本發(fā)明涉及殘障人群的醫(yī)療及教育領(lǐng)域，具體是一種評判聾啞患者的聽力損傷程度的方法。

背景技術(shù)：

殘障人群的醫(yī)療及教育一直是我國非常重視的領(lǐng)域，近年來科研也逐步轉(zhuǎn)向幫助有需求的群體。針對聾啞患者，衡量其構(gòu)音損傷程度的參考標(biāo)準(zhǔn)通常為聲學(xué)參數(shù)發(fā)音起始時間(voice onset time, VOT)，該參數(shù)在研究普通話發(fā)音時用來反應(yīng)說話人言語的協(xié)調(diào)技能力，但不適用于所有發(fā)音。

Chenghui Jiang等人在文獻《Voice onset time of alveolar stop /t/ and realization of unaspirated affricates associated with Mandarin-speaking children with repaired cleft palate》中研究了康復(fù)后的唇裂兒童在普通話發(fā)音/t/時，不送氣塞擦音發(fā)音特征與發(fā)音起始時間（VOT）之間的關(guān)系。文中將康復(fù)后的唇裂兒童分為兩組：正常發(fā)音組(perceived normal resonance, PNR)和鼻音過重發(fā)音組(perceived hypernasal resonance , PHR)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)PNR組較正常發(fā)音參考組的VOT值差異性不顯著，PHR組的VOT值分散度較大。正常發(fā)音參考組與PNR組的VOT值為正值，而PHR組的VOT值為負值。

Vickie Y Yu等人在文獻《Effects of Age, Sex and Syllable Number on Voice Onset Time: Evidence from Children’s Voiceless Aspirated Stops》中研究發(fā)現(xiàn)，與成年人相比，兒童發(fā)音時VOT值較長且可變性較高，特別是在8-11歲的男孩中結(jié)果顯著。此外研究表明多音節(jié)中的發(fā)音VOT比單音節(jié)中的VOT用時較短且可變性較高。

周迅溢等人在文獻《語句中協(xié)同發(fā)音對音節(jié)知覺的影響》中曾提到語音產(chǎn)生的生理機制，即在聲帶震動之前，發(fā)音器官就已開始作發(fā)音準(zhǔn)備，逐漸向著發(fā)音的部位和態(tài)勢移動，但對于發(fā)音器官準(zhǔn)備階段的時間這一參數(shù)并沒有具體量化。

過去的研究中，通過測量VOT的值區(qū)分不同說話人間的差異，包括性別、年齡、發(fā)音情況等。但VOT多用于輔音的研究，一些元音無法提取準(zhǔn)確的VOT值，不同群體的VOT值可變性高，使用范圍較局限。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何解決通過測量VOT的值區(qū)分不同說話人間的發(fā)音情況差異使用范圍局限的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種評判聾啞患者的聽力損傷程度的方法，按照如下的步驟進行：

步驟一、每位正常人閱讀相同的N個測試語料，通過三維電磁發(fā)音儀獲取多位正常人閱讀第n個測試語料時的第m個發(fā)音器官的發(fā)音起始時間a_n（同一個測試語料同一個人不同的發(fā)音器官的發(fā)音起始時間相同，發(fā)音器官的發(fā)音起始時間僅僅與測試語料有關(guān)系與發(fā)音器官無關(guān)）和發(fā)音器官起始時間bm_n，并以a_n為橫坐標(biāo)bm_n為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，集合（a_n，bm_n）作為第m個發(fā)音器官的第n個測試語料標(biāo)準(zhǔn)信息輸入數(shù)據(jù)庫中，發(fā)音器官一共有M個，M為自然數(shù)，m為大于等于1小于等于M的自然數(shù)，N為自然數(shù)，n為大于等于1小于等于m的自然數(shù)，需要說明的是：a_n即多位正常人閱讀第1個測試語料時的第m個發(fā)音器官的發(fā)音起始時間a₁，多位正常人閱讀第2個測試語料時的第m個發(fā)音器官的發(fā)音起始時間a₂，諸如此類多位正常人閱讀第n個測試語料時的第m個發(fā)音器官的發(fā)音起始時間a_n，bm_n即m和n對應(yīng)m個發(fā)音器官的第n個測試語料，如正常人閱讀第1個測試語料時的第2個發(fā)音器官的發(fā)音器官起始時間b1₂；

步驟二、待評判聾啞患者閱讀與正常人閱讀相同的N個測試語料，通過三維電磁發(fā)音儀獲取待評判聾啞患者閱讀第n個測試語料時的對應(yīng)的第m發(fā)音器官的發(fā)音起始時間c_n和發(fā)音器官起始時間dm_n作為第n測試語料評判信息輸入數(shù)據(jù)庫中，n為大于等于1的自然數(shù)，c_n和a_n表達方式一致，dm_n和bm_n表達方式一致，此處不多加解釋；

步驟三、以c_n為橫坐標(biāo)dm_n為縱坐標(biāo)，如果點（c_n，dm_n）落入集合（a_n，bm_n）的范圍內(nèi)，說明待評判聾啞患者閱讀第n個測試語料時的第m發(fā)音器官評判系數(shù)為Pm_n=0，否則說明待評判聾啞患者閱讀第n個測試語料時的m發(fā)音器官評判系數(shù)為Pm_n=1；待評判聾啞患者的第m發(fā)音器官的聽力損傷程度為Km=Pm₁+...+Pm_n...Pm_N, Km越大說明待評判聾啞患者的第m發(fā)音器官聽力損傷程度越大，待評判聾啞患者的發(fā)音器官的整體聽力損傷程度為K=K1*...*Km*...*KM，Pm_n、Pm_N和bm_n表達方式一致。

本發(fā)明的有益效果是：本專利提出一種新的聲學(xué)參考標(biāo)準(zhǔn)，即發(fā)音器官起始時間(articulator onset time, AOT)，定義為發(fā)音器官（如舌部）準(zhǔn)備發(fā)音從靜止開始運動到嗓音開始震動之間的時間間隔。通過三維電磁發(fā)音儀采集來的發(fā)音數(shù)據(jù)提取AOT值，去評估發(fā)音的損傷程度，實驗證明AOT對于評判聾啞患者的聽力損傷程度更為有效，此聲學(xué)參數(shù)可用于聾啞患者的病理評估研究，有效區(qū)分正常人與聾啞患者發(fā)音水平，也可根據(jù)VOT和AOT的綜合評定結(jié)果采取不同的治療方案，達到矯正各種語言缺陷、提高患者語言表達能力的目的，因此，該項技術(shù)具有較大的理論與實際意義。

具體實施方式

發(fā)音起始時間(VOT)的定義是指塞音閉音的釋放后，后繼元音嗓音開始振動之間的時間距離，在國內(nèi)漢語研究中此指標(biāo)多用于分析塞音和濁塞音之間的差異。而在國外，VOT也是研究說話人發(fā)音可懂度的一個重要指標(biāo)。本專利提出一種新的聲學(xué)參考標(biāo)準(zhǔn)去評估聾啞患者發(fā)音的損傷程度，即發(fā)音器官起始時間(AOT)，其定義是指發(fā)音器官（如舌部）準(zhǔn)備發(fā)音從靜止開始運動到嗓音開始震動之間的時間間隔。聲學(xué)參數(shù)AOT較原先的VOT而言普遍適用于所有發(fā)音，正常人和聾啞患者同一發(fā)音的VOT值差異性不顯著，但AOT值存在明顯差異。證明提出的聲學(xué)參數(shù)AOT對于評判聾啞患者的聽力損傷程度更為有效。將VOT和AOT提取結(jié)果相結(jié)合評判聾啞情況效果顯著，確定了正常人與聾啞患者的發(fā)音參數(shù)范圍。

本實施例召集20位被試參與，其中10位為正常人（5男5女，平均年齡為25.0歲），10位為聾啞患者（5男5女，平均年齡為17.7歲）。本實施例選取測試語料為聲母/b/、/d/、g/，測試者依次閱讀測試語料，每個語料閱讀三遍，利用三維電磁發(fā)音儀AG501同步采集發(fā)音的聲學(xué)和運動學(xué)的數(shù)據(jù)，由于舌部是發(fā)音的重要器官，我們將用生理膠將傳感器粘到測試者的舌尖、舌中、舌后以及上下唇部以同步測量舌部和唇部的位置變化。測試者閱讀語料時，要求發(fā)音不要過長或過短，發(fā)音清晰無其他吞咽動作，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。經(jīng)典的聲學(xué)參數(shù)VOT是反應(yīng)說話人的發(fā)音協(xié)調(diào)程度，提取方法為塞音閉音的釋放后，后繼元音嗓音開始振動之間的時間間隔。以VOT作為實驗比較組，提取20位被試者的VOT信息。

用Visartico軟件將三維電磁發(fā)音儀采集的音頻信號和運動信號同時打開，兩組信號是時間對齊的。以輔音/d/為例，以時間軸為橫坐標(biāo)（單位：mm），發(fā)音器官先于聲帶發(fā)音開始運動，本專利定義這段時間為發(fā)音器官的起始時間（AOT）。在聲帶振動前，發(fā)音器官先有一個準(zhǔn)備動作，形成正確口型后才發(fā)出正確的音節(jié)。根據(jù)本專利定義的新方法，提取20位被試的AOT信息。

表1

上表為20位被試者的舌部和唇部讀/d/時的VOT和AOT信息

可以看出，正常人和聾啞患者的AOT值有明顯差異。聾啞患者在發(fā)音前的準(zhǔn)備時間較長，因此AOT值較正常人偏高，女性比男性的AOT值偏高。從生理學(xué)的角度反映了聾啞患者在準(zhǔn)備發(fā)音前，由于無法確定正確發(fā)音的動作而增加了發(fā)音器官準(zhǔn)備發(fā)音的時間。將AOT值為橫坐標(biāo)，VOT值為縱坐標(biāo)繪圖，可以看出正常人的發(fā)音區(qū)域較為集中，聾啞患者的AOT值相對偏高且可變性較大。

表2

以輔音發(fā)音/d/為例，計算測試者發(fā)音時VOT與AOT的均值和標(biāo)準(zhǔn)差如表2所示，確定正常人的發(fā)音參數(shù)范圍(VOT=29.90±6.84毫秒，AOT（舌部）=450.40±62.57毫秒，AOT（唇部）=290.00±34.63毫秒)。以此方法可以測試所有發(fā)音的VOT與AOT的值，確立正常發(fā)音的范圍。

通過SPSS軟件分析以輔音/d/為例，分析正常人和聾啞患者的發(fā)音數(shù)據(jù)。采用Greenhouse-Geisser矯正，VOT和舌部AOT兩種方法對正常人和聾啞患者的主效應(yīng)差異顯著（F(1,18)=455.435，p <0.001），且兩種方法的交互作用顯著（F(1,18)=13.449，p <0.005），兩種方法對聾啞情況判定的主效應(yīng)顯著（F(1,18)=12.746，p <0.005）；VOT和唇部AOT兩種方法對正常人和聾啞患者的主效應(yīng)差異顯著（F(1,18)=547.768，p <0.001），且兩種方法的交互作用顯著（F(1,18)=15.233，p <0.005），兩種方法對聾啞情況判定的主效應(yīng)顯著（F(1,18)=9.759，p <0.005），說明VOT和AOT對于正常人和聾啞患者的結(jié)果有顯著性差異，均是發(fā)音研究中有效的聲學(xué)參數(shù)。采用獨立樣本T檢驗，結(jié)果顯示，VOT對于聾啞情況的判定不顯著，t(18)=0.869,p=0.397 >0.05，說明發(fā)音時VOT對于正常人和聾啞患者沒有明顯差異性；舌部AOT對于聾啞情況的判定顯著，t(18)=-3.634,p=0.002 <0.005；唇部AOT對于聾啞情況的判定顯著，t(18)=-3.514,p=0.002 <0.005，說明舌部和唇部的AOT可以作為區(qū)分聾啞情況的有效指標(biāo)。

根據(jù)本專利新提出的聲學(xué)參數(shù)AOT與經(jīng)典參數(shù)VOT相結(jié)合的方法可以有效的區(qū)分正常人與聾啞患者的發(fā)音情況，對于病理研究也提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。聾啞患者可測試AOT與VOT值后進行康復(fù)訓(xùn)練，直到達到正常范圍。本方法從發(fā)音的生理結(jié)構(gòu)出發(fā)，將發(fā)音器官發(fā)音前的準(zhǔn)備時間量化，更直觀的反應(yīng)正常人與聾啞患者在發(fā)音準(zhǔn)備階段的差異，為醫(yī)學(xué)研究提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

如表1所示

步驟一、5位男性正常人（女性于此類似，本實施例僅以男性為例）每位正常人閱讀相同的3個測試語料（/b/、/d/、g/），通過三維電磁發(fā)音儀獲取5位正常人閱讀每個測試語料時（/b/、/d/、g/）的每個發(fā)音器官（如舌部和唇部）的發(fā)音起始時間和發(fā)音器官起始時間，并以發(fā)音起始時間為橫坐標(biāo)發(fā)音器官起始時間為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，作為每個發(fā)音器官的每個測試語料標(biāo)準(zhǔn)信息輸入數(shù)據(jù)庫中，本實施例中發(fā)音器官一共有2個（舌部和唇部），由于數(shù)據(jù)量較大為了書寫方便，本實施例中不再把表1中未顯示的信息舉出，僅以表1數(shù)據(jù)為例；

步驟二、 待評判聾啞患者（第一位男性聾啞患者為例，其它類似）閱讀每個測試語料時（/b/、/d/、g/），通過三維電磁發(fā)音儀獲取待評判聾啞患者閱讀每個測試語料時的對應(yīng)的每個發(fā)音器官的發(fā)音起始時間和發(fā)音器官起始時間作為測試語料評判信息輸入數(shù)據(jù)庫中；

步驟三、以待評判聾啞患者發(fā)音起始時間為橫坐標(biāo)發(fā)音器官起始時間為縱坐標(biāo)，如果點（待評判聾啞患者發(fā)音起始時間，待評判聾啞患者發(fā)音器官起始時間）落入集合（正常人發(fā)音起始時間，正常人發(fā)音器官起始時間）的范圍內(nèi)，說明待評判聾啞患者閱讀該測試語料時的對應(yīng)發(fā)音器官評判系數(shù)為0，否則說明待評判聾啞患者閱讀該測試語料時的對應(yīng)發(fā)音器官評判系數(shù)為=1，依次類似把所有測試信息進行評判；待評判聾啞患者的第1發(fā)音器官（舌部）的聽力損傷程度為K1=P1₁+P1₁+P1₃, K1越大說明待評判聾啞患者的第1發(fā)音器官聽力損傷程度越大，待評判聾啞患者的第2發(fā)音器官（唇部）的聽力損傷程度為K2=P2₁+P2₁+P2₃, K2越大說明待評判聾啞患者的第2發(fā)音器官聽力損傷程度越大，待評判聾啞患者的對應(yīng)發(fā)音器官的整體聽力損傷程度為K=K1*K2。

表1顯示：

第一聾啞患者閱讀/b/時的舌部聽力損傷程度為P1₁=1

第一聾啞患者閱讀/d/時的舌部聽力損傷程度為P1₂=1

第一聾啞患者閱讀/ g /時的舌部聽力損傷程度為P1₃=1

第一聾啞患者第1發(fā)音器官（舌部）聽力損傷程度為K1=1+1+1=3

第一聾啞患者閱讀/b/時的唇部聽力損傷程度為P2₁=1

第一聾啞患者閱讀/d/時的唇部聽力損傷程度為P2₂=1

第一聾啞患者閱讀/ g /時的唇部聽力損傷程度為P2₃=1

第一聾啞患者第1發(fā)音器官（唇部）聽力損傷程度為K2=1+1+1=3

第一聾啞患者整體聽力損傷程度為K=3*3=9。

注意：本專利中“如果點（c_n，dm_n）落入集合（a_n，bm_n）的范圍內(nèi)”是指集合（a_n，bm_n）構(gòu)成的點集中，所有最外圍的點如果相鄰則彼此使用直線連接，圍成一個圈，如果點（c_n，dm_n）處于這個圈中說明點（c_n，dm_n）落入集合（a_n，bm_n）的范圍內(nèi)，否則說明點（c_n，dm_n）沒有落入集合（a_n，bm_n）的范圍內(nèi)。

需要說明的是：正常人越多測試結(jié)果越精確，本實施例為了方便不可能舉出太多的正常人，同時男性應(yīng)該和女性分開。