基于MATLAB 图形用户界面的听觉言语康复效果评估系统设计

潘慧 陈雪清 徐天秋 刘海红 孔颖 吴燕君

据相关数据显示，我国听力残疾人群数量庞大[1]，而助听器、人工耳蜗等助听设备在帮助听力残疾者学习并使用言语进行日常交流、回归主流社会方面有重要作用[2～4]。如今，人工耳蜗和助听器等助听设备的使用越来越普遍[5，6]，评估使用群体使用助听设备后的听觉言语康复效果，对比不同助听器、人工耳蜗产品的功能都具有重大意义。

为了能全面地评估聋儿的听觉言语康复效果，目前临床使用的量表有婴幼儿有意义听觉整合量表(infant-toddler meaningful auditory integration Scale, IT-MAIS)、有意义听觉整合量表(meaningful auditory integration scale, MAIS)、有意义使用言语量表(meaningful use of speech scale, MUSS)、听觉行为分级(categories of auditory performance, CAP)问卷、言语可懂度分级(speech intelligibility rating, SIR)问卷[7～11]。而目前广泛使用纸质版本的听觉言语康复量表采集和存储患者相关数据，造成大量纸张消耗、额外印刷成本支出和存储空间占用，不利于后续对数据的查找及使用，严重浪费物力、人力。为此，本研究针对儿童听力残疾等级高、程度严重、处于言语学习关键期的这些特点，从儿童评估材料开始，利用MATLAB图形用户界面(graphical user interface, GUI)编程开发听觉言语康复效果评估系统，将以上量表做成了便于临床使用的听觉言语康复评估软件，设计了基本信息录入界面、量表评估界面和患者数据查询界面；使用本系统能够有效提高听力言语康复效果评估效率、降低成本，促进听觉言语康复服务信息化发展。

1 听觉言语康复评估软件系统功能

本系统主要分为三大功能模块，分别为基本信息采集模块、量表评估模块、数据存储及查询模块。

1.1基本信息采集模块功能 基本信息采集模块的功能为采集评估对象及评估过程所必需的基本信息，用于后续建档和识别评估对象身份以及评估结果的分析。基本信息包括评估对象姓名、性别、出生日期、助听方式、测试者及测试日期、助听设备使用时间等。

1.2量表评估模块功能 量表评估模块的功能包括进行量表评估和显示评估结果两部分。

1.2.1量表评估 进入评估阶段，测试人员可以在系统中选择评估量表，包括：婴幼儿有意义听觉整合量表(IT-MAIS)、有意义听觉整合量表(MAIS)、有意义使用言语量表(MUSS)、听觉行为分级(CAP)问卷、言语可懂度分级(SIR)问卷，选择其中之一在系统上完成量表每一条目的评分，并进行必要的文字记录。

1.2.2显示评估结果 量表每一条目评分完成后，系统会计算评估对象使用该量表评估的总得分以及各模块得分，将结果以文字及图表两种方式显示在界面上；同时，系统还可以将评估对象的总得分、各模块得分与相同年龄的听力正常儿童、助听器佩戴患儿、人工耳蜗植入患儿所得到的分值进行比较，并显示在界面上。

1.3数据存储及查询模块功能 数据存储及查询模块包括数据存储以及数据查询两部分。

1.3.1数据存储 为了便于后续对数据进行统计分析，本系统将每个评估对象的评估结果保存在一个命名为“姓名-性别-出生日期”的EXCEL文件中。

1.3.2数据查询 数据查询时，可以通过姓名、性别、出生日期的基本信息查询某个评估对象的历史数据，评估人员根据历史数据能够更好的最终评估对象的康复效果，对之给出更全面的评价。

2 MATLAB图形用户界面(GUI)设计

MATLAB-GUI 界面是一种包含多种图形对象的界面，典型的图形界面包括图形(图像)的显示区域、功能控件空间和用户自定义的功能菜单等等，GUI中所有图形对象都可通过编程来实现不同功能，满足客户多种多样的需求[12]。

MATLAB中，所有图形对象都可以使用M文件进行编写，对于作为MATLAB对象之一的GUI来说，使用M文件创建GUI的方法也是最基础的。除此之外，MATLAB同时为用户提供一种更加方便高效的GUI集成开发环境—— GUIDE。使用GUIDE创建GUI时，完成GUI界面的设计后，MATLAB会自动生成为一个FIG资源文件及其对应的M文件，该M文件包含了GUI初始化代码和界面内所有控件的控制代码，用户可以直接利用生成的M文件对GUI界面的图形对象进行编程。相对于第一种创建方法，第二种方法更为直观，同时更易于管理文件和调整代码，故而采用GUIDE方法实现MATLAB-GUI 的界面设计，详细步骤如下：①确定设计任务；②从用户角度出发，设计图形界面布置初始图；③使用GUIDE根据初始图构建静态界面，并完成相关控件属性设定；④编写并测试各图形对象的回调函数实现界面动态功能；⑤运行界面，检测界面整体功能。

整个设计过程中，各步骤间需要交叉反复进行，经过多次调试才能实现相应功能。

2.1主界面设计 为了系统美观和向用户简明介绍系统用途，设计一个个性化主界面，设计的GUI主界面见图1。实现代码如下：

BckGrd=axes('units','normalized','position',[0 0 1 1]);

I=imread('bgp.jpg');

image(I);

text(53,180, '听觉言语康复效果评估系统','FontName', '宋体', 'FontSize', 44, 'FontWeight', 'bold', 'color', 'b','SelectionHighlight','on');

......

图1 听觉言语康复效果量表评估系统主界面

2.2基本信息录入界面设计 基本信息录入界面实现系统的基本信息采集功能，通过get函数获取评估对象的基本信息，并使用setappdata函数将其赋值到相应变量中。图2为信息获取流程图，基本信息录入界面见图3。

图2 获取患者信息流程图

图3 基本信息录入界面

基本信息采集过程中系统会判断信息是否完整，若输入信息不完整则不允许进入下一阶段。界面中测试时间不需要测试人员填写，系统自动获取计算机系统时间。信息输入完成后，测试人员通过选择界面下方相应量表进入量表评估界面。

2.3量表评估界面设计 量表评估界面实现系统的量表评估功能，同时为了符合一般操作习惯将数据存储功能也放入此界面中，图4为量表评估流程图，量表评估界面见图5。为了获取量表评估所需的评估对象基本信息，采用getappdata函数来实现两个GUI界面之间的参数传递。评估结束后，使用xlswrite函数将数据写入EXCEL文件中。

图4 量表评估流程图

另外，在界面中设计了“返回”按键，点击会询问是否中断评估过程，若是则回到基本信息录入界面，在返回按钮控件回调函数中通过questdlg函数创建询问对话框实现。

2.4数据查询界面设计 数据查询界面实现系统的数据查询功能。在评估界面测试人员可以点击“查询”按钮查询评估对象的历史成绩。图6为数据查询流程图，数据查询界面见图7。

图5 IT-MAIS评估界面(二)

图6 数据查询流程图

2.5GUI界面之间的相互调用 系统的设计涉及多个GUI界面，实现不同GUI之间的相互调用，是必须解决的问题。本系统通过在相应控件的回调函数内使用run(‘m文件’)来实现各GUI界面之间的相互调用。

图7 数据查询界面

3 讨论

当代社会，计算机多媒体技术蓬勃发展，在继承传统听力康复理论研究和技术基础的同时，计算机辅助听觉言语评估及康复系统逐渐被应用于临床及科研[13]。目前，国外针对人工耳蜗、助听器等助听设备应用设计的听觉言语评估训练软件有：计算机跟踪模拟培训软件(computer - assisted tracking simulation, CATS)[14]、聆听交流强化软件(Listening and communication enhancement, LACE)[15]、计算机辅助言语训练(computer assisted speech training, CAST)[16]、计算机言语感知测试和训练(computer - assisted speech - perception testing and training, CASPERsent)[17]。这些软件主要用于患者的康复训练，有的包含测试功能。

国内计算机辅助听觉言语评估及康复系统开发的相关研究近年来也逐渐增多。2001年，陈雪清等[18]开发了一套成人听力康复汉语计算机化训练及评价系统。2003年，孙喜斌等[19]开发了计算机导航-聋儿听觉言语评估学习系统；段家德[20]于同年开发了汉语言语听力测试系统。2007年，刘海红等[21]开发了可实现练习、测试、训练等项目的儿童听力言语训练及评估康复汉语视听系统。郗昕等[22]于2010年开发了计算机辅助中文言语测听平台，用于汉语普通话的言语测听。张华等[23]2013年开发了普通话言语测听系统。2018年，武文芳等[24]开发了基于网络的汉语听力康复训练系统。

传统的听力言语康复理念通过现代科学技术来实现，能够大大提高康复效率和效果，是顺应时代发展的必然趋势。目前，国内的言语评估测试软件在临床上使用比较广泛，而由于多方面原因，听觉言语康复训练效果评估类系统在临床上尚未很好的推广及应用，本研究基于MATLAB-GUI设计听觉言语康复效果评估系统与传统评估模式相比更智能，更便捷。该系统数据库能够容纳大量量表和评估对象资料，评估人员通过本系统可以方便的调用所需要的评估量表进行评估，并且能够更全面、更直观地了解评估对象的动态康复效果。该系统目前仅包含儿童评估量表，未来计划扩大评估系统内容，将评估范围扩展至成人；该系统已初步投入临床使用，有较好的适应性，随着未来在临床中的不断应用，将根据临床需求进一步改进。

本系统改变了传统听觉康复效果评估模式，实现了纸质评估量表转化为电子评估系统，人工转化为智能，为评估人员提供了一种新的思路。与使用传统评估方法相比，本系统评估对象的数据便于存取，大大节省了纸张、印刷成本以及存储空间，避免了在查找数据上浪费的大量人力。随着科技飞速发展和互联网时代的到来，还可以考虑利用网路资源对系统功能进行拓展，将线下发展为线上，从PC端普及到手机端，进一步提高评估效能和效率，让评估工作更信息化、人性化、智能化。