CN113288127B - 一种基于时频调制察觉阈的听力检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于听觉测试和检测技术领域，具体地说，涉及到一种基于听皮层时频调制诱发电位的听力检测装置，包括：测试者终端，用于发送声源发射指令至声源输出装置；声源输出装置，用于根据声源发射指令，发射带有时频调制的刺激声信号至受试者；引导电极，用于记录对带有时频调制的刺激声信号进行诱发听皮层电位以及听觉神经元响应处理后的脑电信号；参考电极，用于记录对引导电极记录的脑电信号提供参考脑电信号；数据处理终端，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，再对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
Description
技术领域
本发明属于听觉测试和检测技术领域，具体地说，涉及一种基于时频调制察觉阈的听力检测装置及检测方法。
背景技术
目前，针对耳病患者的治疗有很多方法，但在确诊之前都要进行全面的听力检测。纯音测听在耳科领域是一种最普及的、行之有效的检查方法，在临床应用中处于举足轻重的地位。它是通过观察、记录和分析受试者对可控的声刺激的反应来了解听觉***功能状态的检查技术。医生通过检测不仅可以对耳聋的性质、听力障碍的程度、残留听力的质量等做出诊断，更重要的是可以获得单耳听力损失状况，为佩戴助听器提供参数依据，从而根据实际情况正确选择不同种类的助听器产品。
现有的医院中大多是通过人工来对被检测者进行听力检测的，在此过程中往往需要先对被检测者进行检测规则的讲解，之后还需要根据被检测者的实际检测情况对检测声音大小作出相应的调整。这样的检测工序虽然简单，但是长时间的工作也会致使检测人员感到枯燥，而且重复的检测往往会占据检测人员很多的精力和时间，大大降低了检测人员的工作效率，此外，由于有时候会有人工干涉检测结果的情况，导致无法获得主观检测结果。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种基于听皮层时频调制诱发电位的听力检测装置，该装置包括：测试者终端、声源输出装置、多个参考电极、接地电极、引导电极和数据处理终端；
所述测试者终端，用于发送声源发射指令至声源输出装置；
所述声源输出装置设置在受试者的耳内，用于根据声源发射指令，发射带有时频调制的刺激声信号至受试者；
所述引导电极设置在受试者的颅顶部，用于记录对带有时频调制的刺激声信号进行诱发听皮层电位以及听觉神经元响应处理后的脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
所述接地电极置于受试者的低前额，作为地极，用于生成接地信号；
所述参考电极设置在受试者的耳垂或乳突处，用于记录对引导电极记录的脑电信号提供参考脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
所述数据处理终端，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号，并对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
作为上述技术方案的改进之一，所述带有时频调制的刺激声信号为：
S(x,t)＝A×[2π×(ωt+Ωx)+Φ]
其中，S(x,t)为t时刻发射的带有时频调制的刺激声信号，即时间(t)和对数频率(x)的函数，x＝log2(f/f1)；f为带有时频调制的刺激声信号的音频率，f1为最小的频率；A为行波调频振幅，由同时适当的调整所有载波声的调制深度决定的；当A值设置为0到1之间，其相应的平坦行波包络的频率调制为0至100％；Ω为单位每倍频程周期(cycle/octave,c/o)的频率密度，Φ是以弧度表示的载波随机化的频率调制初始相位，范围从0到2π；ω为时间调制速率，以每秒扫描次数(Hz)表示，即Hz/s。
作为上述技术方案的改进之一，所述数据处理终端包括：信号处理模块和曲线生成模块；
所述信号处理模块，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号；其中，处理后的脑电信号为脑电信号减去参考脑电信号；
所述曲线生成模块，用于对处理后的脑电信号进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
作为上述技术方案的改进之一，所述受试者的听力情况包括：听皮层时频调制诱发电位阈值、潜伏期和振福，及该测试波形曲线的时间调制速率和频率调制密度分别是否存在异常。
作为上述技术方案的改进之一，刺激间隔的时间为500ms。
作为上述技术方案的改进之一，所述声源输出装置为耳机。
本发明还提供了一种基于时频调制察觉阈的听力检测方法，该方法包括：
测试者终端发送声源发射指令至声源输出装置；
声源输出装置根据声源发射指令，发射带有时频调制的刺激声信号至受试者；
引导电极记录对带有时频调制的刺激声信号进行诱发听皮层电位以及听觉神经元响应处理后的脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
参考电极设置记录对引导电极记录的脑电信号提供参考脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
数据处理终端对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号，并对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
作为上述技术方案的改进之一，所述数据处理终端对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号，并对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况；其具体过程为：
信号处理模块对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号；其中，处理后的脑电信号为脑电信号减去参考脑电信号；
曲线生成模块对处理后的脑电信号进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的装置能够非常直观地检测出时频调制刺激声信号中是否有异常信号，大大提高了工作效率，同时能够不需要人工干涉检测结果，能够非常准确地获得主观检测结果，避免了人工客观检测结果带来的准确度低的问题；整个检测过程无需人工操作，大大提高了检测效率。
附图说明
图1是本发明的一种基于时频调制察觉阈的听力检测装置的结构示意图；
图2是本发明的一种基于时频调制察觉阈的听力检测方法的流程图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供了一种基于时频调制察觉阈的听力检测装置，该装置包括：测试者终端、声源输出装置、多个参考电极、接地电极、引导电极和数据处理终端；
所述测试者终端，用于发送声源发射指令至声源输出装置；
所述声源输出装置设置在受试者的耳内，用于根据声源发射指令，连续发射带有刺激间隔的时频调制刺激声信号至受试者；其中，刺激间隔的时间为500ms；
其中，所述带有时频调制的刺激声信号为：
S(x,t)＝A×[2π×(ωt+Ωx)+Φ]
其中，S(x,t)为带有时频调制的刺激声信号，即时间(t)和对数频率(x)的函数，x＝log2(f/f1；f为带有时频调制的刺激声信号的音频率，f1为最小的频率；A为行波调频振幅，由同时适当的调整所有载波声的调制深度决定的；当A值设置为0到1之间，其相应的平坦行波包络的频率调制为0至100％；Ω为单位每倍频程周期(cycle/octave,c/o)的频率密度，Φ是以弧度表示的载波随机化的频率调制初始相位，范围从0到2π；ω为时间调制速率，以每秒扫描次数(Hz)表示，即Hz/s。
优选地，所述声源输出装置为耳机。
所述引导电极设置在受试者的颅顶部，用于记录对带有时频调制的刺激声信号进行诱发听皮层电位以及听觉神经元响应处理后的脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
所述接地电极置于受试者的低前额，作为地极，用于生成接地信号；
所述参考电极设置在受试者的耳垂或乳突处，用于记录对引导电极记录的脑电信号提供参考脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
所述数据处理终端，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号，并对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
具体地，所述数据处理终端包括：信号处理模块和曲线生成模块；
所述信号处理模块，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号；其中，处理后的脑电信号为脑电信号减去参考脑电信号；
所述曲线生成模块，用于对处理后的脑电信号进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
其中，所述受试者的听力情况包括：听皮层时频调制诱发电位阈值、潜伏期和振福，及该测试波形曲线的时间调制速率和频率调制密度分别是否存在异常。
如图2所示，本发明还提供了一种基于时频调制察觉阈的听力检测方法，该方法包括：
测试者终端发送声源发射指令至声源输出装置；
声源输出装置根据声源发射指令，发射带有时频调制的刺激声信号至受试者；
引导电极记录对带有时频调制的刺激声信号进行诱发听皮层电位以及听觉神经元响应处理后的脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
参考电极设置记录对引导电极记录的脑电信号提供参考脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
数据处理终端对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号，并对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
具体地，信号处理模块对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号；其中，处理后的脑电信号为脑电信号减去参考脑电信号；
曲线生成模块对处理后的脑电信号进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况。
所述受试者的听力情况包括：听皮层时频调制诱发电位阈值、潜伏期和振福，及该测试波形曲线的时间调制速率和频率调制密度分别是否存在异常。
具体地，言语声时域和频域调制(简称时频调制)技术是指语音输入信号通过Matlab建立的外周听觉滤波库***后呈现特定频域调制密度和时域调制速率的剖面的输出信号的一种技术，即输出信号呈现一定范围内的时间速率和频率密度上的语音信号的时频调制成分的量。将言语声时频调制的音频信号上传到听觉诱发电位仪的科研模块的定制声源模块,通过***式耳机输出，经声级计进行加权校准。听皮层时频调制诱发电位即通过时频调制声诱发听皮层长潜伏期电位，记录听皮层时频调制诱发电位的阈值、潜伏期及振幅。
在本实施例中，将红色的记录电极和蓝色的记录电极分别放置于受试者的右侧和左侧乳突或耳垂，作为参考电极；将白色的记录电极置于受试者的颅顶，作为记录电极；将黑色的记录电极置于受试者的低前额，作为地级。对听皮层时频调制诱发电位阈值的检测过程为：
听皮层时频调制诱发电位阈值的检测是在60dB nHL开始的，记录P1、N1、P2波，每个波形重复三次，并决定对发射的带有时频调制的刺激声信号的刺激强度逐次增加10dB或降低10dB，然后再增加5dB，直至最后一组波形消失，重复叠加三次，波形无重复性，即上一组的带有时频调制的刺激声信号所对应的刺激强度为该电位阈值，并将该电位阈值作为受试者的听域，再根据该听域，检测受试者的听力状态；
如果该听域大于或等于预先设定的听域阈值，则受试者的听力状态好；
如果该听域小于预先设定的听域阈值，则受试者的听力状态差。
对潜伏期的检测过程为：
根据得到的测试曲线，获取波形的每个周期的横向长度，作为实测潜伏期，并将其与预设的潜伏期阈值比较，检测受试者的听力状态；其中，将波形曲线的正向波形和负向波形为一个周期；
如果实测潜伏期大于或等于预先设定的潜伏期阈值，则受试者的听力状态差；
如果实测潜伏期小于预先设定的潜伏期阈值，则受试者的听力状态好。
对振幅的检测过程为：
根据得到的测试曲线，获取波形的每个周期的纵向长度，作为实测振幅，并将其与预设的振幅阈值比较，检测受试者的听力状态；其中，将波形曲线的正向波形或负向波形的纵向长度为一个周期的纵向长度；
如果实测振幅大于或等于预先设定的振幅阈值，则受试者的听力状态好；
如果实测振幅小于预先设定的振幅阈值，则受试者的听力状态差。
对该测试波形曲线的时间调制速率和频率调制密度分别是否存在异常的检测过程为：
从60dB nHL开始的，记录P1、N1、P2波，每个波形重复三次，并决定对发射的带有时频调制的刺激声信号的刺激强度逐次增加10dB或降低10dB，然后再增加5dB，直至最后一组波形消失，重复叠加三次，波形无重复性，根据获得的测试波形曲线，将其与预先设定的标准波形曲线相比，能够很直观地检测出时频调制刺激声信号中是否有异常信号，大大提高了工作效率。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种基于时频调制信号的听力检测装置，其特征在于，该装置包括：测试者终端、声源输出装置、多个参考电极、接地电极、引导电极和数据处理终端；
所述测试者终端，用于发送声源发射指令至声源输出装置；
所述声源输出装置设置在受试者的耳内，用于根据声源发射指令，发射带有时频调制的刺激声信号至受试者；
所述引导电极设置在受试者的颅顶部，用于记录对带有时频调制的刺激声信号进行诱发听皮层电位以及听觉神经元响应处理后的脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
所述接地电极置于受试者的低前额，作为地极，用于生成接地信号；
所述参考电极设置在受试者的耳垂或乳突处，用于记录对引导电极记录的脑电信号提供参考脑电信号，并将其输入至数据处理终端；
所述数据处理终端，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号，并对其进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况；
所述数据处理终端包括：信号处理模块和曲线生成模块；
所述信号处理模块，用于对接收的脑电信号和参考脑电信号进行处理，得到处理后的脑电信号；其中，处理后的脑电信号为脑电信号减去参考脑电信号；
所述曲线生成模块，用于对处理后的脑电信号进行言语声时域和频域调制处理，分离得到多组由时间调制速率和频率调制密度组成的处理信号，并以时间调制速率为横坐标，以频率调制密度为纵坐标，绘制以测试波形曲线，并根据该测试波形曲线，检测受试者的听力情况；
所述受试者的听力情况包括：听皮层时频调制诱发电位阈值、潜伏期和振幅，及该测试波形曲线的时间调制速率和频率调制密度分别是否存在异常。
2.根据权利要求1所述的基于时频调制信号的听力检测装置，其特征在于，所述带有时频调制的刺激声信号为：
S(x,t)＝A×[2π×(ωt+Ωx)+Φ]
其中，S(x,t)为t时刻发射的带有时频调制的刺激声信号；x＝log2(f/f1)；f为带有时频调制的刺激声信号的音频率，f1为最小的频率；A为行波调频振幅，由同时适当的调整所有载波声的调制深度决定的；当A值设置为0到1之间，其相应的平坦行波包络的频率调制为0至100％；Ω为单位每倍频程周期的频率密度，Φ是以弧度表示的载波随机化的频率调制初始相位，范围从0到2π；ω为时间调制速率。
3.根据权利要求1所述的基于时频调制信号的听力检测装置，其特征在于，刺激间隔的时间为500ms。
4.根据权利要求1所述的基于时频调制信号的听力检测装置，其特征在于，所述声源输出装置为耳机。
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