汉语声调对感音神经性听力损失患者噪声下语句识别的作用*

王哲 杨柳 董瑞娟 王媛 陈静 王硕

汉语是声调语言，以不同声调区分同一音节的不同语义，所以声调在单音节言语识别中起着非常重要的作用。然而，有研究显示，由于声韵母信息的存在，且听觉系统下行传导机制(top-down)在言语感知中的调节机制，所以听力正常人在安静环境下，声调对语句识别的作用随之减弱[1,2]；而增加背景噪声后，声调对语句识别的作用明显加强[3,4]。2018年，本课题组初步研究了言语声调在感音神经性听力损失(SNHL)患者噪声下言语识别中的意义，结果显示与听力正常人相比，SNHL患者在聆听没有声调线索语句时的言语识别率显著下降，说明声调信息对听障患者感知言语更为重要[5,6]。因此，本研究拟进一步观察言语声调信息对不同听力损失程度SNHL患者及听神经病谱障碍(ANSD)患者感知言语的影响，并初步探讨言语声调信息在ANSD患者感知言语中的重要性。

1 资料与方法

1.1研究对象 听力正常组10例，男5例，女5例，平均年龄22.5 ±1.02岁，双侧0.5～4 kHz平均听阈7.75±3.43 dB HL；SNHL组38例，男20例，女18例，平均年龄36.92±12.38岁，其中轻度听力损失10例，双侧平均气导听阈31.87±5.59 dB HL，中度听力损失18例，双侧平均气导听阈51.88±5.28 dB HL，重度10例，双侧平均气导听阈64.65±4.87 dB HL；ANSD组4例，男3例，女1例，平均年龄30.75±11.30岁，双侧平均听阈33.90±4.16 dB HL。所有受试者年龄均在15～55岁，听力损失者双侧听阈曲线均为平坦型且基本对称；全部受试者母语及日常交流用语均为汉语普通话；本研究经北京市耳鼻咽喉科研究所伦理委员会批准，所有受试者均签署知情同意书。

1.2言语感知测试材料 本研究采用汉语普通话噪声下言语测试句表(Mandarin hearing in noise test, MHINT)作为自然声调言语测试材料,平声调言语测试材料由一名男播音员仅用一声声调来录制MHINT句子中的所有内容。噪声下言语测试采用两种背景噪声，分别为波动性噪声—双人语噪声(two-talker babbles, TTB)和稳态噪声—语谱噪声(speech-shaped noise, SSN)，其中双人语噪声是由一男一女两名播音员同时朗读的无语义语句；语谱噪声由白噪声经过言语谱滤波后处理获得。噪声下语句测试采用+5 dB信噪比(signal to noise ratio, SNR)。

1.3言语感知测试方法 所有测试均在隔声室进行，选取压耳式耳机(sennheiser HD 280 pro)，使用MATLAB软件将两种语料与安静和两种噪声模式组合为六种模式并播放，分别为安静自然声调模式、安静平声调模式、TTB自然声调模式、TTB平声调模式、SSN自然声调模式、SSN平声调模式。为使受试者熟悉测试方法，正式测试前先进行练习，每种模式一句，共六句。言语声播放强度为每位受试者最舒适聆听强度，噪声强度为最舒适聆听强度减5 dB。正式测试为每个模式10句话，每句话10个字；六种模式随机顺序播放，且每种模式语句随机抽选，每个句子仅播放一次，嘱受试者仔细辨别，复述所听到的内容，听不清播放语句时，受试者可以进行联想和猜测；测试全程大约需要30分钟。由测试人员对比播放语句与受试者复述内容，标记错误或丢失字词，每个模式下正确率=正确字数/总字数×100%。

1.4统计学方法 使用SPSS 24.0对所得数据进行正态性检验，结果显示该样本符合正态分布，采用多因素方差分析的统计方法观察声调模式、噪声模式、听力损失程度及类型对语句识别的影响。另外，对SNHL受试者进行回归分析，观察双耳平均听阈与不同模式下语句识别得分的相关关系，检验水准为α=0.05。

2 结果

各组安静及TTB、SSN噪声下自然声调和平声调语句识别率见表1，多因素方差分析结果显示，声调模式、噪声模式与听力损失程度及性质都是影响语句识别的主要因素(P<0.01)。其中，声调模式与听力损失分类存在交互作用(P<0.01)，噪声模式与听力损失分类存在交互作用(P<0.01)。

表1 各组受试者安静、TTB、SSN噪声下自然声调和平声调语句识别率

2.1声调模式对语句识别的影响 无论是安静还是两种噪声环境下，对于听力正常受试者，自然声调与平声调的语句识别正确率无显著差异(P>0.05)；对于SNHL受试者，自然声调语句识别正确率均显著高于平声调语句识别正确率(P<0.05)，且听力损失程度越重，差异越明显(P<0.05)。ANSD受试者安静环境下平声调语句识别能力较自然声调语句识别能力显著下降(P<0.05)。

2.2不同噪声对语句识别的影响 听力正常受试者，两种噪声模式与安静环境下的语句识别率均无明显差异(P>0.05)，均接近100%。轻、中、重度听力损失SNHL受试者，TTB比SSN对其语句识别的影响更大(P<0.05)，SSN模式与TTB模式下自然声调语句识别率的差值随听力损失程度加重而增大(P<0.05)，轻、中、重度听力损失组依次为6%、16%和20%；平声调语句识别率的差值轻、中、重度听力损失组依次为15%、9%和12%。ANSD受试者噪声下语句识别率接近或等于零，出现地板效应(floor effect)。

2.3听力损失程度对语句识别的影响 如图1所示，对于SNHL受试者，随着听力损失程度加重，其自然声调语句识别率和平声调语句识别率与听力损失整体呈负相关关系(P<0.05)。对于ANSD受试者，在安静环境下，其平声调语句识别率与重度SNHL受试者相似，而在噪声环境下，其语句识别能力丧失。

图1 语句识别率与双耳平均听阈的相关关系

3 讨论

2019年Li等[6]的研究对比了一组听力正常受试者和一组SNHL受试者(20例)，在安静环境下和5 dB信噪比的噪声环境下聆听自然声调语句与平声调语句识别率的差异，结果显示，在噪声环境下SNHL受试者正确识别平声调语句的能力较识别自然声调语句的能力大约下降20%左右，而听力正常受试者无差异。一方面提示，SNHL受试者听觉系统抗噪能力显著差于听力正常受试者；另一方面提示，声调信息在听力损失受试者噪声环境下感知语句时提供了更重要的作用。本研究结果表明，对于感音神经性听力损失患者，声调信息在语句识别中的作用比听力正常受试者更显著，特别是在噪声环境下；这与本课题组2019年的初步研究结果一致[6]。

本研究结果显示安静环境下，对于轻度听力损失受试者，缺失声调信息导致的语句识别率从99.67%下降到96.89%，平声调语句识别率与自然声调语句识别能力没有显著差别；但对于重度听力损失受试者而言，缺失声调信息导致语句识别率从84.89%，下降到57.56%，提示听力损失程度越重，声调信息在语句识别中的作用越重要。这可能由于声调信息在汉语言语识别中承载语义，在感知言语时声调信息被当做言语信息识别，因此声调的存在为言语识别贡献了冗余线索。对于轻度听力损失受试者而言，其听力损失程度对言语声母和韵母识别造成的影响并不十分显著，尽管声调信息缺失，但他们仍可借助其他言语信息进行识别。此外，相较声母和韵母而言，声调信息是言语中最不容易受干扰的因素[7]，即便是重度听力损失患者只要声音强度足够大，仍可达到80%左右的识别率。推测，当去除语句中的声调信息后，重度听力损失患者可能损失了原本可依赖帮助其识别言语的重要线索，故语句识别能力出现显著退化。

尽管本研究中纳入的ANSD受试者例数较少，然而其语句识别率与SNHL者比较已展现显著差别，4例ANSD患者0.5～4 kHz的平均听阈在轻度听力损失范围，其在安静环境下聆听自然声调语句识别率可达90%左右；然而，当声调信息缺失后，ANSD患者安静下的语句识别率与重度SNHL患者者相近，提示对于ANSD患者声调信息在语句识别中同样具有很重要的作用。此外，本研究显示ANSD患者在噪声环境下语句识别能力几乎丧失，这与SNHL患者的表现有显著差别。研究已阐明ANSD患者使用精细结构信息的能力几乎缺失[8,9]，而精细结构信息在噪声环境下言语识别中起着重要作用[10]，因此，ANSD患者普遍存在噪声环境下言语感知差的现象。然而，本研究中ANSD受试者数量较少，且不同个体间差异较大，未来将纳入更多ANSD受试者，并测试其时域信息处理能力，以观察ANSD患者的时域信息处理能力与其缺失声调信息后言语识别能力的关系。

此外，本研究结果显示，对于SNHL患者，波动性噪声对语句识别的影响比稳态噪声更大，与前期研究结果[5,6]一致。这与噪声对听力正常人的影响模式是相反的，听力正常人在波动性噪声下的言语识别能力较稳态噪声下更强，这可能是因为听力正常人的听觉系统存在掩蔽释放(masking release)的能力，受试者能够从波动性噪声(例如TTB)的瞬时时域信息变化中提取言语声信息来帮助他们进行噪声下的语句识别[10]；而感音神经性听力损失患者精细结构感知能力随力损失程度加重显著下降[11]，双人语噪声不但存在声音能量的掩蔽，同时存在语义掩蔽，两者同时影响听力损失患者的言语识别能力，使其波动性噪声下的言语识别能力更差。

总之，言语的声调信息在感音神经性听力损失患者言语识别中具有重要作用，随着听力损失程度加重，作用愈发重要。耳蜗性病变与蜗后病变听力损失患者，声调信息在语句识别中的意义也不相同，缺少声调信息后，安静环境下ANSD患者的言语识别能力与重度听力损失SNHL患者相近，噪声环境下言语识别能力基本丧失。