CN105930480B - 耳鸣康复音乐的生成方法以及耳鸣康复系统 - Google Patents

耳鸣康复音乐的生成方法以及耳鸣康复系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耳鸣康复音乐的生成方法和耳鸣康复系统，利用计算机模拟大脑反应，将模拟耳鸣声输入模拟大脑反应模型，观察并纪录反应活跃区域，再通过对普通音乐进行反相位编辑，即，将音乐中处于患者听力受损音频范围内的音乐的频率、强度和相位进行编辑调整，使部分音频的频率与模拟耳鸣声的频率相同、强度相同、相位相反，根据波的叠加特性，当该音频与耳鸣音叠加时，刚好能够消除耳鸣音。因此在播放该音乐时，如果患者处于耳鸣状态下，该音频能够与患者的耳鸣声相抵消，从而使患者听到“正常”的音乐；而如果患者处于正常状态下，该音频能够对患者的大脑进行反向刺激，降低耳鸣音的敏感度，达到康复目的。

Description

耳鸣康复音乐的生成方法以及耳鸣康复系统
技术领域
本发明涉及一种利用计算机辅助生成音乐的方法以及利用该音乐缓解耳鸣，并促进耳鸣患者康复的系统。
背景技术
耳鸣通常由内耳受损引起，而神经性的耳鸣是由于脑部长时间接受到耳鸣的信号，久而久之，就会对耳鸣声产生记忆，在大脑内建立一个神经反射，大脑里会像录音机一样把之前耳鸣的声音在脑子里循环播放，形成“脑鸣”。听音乐这个方法，其实目的并不是治耳，而是治脑。中国专利CN00807081.4提供了一种耳鸣康复装置和方法，借助计算机软件，采用预定屏蔽算法频谱修改声音信号，使选定频率上的声音信号强度改变，进而使患者在舒适的听力级上，在声音信号的峰值期间，耳鸣声音被完全遮蔽，而在声音信号的声谷期间，耳鸣感受偶尔显露，该装置能够缓解和控制耳鸣痛苦。这种方法只能够缓解耳鸣的症状，改善患者体验，确无法从根源上治疗耳鸣。
发明内容
本发明的目的是提供一种耳鸣康复音乐的生成方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种耳鸣康复音乐的生成方法，包括如下步骤：
S1）、获取患者的模拟耳鸣声；
S2）、将模拟耳鸣声输入模拟大脑模型，纪录模拟大脑模型的反应活跃区域，所述的模拟大脑模型是通过模拟人脑的听觉神经元对声音的反射活动建立的计算机模型；
S3）、生成音乐：
S3.1）在一音乐库中选取音乐；
S3.2）、对处于患者的听力受损区域的音频，根据模拟耳鸣声的频率和强度进行反相位编辑，调整该音乐中的部分音频的强度、频率和相位，使编辑后的音乐含有与模拟耳鸣声的频率趋于相同、强度趋于相同、相位相反的音乐片段；
S3.3）、将编辑后的音乐输入所述的模拟大脑模型，观察模拟大脑模型的反应活跃区域是否低于设定阈值；
S3.4）、重复步骤S3.2、S3.3，直至模拟大脑模型的反应活跃区域低于设定阈值，提取对应的编辑后的音乐。
本发明的更进一步地技术方案是：在步骤S1中获取患者听力受损区域的音频范围，在步骤S3.2中，截取所述的音乐中处于该音频范围内的音乐片段进行反相位编辑。
更进一步地，在步骤S3.1中，选取与患者听力受损区域的音频范围重合更多的音乐。
更进一步地，步骤S1包括：S1.1）顺次播放数个不同频率的音频，找出患者无法识别的音频范围，该范围即听力受损区域的音频范围；
S1.2）给出数个模拟声，选择与患者的耳鸣声最接近的模拟声；
S1.3）调节该模拟声的强度，使其趋近于耳鸣声的强度，提取该音频作为模拟耳鸣声。
更进一步地，在步骤S3.4中，重复步骤S3.2、S3.3设定次数，若模拟大脑模型的反应活跃区域仍高于所述的设定阈值，则返回步骤S 3.1，在所述的音乐库中重新选取音乐。
本发明工作原理是：利用计算机模拟大脑反应，将模拟耳鸣声输入模拟大脑反应模型，观察并纪录反应活跃区域，再通过对普通音乐进行反相位编辑，即，将音乐中处于患者听力受损音频范围内的音乐的频率、强度和相位进行编辑调整，使部分音频的频率与模拟耳鸣声的频率相同、强度相同、相位相反，根据波的叠加特性，当该音频与耳鸣音叠加时，刚好能够消除耳鸣音。因此在播放该音乐时，能够降低耳鸣声对大脑神经元的刺激反应，从根本上改善耳鸣问题。
本发明的另一个目的是提供一种耳鸣康复系统。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种耳鸣康复系统，包括：
耳鸣特征获取模块，用于获取患者的模拟耳鸣声；
模拟大脑模型，与所述的耳鸣特征获取模块信号连接，所述的模拟大脑模型是通过模拟人脑的听觉神经元建立的计算机模型，所述的模拟大脑模型接收音频信息并对该音频信息做出模拟大脑反应，纪录模拟大脑模型的反应活跃区域；
音乐生成模块，包括可供选取音乐的音乐库、对选取的音乐进行反相位编辑的编辑模块、将编辑后的音乐输入所述的模拟大脑模型的输入模块、判断模拟大脑模型的反应活跃区域是否低于设定阈值的分析模块、音乐提取模块，所述的编辑模块用于对选取的音乐的频率、强度和相位进行编辑，使编辑后的音乐含有与模拟耳鸣声的频率趋于相同、强度趋于相同、相位相反的音乐片段。
优选地，该耳鸣康复系统还包括与所述的音乐提取模块信号相连的在线播放模块，用于接收所述的音乐提取模块发出的耳鸣康复音乐，并通过互联网设备播放。
优选地，该耳鸣康复系统还包括与所述的在线播放模块信号相连的随访模块，该随访模块包括计时模块和信息发送模块，用于纪录患者最近一次播放耳鸣康复音乐的时长和时间，并定期向移动终端发送提示信息。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：通过本发明方法获得的耳鸣康复音乐，可以直接作用于大脑中枢这一耳鸣产生的根源，降低耳鸣声对大脑神经元的刺激反应，从根本上改善耳鸣问题；本发明通过观察模拟大脑模型的反应，能够直观的了解到耳鸣康复音乐对改善耳鸣的效果，因此获得的耳鸣康复音乐适应性强，患者听音体验更好。
附图说明
附图1为本发明的耳鸣康复音乐生成方法的流程图；
附图2为本发明的耳鸣康复系统的结构原理图。
具体实施方式
耳鸣患者听到的耳鸣音本质上也是一种声波，具有波峰、波谷，具有一定频率和强度，本发明根据声音相位差能量相抵消原理，采用一段频率和强度相同而相位相反的康复音乐对患者进行治疗，改善患者耳鸣体验。
耳鸣情况下，大脑的部分听觉神经元反应活跃，目前已有科学家对大脑负责听觉的大脑皮层5种神经元建立计算机模型，模型的工作原理是根据神经元轴突重塑所遵循的原则进行，并通过动物实体进行修正。将声音信息输入计算机模型中，能够了解到大脑各神经元在声音刺激下的反射活动，该计算机模型也被称作模拟大脑模型。
本发明就是利用将音乐输入模拟大脑模型中，观察模拟大脑模型的反应，找出能够最大程度克服耳鸣声的康复音乐。
具体的说，本发明的耳鸣康复音乐的生成方法，包括如下步骤
S1）、获取患者的模拟耳鸣声和听力受损区域的音频范围。
该步骤可以通过多种手段实现，如通过听力检测设备采集患者耳道的声学数据，
获得模拟耳鸣声和听力受损区域的音频范围，参见CN104783807A；还可以通过文字、语言描述或者音调匹配测试实现，播放一个特定频率和响度的声音，由患者判断是否与自身耳鸣音类似或者采用多种手段结合的方式获取模拟耳鸣声和听力受损音频范围，包括：
S1.1）顺次播放数个不同频率的音频，要求患者选出无法识别音频，该音频对应的音频范围即听力受损区域的音频范围；
S1.2）提供一个模拟声音库，在模拟声音库中纪录有若干现实生活中存在的声音，播放模拟声，让患者选出与耳鸣声最接近的模拟声；
S1.3）调节该模拟声的强度，使其趋近于耳鸣声的强度，提取该音频作为模拟耳鸣声。
）、将模拟耳鸣声输入模拟大脑模型，纪录模拟大脑模型的反应活跃区域对应的神经元编号；
S3）、生成音乐：
S3.1）在一音乐库中选取音乐，该音乐库中以纯音乐为主，包括中国的古典音乐。选取音乐时，优先选取与患者听力受损区域的音频范围重合更多的音乐；
S3.2）、对该音乐中的、处于听力受损音频范围内的音频，根据模拟耳鸣声的频率和强度对该音乐进行反相位编辑，反相位编辑是指通过编辑该音乐中的部分音频的强度、频率和相位，使编辑后的音乐含有与模拟耳鸣声的频率趋于相同、强度趋于相同、相位相反的音乐片段，趋于相同是指两者无限接近，最大相差不超过10%；
S3.3）、将编辑后的音乐输入所述的模拟大脑模型，观察模拟大脑模型的反应活跃区域是否减少；
S3.4）、重复步骤S3.2、S3.3，直至模拟大脑模型的反应活跃区域低于设定阈值，提取对应的编辑后的音乐作为耳鸣康复音乐。理想情况下，该设定阈值为反应活跃区域为零，实际应用时，该设定阈值可以设定为模拟耳鸣声反应活跃区域的20％。
在步骤S3.4中，重复步骤S3.2、S3.3设定次数，若模拟大脑模型的反应活跃区域仍高于所述的设定阈值，则返回步骤S 3.1，在所述的音乐库中重新选取另一音乐，直到模拟大脑模型的反应活跃区域低于设定阈值。
患者聆听该耳鸣康复音乐后，能够使大脑中负责听力的神经元活动减弱，改变大脑产生耳鸣反应的前提条件，从而减轻耳鸣症状。
通过上述耳鸣康复音乐的生成方法，发明人设计出一种耳鸣康复系统，借助于计算机硬件和软件实现耳鸣康复治疗。该系统包括：
耳鸣特征获取模块，用于获取患者的模拟耳鸣声；
模拟大脑模型，与所述的耳鸣特征获取模块信号连接，所述的模拟大脑模型是通过模拟人脑的听觉神经元建立的计算机模型，所述的模拟大脑模型接收音频信息并对该音频信息做出模拟大脑反应，纪录模拟大脑模型的反应活跃区域，该音频信息包括模拟耳鸣声也包括编辑后的音乐；
音乐生成模块，包括可供选取音乐的音乐库、对选取的音乐进行反相位编辑的编辑模块、将编辑后的音乐输入所述的模拟大脑模型的输入模块、判断模拟大脑模型的反应活跃区域是否低于设定阈值的分析模块、音乐提取模块，所述的编辑模块用于对选取的音乐的频率、强度和相位进行编辑，使编辑后的音乐含有与模拟耳鸣声的频率趋于相同、强度趋于相同、相位相反的音乐片段；
与所述的音乐提取模块信号相连的在线播放模块，用于接收所述的音乐提取模块发出的耳鸣康复音乐，并通过播放设备播放；
与所述的在线播放模块信号相连的随访模块，该随访模块包括计时模块和信息发送模块，用于纪录患者最近一次播放耳鸣康复音乐的时长和时间，并定期向移动终端发送提示信息。
在独立的单计算机系统中，上述耳鸣特征获取模块、模拟大脑模型、音乐生成模块以及在线播放模块和随访模块可以通过一台计算机设备实现。而对于面向多个用户的系统中，上述耳鸣特征获取模块、模拟大脑模型、音乐生成模块是集成在网络服务器上的，而在线播放模块和随访模块则通过终端机实现。
进一步地说，该耳鸣特征获取模块通过计算机顺次播放数个不同频率的音频，要求患者选出无法识别音频，获取该音频对应的音频范围，即听力受损区域的音频范围；再提供一个模拟声音库，在模拟声音库中纪录有若干现实生活中存在的声音，播放模拟声，让患者选出与耳鸣声最接近的模拟声，调节该模拟声的强度，使其与耳鸣声的强度一致，提取该音频作为模拟耳鸣声。

Claims (8)

1.一种耳鸣康复音乐的生成方法，其特征在于：包括如下步骤
S1）、获取患者的模拟耳鸣声；
S2）、将模拟耳鸣声输入模拟大脑模型，纪录模拟大脑模型的反应活跃区域，所述的模拟大脑模型是通过模拟人脑的听觉神经元对声音的反射活动建立的计算机模型；
S3）、生成音乐：
S3.1）在一音乐库中选取音乐；
S3.2）、对处于患者的听力受损区域的音频，根据模拟耳鸣声的频率和强度进行反相位编辑，调整该音乐中的部分音频的强度、频率和相位，使编辑后的音乐含有与模拟耳鸣声的频率趋于相同、强度趋于相同、相位相反的音乐片段；
S3.3）、将编辑后的音乐输入所述的模拟大脑模型，观察模拟大脑模型的反应活跃区域是否低于设定阈值；
S3.4）、重复步骤S3.2、S3.3，直至模拟大脑模型的反应活跃区域低于设定阈值，提取对应的编辑后的音乐。
2.根据权利要求1所述的耳鸣康复音乐的生成方法，其特征在于：在步骤S1中获取患者听力受损区域的音频范围，在步骤S3.2中，截取所述的音乐中处于该音频范围内的音乐片段进行反相位编辑。
3.根据权利要求2所述的耳鸣康复音乐的生成方法，其特征在于：步骤S3.1中，在所述的音乐库中选取与患者听力受损区域的音频范围重合最多的音乐。
4.根据权利要求1或2所述的耳鸣康复音乐的生成方法，其特征在于，步骤S1包括：S1.1）顺次播放数个不同频率的音频，找出患者无法识别的音频范围，该范围即听力受损区域的音频范围；
S1.2）给出数个模拟声，选择与患者的耳鸣声最接近的模拟声；
S1.3）调节该模拟声的强度，使其趋近于耳鸣声的强度，提取该音频作为模拟耳鸣声。
5.根据权利要求1所述的耳鸣康复音乐的生成方法，其特征在于：在步骤S3.4中，重复步骤S3.2、S3.3设定次数，若模拟大脑模型的反应活跃区域仍高于所述的设定阈值，则返回步骤S 3.1，在所述的音乐库中重新选取音乐。
6.一种耳鸣康复系统，其特征在于：包括
耳鸣特征获取模块，用于获取患者的模拟耳鸣声；
模拟大脑模型，与所述的耳鸣特征获取模块信号连接，所述的模拟大脑模型是通过模拟人脑的听觉神经元建立的计算机模型，所述的模拟大脑模型接收音频信息并对该音频信息做出模拟大脑反应，纪录模拟大脑模型的反应活跃区域；
音乐生成模块，包括可供选取音乐的音乐库、对选取的音乐进行反相位编辑的编辑模块、将编辑后的音乐输入所述的模拟大脑模型的输入模块、判断模拟大脑模型的反应活跃区域是否低于设定阈值的分析模块、音乐提取模块，所述的编辑模块用于对选取的音乐的频率、强度和相位进行编辑，使编辑后的音乐含有与模拟耳鸣声的频率趋于相同、强度趋于相同、相位相反的音乐片段。
7.根据权利要求6所述的耳鸣康复系统，其特征在于：还包括与所述的音乐提取模块信号相连的在线播放模块，用于接收所述的音乐提取模块发出的耳鸣康复音乐，并通过互联网设备播放。
8.根据权利要求7所述的耳鸣康复系统，其特征在于：还包括与所述的在线播放模块信号相连的随访模块，该随访模块包括计时模块和信息发送模块，用于纪录患者最近一次播放耳鸣康复音乐的时长和时间，并定期向移动终端发送提示信息。
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