声学测量和电声门图测量课件

1、发声障碍的定量测量言语测量与治疗框架发声障碍的评估与矫治 发声机理发声功能的评估发声障碍的矫治评估治疗决策监控发声机理发声系统 Big Contribution of Dr. SpeechBackground Music:Speech_Larynx.avi发声功能的评估 发声功能的评估由于各类发声障碍的病因和临床症状是不同的，因此，在为患者进行言语矫治之前，应先对患者的发声功能进行主观和客观的评估。通过倾听和交谈，可以大致了解患者的发声情况，明确其否存在不良的发声行为（即嗓音的滥用和误用），然后可以对其进行言语声学测量、嗓音声学测量、电声门图测量、或喉镜检查。 发声功能的评估对于功能性和轻度器

2、质性发声障碍的患者而言，首先应对患者的响度、音调和音质分别进行主观和客观的评估；然后，根据其评估结果，就可以明确其发声功能障碍的类型和严重程度，并制订针对性的治疗方案。对于中、重度器质性发声障碍的患者而言，他们首先需要接受临床医生的药物或手术治疗，在治愈或控制了器质性病变之后，再接受言语矫治。声波与声音声波：声音的传播。声音包括：音乐(Pavarotti: Verdi, Aida)(Freni: Puccini, Quando men vo)嗓音和言语环境声噪音声音属性频率单位：赫兹中央C (C4)：262Hz中央A (A4)：440Hz幅度单位：分贝+6dB 的概念 声音属性频率音调幅度响度

3、频率和幅度是物理量。音调和响度是心理量。幅度相同频率相同频率不同，幅度相同正弦波: 125 Hz正弦波: 250 Hz正弦波: 500 Hz正弦波: 1000 Hz正弦波: 2000 Hz正弦波: 3000 Hz正弦波: 4000 Hz正弦波: 5000 Hz声波的测量言语声学测量Sound Forge, NeroVision声波的定义幅度和时间。简单波和复杂波句子的声波表示周期波和非周期波周期波和非周期波周期波有规则，周期性变化低噪音非周期波（噪音）无规则，非周期性变化高噪音声波的临床含义强度的测量言语声学测量“实时言语测量仪”（Real Analysis ）Invent by Dr. Da

4、niel Zaoming Huang强度的概念强度是一个物理量，它是指一定面积上消耗的功率的大小，其单位是W/cm2。响度是强度的听觉心理感知量，它是指在一定强度的声波作用于人耳后，大脑对该声音强度的主观感受。强度的概念从解剖与生理学角度看，响度则对应于声带振动的幅度。响度随着声音强度大小和强度变化率的改变而变化，但这并不是一种线性变化。此外，响度的大小不仅取决于声音的强度，而且与声音的频率有关。响度的主观评估 为了帮助言语矫治师对患者进行响度的主观评估，我们建立了一个响度等级评定尺度，其中共有五个不同的响度等级。言语治疗师在与患者交谈的过程中，根据与患者交谈的情况，可以大致确定患者的习惯响度

5、水平处于五个响度等级中的哪一个等级。这些评估结果，可以让言语治疗师了解患者所采用的响度级别，明确是否需要改变患者的习惯响度，同时也让患者认识到响度是随时都在发生变化的。响度的主观评估响度的主观评估强度（响度）的定义强度和时间数学公式强度（响度）的定义强度和时间强度（响度）的临床含义物理:强度 和 心理:响度物理:强度标准差 和 心理:重音 如果测得的平均言语响度太高（在正常距离进行交谈，80dBSPL），说明患者存在响度偏高的可能。 如果测得的平均言语响度太低（在正常距离进行交谈，65dBSPL），说明患者存在响度偏低的可能性。基频的测量言语声学测量“实时言语测量仪”（Real Analysi

6、s ）Invent by Dr. Daniel Zaoming Huang基频的概念基频是一个物理量，它指的是声带每秒钟振动的次数，其单位是赫兹（Hz）。而音调是基频的听觉心理感知量，是个体对声音高低的主观感觉。 习惯基频与习惯音调在自然音区范围内，声带振动的速率越大，音调则越高；声带振动速率越小，音调则越低。音调是反映发声功能的一个关键因素，音调不同，嗓音也各不相同。一般情况下，我们即使没有看到说话者，也可以通过其音调大致辨别出此人的性别和年龄。音调在不断地发生着变化，但是，每个人在说话时总有一个经常使用的音调，这个音调被称为习惯音调。我们说话的音调总是在这个音调的基础上进行上下波动。自然基

7、频与自然音调除习惯音调外，每个人还存在一个自然音调。使用自然音调说话时，喉部肌群的耗能最低，由此所产生的声音听起来让人感觉自然、舒适和放松。自然音调是一个范围的概念，这个范围应该包含一到两个音级，自然音调通常位于正常音域下限之上的几个音阶之中。自然基频与自然音调对不同性别和年龄段的群体而言，自然音调都有各自的正常范围，而习惯音调则存在着较大的个体差异。一般情况下，使用“嗯哼法”发声时的音调比较接近于自然音调。基频（音乐尺度 ）音调的主观评估 主观评估音调的方法有两种：一种是“嗯哼”法，可以对自然音调进行主观的、粗略的测量。采用人们在表示赞同时发出的“嗯哼”音的音调，通过这种方法来测得说话者的自

8、然音调，我们称之为准自然音调。音调的主观评估 主观评估音调的方法有两种：另一种方法是音乐辅助法，它要求评估者具备基本的音乐知识。在测量中，我们发现“嗯哼”法和音乐辅助法所测得的准自然音调往往相同或相近，但是音乐辅助法由于使用了乐器而显得更为精确些。基频的测量在临床上，我们常用平均言语基频和基频变异量来判断个体的习惯音调正常与否，因此，这些参数具有很重要的临床意义。平均言语基频（mean F0）基频变异量基频的测量常用的基频变异量有两个：第一，基频动态范围，它是指在某一言语样本中，基频F0的最高值与最低值间的差值，即Max F0 -Min F0，其单位是赫兹（Hz），也可以转化成半音或音阶；第二

9、，基频标准差（F0 SD），它反映的是基频平均值的波动范围。基频标准差是一个统计值，单位是赫兹（Hz）。在正常的交谈中，基频标准差F0 SD介于20-35 Hz之间。基频（音调）的定义频率和时间数学公式物理:基频 和 心理:音调基频的测量从声学角度来看，基频（F0）是一个物理测量；从生理学角度来看，基频（F0）对应于每秒声带振动的次数。也就是说，当F0=120Hz时，声带每秒振动120次。同样，当F0=160Hz时，声带每秒振动160次。 基频的测量当声带振动频率增加时，声带的长度将会增加，厚度变薄。左图的声带振动频率为120 Hz，对应的声带长度较短；中图的声带振动频率为160Hz，对应的声

10、带长度较长；右图的声带振动频率为200 Hz，对应的声带长度更长。VF-Notes.avi基频（音调）的定义频率和时间F0 EquationEquationF0 Simulation125, 150, 175, 200, 225, 250HzF0 countertone 基频测量物理:基频标准差 和 心理:语调中国人平均言语基频参考标准平均言语基频的训练目标 言语基频的参考标准和训练目标6岁男孩，F0=380高音调统计报告基频均值基频标准差基频最大值基频最小值统计公式基频均值基频标准差单位：赫兹（Hz）基频范围基频最大值基频最小值% 浊音, % 清音基频直方图显示言语基频的测量方法实时言语矫治

11、仪 基频（音调）的临床含义F0 abnormal Speech Disorders）Case （上海四聋方云逸13Case （上海四聋方云逸13）Fill Form and Analysis it）Case （上海四聋何超群13Case （上海四聋何超群13）Fill Form and Analysis itF0 abnormal Voice DisordersThe Shorter the Vibrating Part, the Greater the Fundamental FreqWhen the vibrating part of the vocal folds is shorter,

12、F0 increases,Pitch increases. (Laryngeal Web) Laryngeal WebThe Stiffer the VF Tissue, the Greater the Fundamental FreqPhysiological Base: An increase of cricothyroid muscle activity stiffens the vocal fold tissue. When Stiffness increases,F0 increasesPitch increases (Sulcus vocalis)Sulcus VocalisThe

13、 Greater the Mass of VF, theSmaller the Fundamental FreqWhen the mass of the vocal folds increases,F0 decreases,Pitch decrease. (Vocal polyp) (Reinkes edema)Vocal PolypReinke Edema (III)基频与强度的测量言语声学测量基频（音调）和强度（响度）统计报告言语基频与年龄性别的关系 言语基频的临床含义我国儿童言语基频的变化趋势之间存在着差异，但其发展曲线可共同划分为三个阶段。第一阶段为学前期，言语基频呈明显的下降趋势。男

14、性大约在4-7岁女性大约在3-6岁第二阶段为小学期间（大约由6、7岁至13岁前后），其言语基频变化趋势较之学前阶段较为平缓。言语基频的临床含义第三阶段为青春期（13-18岁），言语基频的变化幅度再次增加，其中尤以男性言语基频均值的徒减和男女之间性别差异的增大为特征。12-13岁为男性的变声旺盛期。13-14岁为女性的变声旺盛期。应该将3-7岁和12-14岁视为儿童言语基频变化的两个关键期。变调和转调对于音调障碍者而言，我们首先是要找到他的习惯音调，使其改变并接近于他的自然音调，我们将此称作为变调。 This is very important point.说话时，我们音调变化的方式都是不同的，

15、有些人重读某些词汇，而有些人则不然，我们将此称作为转调。转调是音调的连续变化，它是产生精妙语言的必要条件。变调vs.转调变调和转调对音调障碍者而言，不仅要找到一个合适的音调，而且还要在这个音调的基础上提高音调连续变化的能力。ShowReal Analysis音质的测量嗓音测量的含义将无损伤性的计算机技术应用于嗓音测量和治疗，是当今耳鼻喉科、言语病理学发展的新趋势。这里包括三个方面：嗓音测量嗓音治疗嗓音监控嗓音的主观评估性质：粗糙声气息声嘶哑声：嘶哑声是粗糙声和气息声的组合程度：四级 正常，轻微，中度，严重嗓音的客观评估望远喉镜 纤维喉镜 动态喉镜 电声门图 声学测量内窥镜检查声学和电声门图测试

16、方法声学和电声门图测量声学测量无损伤性的对嗓音质量提供定量评价，即对嘶哑声、粗糙声和气息声的作出客观判断。电声门图测量无损伤性的对声带功能提供客观评价，即对声带振动的规律性与声带闭合程度作出客观判断。声学测试的特点“喉功能检测仪”（Vocal Assessment）Invent by Dr. Daniel Zaoming Huang声学测试的特点可为嗓音的临床诊断提供有效信息，可以检测出人耳无法觉察的早期嗓音变化可用于比较手术前后嗓音的变化、全程监控嗓音治疗过程中嗓音的变化（包括手术治疗、放射治疗、化学治疗及言语治疗）、或者追踪患病过程中嗓音功能的变化。声学参数（音质）基频微扰 Jitter幅

17、度微扰 Shimmer声门噪声 NNEJitter基频微扰(Jitter)是指基音频率的变化率，用于度量指定的一个周期与它相邻前几个周期，或后几个周期的差异量，基频微扰的单位是。正常值小于0.5%。基频微扰？基频微扰的临床应用How to Understand Jitter?Cycle-to-cycle pitch period perturbationHow much a given pitch period differs from the one that precede or follow it.Involuntary changes in pitch periodsShort-ter

18、m pitch period changes Sustained vowel Involuntary vs. VoluntaryJitter= 0.14%Jitter=0.16%Sustained VowelJitter Equation基频微扰主要有三种计算公式。其中k是移动平均长度(k1，整数)，m=(k+1)/2，M是周期数。基频微扰(RAP)的定义是移动平均数为 3 (k=3)。基频微扰(PPQ)的定义是移动平均数为 3 (k=5)。基频微扰(11p) 的定义是移动平均数为 3 (k=11)。NNE声门噪声能量(NNE)指在发声过程中声门漏气所产生的扰动噪声的程度。声门噪声能量的单位是

19、dB，正常值小于10dB。声门噪声？声门噪声的临床应用How to Understand Glottal Noise?Cycle-to-cycle waveform dissimilarityInvoluntary changes in each cycleShort-term amplitude changes Sustained vowel NNE Equation声门噪声能量是指总的声音能量减去谐波能量，其中：(n)代表噪声成份，x(n)代表声学信号，BL为一常数，用于补偿滤波器中去除的噪声能量。 Glottal Noise MeasurementNNE: (Normalized Noi

20、se Energy)designed for pathological voice, related to breathy voice quality in clinical applicationby Drs. Kasuya and Hirano HNR: (Harmonic-to-Noise Ratio)designed for normal voice, not related to breathy voice quality in clinical applicationby Dr. Yomoto幅度微扰？幅度微扰的临床应用电声门图测试的特点“电声门图仪”（EGG）Invent by

21、Dr. Daniel Zaoming Huang电声门图测试的特点主要针对声带接触时声带的运动，反映声带闭合期的情况。用于测试声带粘膜波的接触性，较全面地反映粘膜波的不规则性，弥补喉镜检查的不足。采用无损伤性的体外测试法，特别适用于不适合作喉镜的儿童。电声门图仪硬件图Use of EGG Hardware电声门图参数电声门图波形接触率 CQ接触率微扰 CQP接触幂 CI接触幂微扰 CIP喉镜图像和电声门图波电声门图波接触率 CQ 声带接触时间CQ = - 声带振动一周所需的时间接触率 CQ 的临床应用描述声带的接触程度。描述声能的有效率。接触率 CQ当声带接触时，声能通过嘴唇传给听众。当声带分

22、开时，声能的一部分通过下声门传到肺部，这一部分能量被吸收而没有传给听众。就声带振动的某一周期而言，增加声带接触时间，将提高声能传输的有效率。左声带麻痹，m21xialj，EGG不正常左声带麻痹，男21岁F0142.7, CQ21,2, CI-0.29, CIP1.15SymmetryAsymmetry in AmplitudeAsymmetry in PhaseAsymmetry in Amplitude and Phase接触率微扰 CQP描述相邻周期间的CQ的变化。接触幂 CI当声带接触时，闭合相的时间很短。当声带打开时，开放相的时间很慢。当声带闭合时，接触幂表示了闭合率和开放率的比，或称

23、作对称性。接触幂 CI 闭合相时间- 开放相时间CI = - 声带闭合时间接触幂 CI 的临床应用测量声带振动时的闭合相和开放相的对称性。接触幂微扰 CIP测量相邻周期间CI的扰动。ShowVocal AssessmentEGGAcoustic & EGG AssessmentA Complete ExampleReal-time Two-channel RecordingPerturbation of Acoustic SignalPerturbation of EGG SignalAdvanced AssessmentSignal, Harmonic & NoiseVocal Functi

24、on EstimatesAcoustic & EGG AssessmentClinical Case 2 Ventricular PhonationGirl, 15yVentricular Phonation/i, in aaai, before voice therapy/Ventricular Phonation/i, in aaai, before voice therapy/Ventricular Phonation/i, in aaai, before voice therapy/Ventricular Phonation/i, in iii, falsetto-like, befo

25、re voice therapy /Ventricular Phonation/i, in iii, falsetto-like, before voice therapy /Ventricular Phonation/i, in iii, falsetto-like, before voice therapy /Comparison between vowel and high-pitch vowel before voice therapyVentricular Phonation/i, in phonation, after voice therapy /Ventricular Phon

26、ation/i, in phonation, after voice therapy /Ventricular Phonation/i, in phonation, after voice therapy /喉内窥镜测试的特点“喉内窥镜诊察仪”（ScopeView）Invent by Dr. Daniel Zaoming HuangReal-time recording and playComparison between two sessionsFast Editing: Crop or CutDigital Store, Cheaper PrintingObjective data fro

27、m video imageExploration of larynx in real-timeQuantitative information during vibrationQuantitative information during inspirationExploration of larynx in real-timeGlottal area detection during vibrationGlottal area change during vibrationQuantitative data during vibrationQuantitative data during i

28、nspirationSummary of ScopeView System Recording and playbackVideo image, together with acoustic and EGG signals. Multiple-frame display of video imageObjective analysisLength/width of vocal fold(s)glottal area, high/width of glottisImage digital storage, fast printing Summary of ScopeView System (2)

29、Increase image clarityImage enhancement, noise removeFast and easy editingCrop, CutComparison before and after surgerymonitor the effect of surgeryShowScopeView临床应用Clinical ApplicationVF paralysisVF paralysis, male 21, xialjVF paralysis, male 21, xialjVF paralysis, male 21, xialjVF paralysis, male 21,