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铺泊家
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1 听力学及言语疾病杂志 207 年第 25 卷第 3 期 247 非线性频率压缩助听器对耳聋患者噪声下言语识别的影响临床研究尤妍颜陈雪清徐立 2 VossSolveigChristina 3 孟超 RehmannJulia 4 郭倩倩 KuehnelVolker 5 钱金宇 3 摘要目的探讨非线性频率压缩 (nonlinearfrequencycompression,nlfc) 助听器对以汉语普通话为母语的耳聋患者噪声下言语识别的影响, 为耳聋患者助听器选配及助听效果评估提供参考方法 25 例以汉语普通话为母语的感音神经性聋患者, 均双耳佩戴助听器, 根据患者是否有 NLFC 助听经验分为 A B 两组 :A 组 3 例有 NLFC 助听经验, 日常使用 NLFC 技术 ;B 组 2 例无 NLFC 助听经验, 日常使用传统放大 (conventionalprocess, CP) 技术所有患者分别在 NLFC 和 CP 条件下进行噪声下句子识别测试, 比较其结果结果 A 组患者在 NLFC 和 CP 条件下的噪声下言语识别率分别为 82.33%±6.06% 76.70%±8.08%, 前者高于后者, 差异有显著统计学意义 ( 犘 <0.0);B 组分别为 83.04%±2.56% 8.79%±20.07%( 犘 =0.9), 差异无统计学意义 A 组患者在 NLFC 和 CP 条件下的高频 (4 6 8kHz) 助听听阈分别为 53.54± ±6.8dBSPL,B 组分别为 57.42± 8.38 和 6.2±7.42dB HL, 两组 NLFC 条件下的助听听阈低于 CP 条件, 差异均有统计学意义 ( 犘 <0.0) 经统计学回归处理, 患者在 NLFC 和 CP 条件下的高频助听听阈差值与言语识别率差值呈线性相关 ( 狉 =0.63, 狋 =3.89, 犘 =0.007) 结论 NLFC 技术可改善患者高频可听度及噪声下言语识别, 一定的 NLFC 使用经验可使 NLFC 助听效果最大化关键词助听器 ; 非线性频率压缩 ; 言语识别犇犗犐 :0.3969/j.issn 网络出版时间 : 网络出版地址 : 中图分类号 R764.5 文献标识码 A 文章编号 (207) TheEfectofNonlinearFrequencyCompressiononSpeechRecognitionin NoiseforHearing-ImpairedListenerswithHearingAids YouYanyan,ChenXueqing,XULi,VossSolveigChristina,MengChao, RehmannJulia,GuoQianqian,KuehnelVolker,QianJinyu [ BeijingTongrenHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing00730,China,Beijing InstituteofOtolaryngologyKeyLaboratoryofOtolaryngologyHeadandNeck Surgery(CapitalMedicalUniversity),MinistryofEducation] Abstract Objective ThepurposeofthisstudyistoinvestigatetheefectsofactivatingNLFC (nonlinear frequencycompression,nlfc)onspeechrecognitioninnoiseforlistenerswithhigh-frequencyhearingloss.the resultsfromthepresentstudywilprovideguidanceforclinicalpracticeoffitinghearingaidstohearingimpaired listeners.methods Twenty-fivehearing-impairedlistenersparticipatedinthisstudy.Theyalworebinaural hearingaids.thesubjectsweredividedintotwogroupsbasedonwhethernlfcwasusedintheirhearingaidsor 首都市民健康项目培育专项 (Z ) 北京市医院管理局临床医学发展专项 -205 年度 " 扬帆 " 计划临床技术创新项目 (XM LX2054) 首都卫生发展科研专项项目 ( 首发 ) 资助首都医科大学附属北京同仁医院, 北京市耳鼻咽喉科研究所, 耳鼻咽喉头颈科学教育部重点实验室 ( 首都医科大学 )( 北京 00730); 2 SchoolofRehabilitationandCommunicationSciences,Ohio University; 3 SonovaChinaReaserch & Development; 4 SonovaAG Reaserch& Development,Switzerland 作者简介 : 尤妍颜, 女, 山东人, 在读硕士, 主要研究方向为临床听力学通讯作者 : 陈雪清 ( xueqingchen@sohu.com)

2 248 JournalofAudiologyandSpeechPathology207.Vol25.No.3 not.subjectswhousednlfcwereingroupaandtheotherswhousedconventionalprocess(cp)insteadofnlfc wereingroupb.bothgroupsweretestedwithspeechrecognitioninnoiseundertheconditionsofnlfcandcp. ThestatisticalmethodofpairedsamplestestwasconductedtoassesstheefectofNLFCandCPonspeechrecogni tioninnoise.results TheaverageperformanceingroupA was82.33and76.70withnlfcandcp,respectively ( 犘 <0.0).ItsuggestedthatNLFChadasignificantefectonsubjects'speechrecognitioninnoiseingroup A. However,theaverageperformanceingroupBwas83.04and8.79withNLFCandCP,respectively( 犘 =0.9). ItsuggestedthattherewasnosignificantefectofNLFConsubjects'speechrecognitioninnoiseingroupB.Theav eragehighfrequencythresholdingroupa was53.54and57.0withnlfcandcp,respectively( 犘 <0.0).And theaveragehighfrequencythresholdingroupbwas57.42and6.2withnlfcandcp,respectively( 犘 =0.03). Thesignificantcorrelativityinstatisticsonthespeechrecognitionscoreinnoise(y)versethediferenceofhighfre quencyhearingthreshold (4,6,8kHz)undertheconditionofNLFCactivatedanddeactivated (x)inthesubjects wasy=.2x-0.40 ( 狉 =0.63, 狋 =3.89, 犘 =0.007).Conclusion NLFCtechnologyisbeneficialtoimproving hearingaidusers'audibilityofhighfrequencyandspeechrecognitioninnoise.certainacclimatizationperiodmaybe necessarytomaximizethepotentialbenefitfornlfc. Keywords Hearingaids; Nonlinearfrequencycompression; Speechrecognition 受耳蜗生理结构患者年龄药物毒性噪声等因素的影响, 大多数感音神经性聋患者高频区听力损失较中低频区重, 呈斜坡下降型听力, 在日常交流中往往表现为只闻其声不知其意, 尤其是在噪声环境中耳聋患者通常借助于助听器通过增加言语信息的可听度来提高自身言语识别能力, 但受助听器有限带宽患者耳蜗死区等因素影响, 高频听力损失严重的患者即使用传统的大功率助听器给予足够的听力补偿, 也较难改善言语理解力, 还可能会因高频声的无谓放大引起反馈啸叫言语失真不舒适等, 因此助听器的传统放大技术 (conventional process,cp) 对患者的助听效果存在一些局限 Humes [] 研究认为言语信号在高频 ( 高于 4000 Hz) 区得到较好补偿才能保证助听器的使用效果, 因此拓宽患者感知言语声的频率带宽是帮助患者提高言语识别的重要技术之一非线性频率压缩技术 (nonlinearfrequencycompression,nlfc) 是常用的助听器降频技术之一, 该技术主要适用于高频区无残余听力或听力损失较重而中低频区存在相对较好残余听力的耳聋患者其原理为使用截止频率 (cut-offrequency,cf) 将助听器输入声中的频率范围分为两部分, 高于 CF 的声音频率被压缩至有一定残余听力的中低频区域并进行放大, 而低于 CF 的声音频率保持不变并正常放大, 使耳聋患者通过传统助听器无法听到的高频声回归到可听范围 [2] 内目前,NLFC 技术对耳聋患者言语感知的影响已成为研究热点, 国外大部分学者认为 NLFC 技术 [2,3] 有助于改善患者的言语感知 ;Wolfe [4,5] 研究发现 NLFC 对高频声 ( 如 /s/) 的觉察阈和辅音识别有较好改善作用,Hopkins [6] 研究发现 NLFC 仅对安静环境下辅音识别有较好改善作用,NLFC 条件下辅音识别得分平均提高 7.6% 但也有少部分学 [7] 者, 认为 NLFC 技术与 CP 技术对患者言语感知效果无显著影响汉语作为一种声调语言不同于英语语系, 其构成规律具有特殊性, 因此, 有必要在以汉语普通话为母语的耳聋人群中探讨 NLFC 对其言语识别的影响此外, 噪声下的言语识别更接近日常生活环境中的实际情况, 且耳聋患者的言语识别易受噪声的影响, 因此本研究采用噪声下的句子识别测试模拟患者日常聆听条件, 以评估 NLFC 对以汉语为母语的耳聋人群噪声下言语识别的影响, 为助听器选配和效果评估提供参考资料与方法. 研究对象 25 例以汉语普通话为母语的感音神经性聋患者, 年龄 3~80 岁, 平均 62.05±3.60 岁患者听力曲线基本为斜坡下降型 ( 图 ) 患者均双耳佩戴助听器, 助听时间大于 3 个月, 每天佩戴时间大于 6 小时, 日常生活中均以普通话交流根据患者是否有 NLFC 助听经验将患者分为 A B 两组,A 组 3 例 ( 男 7 例, 女 6 例 ) 日常使用 NLFC 技图 25 例患者双耳裸耳听力图

3 听力学及言语疾病杂志 207 年第 25 卷第 3 期 249 术, 年龄 64~80 岁, 平均 70.30±5.27 岁,NLFC 使用经验 3~8 个月 B 组 2 例 ( 男 6 例, 女 6 例 ) 日常使用 CP 技术 ( 即助听器无 NLFC 技术或 NLFC 一直处于关闭状态 ), 无 NLFC 使用经验, 年龄 3~ 7 岁, 平均 54.55±4.65 岁.2 噪声下言语识别测试.2. 测试材料采用由首都医科大学附属北京同仁医院与美国 House 耳科学研究所合作研发的汉语普通话言语测试材料 (Mandarin hearingin noisetest,mhint) [8,9], 共 2 个句表, 每个句表由 20 个短句组成, 每个短句由 0 个字组成噪声类型为言语谱噪声.2.2 测试方法测试在符合国家标准的隔声室内进行, 背景噪声低于 30dB A MHINT 测试在 Matlab 软件中运行测试中言语信号及噪声信号由其内置声卡经音频转接头转接到 GSI-6 纯音听力计的外接刺激信号端口, 由 Matlab 和听力计控制经扬声器发出扬声器中心位置与患者双耳等高, 水平距离为 m, 声场为 0 角测试时患者双耳所在位置声强为 65dBSPL, 信噪比设为 +5dB 为保证患者真正了解测试要求, 正式测试之前 Mat lab 随机给出 5 个句子作为训练, 训练完成后方进行正式测试 A B 两组对象均分别在 NLFC 和 CP 条件下进行 A 组患者测试所用助听器为患者日常使用有 NLFC 技术的 Phonak 助听器 ( 即助听器的 NLFC 一直处于开启状态 ),B 组患者测试所用助听器为研究所提供的具有 NLFC 功能的 PhonakBo leroq50p 助听器所有助听器的 NLFC 参数均由验配软件根据患者听力图默认设置 A B 两组助听器的 NLFC 压缩参数设置见表测试结果采用单字分割评分法评分, 声母韵母和声调均正确应答才算正确识别, 基于患者复述每句话关键字的正确 [9,0] 率进行计分测试中句表顺序及表中句子顺序随机出现表 A B 两组患者在 NLFC 条件下的参数设置 ( 珚狓 ± 狊 ) 组别 CF(kHz) CR A 组 4.89±.34.87±0.48 B 组 5.49± ±0.65 注 :CF: 截止频率 ;CR: 压缩比.4 统计学方法使用 IBM SPSSStatistics2.0 软件对结果进行统计分析使用配对狋检验分析 A 组和 B 组患者分别在 NLFC 和 CP 条件下的言语识别率差异, 使用统计学回归分析患者高频可听度改善程度与言语识别得分的关系, 犘 <0.05 为差异有统计学意义 2 结果 2. A B 两组患者噪声下句子识别率 A B 两组患者分别在 NLFC 或 CP 条件下的言语识别率见表 2, 可见 A 组患者在 NLFC 条件下的言语识别率高于 CP, 差异有显著统计学意义 ( 犘 <0.00), 而 B 组患者两种条件下的言语识别率差异无统计学意义 ( 犘 =0.9) 表 2 A B 两组患者分别在 NLFC 和 CP 条件下的言语识别率及差值 (%, 珚狓 ± 狊 ) 组别例数 NLFC CP NLFC-CP A 组 ± ± ±3.26 B 组 ± ± ±3.47 注 : 与同组 CP 条件下言语识别率比较, 犘 < 高频可听度改善程度与言语识别率的相关性 25 例患者在 NLFC 和 CP 条件下的高频助听听阈 (4 6 8kHz 助听听阈的平均值 ) 及差值见表 3 可见,A B 两组患者 NLFC 条件下的高频助听听阈均低于 CP 条件下 ( 犘 <0.05 或犘 <0.0) 经统计学回归处理, 患者在 NLFC 和 CP 条件下的高频助听听阈差值和言语识别率差值呈线性相关 ( 狉 =0. 63, 狋 =3.89, 犘 =0.007), 结果为 y=.2x-0.40 ( 图 2),y 为患者在 NLFC 和 CP 条件下言语识别率差值,x 为患者在 NLFC 和 CP 条件下高频助听听阈的差值图 2 患者在 NLFC 和 CP 条件下的高频助听听阈差值和言语识别率差值的关系 3 讨论 3. NLFC 对感音神经性聋患者言语识别率的影响本研究结果显示,A 组患者在 NLFC 条件下的言语识别率高于 CP 条件下的言语识别率, 表明 NLFC 技术对患者噪声下句子识别有改善作用, 原因可能为以下几点 : 其一, 本研究中 NLFC 只对言语声信号的高频部分处理, 中低频部分可得到较好 [] 保存, 有助于患者的言语识别国外研究显示, 对大多数元音 ( 韵母 ) 而言, 其前两个共振峰 ( 通常在 3kHz 以下 ) 对患者的言语识别有重要作用因本研究 A 组患者 CF 均值为 4.89kHz( 表 ), 大于 3kHz,

4 250 JournalofAudiologyandSpeechPathology207.Vol25.No.3 表 3 A B 两组患者裸耳及 NLFC CP 条件下高频 (4 6 8kHz) 助听听阈均值及差值 ( 珚狓 ± 狊 ) 组别右耳裸耳 (db HL) 左耳裸耳 (db HL) NLFC(dBSPL) CP(dBSPL) CP-NLFC(dB) A 75.9± ± ± ± ±.30 B 76.88± ± ± ± ±2.84 注 : 与同组 CP 条件下助听听阈比较, 犘 <0.05, 犘 <0.0 可以推断 NLFC 对患者韵母识别不会造成太大影响此外, 汉语普通话是一种声调语言, 声调具有构词辨义的功能, 有助于患者言语识别声调识别主要依赖于言语中的基频信息, 且基频 (F 0 ) 存在于低频区,NLFC 技术可对此较好保存, 故 NLFC 技术对患者噪声下言语识别的改善作用主要受 CF 以上的高频信息的影响其二, 言语信息量的增加 NLFC 可将更多的言语信息 ( 尤其是高频声信号 ) 压缩至助听器有限的带宽内, 以此来拓宽患者感知到的言语频率, 使以往通过传统助听器无法听到的高频声信息回到可听范围内, 这有助于患者对噪声中言语的理解国外学者 Simpson [2],Wolfe [4,5], Bohner [3] 等也得出相似结果 Bohner [3] 发现 64% 的患者使用 NLFC 助听器后噪声下的句子感知能力有所提高 NLFC 对 CF 以上的高频声信号进行压缩处理, 不可避免地会或多或少改变某些高频音素的泛音比例谱峰值等, 可能会使某些言语信号听起来与以往不同, 这需要患者对新感知的高频信号有一段 [4] 适应期, 才能使 NLFC 助听效果达到最佳 Wilot [5] 通过研究发现, 患者在使用 NLFC 的最初阶段, 可听到一些高频声, 但这不等于可以马上利用 ; 随着时间推移, 脑皮质对压缩处理的高频信号得到重组, 新信息可能会变得对患者有意义, 这需要患者对 NLFC 有一定时间的适应期本研究中,A 组患者有一定 NLFC 使用经验, 对压缩处理的高频声 [4] 有一定记忆和认知, 利于其言语识别 ; 而 B 组患者初次使用 NLFC, 虽然在 NLFC 条件下的言语识别率也高于 CP 条件下的言语识别率, 但差异无统计学意义, 表明 NLFC 技术对 B 组患者言语识别无显著影响, 这可能是因为 B 组患者没有 NLFC 使用经验的缘故, 大脑尚不能对新信息进行重组记忆, 仅是高频听阈降低, 意味着可听到高频信号却不能理解此外, 值得一提的是,B 组中有 4 例患者在 NLFC 条件下的言语识别率低于 CP 条件下 ( 分别低 0.5% 4.5% 2% 和 3%) 根据上文的分析推测, 该组患者长期以来习惯使用助听器的 CP 处理技术, 突然将声处理技术由 CP 切换为 NLFC 技术, 由于患者缺乏 NLFC 助听经验及适应期, 可能对经 NLFC 处理后的声音不熟悉, 导致患者在 NLFC 条件下的言语识别率低于 CP 条件下 Souza [6] 研究发现无或有很短时间的 NLFC 使用经验的患者, 其 NLFC 获益度受限, 与本研究结果一致此外, Wolfe [4,5] 对 5~3 岁听障儿童进行研究发现, 佩戴 NLFC 助听器 6 周后, 患儿噪声下言语识别无明显改善, 但佩戴 6 个月后, 其噪声下的言语识别较 6 周时有明显改善 Nyfeler [7] 通过研究发现, 耳聋患者佩戴 NLFC 助听器两个月后, 言语识别得到较好改善, 且无论是安静环境还是嘈杂环境中,NLFC 对患者言语识别的改善程度随使用 NLFC 助听器时间的延长而提高目前, 关于患者助听效果随 NLFC 使用时间的变化趋势以及至少多久的 NLFC 适应期才能使患者助听效果达到最佳, 尚未有文献报道, 有待更进一步研究 3.2 感音神经性聋患者高频助听听阈改善程度与言语识别改善程度的关系由于高频言语声对耳聋 [8] 患者理解言语具有重要作用,NLFC 技术通过对高频信号做压缩处理, 使患者感知更多对言语识别有重要贡献的高频声, 从而改善其言语识别若对言语可懂度贡献大的高频部分补偿欠佳, 则会影响患者的助听效果 Wolfe [4,5] 研究发现,NLFC 可改善听障患儿 4 6 8kHz 的助听听阈 8~0dB, 相应 [9] 的言语识别也提高了 6 个百分点 ;McCreery 等研究发现 NLFC 可降低患者言语觉察阈, 改善其言语识别率 ;Simpson [2] 研究发现 NLFC 可改善患者对使用 CP 助听器无法听到的高频声的感知本研究结果显示,25 例患者在 NLFC 和 CP 条件下的高频助听听阈差值与言语识别率差值之间存在线性相关 ( 犘 <0.0), 与上述研究结果一致表明患者从 NLFC 中的言语识别获益度与 NLFC 技术对患者高频听力的改善程度相关, 即高频听力的改善有助于患者的言语识别综上所述, 非线性频率压缩技术主要通过对高频言语信号进行频率压缩来改善患者对高频信号的可听度, 进而改善患者的言语识别能力本研究发现 NLFC 可改善患者的言语识别能力, 一定的 NLFC 使用经验有助于提高患者的言语识别能力, 此结果可供临床听力师在助听器验配工作中参考汉语普通话是一种声调语言, 其语言系统不同于英语, 它除了有四个声调外, 还有与英语系统中元音辅音相对应的韵母和声母本研究仅对患者噪声下的句子识别测试进行了探讨, 未来将扩大样本量, 并

5 听力学及言语疾病杂志 207 年第 25 卷第 3 期在此基础上继续探讨 NLFC 对患者声母韵母声调识别的影响, 以期探究 NLFC 给耳聋患者言语识别带来的更多益处 ( 致谢 : 感谢北京翔悦声康科技有限公司对本研究的大力支持 ) 4 参考文献 HumesLE,Burk MH,StrauserLE,etal.Developmentand eficacyofafrequent-wordauditorytrainingprotocolforol deradultswithimpairedhearing[j].earhear,2009,30:63. 2 SimpsonA,HersbachAA,McDermotHJ.Improvementsin speech perception withanexperimentalnonlinearfrequency compressionhearingdevice[j].internationaljournalofaudi ology,2005,44:28. 3 GlistaD,ScolieS,BagatoM,etal.Evaluationofnonlinear frequency compression clinicaloutcomes[j].international JournalofAudiology,2009,48: WolfeJ,John A,SchaferE,etal.,Evaluationofnonlinear frequencycompressionforschool-agechildrenwithmoderate tomoderatelyseverehearingloss[j].journaloftheamerican AcademyofAudiology,200,2:68. 5 WolfeJ,JohnA,SchaferE,etal.Long-termefectsofnon -linearfrequency compressionforchildren with moderate hearingloss[j].internationaljournalofaudiology,20,50: HopkinsK,Khanom M,DickinsonAM,etal.Benefitfrom non-linearfrequencycompressionhearingaidsinaclinical seting:theefectsofdurationofexperienceandseverityof high-frequencyhearingloss[j].internationaljournalofau diology,204,53:29. 7 PerreauAE,BentlerRA,TylerRS.Thecontributionofafre quency-compressionhearingaidtocontralateralcochlearim plantperformance[j].jam AcadAudiol,203,24:05. 8 WongLN,ChanCY,SoliSD. 噪声条件下听力测试的应用 [J]. 听力学及言语疾病杂志,2009,7: 黄丽娜, 苏轼阁, 刘莎, 等.DevelopmentoftwoversionsofChi nesehearinginnoisetest:thecantoneseandmandarinhearing innoisetest[j]. 中国耳鼻咽喉头颈外科,2005,2:55. 0 刘莎, 韩德民, 张宁, 等. 普通话语句理解能力分割评分法的比较研究 [J]. 中华耳鼻咽喉头颈外科杂志,2007,42:24. KentRD,ReadC.Acousticanalysisofspeech (2nd)[M]. Canada:ThomsonLearning, ~ SimpsonA,HersbachAA,McDermotHJ.Frequency-com pressionoutcomesinlistenerswithsteeplyslopingaudiograms [J].InternationalJournalofAudiology,2006,45:69. 3 BohnertA,NyfelerM,KeilmannA.Advantagesofanon- linearfrequencycompressionalgorithminnoise[j].eurarch Otorhinolaryngol,200,267: ElisRJ,MunroKJ.Predictorsofaidedspeechrecognition, withandwithoutfrequencycompression,inolderadults[j]. InternationalJournalofAudiology,205,54: WilotJF,Physiologicalplasticityintheauditorysystemand itspossiblerelevancetohearingaiduse,deprivationefects, andacclimatization[j].ear& Hearing,996,7:66. 6 SouzaP,ArehartK,KatesJ,etal.Exploringthelimitsof frequencylowering[j].jspeechlang HearRes,203,56: NyfelerM.Studyfindsthatnon-linearfrequencycompres sionboostsspeechinteligibility[j].hearj,2008,6:22. 8 HoganCA,TurnerCW.High-frequencyaudibility:benefits forhearing-impairedlisteners[j].jacoustsocam,998, 04: McCreeryRW,AlexanderJ,Brennan MA,etal.Theinflu enceofaudibilityonspeechrecognition withnonlinearfre quencycompressionforchildrenandadultswithhearingloss [J].EarHear,204,35:440. ( 收稿 ) ( 本文编辑 )

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吉林省科技发展计划项目申报书22161 计划类别 : 项目类别 : 管理处室 : 自然科学基金自然科学基金基础处项目名称 : 申报主持单位 ( 盖章 ): 项目负责人 : 通讯地址 : 普通话言语测听材料在成人听力障碍听觉言语功能评估中的应用研究 ( 白求恩专项 ) 一汽总医院王越吉林长春市长春市东风大街 2643 号固定电话 : 0431-85786659 移动电话 : 13894879723 传真 : 0431-85994277