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噪声下言语测听的影响因素*

2020-09-17胥科郑芸孟照莉

听力学及言语疾病杂志 2020年5期
关键词:信号源识别率受试者

胥科 郑芸 孟照莉

现实生活的聆听环境常存在各种噪声,噪声环境中听不清言语声是听障患者最常见的主诉,通过噪声下言语测听评估噪声环境下的言语感知或分辨理解能力,能更全面直观地了解受试者的听觉言语功能[1]。一些研究也表明通过纯音听阈测试或常规安静环境下的言语测听很难准确有效地评估患者在噪声环境中的言语识别理解能力[2,3]。同时随着助听器及人工耳蜗等助听装置技术的发展,特别是在适应噪声环境方面技术的提升,对这些听觉装置进行精准调试和效果评估均需要进行噪声下言语测听。

由于噪声下言语测听为主观测试,准确测试患者噪声环境下的言语识别理解能力会受众多因素的影响,包括测试材料或方法、测试环境和设备、受试者的个体因素(如:语言因素、方言因素、文化教育程度、测试状态)等。本文将对上述的影响因素进行综述,以期为噪声下言语测听的规范化应用提供参考。

1 噪声下言语测听材料及方法

言语测听材料本身的选取或测试方法的设计是否合理将会很大程度上影响测试结果的准确性和可靠性。测试材料的研发和标准化成为直接影响推广噪声下言语测听临床应用的重要环节。目前常用的英文版测试材料有噪声下言语感知测试[4](speech perception in noise,SPIN)、噪声下言语测听[5](speech in noise,SIN)和快速噪声下言语测听[6](quick speech in noise test,Quick SIN),以及噪声下言语听力测试[7](hearing in noise test,HINT)。SPIN共有8个句表,每表50个句子[4];SIN共360个句子,按每组40句分成9 组[5];Quick SIN共有12个句表,每表6个句子[6];HINT共有12个句表,每表20个句子[7]。中文测试材料有普通话版的HINT 测试[8]、语谱噪音下普通话单音节小词表[9]、普通话版的Quick SIN[10]、“心爱飞扬”中文言语测听系统[11]等。普通话版的HINT句表及句子数量与英文版相同[8];语谱噪音下普通话单音节小词表共筛选出11张普通话单音节词表,每表20个单音节词[9];普通话版的Quick SIN共90个短句,组成15张句表,每表6个句子[10];“心爱飞扬”中文言语测听系统可进行言语识别率、言语识别阈两大类测试[11]。言语识别率测试内容包括单音节、扬扬格词表、安静下句子、噪声下句子4种类型测试,其中噪声下句子测试包括28张嘈杂噪声下语句表(每表9句50个关键词)。言语识别阈测试内容包括扬扬格词表、安静下句子、噪声下句子3种类型测试,其中噪声下句子测试包括14张嘈杂噪声下语句表(每表18句100个关键词)[11]。

儿童噪声下言语测听材料有中文噪声下语句测试材料[12](Mandarin sentence in noise,MSIN)、儿童言语理解力测试(pediatric speech intelligibility test,PSI)和普通话版儿童言语理解力测试[13,14](Mandarin pediatric speech intelligibility test,MPSI)。MSIN共16张表,每表20个句子[12]。PSI由单音节词测试和句子测试组成,句子测试包含10个目标句子与10个竞争句子,两者固定配对并分为两组,每组5对语句[13,14]。MPSI包含2个练习句子、12个目标句子和12个竞争句子,由计算机随机配对[13,14]。

1.1言语信号给声方式及类型 给声方式主要有两种,录制的语音材料或监控下口头诵读。采用口头诵读时,由于每一个测试者言语的声学特征存在很大差异,甚至同一个人在不同时间说同一词语或语句,其声学特征也会变化[15,16]。而录制语音材料是同一测试材料测试的结果,具有稳定性和可比性[17],故学者们建议尽可能使用录制材料。噪声下言语测听对声音的强度要求严格,测试声及测试环境更为复杂,因此大多数采用录制的语音材料。录制言语的房间应足够安静以提供至少40 dB的信噪比,并在125~8 000 Hz的范围内任何频率的混响时间都应小于0.5秒[18]。有研究发现,正常听力人群在安静或噪声环境下使用同样的言语测听材料,分别使用男声和女声作为言语测试声,受试者听男声比听女声的测试得分要高,认为这是由于男女声音的频谱不同引起的[19];在听障患者中言语测听得分也存在同样的差异。录制言语材料应挑选适宜的男性或女性播音人,发音宜清晰正常且无明显的方言口音,播音人要保持清晰、自然的语速和发音力度,避免过度强调关键词[18]。

1.2噪声下言语测听测试项的种类及数目 测试项言语信号的不同,如:音节、单词、句子等,在评估听觉功能和言语功能方面的意义不同,同时测试的难易程度也不同。从句子、多音节词、单音节词到无意义音节,言语线索越来越少,其测试难度就越来越大。这是由于言语通常含有比较多的冗余信息或言语线索,即使人们聆听中缺失了部分声学信号或由于噪声环境而听不清部分言语声,也能根据已获取的信息合理猜测,这样人们就更容易识别和理解言语。噪声下言语测听大多是以句子作为测试项,这样的测试模式更接近现实的生活环境[1],更能直接评估受试者言语识别能力的真实水平。Miller研究[20]指出增加冗余信息会减少言语的不确定性,有助于提高对言语的理解,尤其是在困难的聆听环境中。

1.3测试项的熟悉度 测试项的熟悉度不但是测试可行性的保证,而且还影响测试项的同质性以及测试词/句表之间难易度的等价性[23]。有研究发现测试材料或测试项中单词在受试者日常交流中使用频率越高,受试者越熟悉,则测试的难度越低[24]。如:SIN语句选自美国电子和电气工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers,IEEE)语句库中的前360 句[5],HINT语句选自英国BKB句表[7](由3名研发者Bench,Koval和Bamford的姓氏英文首字母命名),两个句库中的词都非常注重使用频率与熟悉度。当然,词的熟悉度对受试者还存在一定个体差异。儿童更为特殊,不仅词汇量少,而且不同的年龄段还有很大差别,低龄儿童对某些日常用词都会感到陌生,而先天性听力损失患儿通常比同龄正常儿童词汇量更小,故儿童的言语测听材料则应在儿童的词汇量和日常用词范围内[1]。如:MSIN语句选自北京市4~5岁儿童的口语语句库,通过对录音的声学处理、语句关键词同质性的调整,研制成等价的普通话儿童语句测试表[12]。

1.4测试项的应答方式 根据受试者的应答方式可以分为开放式测试和闭合式测试,两者的区别在于:开放式测试受试者应答没有限制,可以通过复述或复写的方式;而闭合式测试有一系列的备选项供受试者选择,而备选项通常为一定程度的干扰项。干扰项与测试项间的差异越小,数量越多,测试难度越大[25]。开放式测试利于评估受试者听到的确切的言语信息,而闭合式测试适合于测试某些特殊人群,如:儿童受试者或评估特定言语单位(声母、韵母等)的辨识得分,如:HINT和MHINT均为开放式测试[7,8],而儿童噪声下言语测听工具中PSI和MPSI均为闭合式测试[13,14]。

1.5测试项的计分方式 可以按言语的不同单位,如音素、音节、词、句等来计分。计分单位越小,如:音节作为计分单位可以间接增加测试项,提高信度,但同时相对降低了测试项同质性,增加了测试人员判断的难度,增加了误判几率。整句计分方法多应用于测试识别阈值的自适应方法[26],由于其高效省时的特点,在噪声下言语测听中被广泛应用;如:HINT 的计分以整句为单位,重点是句中的关键词,也兼顾句中的虚词[7](会以加括号的形式出现,利于测试人员判断)。

1.6背景噪声的种类 噪声下言语测听中背景噪声的种类包括:白噪声(white noise)、言语噪声(speech noise)、多人交谈的嘈杂语噪声(babble noise)和单人竞争言语声等。有学者[27]比较正常听力者在几种不同频谱噪声条件下言语分辨率测试结果间的差异,发现频谱和时长与言语声越接近的噪声,言语分辨率得分越低,提示对言语识别的影响越明显;如:HINT和MHINT采用的背景噪声为言语噪声[7,8],SIN和QuickSin采用嘈杂语噪声[5,6],PSI和MPSI采用单人竞争言语声[13,14]。

2 测试环境和设备因素

噪声下言语测听和其他听力学测试一样,也会受测试环境和设备因素的影响。测试过程中声音在一个封闭的空间,如:隔声室的表面产生反射,可引起噪声下言语识别能力的降低。反射且延迟的言语信号与直接由扬声器发出的言语信号混合在一起,即产生混响后,延迟的言语信号会使测试的言语信号变得模糊,这在一定程度上降低了对言语信号的识别力[28]。为了降低这种影响至最小化,可以使用同一个扬声器播放言语信号与噪声,同时降低隔声室的墙壁、天花板和地板对声波的反射性,如:低声波反射性的设计或应用低反射性的材料。

由于在隔声室这样狭小的空间里,言语信号源与噪声信号源在空间位置的不同而产生的不同混响效果和掩蔽效应,也会影响噪声下言语识别能力,当噪声下言语测听是双耳测试时,言语信号与噪声信号源的空间位置不同,听力正常的受试者言语测听的结果可产生高达10 dB的差异。这一差异取决于言语信号源与噪声信号源之间方位角的大小[29],当言语信号和噪声信号源是在相同的位置时,所测得的噪声下言语识别阈值最高,也就是言语识别力最差;当言语信号与噪声信号源之间的方位角是90°时,比如:言语信号源在受试者的正前方即0°位置,而噪声源在受试者的左侧或右侧90°位置,所测得的噪声下言语识别阈值最低,也就是言语识别力最好[28,29]。大多数人都是双耳聆听,在日常的声学环境中,言语信号源和噪声信号源空间上通常是分开的,因此,噪声下言语测听中需要考虑并评估言语信号源与噪声信号源不同方位角时的言语识别力,这样才能更准确和全面地评估受试者噪声环境下的言语识别理解力。各种语言版本的HINT都会测试言语信号源固定在受试者正前方时、安静环境下以及噪声在正前方(0°方位角)、左侧(90°方位角)、右侧(90°方位角)四种情况下的言语识别力[28]。

为了保证噪声下言语测听结果的准确性、可靠性,要求隔声室应该足够安静,能达到听力学测试对于环境噪声要求的标准[28]。隔声室应当是让受试者感到舒适的、有良好的空气循环和充足的光线,测试环境中应尽可能的减少会分散注意力的视觉信号。同时测试的设备应当参照国标GB/T16296.3-2017《声学测听方法第3部分:言语测听》的标准[18]实施声学校准。

3 受试者个体因素

受试者个体因素是影响噪声下言语测听结果的最复杂、最重要的因素,它包括受试者的听力损失、语言情况、方言背景、测试时的状态、文化教育程度等。言语测听材料设计中使用简单的词汇和语法特征,能一定程度上减小受试者个体差异化因素对测试结果的影响。

3.1受试者的听力损失 听力损失会很大程度上影响噪声下言语测听的结果即噪声下的言语识别能力。实际上,听力损失对结果的影响是客观的,它不会影响测试的准确性。主要有两种机制:第一是可听度的损失,尤其是在高频区,将会丢失部分言语信号,第二个是失真,对言语信号空间和时间分辨能力的降低,从而降低噪声环境下言语的清晰度[30]。

3.2语言情况 受试者语言习得的年龄、掌握语言的数量、语言中的方言变异情况都会影响言语测听的结果。听力正常的双语受试者第二语言噪声下言语测听结果比母语差[31~33],HINT测试时,母语和第二语言间言语测听结果的差异可以达到3~4 dB[33],这一差异会随着第二语言习得年龄的增加而增大[34]。同时,随着噪声或声音间的混响使受试者的聆听难度增加,母语和第二语言之间测试结果的差异也随之增加。这也表明当受试者使用第二语言测试时,可能需要更大的言语清晰度来识别理解测试语句的含义,从而提高言语识别能力[35]。随着不同语言版本的言语测听材料的研发,其在很大程度上减少语言因素对言语测听的影响;如:在Soli等[28]的报道中HINT已发展了十余种语言的版本,由于均基于相似的过程研发言语测听材料,并且测试方法相同,各种语言的HINT正常值都非常相近。

3.3方言因素 方言对言语测听的影响主要与方言间的差异性大小有关。Schneider[36]研究发现,对波多黎各讲西班牙语的儿童使用的卡斯蒂利亚、加勒比和墨西哥语单词词表的言语测听结果无显著差异。而Shi等[37]的研究结果显示,在对西班牙/英文双语受试者使用西班牙语两种方言(南美高原和加勒比地区方言)版的词表进行测试时,方言对言语测听的影响较为显著。Nissen等[38]在中文言语测听的研究中发现,对说大陆普通话和台湾普通话正常听力人群使用两种方言版本的言语测听材料测试获得的结果均没有显著差异。Xu等[39]报道了MHINT测试中,正常听力成人普通话和四川话两组结果均值的差异不超过1 dB,无显著差异。Tang等[40,41]使用中文版的SPIN测试方言间的相互识别能力,将任意两组方言的受试者进行配对测试,获得方言间的相互识别率,结果显示,北方话中,相同方言组的平均相互识别率为88%,而不同方言组的平均相互识别率为79%,比如汉口-济南两组方言相互识别率超过90%;而南方话中,相同方言组的平均相互识别率为85%,而不同方言组的平均相互识别率仅为14%,比如:潮州-温州两组方言相互识别率不到2%;同时也发现北京方言在南方话受试者的平均识别率为81%,而对于北方话受试者的平均识别率是96%。北京方言的高识别率,主要是因为这种方言与标准的普通话非常相似,普通话是我国学校和媒体上广泛使用的官方方言[42];这也是中文版噪声下言语测听材料及其他言语测听材料首先并主要使用普通话的原因,这在很大程度上减少了方言因素对测试结果的影响,利于测试材料和方法的推广。

3.4其他个体因素 受试者的认知能力、记忆力、文化教育水平也在一定程度上影响噪声下言语测听的结果[28],当然这与测试材料的长度和复杂性有一定关系。言语测听材料设计中使用简单的词汇和语法特征以及简短的语句,或通过正式测试前提供给受试者练习熟悉测试步骤的机会,有助于减少这一影响。受试者的言语功能,即受试者说话的清晰程度也会影响言语测听结果,这一点对于开放式言语测听尤其重要,患者能否完整复述感知的言语信号及复述的清晰度很大程度上受言语功能的影响。对于儿童受试者,3~6岁听力正常儿童噪声下的言语识别能力随年龄增长而提高,且在6岁时仍未达到平台期[43]。另外,因为言语测听是在较小的封闭的隔声室内进行,受试者的某些情感因素也应该考虑到,如:有幽闭恐惧症倾向或与父母隔开感到不适或害怕者。

4 其他影响因素

有些噪声下言语测听的评分需依靠测试人员的直接判断,如:评分单元越小则评分过程出现误判的几率就越高。另外听力障碍患者和正常人在交流过程中都会一定程度上依靠视觉线索,在聆听环境困难的噪声条件下更为明显,故测试中有视觉线索会同样影响测试结果的准确性、可靠性。视觉线索可以包含在发音人的发音动作、面部表情等其它视觉信息中,有助于受试者对诵读言语信息的猜测与感知,故测试过程中应尽量避免受试者能接收到以上视觉信息,或采用录制材料。

5 总结

噪声下言语测听虽受诸多因素的影响,但作为一项直观有效的临床听力学测试方法,在诊断听力问题、选择干预方案、评估康复效果、评价听觉装置技术等方面有着不可替代的作用。其临床应用主要在以下几个方面:一是听力问题的诊断,通过受试者的测试结果与正常值或受试者与同类人群之间的对比,评估受试者的听觉言语功能以及与正常或同类人群间的差异。可与纯音测听等常规听力学测试互为补充和验证,形成组合听力学测试,提供完整准确的听觉、言语功能诊断信息或鉴别诊断信息,如:对信噪比损失现象的诊断;二是在选择干预方案、评估康复效果方面的应用。评估患者言语理解力情况,在助听装置干预(助听器验配或人工耳蜗植入)前为预估干预方案是否适用并为患者提供合理的期望值,在干预后指导助听装置的调试,优化聆听效果,并随访评估听觉言语康复的效果;三是评价助听装置技术方面的应用,如:评价助听装置的降噪技术、言语处理技术或编码策略等新技术的应用是否真实有效,客观评估不同技术间的差异。随着中文版噪声下言语测听材料的研发与推广,更加注重言语测听材料的标准化,最大程度的减少多种因素的影响,将有助于听障疾病的诊断、干预、康复水平的提高和听觉装置相关新技术的发展。

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