多维嗓音分析检测儿童嗓音的临床分析及应用

毛华东 谢宏武 杜敬东 程杰

多维嗓音分析检测儿童嗓音的临床分析及应用

毛华东1谢宏武2杜敬东1程杰1

目的 研究6～12岁正常儿童嗓音多维嗓音分析(Multi Dimensional Voice Program，MDVP)各项声学参数阈值，有助于为小儿声带异常提供诊断依据，为儿童嗓音结果分析提供参考。方法运用CSLmodel 4150系统嗓音分析软件对130例6-12岁儿童检测MDVP各项参数，经纤维喉镜确诊的20例6～12岁声带小结患儿病例作为对照。结果正常儿童MDVP中基频最为稳定，与成人差异明显；基频微扰、振幅微扰、噪音参数稳定性处于可接受范围，儿童与成人之间没有明显差异；正常组和声带小结组基频微扰，振幅微扰，噪音相关参数经统计差异明显。结论MDVP是评估儿童发音障碍的重要手段之一；正常儿童嗓音数据库的建立有利于提高嗓音评估的可靠性。

言语参数测量；正常值；儿童

在临床上耳鼻咽喉科医师对于儿童发音障碍的诊断往往比较困难，临床判断声带质量普遍使用的主观分级制度缺乏一致性和标准化，纤维内窥镜检查对于检查不合作的儿童往往不易成功，在这种情况下计算机辅助嗓音分析作为一个重要的诊断方式，显得更有临床参考意义。它提供了客观的声学测量，耐受性良好，重复性好，是一项无创性的衡量声带功能的客观检查。

Kay语言工作站（kay Elemetrics，美国）的多维嗓音分析（MDVP），是一种正在被普遍使用且较理想的嗓音频谱分析软件，MDVP提取了34个声学参数，系统内置正常人数据库，提供正常阈值以供参考。但是此正常阈值为正常成年男女统计数据，因此我们通过测量正常儿童数据，有助于为小儿声带异常提供诊断依据。

资料与方法

1 测试对象

筛选无咽喉疾病史、无听力障碍，发声正常的6～12(9.05±1.39)岁儿童130例，其中男70例，女60例；本实验使用声带小结病例对照研究，经纤维喉镜确诊的6～12(8.05±2.26）岁声带小结患儿20例，男12例，女8例。

2 仪器

Kay语音实验室的硬件系统为CSLmodel 4150 (美国Kay Elemetrics公司)系统及一台标准台式计算机，软件系统为Kay Computer Speech Lab中的多维嗓音分析程序（Multi Dimensional Voice Program，MDVP），MDVP计算出34个参数。其检测的34个参数按其性质可分为8大类：①基频测量相关参数:平均基频(F0)，平均音调周期(TO)，最高基频(FHI),最低基频(FLO)，FO标准差(STD)，半音阶FO范围(PFR)；②基频微扰相关参数:绝对音调微扰(Jita)，音调微扰百分比(Jitter)，相对平均扰动(RAP),音调扰动商(PPQ)，平滑音调扰动商(sPPQ)，基频变量(vF0)；③振幅微扰相关参数:振幅微扰(ShdB),振幅微扰百分比(Shim)，振幅扰动商(APQ)，平滑振幅扰动商(sAPQ)，峰值振幅变(vAm)；④嗓音中断相关参数:嗓音中断度(DVB)、嗓音中断数(NVB)；⑤次谐波成份相关参数：次谐波度(DSH)、次谐波段数(NSH)；⑥嗓音不规则性参数:无声度(DUV)、非浊声段数(NUV)；⑦噪声相关参数:软发声指数(SPI)，噪谐比(NHR),嗓音扰动指数(VTI)；⑧颤动相关参数：FO颤动强度指数(FTRI)、振幅颤动强度指数(ATRI)、FO颤动频率(Fftr)、振幅颤动频率(Fatr)。

3 检测方法

在嗓音检测室内保持环境安静，患者取自然舒适位，手举麦克风，距离患者口唇约10厘米，于患者正前方呈45°角，减少气流噪声，平稳持续发/a/音 3秒，采样频率44．1kHz，弃去信号过小和信号超载的声音样本，保存发音持续平稳的声音样本，行嗓音频谱分析。

4 统计学分析

两组测试结果用SPSS11.5统计软件包进行两独立样本t检验，对正常儿童统计正常值范围，基频相关参数按双侧±1.96s计算，其余参数按单侧± 1.64s计算。

结果

正常儿童多维嗓音分析的正常值范围见表1，正常组和声带小结组基频微扰相关参数，振幅微扰相关参数，噪音相关参数经统计差异明显（图1、2、3）。

图1 正常儿童与声带小结儿童基频微扰参数对比

图2 正常儿童与声带小结儿童振幅微扰参数对比

图3 正常儿童与声带小结儿童噪音相关参数对比

表1 多维嗓音分析（MDVP）参数正常值(按单侧±1.64s,基频相关参数按双侧±1.96s)

表1 多维嗓音分析（MDVP）参数正常值(按单侧±1.64s,基频相关参数按双侧±1.96s)

声学参数正常值Fundamental Frequency Information Measurements Average fundamental frequency Hz（Fo）Average pitch period,ms（To）Highest fundamental frequency,Hz（Fhi）Lowest fundamental frequency,Hz（Flo）Standard deviation of the fundamental frequency,Hz（STD）Phonatory fundamental frequency range,semitones（PFR）Fo tremor frequency,Hz（Fftr）Amp litude tremor frequency,Hz（Fatr）Frequency Perturbation Measurements Absolute jitter,μs（Jita）Jitter,%（Jitt）Relative average perturbation,%（RAP）Pitch period perturbation quotient,%（PPQ）Smoothed pitch period perturbation quotient,%（sPPQ）Fundamental frequency variation,%（vFO）Amplitude Perturbation Measurements Shimmer,dB（ShdB）Shimmer,%（Shim）Amplitude perturbation quotient,%（APQ）Smoothed amplitude perturbation quotient,%（sAPQ）Peak amplitude variation,%（vAM）Noise and Tremor Evaluation Measurements Noise-harmonic ratio（NHR）Voice turbulence index score（VTI）Soft phonation index score（SPI）Fo tremor intensity index score,%（FTRI）Amp litude tremor intensity index score,%（ATRI）Voice Break,Subharmonic,and Voice Irregularity Measurements Degree of voice breaks,%（DVB）Degree of subharmonics,%（DSH）Degree of voiceless,%（DUV）No.of voice breaks（NVB）No.of subharmonic segments（NSH）No.of unvoiced segments（NUV）287.68±40.76 3.55±0.54 309.76±52.46 270.31±38.83 4.37±1.72 3.29±1.68 3.49±1.53 3.51±1.51 36.85±20.42 1.05±0.59 0.63±0.36 0.60±0.33 0.72±0.31 1.51±0.51 0.31±0.18 3.49±2.05 2.38±1.33 3.38±1.89 12.49±8.49 0.12±0.02 0.05±0.02 6.81±5.78 0.41±0.42 3.06±3.58 0 2.10±5.77 0.07±0.61 0 1.93±5.33 0.06±0.59

讨论

目前病理性嗓音评估可分为主观评价和客观仪器检测，主观评价如GRBAS分级等都是基于临床医生的主观判断，缺乏一致性和无法标准化是其临床评估的主要问题。客观检测如动态喉镜，空气动力学检查，声学分析等已经成为嗓音评估中不可或缺的方法之一。

在临床上儿童患者的检查往往很困难，例如纤维内窥镜检查等对于检查不合作的儿童往往不易成功，在这种情况下计算机辅助嗓音分析作为一个重要的诊断方式，有一定的临床参考意义。它提供了客观的声学测量，能在很短的时间内完成，耐受性及重复性良好，是一项无创性的衡量声带功能的客观检查。

目前嗓音声学分析研究使用的系统国内常运用Dr.speech，其相关研究报道甚多，本研究使用的Kay语言工作站的多维嗓音分析(MDVP)系统作为较成熟的检测系统之一，尚缺乏正常儿童的相关测量资料以作为参考，本文旨在通过检测正常儿童以探讨此类人群Kay系统各声学参数的测量值范围，为本系统在临床检测及研究中的进一步使用提供参考。

基频测量时，12岁及以上男孩急剧下降，接近成人，因此对12岁以上儿童未纳入统计分析范围。本实验检测6～12岁基频正常值为287.68±40.76Hz，国内其他软件检测研究4～7岁儿童基频正常范围在300～320Hz[4]，差异不明显；国外学者报道儿童基频范围在279.05±5.79Hz[5]，结果亦较一致，表明基频在嗓音分析检测中相对比较稳定[6]。

本研究测得Jitt为1.05±0.59，Shim为3.49± 2.05，NHR为0.12±0.02，Kent[7]统计各家研究成年男性Jitt为0.68～2.15，Shim为2.45～5.54，NHR为0.12～0.19之间，可以看出基频微扰、振幅微扰、噪音参数稳定性处于可接受范围[6]，上述检测值在儿童与成人之间没有明显差异。

声带小结是一种常见的小儿发音障碍。有研究表明38%～78%的慢性声嘶儿童为声带小结[1]，其病因一般为滥用嗓音所致，常发生在声带前、中三分之一的交界处，一般为双侧。声带的过度振动造成被覆层组织的广泛损伤[2，3]，最后出现过度胶原沉积和纤维化。小结对声带振动稳定性有明显的影响；在与正常组比较中可见，两者基频微扰相关参数、振幅微扰相关参数、噪音相关参数参数有明显差异。

总之，MDVP作为一种客观的，非侵入性的诊断方式，是评估儿童发音障碍的重要手段之一；正常儿童嗓音数据的研究有利于提高嗓音评估的可靠性。

1 Von Leden HV.Vocal nodules in children.Ear Nose Throat J，1985，64:473-480.

2 Gray SD,Hammond EH,Hanson D.Benign pathologic response of the larynx.Ann Otol Rhinol Laryngol，1995，104:8-13.

3 Courey MS,Shohet JA,Scott MA,Ossoff RH. Immunohistochemical characterization of benign laryngeal lesions.Ann Otol Rhinol Laryngol,1996,105:525-531.

4 周丽娟赵生全张铁松.儿童嗓音基频正常值检测分析.听力学及言语疾病杂志,2006,14(1)：67-68.

5 Campisi P,Tew fik T L,Manoukian J J,et al.Computerassisted voice analysis:Establishing a pediatric database. Archives of Otolaryngology—Head&Neck Surgery,2002, 128:156-160.

6 Gonzalez,J,Cervera T,Miralles JL.Acoustic voice analysis:Reliability of a set ofmulti-dimensional parameters. (Spanish)Acta Otorrhinolaringologica Espanola,2002,53: 256-268.

7 Kent RD.Voice dysfunction in dysarthria:application of the Multi-Dimensional Voice Program.Journal of Communication Disorders July-August,2003,36(4):281-306.

（收稿：2015-04-24）

The investigation of multi-dimensional parameters in normal children

MAO Huadong,XIE Hongwu,DU Jingdong,CHENG Jie
Department of Otolaryngology,Three Gorges university renhe hospital,yichang hubei,443100,China

ObjectiveTo investigate the normal values ofmulti-dimensional parameters in normal children by observing the changes of the acoustic parameters in normal children(6～12y)voice sample.MethodThe voice of 130 normal children(6～12y)was recorded by the Multi-Dimensional Voice Programme(MDVP)of CSLmodel 4150,compared with 20 vocal fold nodules patients(6～12y).ResultChildren data show a high stability of Frequency Fundamental parameters,the significant difference was observed between the childern and the adult.It is acceptable for parameters of frequency and amp litude perturbation,noise,having no significant difference compared with the adult.The voices of patients with vocal fold nodules had significantly elevated parameters of frequency,amplitude perturbation and noise compared with control subjects(P<0.01).ConclusionThe MDVP is an objective, noninvasive diagnostic tool that represents an important advancement in the assessment of pediatric dysphonia.The normative databasemay be used to reliably assess the voices of children.

speech production measurement;normol value;child

10.16542/j.cnki.issn.1007-4856.2015.03.009

1 三峡大学仁和医院耳鼻咽喉科（湖北宜昌，443100）

2 安徽医科大学附属安庆医院耳鼻咽喉科

谢宏武，主任医师.Email:961236841@qq.com