change of signal-to-noise ratio levels. Despite of the speech recognition effect, there was a strong relation between the signal-to-noise ratio of 0° and 90°.ConclusionThe direction of speech and noise may strongly influence the speech recognition scores. When the noise and signal is separated, the score will be better.

【Key words】Disyllabic word;Speech recognition;Signal-to-noise ratio

【中圖分類號】R764.43+3；H018.4

【文獻標識碼】A

【文章編號】1006-7299(2016)02-0123-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.02.003

作者簡介：陳靜，女，北京人，主管技師，主要研究方向為臨床聽力學。通訊作者：張華(Email：a-zhang@263.net)

網(wǎng)絡出版時間：2015-12-3011：19

網(wǎng)絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20151230.1119.016.html

△國家自然科學基金(81070784，30772488，81200754)、首都衛(wèi)生科研發(fā)展專項自主創(chuàng)新項目(首發(fā)2011-1017-04)聯(lián)合資助

1首都醫(yī)科大學附屬北京同仁醫(yī)院，北京市耳鼻咽喉科研究所(北京100005)；2首都醫(yī)科大學生物醫(yī)學工程學院