精细听觉能力评估平台的建立和应用研究.pdf

人工耳蜗术前评估和术后疗效评估Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitationdoi:10.3969/j.issn.1672-4933.2023.05.004中国听力语言康复科学杂志2023年（第21卷）第5期精细听觉能力评估平台的建立和应用研究Establishment and Application of the Tuneup Platform of Hearing Ability Evaluation杨璐1 文雯2 单佳琳2 张钦杰1，2 李蕴1，2 贾欢1，2YANG Lu，WEN Wen，SHAN Jia-lin，ZHANG Qin-jie，LI Yun，JIA Huan【摘要】目的 探讨精细听觉能力评估平台在临床运用的可行性与优势，了解听力正常、轻度-中度、中重度-重度听力损失和人工耳蜗植入者普通话元音、辅音、声调和音乐旋律的表现。方法 基于临床中对精细听觉能力的测试方法，如言语测试和旋律辨别测试等，完成精细听觉能力评估平台的搭建，本平台测试内容包括元音、辅音、声调、音乐旋律4个板块。2023年1月6月，招募不同听力水平受试者进行测试，根据0.5、1、2、4 kHz气导平均听阈（PTA）将受试者分为听力正常组（12耳）、轻度-中度听力损失组（11耳）、中重度-重度听力损失组（11耳），以及人工耳蜗植入组（21耳），使用自主建立的精细听觉能力评估软件在安静环境下测试，对测试数据进行统计学分析。结果（1）精细听觉能力评估平台在55耳测试中均良好运行，检测结果可当即显示，在便捷程度和用户体验感上优势突出。（2）平台测得的精细听觉能力结果与纯音听阈测试结果趋势相符，即纯音听阈下降越多，精细听觉能力越差。不同模块对精细听觉能力评估敏感度不同，可以测得受试者处理复杂听觉信息的能力，弥补纯音测听的不足。证明软件具有良好的评估效能。（3）人工耳蜗植入儿童经过听觉训练后，元音、辅音的精细听觉水平能达到较好程度，但对于声调、音乐旋律等复杂的精细听觉仍表现较差。人工耳蜗植入者助听听阈与轻度-中度听力损失类似，但整体精细听觉能力仍差于这类患者。结论 研究证实了精细听觉能力评估平台的实用性，有望进一步推广到听力损失患者诊疗及听觉干预康复效果评估中。【关键词】精细听觉；听力损失；人工耳蜗；效果评估【Abstract】Objective To establish a fine hearing ability assessment platform independently,explore the feasibility and the advantage of this platform,and preliminarily understand the Mandarin vowels,consonants,tones and musical melody performance of people with normal hearing,mild to moderate loss,moderate to severe loss and cochlear implant.Methods Based on the clinical test methods of fine hearing ability,such as speech test and melody discrimination test,the evaluation platform of fine hearing ability is built.The test content of this platform includes 4 parts:vowel,consonant,tone and music melody.From January to early June 2023,subjects with different hearing levels were recruited for testing.According to the PTA of 0.5,1,2 and 4 kHz,subjects were divided into normal hearing group(12 ears),mild to moderate hearing loss group(11 ears),moderate to severe hearing loss group(11 ears),and cochlear implant group(21 ears).The self-established fine hearing ability assessment software was used to test in a quiet environment.The test data were statistically analyzed.Results(1)The fine hearing ability evaluation platform ran well in the 55-ear test,and the test results could be displayed immediately,with outstanding advantages in convenience and user experience.(2)The software test results are consistent with the trend of pure tone hearing threshold test results,that is,the more the pure tone hearing threshold declines,the worse the fine hearing ability.Different modules have different sensitivity to fine auditory ability assessment,which can measure the ability of subjects to process complex auditory information and make up for the deficiency of pure tone audiometry.That proves the developed software has good evaluation efficiency.(3)After basic hearing training,children with cochlear implant can achieve a good level of simple fine hearing such as vowels and consonants,but they still perform poorly for fine hearing with more complex tones and musical melodies.In addition,the hearing threshold of cochlear implant patients is similar to that of mild-moderate hearing loss,but it is still worse than that of such patients.Conclusion This study has confirmed the practicability of this platform for fine hearing ability assessment,which is expected to be further extended to the diagnosis and treatment system of hearing loss patients and the evaluation system of rehabilitation effect after auditory intervention,which has theoretical and 基金项目：申康三年行动计划：机器人辅助人工耳蜗电极植入对全鼓阶植入成功率及听觉重建效果影响的前瞻性自身随机对照研究（SHDC2020CR3010A）；上海市大学生创新训练计划项目（S202210248317）；上海市耳鼻疾病转化医学重点实验室（14DZ2260300）作者单位：1 上海交通大学医学院附属第九人民医院耳鼻咽喉头颈外科/上海市耳鼻疾病转化医学重点实验室/上海交通大学医学院耳科学研究所 上海 200011 2 上海交通大学医学院 上海 200025作者简介：杨璐 本科 听力师；研究方向：临床听力学通讯作者：贾欢，E-mail：466Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation人工耳蜗术前评估和术后疗效评估中国听力语言康复科学杂志总第120期application value.【Key words】Fine hearing;Hearing loss;Cochlear implant;Effect evaluation1 引言世 界 卫 生 组 织（WHO）发 布 的 世 界 听 力 报 告（2021）预计到2050年，全球1/4的人会有听力问题，近25亿人将患有某种程度的听力损失1，当前听力损失人群的4/5都来自发展中国家。中国现有2780万人患有听力损失，其中老年性耳聋（51.61%）占据听力残疾致残原因的首位，1860岁成年人听力损失也高达677万2。造成听力损失的原因非常广泛，先天性因素、内耳感染、服用耳毒性药物、长时间大音量使用耳机、年龄增长导致的听觉系统老化等都会导致不同程度的听力损失。许多后天获得性听力损失进展缓慢、逐渐发展，因此不易被察觉3。听力损失的后果会因其病因类型、损失程度、年龄和受教育水平而异，其中对患者生活的影响在于听力损失导致的沟通交流障碍，儿童和青年多表现为言语、认知和心理障碍，成年人和老年人则在社会、家庭生活方面受限。沟通交流的前提是能够识别和分析传入的声音信息。言语、音乐等复杂的声信号会以宽带信号形式传入，通过耳蜗滤波处理后形成一系列窄带信号，每个窄带信号都可以看成是由慢速变化的时域包络（temporal envelope，TE）和 快 速 变 化 的 精 细 结 构（temporal fine structure，TFS）叠加构成。这些声学线索对于言语识别、声调和音乐的辨别等精细听觉能力起到了不同的作用。当前医院对于各类原因导致的听觉障碍患者的检查主要以纯音测听为主4，即检测受试者125 Hz8 kHz不同频率气-骨传导的听力值，这是一种较为客观的评价指标，但听觉察知是听觉功能中最基础的能力，因为可能存在两个人绝对听阈值相同，而阈上信息处理能力却相差很大的情况。对于噪声、药物、年龄老化等因素导致的耳蜗传入通路病变患者来说，存在常规言语测听频段的纯音听阈水平正常，但噪声下言语识别、空间定位等精细听觉能力下降的情况5。此外，特发性突聋患者在听觉敏感性（纯音阈值）恢复后，言语识别率也会发生不可逆地下降，表明对于这部分患者，在听力恢复过程中应重视精细听觉能力的恢复6。因此，精细听觉功能评估在临床中的应用非常必要，有助于患者诊断鉴别诊断、治疗效果及预后的评价。本研究利用互联网大数据建立科学高效、便捷价廉的精细听觉评价平台，以期探索并建立精细听觉能力评价标准和评价模式，满足听障人群精细听觉能力评估、疾病诊断和听觉干预指导需求，以及帮助听觉重建患者康复效果评估。2 材料与方法2.1 精细听觉能力评估平台的开发该软件由语料库、个人信息库、软件测试界面和后台结果管理构成。具体语料库如下：元音刺激由1名女性说话者以同一标准汉语数据库中的单音节词作为声刺激。元音刺激包括6组，每组4个元音，声母相同。具体包括：（1）/y，yng，y，yng/；（2）/m，m，mi，mi/；（3）/qi，qu，qn，qn（4）gu，gu，gn，gng/；（5）/sh，sh，sho，shng/；（6）/ch，chi，chn，chn/。辅音刺激与元音测试类似，包括6组，每组4个辅音，最后一个元音相同，具体包括：（1）/j，r，c，s/；（2）/p，l，q，x/；（3）/f，t，n，b/；（4）/g，h，zh，w/；（5）/gu，ku，shu，zu/；（6）/mo，do，cho，yo/。刺激集中分别有24个元音和辅音刺激。声调测试采用1名女性说话者的4种声调模式（阴平、阳平、上声、去声）。采用标准汉语数据库中yan、tu、ba、chi 4个单音节。刺激集由16个刺激（1个说话者4个单音节4个声调）组成。音乐旋律每题均包含9个选项，为5个音符组成的常见旋律轮廓（上升、上升-平缓、上升-下降、平缓-上升、平缓-下降、下降-上升、下降-平缓、下降），每个音符持续时间250 ms（间隔50 ms）。每个等高线上连续音符的间距变化为1和3个半音，任何等高线的最低音均为A4（440 Hz）。刺激集包括18个刺激（9旋律轮廓2个半音间距）。首次注册的测试者需填写姓名、性别、联系方式、出生日期等个人信息，并登记相关听力治疗信息（是否配戴助听器、是否植入人工耳蜗等），之后每次均可使用注册填写的联系方式登录。受测者每次登陆测试前，需要先填写联系方式等。在测试前的调试环节，受测者可根据需要选择测试侧别（左耳、右耳、双耳），并根据个人情况选择测试难易程度，并自主调节测试音量档位（20%、40%、60%、80%、100%）。测试内容包括元音辨别、辅音辨别、声调辨别、音乐旋律四大板块，测试过程中可随时选择跳过该板块。受测者在完成测试后，系统会自动跳转至答题结果界面，受测者可查看各部分得分情况并保存截图。该软件已通过网络数据安全评测，并获得发明专利和 软 件 著 作 登 记（ZL 202310511830X；软 著 登 字 第10850343号、软著登字第10884563号）。2.2 研究对象及分组本研究是2023年1月6月开展的一项横断面研究。研究对象为线下招募在上海交通大学医学院附属第九人467人工耳蜗术前评估和术后疗效评估Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation中国听力语言康复科学杂志2023年（第21卷）第5期民医院就诊的不同听力水平且认知能力正常，能完成软件测试的受试者。依据2021年WHO听力损失分级标准（0.5、1、2、4 kHz平均听阈）进行分组1：正常听力20 dB；轻度听力损失2035 dB；中度听力损失3550 dB；中重度听力损失5065 dB；重度听力损失6580 dB；极重度听力损失809533.33.7表2 不同听力损失人群的测试正确率（%）元音辅音声调音乐旋律正常听力组（n=12）98.32.497.34.298.33.986.423.7轻度-中度听力损失组（n=11）91.311.191.67.490.010.965.526.9中重度-重度听力损失组（n=11）72.720.674.518.868.632.026.430.2F10.110.56.512.5P0.000*0.000*0.004*0.000*表示P0.05；下同468Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation人工耳蜗术前评估和术后疗效评估中国听力语言康复科学杂志总第120期究表明轻度-中度感音听力损失对TE信号的识别仅有轻微的影响。本研究结果中，轻度-中度听力损失组的元音及辅音辨别得分也仍在90%以上。然而TFS信号识取能力则易受听力损失和年龄的影响，轻微的听力损失就可导致识别TFS信号能力下降，即使听力可能在“正常”范围内，而TFS信号对汉语声调、旋律的辨别占主导地位，声调信息则对于安静和噪声环境下识别言语和理解语义均具有重要作用。Hopkins10也研究表明感音神经性听力损失者获取TFS信号的能力低于健听人群。以上研究结果与本研究纯音听阈水平越高，各项精细听觉水平越差的结果相符合。同时，我们还发现中重度-重度组元音、辅音及声调的辨别能力没有音乐旋律辨别能力下降明显。分析原因可能与听觉中枢存在代偿性机制有关。Wang11发现听力严重下降的患者在声调识别方面与健听人相比降低16%，且随着听力损失程度的加重，声调识别能力下降较为缓慢，推测听障患者可以通过感知TE信号弥补感知TFS信号的缺失。此外普通话是典型的声调语言，其特点是不同声调在频率、长度和方向上存在差异12，语言中包含的冗余信息较多，一定程度的听力损失不会影响声调的识别。听力损失曲线类型也是导致患者元音、辅音辨别精细听觉能力差异的因素之一13，14。英文表达中，元音、辅音界限较分明，元音集中于低频，辅音集中于高频。汉语与英文体系不同，Hu等15绘制了中文言语香蕉图，汉语音素的频率和强度相较于英文更集中，声母和韵母频率不超过3000 Hz，而英文中有些辅音可达到6000 Hz。因此，研究不同听力损失曲线类型对中文元音、辅音及声调、旋律等各项精细听觉能力影响是必要的。但本研究由于样本量不足，未能进一步分析，未来研究应加大样本量进行深入研究。该软件的旋律辨别测试方法与 Cheng 等16研究相似。本研究结果发现，听力正常组受试者会存在旋律识别正确率明显低于其余几项得分的情况，略低于Cheng等研究结果，分析可能原因：正式测试前，未进行旋律辨别练习测试；Cheng等研究进行至少2次测试且对最后结果取了平均值。同时，本研究发现在不同听力损失组中，有极少数测试者表现为旋律识别正确率较高的情况。接受过音乐培训的受试者在旋律识别环节明显表现的更为轻松，但测试结果是否具有统计学差异尚未统计分析。本研究中音乐旋律识别和其他普通话精细听觉尽管与纯音听阈下降表现出了明显的相关性，但在实际生活中，影响音乐旋律识别能力的因素很多，还可能受年龄、学历、兴趣爱好、生活习惯、家庭环境等社会因素影响。由于研究时间、进度安排和软件开发等因素限制，本研究并未对4种不同声调的识别难易程度做更深一步的研究，而现有的研究结果也各不相同。Cai等17对中耳积液学龄儿童普通话声调识别的研究结果显示，中耳积液对普通话4个声调的识别都会产生影响，其中在-12、-15和-18 dB信噪比下，声调1最易识别，声调3最难识别。但在Wang等11对不同程度听力损失者（正常组、中度组、中至重度组、重度听障组和人工耳蜗组）普通话声调的研究表明，声调3最易辨别，而声调2最难辨别，测试者会将声调1和声调2混淆。今后可以在研究中调节声调测试的参数，在后台收集4不同声调的答题正确率，对该问题做进一步的探索。本研究发现，人工耳蜗植入儿童经过基本的听力训练后，元音、辅音等简单的精细听觉水平能达到较好的程度，但对于音乐旋律这类更为复杂的精细听觉，人工耳蜗植入者仍表现较差。Wang等18测试了19名成人人工耳蜗受试者的声调感知，正确率在12.5%86.8%，平均为58.3%，表明语后聋植入人工耳蜗后可获得较好的声调识别能力。此外，本研究发现，人工耳蜗患者在经过最优调试和积极的听觉言语康复后，助听听阈可达到和轻度-中度听力损失患者类似的水平，但其精细听觉能力相较其差，分析原因可能：人工植入装置声音处理方式与人耳不同；听觉言语康复是人工耳蜗植入后影响儿童感知能力的重要因素。本研究中，人工耳蜗组的受试者年龄较小，康复时间相对较短，仍可通过加强康复提高进步空间。5 结论本研究得出以下结论：（1）软件测试结果与纯音听阈测试结果趋势相符，即纯音听阈下降会对元音、辅音、声调、音乐旋律等精细听觉能力造成损害，且纯音听阈下降表3 各种听力损失人群的纯音听阈与精细听觉相关性分析（Pearson）元音辅音声调音乐旋律r-0.62-0.60-0.44-0.66P0.000*0.000*0.009*0.000*表4 人工耳蜗组与轻度-中度听力损失组的精细听觉能力听阈元音辅音声调音乐旋律人工耳蜗组(n=21)35.88.190.020.087.027.085.022.020.030.0轻度-中度听力损失组(n=11)34.03.891.012.092.06.090.011.066.028.0P0.4960.8880.5600.4630.001*469人工耳蜗术前评估和术后疗效评估Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation中国听力语言康复科学杂志2023年（第21卷）第5期的越多，精细听觉能力越差，证明该软件具有良好的评估效能和科学性。不同难度的精细听觉测试子项敏感度不同，测试难度越大，对精细听觉能力要求越高，在纯音听阈下降时损伤越明显。（2）人工耳蜗植入儿童经过基本的听力训练后，元音、辅音等简单的精细听觉水平能达到较好程度，但对于音乐旋律等更复杂的精细听觉仍表现较差。（3）精细听觉能力评估平台便捷程度和用户体验感上优势突出，有望进一步推广到广大听力损失患者诊疗及人工耳蜗术后康复效果评估体系中。参考文献1World Health Organization.World report on hearingR/OL.Geneva:WHO,https:/www.who.int/publications/i/item/world-report-on-hearing,2021.2何汉,龙墨,郑晓瑛,等.中国听力健康报告(2021)M.北京:社会科学文献出版社,2021.52-71.3代洪,陶泽璋.噪声性损害对听觉中枢影响的研究进展J.听力学及言语疾病杂志,2008,16(6):526-528.4中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.声学 测听方法 第1部分:纯音气导和骨导测听法:GB/T 16296.1-2018S.北京:中国标准出版社,2018.5Plack CJ,Barker D,Prendergast G.Perceptual Consequences of Hidden Hearing LossJ.Trends in 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蒋春撤稿声明我刊2023年第4期刊发的曲莹等的“噪声下数字言语测试联合听力障碍筛查量表在职业性噪声性听力损失患者中的应用”一文，因数据处理有误在本刊及相关数据库中撤稿。请广大读者勿再引用。特此告知，并向读者诚挚致歉。中国听力语言康复科学杂志 编辑部470