CN108670199A - 一种构音障碍元音评估模板及评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种构音障碍元音评估模板及评估方法，包括正常元音椭圆分布模板和评估报告底板，正常元音椭圆分布模板上表面为透明板，透明板包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及多种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围；评估报告底板也包括有数值标尺的纵横坐标轴，与透明板相同，透明板下方边缘有一内凹槽，评估报告底板能够插入该凹槽，在评估报告底板插入凹槽后，透明板的坐标轴与评估报告底板的坐标轴完全吻合。本发明能够提供一种客观化的评估方法并通过人工智能手段缓解治疗师的工作压力，从而使治疗师更精准更有效率地进行构音障碍病人的言语康复训练。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种构音障碍元音评估模板及评估方法。
背景技术
目前国内言语残疾人数据第二次全国残疾人调查推算超过700万人，随着人口老龄化加快、脑血管病与其它老年退行性病的增多，言语障碍尤其是构音障碍的人数还会逐年增加。虽然我国构音障碍患者数量较多，但是目前的评估方法并不能满足精准言语康复的需求。构音障碍的评估方法主要包括主观评估和客观评估。目前康复科和言语康复机构应用较多的仍然是以主观听觉感知评价和/或需要主观判断的量表为主要评估手段，缺乏客观性和稳定性。目前用于构音障碍检查的客观评估手段主要是临床口咽喉体检、电声门检查、构音器官MR和一些病人不易接受的辅助检查(如电子喉镜等)。许多构音障碍患者在神经科、康复科、言语康复机构就诊，往往由于科室间配合问题导致客观检查不全面，且现有评估手段具有较强主观性，导致不同医院或机构的评估一致性不佳。此外，全国专业言语治疗师不足6000人，按国际标准，实际需求量26万人。为了缓解言语障碍病人增多与言语治疗师不足的矛盾，需要寻找一种客观性强、效率高的构音障碍评估方法。
近年来，基于计算机分析的语音识别技术在国内外多个领域得到了广泛地应用，在正常语音分析与识别、语言教育等方面的应用研究取得了一些成果。但是在病理语音障碍评估与康复领域，基于计算机分析的病理语音识别的研究成果较少，尤其是针对汉语普通话的研究尚处于刚刚起步阶段。目前尚未有基于计算机提取正常语音数据和病理语音数据研发的构音障碍模板评估工具，来用于精准高效的言语障碍评估。
与本发明最接近的可以用于评估元音障碍评估的方法是吴宗济采用元音语料库编制的《普通话单音节语图参考》，该图册收集了男女各10人的10种单元音的共振峰数据，但是仅能通过计算机提取的元音共振峰数据与该手册的数据查照对比，缺乏操作性直观性。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种构音障碍元音评估模板，通过元音共振峰直观评估是否存在构音障碍，使构音障碍康复评估更加智能化和客观化，使康复训练更加个性化和精准化。
本发明的另一目的在于提供一种基于上述构音障碍元音评估模板的评估方法。
本发明的目的通过以下的技术方案实现：
一种构音障碍元音评估模板，包括正常元音椭圆分布模板和评估报告底板，正常元音椭圆分布模板上表面为透明板，透明板包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及多种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围；
评估报告底板也包括有数值标尺的纵横坐标轴，与透明板相同，透明板下方边缘有一内凹槽，评估报告底板能够插入该凹槽，在评估报告底板插入凹槽后，透明板的坐标轴与评估报告底板的坐标轴完全吻合。
优选的，评估报告底板包括有代表第一共振峰和第二共振峰的横纵坐标轴，坐标轴空间内有等距纵横线，横坐标代表以Hz为单位的第二共振峰频率，纵坐标代表以Hz为单位的第一共振峰频率。
优选的，多种元音的椭圆范围以不同颜色代表，带有标尺的坐标轴和椭圆圈印记在透明板上。
优选的，透明板分为左右两个区域，左半区域包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及男性的多种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围，右半区域包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及女性的多种单元音共振峰椭圆分布范围。
优选的，透明板包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及6种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围。
具体的，单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围按如下步骤计算：让多名被试者读不同音节的四种声调，同时用专业录音设备录音，然后剪辑出多种元音语料，提取第一、第二共振峰，将元音的共振峰值以F1×F2坐标的形式呈现，并计算出包括95％共振峰值的椭圆范围。
进一步的，计算出包括95％共振峰值的椭圆范围步骤如下：在元音空间分布图上，确定每种元音共振峰均值2个标准差的椭圆范围。首先确定椭圆的长轴，被标准化后的F1×F2散点图线性拟合的阳角即为椭圆长轴的方向。其次，沿直线拟合的标准化后的F2的平均值作为椭圆中心。然后，经过椭圆中心的沿长轴垂直方向的直线拟合作为短轴。长轴的长度和短半轴是由所有F1和F2的数据加减两个标准差沿着各自的拟合直线确定。这个椭圆正好是包含95％数据点的范围。
优选的，正常元音椭圆分布模板包括一硬质塑料透明板。
优选的，评估报告底板还包括撰写评估报告和评估者签名的位置。
一种构音障碍元音评估方法，将需要评估的受试者，通过计算机提取出的多种元音共振峰值逐一描记在评估底板的坐标上，然后插入构音障碍元音模板，通过观察患者多种元音的共振峰坐标点是否在相应元音椭圆范围内，评估是否出现构音障碍，并判断构音障碍的元音异常类型。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明提供了一种能够通过元音共振峰直观评估是否存在构音障碍的工具模板，该评估模板可以在直观判断是否存在构音障碍的同时，分辨出哪些元音出现异常、哪些元音尚在正常范围内；通过离散程度，间接推断哪些元音出现障碍程度更明显；可以给患者及家属出具图文结合的构音障碍元音评估报告；共振峰的前后、上下方向的偏移提示构音器官舌、唇变化，为治疗师制定言语康复计划提供客观且直观的辅助检查。从而使构音障碍康复评估更加智能化和客观化，使康复训练更加个性化和精准化。
附图说明
图1是实施例透明模板的结构示意图。
图2是实施例带有坐标的评估报告底板示意图。
其中，1-透明塑料板；2-内向凹槽；3-模板性别标注；4-模板共振峰纵坐标；5-模板共振峰横坐标；6-元音颜色标注；7-元音共振峰椭圆范围；8-硬纸质报告底板；9-底板性别标注；10-底板纵坐标；11-底板共振峰横坐标；12-第一、二共振峰坐标小格；13-患者一般资料；14-疾病诊断、其它检查；15-模板评估结果、结论分析；16-审核人、评估人及时间。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
如图1，一种可视化的构音障碍元音评估模板，包括一透明材质的正常元音椭圆分布模板和一带有坐标的评估报告底板。
正常元音椭圆分布模板包括一硬质塑料透明板，透明板分为左右两个区域。左半区域包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及男性6种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围。该范围是基于50名正常男性的6种元音数据库由计算机MATLAB软件算出。6种元音数据库构建如下描述：让被试者读/ba，bi，bo，du，ge，yu，a/等音节的四种声调，同时用专业录音设备录音，然后使用CoolEdit 2000软件剪辑出6种元音语料，用TF32软件提取第一、第二共振峰，最后参考美国Yang J.教授2015年关于人工耳蜗植入后儿童元音发生的研究成果[1]后用MATLAB软件工具包将元音的共振峰值以坐标的形式呈现(F1×F2)，并计算出包括95％共振峰值的椭圆范围。在元音空间分布图上，确定每种元音共振峰均值2个标准差的椭圆范围。首先确定椭圆的长轴，被标准化后的F1×F2散点图线性拟合的阳角即为椭圆长轴的方向。其次，沿直线拟合的标准化后的F2的平均值作为椭圆中心。然后，经过椭圆中心的沿长轴垂直方向的直线拟合作为短轴。长轴的长度和短半轴是由所有F1和F2的数据加减两个标准差沿着各自的拟合直线确定。这个椭圆正好是包含95％数据点的范围。6种元音的椭圆范围以6种不同颜色代表，带有标尺的坐标轴和椭圆圈印记在该透明板上。右半区域则是代表女性(50名正常女性)的6种单元音共振峰椭圆分布范围，其具体计算与设计同男性。
评估报告底板，包括两部分。第一部分大小与透明模板相吻合，包括有一代表第一共振峰和第二共振峰的横纵坐标轴，坐标轴空间内有类似心电图纸的等距纵横线，横坐标代表以Hz为单位的第二共振峰频率，纵坐标代表以Hz为单位的第一共振峰频率，横纵轴上每一个小格分别代表100Hz。第二部分是撰写评估报告的位置和评估者签名处。
透明评估模板边缘有一内凹槽，评估报告底板能够插入该凹槽。在底板插入凹槽后，透明评估模板的坐标轴与评估报告底板的坐标轴呈现完全吻合。
将需要评估的受试者，通过计算机提取出的6种元音共振峰值逐一描记在评估底板的坐标上，然后插入构音障碍元音模板。通过观察患者6种元音的共振峰坐标点是否在相应元音椭圆范围内，评估是否出现构音障碍，评估构音障碍是哪种元音异常。此外，在坐标图中，根据目前语音学中关于舌位、圆唇度与共振峰的相关关系，通过在椭圆范围外的元音共振峰标注点与椭圆圈上下、前后关系判断构音器官舌、唇的障碍情况，比如舌前后上下移动障碍、推断唇的圆展度。例如，某受试者的某种元音F1×F2坐标值在相应元音椭圆圈的上方表示该受试者者与正常人比较其舌位上移，在下方表示舌位下移，在前方表示前移，后方表示后移。
可以通过观察到的元音共振峰标注点与相应椭圆分布的关系，在评估报告底板的下半部分进行记录，从而完成作为构音障碍语音评估的结论报告，并指导该患者个体化、精准化言语治疗的康复方案。这个具有客观数据和直观图示的报告可以给医师、治疗师参考，也可以交由病人留存。
该套评估模板相对于目前的主观评估、量表评估方法，不仅提高了评估的客观性和科学性，也提高了评估效率，让治疗师和患者能拿到更加直观的可视化辅助检查报告便于治疗前后对照。
本发明根据正常语音数据和病理语音数据，开发一种客观的构音障碍模板评估工具，用于痉挛型构音障碍患者的病理语音特征评估，能够提供一种客观化的评估方法并通过人工智能手段缓解治疗师的工作压力，从而使治疗师更精准更有效率地进行构音障碍病人的言语康复训练。
与目前主观听音评价构音障碍的方法比较，本发明具有客观化、直观化的优点。与目前常用的构音障碍量表(改良Frenchay构音障碍量表、中国康复研究中心构音障碍评价量表)比较，目前医院和机构采用的量表许多内容带有很强的主观性，不同评估者、不同医院或机构重复测量结果的一致性低。本发明具有具体的共振峰值、有直观化的共振峰空间分布，具有反复测量的一致性。
国内使用构音障碍评估量表进行一次构音障碍的评估需要2-3小时，如果遇到儿童不配合者、病情不能持续评估者会分成2-3次评估，增加了评估时间。产业化后，使用本构音障碍评估模板评估一个病人大约用30分钟，比一般方法节约1.5-2.5小时，用于初筛检测可以节约时间成本。一家三甲医院语言门诊一天评估5例病人计算，一年约1800病人。按20分钟评估费40元计算，开设言语障碍门诊的每家医院每年可为患者节约评估费14万4千元。按每名治疗师每天工作8小时计算，并且可以为每家门诊节约治疗师1.2人。
目前与本发明接近的技术是吴宗济采用元音语料库编制的《普通话单音节语图参考》。与本发明相比，一是语料库较小。该手册的语音库仅20人，远少于本发明的100人语料。二是没有直观的图示。本发明具有元音共振峰分布图呈现，对于医生、治疗师、患者及其他人来说可以有直观印象。
[1]Yang J,Brown E,Fox R A,et al.Acoustic properties of vowelproduction in prelingually deafened Mandarin-speaking children with cochlearimplants[J].The Journal of the Acoustical Society of America,2015,138(5):2791-2799.
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种构音障碍元音评估模板，其特征在于，包括正常元音椭圆分布模板和评估报告底板，正常元音椭圆分布模板上表面为透明板，透明板包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及多种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围；
评估报告底板也包括有数值标尺的纵横坐标轴，与透明板相同，透明板下方边缘有一内凹槽，评估报告底板能够插入该凹槽，在评估报告底板插入凹槽后，透明板的坐标轴与评估报告底板的坐标轴完全吻合。
2.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，评估报告底板包括有代表第一共振峰和第二共振峰的横纵坐标轴，坐标轴空间内有等距纵横线，横坐标代表以Hz为单位的第二共振峰频率，纵坐标代表以Hz为单位的第一共振峰频率。
3.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，多种元音的椭圆范围以不同颜色代表，带有标尺的坐标轴和椭圆分布范围印记在透明板上。
4.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，透明板分为左右两个区域，左半区域包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及男性的多种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围，右半区域包括有数值标尺的纵横坐标轴，以及女性的多种单元音共振峰椭圆分布范围。
5.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，透明板包括有6种单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围。
6.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，单元音共振峰空间分布的椭圆分布范围按如下步骤计算：让多名被试者读不同音节的四种声调，同时用专业录音设备录音，然后剪辑出多种元音语料，提取第一、第二共振峰，将元音的共振峰值以F1×F2坐标的形式呈现，并计算出包括95％共振峰值的椭圆范围。
7.根据权利要求6所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，计算出包括95％共振峰值的椭圆分布范围，步骤如下：在元音空间分布图上，确定每种元音共振峰均值2个标准差的椭圆范围；首先确定椭圆的长轴，被标准化后的F1×F2散点图线性拟合的阳角即为椭圆长轴的方向；其次，沿直线拟合的标准化后的F2的平均值作为椭圆中心；然后，经过椭圆中心的沿长轴垂直方向的直线拟合作为短轴；长轴的长度和短半轴是由所有F1和F2的数据加减两个标准差沿着各自的拟合直线确定。
8.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，正常元音椭圆分布模板包括一硬质塑料透明板。
9.根据权利要求1所述的构音障碍元音评估模板，其特征在于，评估报告底板包括撰写评估报告和评估者签名的位置。
10.一种基于权利要求1所述模板的构音障碍元音评估方法，其特征在于，将需要评估的受试者，通过计算机提取出的多种元音共振峰值逐一描记在评估底板的坐标上，然后插入构音障碍元音模板，通过观察患者多种元音的共振峰坐标点是否在相应元音椭圆范围内，评估是否出现构音障碍，并判断构音障碍的元音异常类型。
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- 2018-05-28 CN CN201810522013.3A patent/CN108670199B/zh active Active
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