本發(fā)明涉及聲學(xué)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于可變性響度調(diào)節(jié)的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度測量方法。

背景技術(shù)：

耳鳴是個體在沒有響應(yīng)的外部聲音刺激的情況下產(chǎn)生的一種主觀聽覺體驗(yàn), 是聽覺功能紊亂所致的一種常見癥狀。有研究指出，有聽力損失的人中約有70%的人同時有耳鳴的問題。耳鳴的發(fā)病率極高，有些耳鳴已經(jīng)嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，使出現(xiàn)焦慮、抑郁等情緒障礙，甚至使患者產(chǎn)生自殺的念頭。多年以來，由于缺乏對耳鳴整體機(jī)制的了解，使得耳鳴治療的成效受到了限制。

主觀性耳鳴指“在外界無聲源刺激或電刺激時耳內(nèi)或顱內(nèi)出現(xiàn)聲音感覺的癥狀, 并且持續(xù)超過5分鐘以上”。在嘈雜噪音下，內(nèi)耳聽覺細(xì)胞就會受損，向大腦傳遞錯誤聽覺信號，從而引發(fā)耳鳴。噪聲性聽力損失又稱噪聲性聾，是由于長期受噪音刺激而發(fā)生的一種緩慢的、進(jìn)行性聽覺損傷，損傷部位在內(nèi)耳；人體的內(nèi)耳有18000個聽覺細(xì)胞，這是一種感受聽覺的、直徑約0.01毫米的纖毛細(xì)胞，易受噪音影響，損傷后不能再生。

耳鳴的診療是根據(jù)患者的主觀聽覺體驗(yàn)所做出的耳鳴診斷；之后再根據(jù)耳鳴診斷的結(jié)果進(jìn)行耳鳴治療。耳鳴診斷的核心在于耳鳴檢測，即利用耳鳴的聲學(xué)特性做出每個耳鳴患者“特征性”的診斷，這也是耳鳴治療的前提。

耳鳴檢測主要包含耳鳴的四個心理聲學(xué)特征：響度、頻率、最小掩蔽級和殘余后抑制。耳鳴檢測的關(guān)鍵是快速、高效和精準(zhǔn)的進(jìn)行耳鳴匹配。響度重振或掩蔽后效應(yīng)是影響耳鳴匹配結(jié)果的最主要因素。在聽力最好的頻率進(jìn)行響度匹配, 比在耳鳴所在的頻率進(jìn)行匹配所得的值更能真實(shí)地反映耳鳴嚴(yán)重程度。聲音的響度決定聲音的高低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明從聽覺感知和雙耳的注意機(jī)制出發(fā)，結(jié)合心理物理學(xué)的方法，提供了一種基于可變性響度調(diào)節(jié)的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度測量方法。方法首先建立待實(shí)驗(yàn)測試的聲音刺激，對于某一基準(zhǔn)響度和頻率的聲音組合，以兩種方式進(jìn)行響度調(diào)節(jié)，包括恒定水平聲音刺激和變化水平聲音刺激；然后對于每種調(diào)節(jié)方式，測試者通過播放待實(shí)驗(yàn)測試的目標(biāo)聲音組，對實(shí)驗(yàn)刺激進(jìn)行判斷，按鍵確定兩個水平聲音刺激中哪段包含的平均強(qiáng)度比較大；最后通過采集不同基準(zhǔn)響度和頻率組合下，不同可變性響度等級下的聲音刺激評測數(shù)據(jù)，對數(shù)值進(jìn)行分析和擬合，根據(jù)擬合公式獲得內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度的測量結(jié)果。

本發(fā)明方法的步驟如下：

(1)基于某一基準(zhǔn)響度和頻率的聲音組合，以不同的可變性響度區(qū)間等級，恒定水平生成刺激聲音；

(2)根據(jù)被測試人對不同響度兩種聲音強(qiáng)度判斷的按鍵反應(yīng)，控制播放實(shí)驗(yàn)刺激聲音組；

(3)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行擬合后得到恒定水平下內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量；

(4)以另一種響度調(diào)節(jié)方式，即在不同的可變性響度區(qū)間下，以變化水平生成刺激聲音，之后類似步驟(2)和步驟(3)得到變化水平下的內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量；

(5)對其它響度和頻率的聲音組合，類似上述步驟獲得對應(yīng)的恒定水平和變化水平內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量；

(6)對測量結(jié)果進(jìn)行可視化展示。

其中，步驟(1) 基于某一基準(zhǔn)響度和頻率的聲音組合，以不同的可變性響度區(qū)間等級，恒定水平生成刺激聲音，具體為: 對于預(yù)先設(shè)定的某一基準(zhǔn)響度L1和頻率F1，以恒定水平生成兩種聲音水平，即聲音水平1（A1）和聲音水平2（A2）。聲音水平1（A1）和聲音水平2（A2）的整體水平的頻率都為F1 Hz，平均水平的強(qiáng)度為L1 dB SPL，具體A1和A2的響度分別是（L1-）dB SPL和（L1+）dB SPL，A1和A2聲音水平的強(qiáng)度均差值為。

其中，步驟(2) 根據(jù)被測試人對不同響度兩種聲音強(qiáng)度判斷的按鍵反應(yīng)，控制播放實(shí)驗(yàn)刺激聲音組，具體為：在實(shí)驗(yàn)測試過程中測試者判斷所播放的間隔短暫的兩個水平聲音刺激中哪段包含平均強(qiáng)度比較大的那段聲音刺激水平，在每個實(shí)驗(yàn)刺激播放結(jié)束時，測試者立即進(jìn)行二選一地強(qiáng)制性判斷。當(dāng)被測試者按鍵判斷連續(xù)正確兩次時，將變小，也就是加大兩個不同響度聲音之間區(qū)分的難度；當(dāng)被測試者按鍵判斷錯誤時，將變大，也就是減少兩個不同響度聲音之間區(qū)分的難度。當(dāng)變換后，需要結(jié)合原來頻率F1和新的A1,A2聲音響度水平(L1-)dB SPL和(L1+)dB SPL，重新生成刺激聲音，并按上述方式進(jìn)行播放。當(dāng)被測試者進(jìn)行K次的按鍵后，如K=50，取最后p個拐點(diǎn)所對應(yīng)的響度區(qū)間進(jìn)行平均，所得平均值即為該試次的臨界響度區(qū)間。對該基準(zhǔn)響度和頻率，進(jìn)行m個實(shí)驗(yàn)試次的測驗(yàn)，接著對獲得的m個臨界響度區(qū)間求取平均值，獲得被測試人在該基準(zhǔn)響度和頻率的最終臨界響度區(qū)間值。

其中，步驟(3)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行擬合后得到恒定水平下內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量，具體為：基于上一步驟獲得的在某一基準(zhǔn)響度和頻率下，被測試人的最終臨界響度區(qū)間值，根據(jù)辨別力指數(shù)的定義，在恒定水平下，內(nèi)耳的噪聲強(qiáng)度，即在某一基準(zhǔn)響度和頻率下，恒定水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度為多個試次的臨界響度區(qū)間的平均值。

其中，步驟(4)以另一種響度調(diào)節(jié)方式，即在不同的可變性響度區(qū)間下，以變化水平生成刺激聲音，具體為：生成刺激聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）。聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）的頻率為F1 Hz，平均水平為L1 dB SPL。這里引入一個零均值的高斯隨機(jī)變量到聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）的整體水平中，隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置為兩個間隔水平的均差的1/2。其中兩個分布的聲音水平的均差值為，即兩個分布的均值分別是（L1-）dB SPL和（L1+）dB SPL，兩個分布的共同標(biāo)準(zhǔn)差為1/2。最終聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）的響度分別為（L1-+λ₁）dB SPL和（L1++λ₂）dB SPL，λ₁,λ₂皆為均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為的隨機(jī)變量。

類似步驟(2)和步驟(3)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合計(jì)算變化水平下的內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量，具體為：在變化水平下，外界聲音的噪聲強(qiáng)度，所以內(nèi)耳的噪聲強(qiáng)度，即在某一基準(zhǔn)響度和頻率下，變化水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度為多個試次的臨界響度區(qū)間的平均值乘以0.866。

其中，步驟(5)對其它響度和頻率的聲音組合，類似上述步驟獲得對應(yīng)的恒定水平和變化水平內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量，具體為：對其它響度和頻率的聲音組合，比如響度取值為[10dB,30dB,50dB,70dB,90dB]，頻率取值為[500Hz,1000Hz,2000Hz,4000Hz,8000Hz]，對響度和頻率進(jìn)行組合后，形成25個基準(zhǔn)測試點(diǎn)。對每個組合的基準(zhǔn)測試點(diǎn)，利用上述步驟1~4獲取得到在恒定水平和變化水平下的內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量。

其中，步驟(6)對測量結(jié)果進(jìn)行可視化展示，具體為：對恒定水平和變化水平得到的內(nèi)部噪聲強(qiáng)度量進(jìn)行可視化展示。對于每個響度和頻率組合的基準(zhǔn)測試點(diǎn)，經(jīng)過m個實(shí)驗(yàn)試次的測驗(yàn)，在獲取這m個臨界響度區(qū)間平均值時，同時獲取方差值。以響度為X軸，頻率為Y軸，內(nèi)耳噪聲的強(qiáng)度量為Z軸，對于響度和頻率組合后的25個基準(zhǔn)測試點(diǎn)，以三維方式在Z軸方向上展示內(nèi)耳噪聲的強(qiáng)度量和對應(yīng)的方差值。圖3和圖4分別對應(yīng)恒定水平和變化水平下被測試人內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度量在不同基準(zhǔn)測試點(diǎn)位置的可視化展示結(jié)果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中使用的對不同響度的聲音播放過程的控制方法示例圖。

圖3為在恒定水平調(diào)節(jié)方式下，多種基準(zhǔn)響度和頻率組合所獲得內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度的可視化展示結(jié)果圖。

圖4為在變化水平調(diào)節(jié)方式下，多種基準(zhǔn)響度和頻率組合所獲得內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度的可視化展示結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度測量方法是一種基于患者反復(fù)聽覺判斷的主觀測量方法，本發(fā)明方法的具體步驟如下。

一、基于某一基準(zhǔn)響度和頻率的聲音組合，以不同的可變性響度區(qū)間等級，恒定水平生成刺激聲音。

對于預(yù)先設(shè)定的某一基準(zhǔn)響度L1和頻率F1，如響度L=70dB，頻率2000Hz，針對不同的響度區(qū)間，如的初始值為40dB，以恒定水平生成兩種聲音水平，即聲音水平1（A1）和聲音水平2（A2）。聲音水平1（A1）和聲音水平2（A2）的整體水平的頻率都為F1 Hz，平均水平的強(qiáng)度為L1 dB SPL，具體A1和A2的響度分別是（L1-）dB SPL和（L1+）dB SPL，A1和A2聲音水平的強(qiáng)度均差值為。

響度區(qū)間是一變量，后續(xù)會隨著被測試人的測試反應(yīng)進(jìn)行改變，比如被測試人按鍵錯誤時，會變大；反之按鍵正確時，會變小。按照以上步驟，根據(jù)不同，生成對應(yīng)于不同的待實(shí)驗(yàn)測試的聲音刺激組。

二、根據(jù)被測試人對不同響度兩種聲音強(qiáng)度判斷的按鍵反應(yīng)，控制播放實(shí)驗(yàn)刺激聲音組。

在實(shí)驗(yàn)測試的過程中，某一響度區(qū)間下生成的兩種聲音刺激將播放給被測試者。播放待測試的實(shí)驗(yàn)刺激聲音組的順序如圖2所示。在呈現(xiàn)T1時間長度的靜音以后，播放前后間隔T3時間長度的靜音的聲音水平A1和A2，其中A1和A2的播放時間長度都為T2。每個試次中A1，A2出現(xiàn)的前后順序隨機(jī)設(shè)置。等兩個聲音水平都播放結(jié)束后要求被測試者進(jìn)行按鍵判斷。測試者反應(yīng)后，在下一個試次開始前有一個T4時間長度的間隔區(qū)間。

在實(shí)驗(yàn)測試過程中測試者判斷所播放的間隔短暫的兩個水平聲音刺激中哪段包含平均強(qiáng)度比較大的那段聲音刺激水平，在每個實(shí)驗(yàn)刺激播放結(jié)束時，測試者立即進(jìn)行二選一強(qiáng)制性判斷。

當(dāng)被測試者按鍵判斷連續(xù)正確兩次時，將變小，也就是加大兩個不同響度聲音之間區(qū)分的難度，具體方法為：在前幾次的連續(xù)正確的情況，將每次除以2，而之后如果還是連續(xù)正確，則將每次除以1.2，以逐步逼近臨界可區(qū)分的。

當(dāng)被測試者按鍵判斷錯誤時，將變大，也就是減少兩個不同響度聲音之間區(qū)分的難度，具體方法為：在前幾次錯誤的情況，將每次乘以2，之后如果還是錯誤，則將每次乘以1.2，以逐步逼近臨界可區(qū)分的。

當(dāng)變換后，需要結(jié)合原來頻率F1和新的A1,A2聲音響度水平（L1-）dB SPL和（L1+），重新生成刺激聲音，并按上述方式進(jìn)行播放。

當(dāng)被測試者進(jìn)行K次的按鍵后，如K=50，取最后p個拐點(diǎn)所對應(yīng)的響度區(qū)間進(jìn)行平均，如p=6，所得平均值即為該試次的臨界響度區(qū)間。對該基準(zhǔn)響度和頻率，進(jìn)行m個實(shí)驗(yàn)試次的測驗(yàn)，對獲得的m個臨界響度區(qū)間求取平均值，獲得被測試人在該基準(zhǔn)響度和頻率的最終臨界響度區(qū)間值。

在本步驟中，所述測試者對實(shí)驗(yàn)刺激進(jìn)行判斷，實(shí)驗(yàn)要求如下：選取測試者對聽覺實(shí)驗(yàn)刺激進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，測試在隔音室中進(jìn)行。可選地，測試實(shí)驗(yàn)過程中，聲音信號通過24位的創(chuàng)新聲卡(PCI128)輸出到AURICAL系統(tǒng)，然后再通過兩個耳機(jī)(Model HDA 200)呈現(xiàn)給測試者。

所述測試者的選取要求如下：測試者經(jīng)過左耳和右耳的分別純音聽閾測試，在0.125-8 kHz的頻率范圍內(nèi)具有正常（純音測聽閾限不大于20 dB）且平衡（兩耳的閾限差別不大于15 dB）的純音測聽閾限。

三、獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行擬合后得到恒定水平下內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量。

基于上一步驟獲得的在某一基準(zhǔn)響度和頻率下，被測試人的最終臨界響度區(qū)間值，基于辨別力指數(shù)的定義，

式中代表內(nèi)耳的噪聲強(qiáng)度，代表外界聲音的噪聲強(qiáng)度。

在恒定水平下，上式中即為上一步驟所獲得的最終臨界響度區(qū)間值，另外根據(jù)步驟二的控制播放實(shí)驗(yàn)刺激聲音組的方式，辨別力指數(shù)=1，結(jié)合以上變量情況，可得內(nèi)耳的噪聲強(qiáng)度,即在某一基準(zhǔn)響度和頻率下，恒定水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度為多個試次的臨界響度區(qū)間的平均值。

四、以另一種響度調(diào)節(jié)方式，即在不同的可變性響度區(qū)間下，以變化水平生成刺激聲音，之后類似步驟二和步驟三得到變化水平下的內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量。

上一步驟以恒定水平生成刺激聲音，本步驟以另一種響度調(diào)節(jié)方式，即以變化水平生成刺激聲音，具體生成刺激聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）。

聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）的頻率為F1 Hz，平均水平為L1 dB SPL，與恒定水平不同的是，這里引入一個零均值的高斯隨機(jī)變量到聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）的整體水平中，隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差設(shè)置為兩個間隔水平的均差的1/2。其中兩個分布的聲音水平的均差值為，即兩個分布的均值分別是（L1-）dB SPL和（L1+）dB SPL，兩個分布的共同標(biāo)準(zhǔn)差為1/2。也就是說最終聲音水平1（A3）和聲音水平2（A4）的響度分別為（L1-+λ₁）dB SPL和（L1++λ₂）dB SPL，λ₁,λ₂皆為均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為的隨機(jī)變量。

生成刺激聲音后，以類似步驟二和步驟三得到變化水平下的內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量。這里步驟二的實(shí)驗(yàn)過程完全一致。步驟三中，在變化水平下，外界聲音的噪聲強(qiáng)度，辨別力指數(shù)=1，故內(nèi)耳的噪聲強(qiáng)度,即在某一基準(zhǔn)響度和頻率下，變化水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度為多個試次的臨界響度區(qū)間的平均值乘以0.866。

五、對其它響度和頻率的聲音組合，類似上述步驟獲得對應(yīng)的恒定水平和變化水平內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量。

對其它響度和頻率的聲音組合，比如響度取值為[10dB,30dB,50dB,70dB,90dB],頻率取值為[500Hz,1000Hz,2000Hz,4000Hz,8000Hz],對響度和頻率進(jìn)行組合后，形成25個基準(zhǔn)測試點(diǎn)。對每個組合的基準(zhǔn)測試點(diǎn)，利用上述步驟1~4獲取得到在恒定水平和變化水平下的內(nèi)部噪聲的強(qiáng)度量。

六、對測量結(jié)果進(jìn)行可視化展示。

對恒定水平和變化水平得到的內(nèi)部噪聲強(qiáng)度量進(jìn)行可視化展示。對于每個響度和頻率組合的基準(zhǔn)測試點(diǎn)，經(jīng)過m個實(shí)驗(yàn)試次的測驗(yàn)，在獲取這m個臨界響度區(qū)間平均值時，同時獲取方差值。以響度為X軸，頻率為Y軸，內(nèi)耳噪聲的強(qiáng)度量為Z軸，對于響度和頻率組合后的25個基準(zhǔn)測試點(diǎn)，以三維方式在Z軸方向上展示內(nèi)耳噪聲的強(qiáng)度量和對應(yīng)的方差值。圖3和圖4分別對應(yīng)恒定水平和變化水平下被測試人內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度量在不同基準(zhǔn)測試點(diǎn)位置的可視化展示結(jié)果。

綜上所述，本發(fā)明提出了一種基于可變性響度調(diào)節(jié)的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度測量方法。響度調(diào)節(jié)方式分為兩種：恒定水平調(diào)節(jié)和變化水平調(diào)節(jié)。通過多次測試被測試人的臨界響度區(qū)間，結(jié)合辨別力指數(shù)定義及實(shí)驗(yàn)設(shè)定的假設(shè)條件，獲取對應(yīng)的內(nèi)耳噪聲強(qiáng)度量。

本發(fā)明方法盡管為說明目的公開了具體的實(shí)施例和附圖，其目的在于幫助理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是不可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于最佳實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。當(dāng)前公開的實(shí)施例在所有方面應(yīng)被理解為說明性的而非對其請求保護(hù)的范圍的限制。