一種新生兒聽力篩查儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明及醫(yī)療設(shè)備儀器領(lǐng)域，特別是一種新生兒聽力篩查儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 耳聲發(fā)射是一種產(chǎn)生于耳蝸，經(jīng)過聽骨鏈及鼓膜傳導(dǎo)釋放到外耳道的音頻能量。 耳聲發(fā)射的發(fā)現(xiàn)揭示了耳蝸不但可以察覺和辨別外界的聲音，而且會(huì)自發(fā)的發(fā)出聲音。其 臨床意義在于，它為我們提供了一個(gè)檢測(cè)耳蝸放大功能和外毛細(xì)胞功能完整性的方法。但 是目前國(guó)內(nèi)研發(fā)的耳聲發(fā)射檢測(cè)儀功能較少，技術(shù)不成熟，而國(guó)外的耳聲發(fā)射檢測(cè)儀價(jià)格 較高，不適合廣泛使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)耳聲發(fā)射檢測(cè)儀功能較少，技術(shù)不成熟等不足，提供一種功能較全面 性價(jià)比較高的便攜式的新生兒聽力篩查儀。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0005] -種新生兒聽力篩查儀，包括電源模塊、DSP處理器模塊、音頻處理模塊、功放電 路、探頭電路和信號(hào)處理電路，所述處理器模塊、信號(hào)處理電路和功放電路分別與所述音頻 處理模塊連接，所述功放電路和信號(hào)處理電路同時(shí)分別與所述探頭電路連接，電源模塊給 各模塊供電，由所述DSP處理器模塊產(chǎn)生刺激聲信號(hào)，經(jīng)過音頻處理模塊產(chǎn)生模擬信號(hào)，經(jīng) 過功放電路，驅(qū)動(dòng)探頭電路；探頭電路也可受到刺激聲信號(hào)的激勵(lì)，產(chǎn)生耳聲發(fā)射信號(hào)，經(jīng) 過信號(hào)處理電路，發(fā)送到音頻處理模塊，DSP處理器采集所述耳聲發(fā)射信號(hào)，進(jìn)行算法處理。
[0006] 作為優(yōu)選的，所述探頭電路包括揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)。
[0007] 更進(jìn)一步地，所述信號(hào)處理電路包括低噪聲的儀表放大器AD8542,實(shí)現(xiàn)對(duì)麥克風(fēng) 接收的耳聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行放大處理，放大倍數(shù)約為50,并且具有帶通濾波器功能。
[0008] 作為優(yōu)選的，還包括存儲(chǔ)器模塊。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述存儲(chǔ)器模塊包括FLASH存儲(chǔ)器和SDRAM存儲(chǔ)器，所述FALSH存儲(chǔ) 器用于存儲(chǔ)代碼、常量數(shù)據(jù)，所述SDRAM存儲(chǔ)器用于處理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
[0010] 更進(jìn)一步地，還包括串口通信模塊，所述DSP處理器模塊通過所述串口通信與外 部打印設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打印。
[0011] 更進(jìn)一步地，還包括鍵盤和顯示器。
[0012] 更進(jìn)一步地，所述電源模塊包括充電電池，提供系統(tǒng)5v、3. 3v供電。
[0013] 本發(fā)明除了提供一種新生兒聽力篩查儀，還提供利用該新生兒聽力篩查儀進(jìn)行聽 力篩查的方法，包括以下步驟：
[0014] 1)啟動(dòng)儀器，設(shè)定參數(shù)；
[0015] 2)由所述DSP處理器模塊經(jīng)過特定算法產(chǎn)生刺激聲信號(hào)，經(jīng)過音頻處理模塊產(chǎn)生 模擬信號(hào)，經(jīng)過功放電路，驅(qū)動(dòng)探頭電路；
[0016] 3)所述探頭電路采樣信號(hào)，產(chǎn)生耳聲發(fā)射信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理電路，發(fā)送到音頻處 理模塊；
[0017] 4)所述DSP處理器模塊采集所述耳聲發(fā)射信號(hào)，進(jìn)行算法處理。
[0018] 作為本發(fā)明更進(jìn)一步的說明，所述特定算法包括瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射（TEOAE)和畸 變產(chǎn)物耳聲發(fā)射（DPOAE)兩種模式，所述TEOAE模式是以短暫聲刺激誘發(fā)的耳聲發(fā)射。以短 暫聲刺激誘發(fā)的耳聲發(fā)射，在給人耳施加了一定的誘發(fā)刺激聲不久，在外耳道采集到的除 刺激聲和發(fā)射聲以外的聲音信號(hào)，一般在誘發(fā)刺激聲3-5ms后出現(xiàn)，大概持續(xù)15秒。TEOAE 和誘發(fā)刺激聲的頻率都分布在〇. 4-6k之間。
[0019] 所述DPOAE是以兩個(gè)具有一定的頻率比和一定強(qiáng)度比的初始純音fl、f 2刺激誘發(fā) 的耳聲發(fā)射。耳蝸受到兩個(gè)頻率為Π 、f2,且具有一定的頻率比和一定強(qiáng)度比的初始純音 刺激時(shí)，由耳蝸的主動(dòng)機(jī)制而產(chǎn)生的各種形式的畸變?cè)谕舛乐杏涗浀降亩暟l(fā)射信號(hào)。 DPOAE在2fl-f2處最為突出的，而且出現(xiàn)的次數(shù)也是最多的，DPOAE的幅度相對(duì)誘發(fā)刺激聲 老說要小的多，約為60db SPL。
[0020] 針對(duì)TEOAE和DP0AE)兩種模式，所述探頭電路采樣和所述DSP處理器模塊算法處 理也有所不同。
[0021] (1)耳聲發(fā)射誘發(fā)刺激聲的發(fā)生
[0022] 瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射誘發(fā)刺激聲：采用持續(xù)時(shí)間80us的短聲TEOAE誘發(fā)刺激聲，且 為正弦信號(hào)，
[0023] U (t) = Asin (2 π ft), 0<t<80us
[0024] 其中，A為誘發(fā)刺激聲的最大強(qiáng)度，80dBSPL，f為頻率，本系統(tǒng)采用持續(xù)時(shí)間為 80us的半周正弦波作為激勵(lì)信號(hào)，f的值為6250Hz。
[0025] 畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射誘發(fā)刺激聲：采用兩個(gè)持續(xù)時(shí)間為IOOms的短純音作為DPOAE 誘發(fā)刺激聲，也都是正弦信號(hào)，其形式如下：
[0026] Ul (t) = Alsin (2 π f It), 0<t<100ms
[0027] U2(t) = A2sin(2 π f2t)
[0028] A1、A2為兩個(gè)誘發(fā)刺激聲的刺激強(qiáng)度，值為70dBSPL，且Al = A2, fl、f2為誘發(fā)刺 激聲的頻率，且 fl:f2 = 1.22，fl 取值為 0. 5kHz、lkHz、2kHz、4kHz。
[0029] (2)耳聲發(fā)射信號(hào)的濾波
[0030] 首先電路要有一個(gè)合理的放大倍數(shù)，使耳聲發(fā)射信號(hào)在一個(gè)合理的電壓范圍內(nèi)， 滿足不失真的條件。在信號(hào)采樣之前要進(jìn)行濾波處理。耳聲發(fā)射信號(hào)的頻率主要分布在 0.4-6kHz范圍內(nèi)，大多數(shù)集中在l-4kHz范圍內(nèi)，為消除噪聲，應(yīng)選擇合適的濾波器及其濾 波范圍。應(yīng)選取帶通濾波器，濾波范圍上限4. 5-5. 5kHz，下限在0. 4-0. 6范圍內(nèi)，首先在硬 件上應(yīng)有一個(gè)帶通濾波器，根據(jù)濾波效果，在軟件算法上在采取相應(yīng)的濾波器算法。
[0031] (3)耳聲發(fā)射信號(hào)的采樣頻率
[0032] 瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射的采樣頻率：檢測(cè)TEOAE信號(hào)時(shí)，將采樣頻率設(shè)定為50kHz左 右，在每次誘發(fā)刺激聲結(jié)束之后，采集1024點(diǎn)，大概占用時(shí)間為20ms。
[0033] 畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射的采樣頻率：檢測(cè)DPOAE信號(hào)時(shí)，必須用頻譜分析，即傅里葉變 換對(duì)采集到的信號(hào)加以處理，而且頻譜圖上必須有兩個(gè)誘發(fā)刺激聲Π 、f2和由刺激聲產(chǎn)生 的2fl-f2這三個(gè)頻率，檢測(cè)時(shí)可以利用整周期采樣的方法避免DPOAE信號(hào)被誘發(fā)刺激聲給 淹沒掉。整周期采樣是指采樣周期與信號(hào)周期，即采樣頻率與信號(hào)頻率之間是整數(shù)倍的關(guān) 系，有下列公式：
[0034] T/TO = NTs/TO = NfO/fs =整數(shù)
[0035] 其中，T為采樣時(shí)間，TO為信號(hào)周期，N為采樣點(diǎn)數(shù)，Ts為采樣周期，fO為信號(hào)頻 率，fs為采樣頻率。
[0036] 設(shè)定DPOAE誘發(fā)刺激聲頻率Π 最大頻率為4kHz，而f2是Π 的1. 22倍，所以f2 是4. 88kHz，將采樣率設(shè)定為39. 04kHz左右，采集1024個(gè)點(diǎn)，大約需要26ms左右。
[0037] (4)耳聲發(fā)射信號(hào)的處理
[0038] 相干平均法：就是將多次采集的數(shù)據(jù)累加后在平均，也叫累加平均，用來提取耳聲 發(fā)射信號(hào)。在施加誘發(fā)刺激聲之后，由探頭檢測(cè)到的誘發(fā)響應(yīng)信號(hào)X(i)可表示為：
[0039] X(i) = S(i)+N(i),i = 1,2, ....N；
[0040] N是總刺激次數(shù)，S(i)是耳聲發(fā)射信號(hào)，N(i)是噪聲信號(hào)。為了盡可能消除噪聲 信號(hào)，應(yīng)將N個(gè)X(i)進(jìn)行相干平均得到真正的耳聲發(fā)射信號(hào)，而且N越大，結(jié)果越準(zhǔn)確。在 TEOAE 中，N 取 1024 次，在 DPOAE 中，N 取 32 次。
[0041] 設(shè)拒絕閥值噪聲是隨機(jī)信號(hào)，是不好預(yù)測(cè)的，周圍環(huán)境無意引起的瞬間大噪聲會(huì) 在很大程度上影響到測(cè)試數(shù)據(jù)，使得信號(hào)中的噪聲成分大大的增加，這個(gè)時(shí)候應(yīng)將采集到 的這些數(shù)據(jù)舍棄掉，不讓他們參加累加計(jì)算。應(yīng)提前設(shè)置好一個(gè)拒絕閥值，將每次刺激所采 集到的數(shù)據(jù)都跟拒絕閥值作比較，在決定是否讓這些數(shù)據(jù)參加累加計(jì)算，這個(gè)拒絕閥值要 根據(jù)實(shí)際的環(huán)境，做大量的實(shí)驗(yàn)來確定。
[0042] 時(shí)域加窗法耳聲發(fā)射信號(hào)中噪聲含量減少后，還要減少甚至消除刺激偽跡的含 量，就是外耳道及中耳對(duì)誘發(fā)刺激聲的直接反射，可以采用時(shí)域加窗法進(jìn)行濾波處理。瞬 態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射每次誘發(fā)刺激聲后采集20ms，共有1024點(diǎn)，在0-2. 5ms內(nèi)，對(duì)應(yīng)于前128 個(gè)點(diǎn)，他們基本上都是刺激偽跡，所以可以將這些點(diǎn)得值設(shè)為〇,；在2. 5-5ms內(nèi)，對(duì)應(yīng)于 129-256個(gè)點(diǎn)，他們由瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射信號(hào)和刺激偽跡組成，把這段數(shù)據(jù)的值加上升余弦 窗口濾波，以減少信號(hào)中刺激偽跡的含量；在5-20ms內(nèi)，剩下的點(diǎn)，大部分是瞬態(tài)誘發(fā)耳聲 發(fā)射信號(hào)，保留這些數(shù)據(jù)，不進(jìn)行處理。升余弦窗如下所示：
[0044] (5)耳聲發(fā)射信號(hào)的識(shí)別
[0045] 瞬態(tài)誘發(fā)耳聲發(fā)射信號(hào)的識(shí)別TEOAE信號(hào)的時(shí)域波形因人而異，且沒有標(biāo)準(zhǔn)的形 式，主要是觀察時(shí)域波形是否是高頻成分在前，低頻成分在后的?；ハ嚓P(guān)系數(shù)識(shí)別法是計(jì)算 按刺激次數(shù)的奇偶累加完并進(jìn)行相干平均后的兩個(gè)數(shù)組的互相關(guān)系數(shù)，然后通過判斷互相 關(guān)系數(shù)的大小來判定是否有TEOAE信號(hào)。他們的互相關(guān)系數(shù)表示為：
[0047] 其中N是每一次刺激的采樣點(diǎn)數(shù)，如果相關(guān)系數(shù)超過50%，那么就認(rèn)為這兩個(gè)數(shù) 組中包含的TEOAE信號(hào)比較多，反之則認(rèn)為包含的隨機(jī)噪聲比較多。該方法只能計(jì)算兩個(gè) 數(shù)組之間總的相關(guān)率，但不能計(jì)算各個(gè)頻段之間的相關(guān)系數(shù)，因此要計(jì)算各個(gè)頻段之間的 相關(guān)系數(shù)采用頻域相干譜法。
[0048] 頻域相干譜法是基于a(n)和b(n)的互相關(guān)函數(shù)譜的分析方法，若a(n)和b(n) 的傅里葉變換分別為
[0049] Fa (k) = Ra (k) + j Ia (k)<