基于互联网+和iOS系统的听力自测软件研发和评估

王晓东丁大雄杨风波程晓婷李欢翟所强杨仕明于宁中国人民解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科&耳鼻咽喉科研究所，100853



基于互联网+和iOS系统的听力自测软件研发和评估

王晓东丁大雄杨风波程晓婷李欢翟所强杨仕明于宁*
中国人民解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科&耳鼻咽喉科研究所，100853

【摘要】目的开发一种基于互联网+和iOS系统的听力简易自我检测应用程序，进行临床评估。方法采用iPad平板电脑，iOS7.0.4系统，EarPods插入式耳机以及基于iPad音频系统建立的听力自我测试系统，通过仿真耳对刺激声强度进行校准。系统调整后，对20名志愿者进行纯音测听和软件自测，计算两阈值的差值。结果系统调整后，软件自测阈值与纯音测听阈值在125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz两阈值之差为2.5±4.629、1.875±4.581、3.125±4.581、0.625±4.955、-1.25±3.536、-6.875±4.581、0±11.952，考虑测听环境对结果有一定影响。结论验证了本听力自测系统在耳科正常人听力测试的可靠性，需进一步验证聋病患者应用的准确性。

【关键词】测听；便携式；感音神经性聋；听力

the work is supported by the following：National 973 project (2012CB967900；2014CB943002),General Logistics Department standard project (BWS14B080),General Armament Department project (JDZYY20132),NNSF of China (81470700; 81271081),the state oceanic administration and the Beijing noise project (PXM2014-178304-000002-178304).Declaration of interest:The authors report no conflicts of interest.

耳聋特别是职业噪声性聋和老年性聋是现代社会常见病、多发病，不仅严重影响人们言语交流，还会诱发心理或精神症状，引发家庭和社会问题[1]。噪声岗位人员耳聋、耳鸣发生率明显高于正常，噪声岗位工作年限与听力下降程度呈正相关，研究证明噪声接触早期造成暂时听力下降，长期噪声接触则造成永久感音神经性聋，因此早发现、早治疗、早干预能够有效降低听力损失程度和耳聋发生率[2,3]。现有临床听力学测试设备为国外几个大品牌垄断，价格高启，同时体积大，不方便携带，通常在三级医院或条件较好的大型医院才能进行检测，耳聋患者不能进行实时监测对听力预防和保护造成了极大的不便。

随着互联网深入到医学各个领域，包括了以互联网为载体和技术手段的健康教育、医疗信息查询、电子健康档案、疾病风险评估、在线疾病咨询、电子处方、远程会诊及远程治疗和康复等多种形式的健康服务。在互联网的影响下，医患双方诊疗的效率大幅提高，节约了大量时间和经济成本[4]。但是，大部分临床检验和辅助检查依然要到有资质的大型医院才能完成。近年来随着智能手机及平板等便携设备的普及，基于移动互联网平台开发适用于听力健康自我监测评估的App的系统成为可能。

我们提出的基于互联网的iOS听力健康自我评估App系统，能够实现患者在自己家中、办公室或其它相对安静环境下能够随时随地的对个人的听力水平进行准确实时监测。同时可以通过云端实时传输给在线的医生，获取诊断、治疗建议。真正实现了让听力检测走进千家万户。

1　材料与方法

1.1采用iPad平板电脑，iOS7.0.4系统，EarPods插入式耳机以及基于iPad音频系统建立的听力自我测试系统。系统主要分为服务器端（听力测试后台系统）和客户端（支持Apple和iOS的手机和平板电脑）本系统希望实现的主要功能：

1)听力测试和实时记录。听力测试，包括自动化测试和人工测试，该系统依照“Hughson-Westlake纯音测听法”提示用户进行测听，最后形成测试图表，系统根据测试图表给出用户的当前的听力水平（正常、轻度听力损失、中度听力损失、重度听力损失、极重度听力损失、全聋）。听力测试支持125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz等7种频率文件，声音响度支持-5dB-90dB，步进为5dB。

2)测试数据的管理和分析。建立受试者数据库，包括受试者基本信息、测试数据。对受试者历次听力自测数据对比，直观反映受试者听力水平变化的趋势。

3)数据上传与专业信息反馈。数据通过互联网上传至服务器，专业的听力师或医师可以在智能终端（如智能手机、个人电脑等）上调取受试者信息和数据并进行分析，并将专业的诊疗建议反馈给受试者。

图1　听力自测系统示意图Figure 1 Self-hearing-test system schematic diagram

1.2校准方法

软件系统完成后，参照GBT 16402-1996“声学插入式耳机纯音基准等效阈声压级”，由专业听力师和软件工程师对手机/平板的输出音量校准数据通过B&K4152人工耳、4134传声器、IEC711耦合腔对插入式耳机输出强度进行精准测量校准（零级校准和级线性校准），每个频率强度的声压级误差≤0.5d，并将系统对测量数据的分析结果和常规听力测试设备间的计量进行比对，优化算法，对软件进行优化和定型[5-7]。

1.3测试方法

系统建立和优化后，依据国家标准“GB/T 16403-1996声学测听方法纯音气导和骨导听阈基本测听法”，首先对听力正常人群进行测试，以评估系统的稳定性和准确性。选取共20名志愿者参与实验，首先在标准隔声室由听力师使用Madsen M-Itera听力计进行纯音测听，确定入选者。入选标准为125Hz~8000Hz听阈不超过30dB HL。剔除标准为配合差，或至少一个频率听阈大于30dB HL。纯音测听和由专业听力师操作完成，iOS系统自测由测试者在标准隔音室中自助完成。自测操作步骤如下：

1)受试者系统注册。

2)基本信息录入。

3)将耳机分侧与左、右耳耦合，检查明确耳机与耳道耦合严密无空隙，以确保测试结果准确。

4)训练受试者熟悉自测系统的操作、测试音及如何作出反应。

5)双耳气导听力自测。点击触屏上“开始测试”键，进入测试界面，耳机会根据软件设定的程序及国际标准测听法给予不同频率不同强度的刺激声。根据是否听到刺激声选择按“有声”或“无声”键。如果双侧听阈相差超过70dB，听力较好侧会自动增加30dB掩蔽白噪声，直到测试结束。

6)结果输出。测试结束后，结果会以听力图形式显示受试者的听力水平，并自动保存。

自测后，受试者对系统进行评价，提出修改建议，重点排查测试安全性和系统稳定性方面的缺陷和漏洞，对软件进行完善。

2　结果

2.1听力测试：20名志愿者中，根据入选和剔除标准，入选人数16人，9男7女，总计32耳。计算各频率下阈值的差值。

表耳科正对常人自测阈值与纯音测听测试结果Table.Results of Self-hearing-test system and pure tone test

图2　两种测听法阈值均值的对比Figure 2.Average of Pure tone test and Self-hearing-test software thresholds

3　讨论

本系统设计的初衷是希望整合互联网、智能终端设备优势，在家、办公室等非医疗机构完成听力测试、结果输出、医师在线反馈的一系列流程，进而达到对听力损失疾病早发现、早诊断、早治疗的目的。这种便携、普及的听力检测系统可以对噪声暴露人员做初步的自我筛查，也可为进行性听力下降和突发性耳聋患者提供连续听力监测。

听力水平测试分为主观测试和客观测试。主观测试主要包括纯音刺激和语言测听两种测试，本系统研究的对象是能够对纯音刺激作出自主反应的人群。

测听结果显示，在频率125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz本系统自测阈值与纯音测听阈值非常接近，4000Hz、8000Hz自测阈值与纯音阈值差值在10~15dB，考虑原因为，本测试软件采用的是普通民用耳机，高频部的频率特性与科研及临床专业测听插入式耳机相比，性能仍有差距。本研究显示，在耳科正常人群在标准隔音室环境下，该自测系统测试结果基本稳定，尤其在中低频阈值与纯音测听阈值吻合度高。本实验目的是研究自测软件反映受试者真实听敏度的性能，故选取自测环境为标准隔音室环境。自测系统的使用环境多为安静室内，难以要求自测者到标准测听室内进行测试，本底噪声会对测试结果有影响。作为一款听力自测系统，主要用于筛查/监测，在相似环境中本底噪声差别较小，连续监测听敏度的变化，或以耳科正常家庭成员作为对照，其测听结果能够真实反映受试者听力水平及其变化。下一步试验将选取耳聋患者为对象，研究目标患者人群中该系统的实用性和工作效能，进一步验证本系统反映耳聋人群听力水平的准确性。

听力计在功能、频率听力级范围、电气安全、声学安全、使用环境、测试方法及设备校准等方面均有严格的标准要求，目的在于能客观真实的反映受试者的听力水平。固定频率听力计根据功能要求分为4型：1型适用于高级临床诊断/研究，2型适用于临床诊断，3型适用于基本诊断，4型适用于筛查/监测，功能和测听的频率听力级范围等最低要求依次递减[8]。

与传统听力计相比，本自测系统有诸多优势。首先，本系统基于手机和平板电脑设备，方便携带，可以随时随地测试听力水平，为受试者节省了到医疗机构作纯音测听的时间；其二，本系统只需要在移动智能设备的应用平台免费下载使用；其三，本系统借鉴“互联网+医疗”模式，使用者的测试数据可上传到云端，临床医生可通过互联网直接查看历次测试的听力图，动态反映听力水平的变化趋势，并直接通过本系统与患者对话，优化了医患沟通方式，让医师获取更加全面的病史信息，也让患者能更早获得诊断治疗的机会，以防延误病情。其五，软件易于操作，只需根据提示简单动几下手指，即可完成自测。其六，本系统可以通过在线升级方式获取最新版本及功能，并且配备了更加全面的线下服务业务，为使用者提供便利。

与现有的几种自动化测听系统相比，现有自测系统在自测操作方面尚需改进，或需要昂贵的测听设备，普及性远不及个人手机/平板电脑[9-13]。本系统基于iOS系统，经过多次系统测试、升级后，各方面性能均达到或优于国家标准对筛查/监测用听力计的要求。受限于载体平台，缺少测听必要的外置设备，如骨导听力计设备等，目前，本自测系统的功能可以满足筛查/监测用途的最低要求[8]。

随着技术迅速发展，智能终端设备生产商们相继推出了可穿戴设备，如智能手环、手表，并匹配相应的健康自测系统，用来监测使用者心率、血压、睡眠、代谢水平等的健康状况。随着系统的不断升级完善，配套研发基于本系统的定制可穿戴设备，增加更多测听功能，来满足临床诊断的需求。届时，使用者将随时随地接受临床诊断级听力检查。

本系统能够在家中、办公室或其它相对安静的环境下以自动方式实现对老人及耳聋高危职业人群听力水平的实时检查，极大方便听障人士和噪声岗位从业人员。同时还会促进社会大众建立听力保护意识，形成听力健康观念，可以大大提高我国防聋、治聋的水平。

参考文献

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4程晓婷,刘宸箐.125名船队工作人员听力健康现状与分析[J].中国听力语言康复科学杂志,2014.05:347-349.Xiaoting Cheng,Chenqing Liu.An Investigation into the Hearing Sta⁃tus of 125 Ship’s Staff Members [J].Chinese Scientific Journal of Hearing and Speech Rehabilitation,2014.05:347-349.

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7方至.中华人民共和国国家标准GB/T 16402-1996声学插入式耳机纯音基准等效阈声压级[S].1996.Zhi Fang.GB/T 16402-1996 Acoustics-Reference equivalent threshold sound pressure levels for pure tones and insert earphones [S].1996.

8顾瑞.中华人民共和国国家标准GB/T 16403-1996声学测听方法纯音气导和骨导听阈基本测听法[S].1996.Rui Gu.GB/T 16403-1996 Acoustics-Audiometric test methods-Ba⁃sic pure tone air and bone conduction threshold audiometry[S].1996.

9顾建秀.中华人民共和国国家标准GB/T 7341.1-2010电声学测听设备第1部分：纯音听力计[S].2010.Jianxiu Gu.GB/T 7341.1-2010 Electroacoustics-Audiological equipment-Part 1:Pure-tone audiometers [S].2010.

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14冀飞,刘岩.便携式听力自我监测系统的研发和初步评估[J].中华耳科学杂志,2014.12(2):220-223.Fei Ji,Yan Liu.Design and Preliminary Assessment of a Portable Self-Hearing-Monitoring System [J].Chinese journal of otology,2014.12(2):220-223.

·临床研究·

Development and preliminary evaluation of a self-hearing-test system based on internet plus and iOS

WANG Xiaodong，DING Daxiong，YANG Fengbo，CHENG Xiaoting，LI Huan，ZHAI Suoqiang，YANG Shiming，YU Ning*
Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery,Chinese PLA Institute of Otolaryngology/PLA General Hospital,Beijing 100853
Corresponding author :YU NingEmail：yuning12@sina.com

【Abstract】Objective To design and test a self-hearing-test system based on the Internet plus and iOS.Methods A portable self-hearing-test system was composed using an iPad on the iOS 7.0.4 system,EarPods insert phones and iPad digital audio system.The test signals were calibrated using an artificial ear.Standard pure tone audiometry and self-hearing-test using the designed system were conducted in 20 normal hearing volunteers (40 ears) after calibration.Thresholds at all frequencies from both test modalities were compared.Results The differences between self-hearing-test thresholds and pure tone audiometry thresholds were 2.5±4.629 dB at 125 Hz,1.875±4.581 dB at 250 Hz,3.125±4.581 dB at 500 Hz,0.625± 4.955 dB at 1000 Hz,-1.25±3.536 dB at 2000 Hz,-6.875±4.581 dB at 4000 Hz and 0±11.952 dB at 8000 Hz.Self-hearing-test environment was considered to affect the test results of the system.Conclusions A self-hearing-test system has been established for normal hearing people.The test reliability of this system among hearing-impaired people need to be further evaluated.

【Key Words】Audiometry; Portability; Sensorineural hearing loss; Hearing

收稿日期：（2015-10-20审核人：于黎明）

通讯作者：于宁，Email:158657084@qq.com

作者简介：王晓东，本科，医师，研究方向:耳聋机制研究

基金项目:国家973项目(2012CB967900；2014CB943002)、总后军用标准项目（BWS14B080）、总装项目（JDZYY20132）、国家自然基金项目（81470700；81271081）、国家海洋局及北京市噪声项目（PXM2014-178304-000002-00130228）

DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2016.01.019

【中图分类号】R764.431

【文献标识码】A

【文章编号】1672-2922（2016）01-86-4