CN110664371A - 共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器及康复方法 - Google Patents

共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器及康复方法 Download PDF

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黄兰茗
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Abstract

本发明属于言语康复技术领域，本发明公开了一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器及康复方法，康复仪器包括：实时处理单元、主控单元和实时共振峰视听反馈单元；实时处理单元用于实时获取用户产生口腔共鸣时的共振峰数据；主控单元与实时处理单元连接，用于实时测量共振峰数据并判断用户存在的口腔共鸣聚焦障碍类型，根据口腔共鸣聚焦障碍的类型选择康复内容和康复步骤；实时共振峰视听反馈单元与主控单元连接，实时共振峰视听反馈单元用于实时显示共振峰数据以及口腔共鸣聚焦障碍的康复结果。本发明能够实时测量用户的共振峰数据，判别是否存在口腔聚焦障碍，设置康复模式，选择康复内容和执行康复步骤，操作简单。

Description

共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器及康复方法
技术领域
本发明涉及言语康复技术，尤其涉及一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器及康复方法。
背景技术
共鸣障碍是指在言语形成的过程中，由于舌唇、软腭等共鸣器官的运动异常，所导致的共鸣腔体积异常及言语聚焦点偏差。口腔共鸣异常是共鸣异常中最常见的障碍之一。目前，临床矫治口腔共鸣障碍主要有三种促进治疗法：后位音法、前位音法和伸舌法，言语治疗师在矫治此类问题时应根据患者的个别化特点来选择恰当的治疗方法，以及准确判断患者的口腔聚焦位置变化情况以对其进行合理的矫治和指导，以上矫治均需要对患者的口腔共鸣进行实时测量和判断。但是，现有技术仍未出现相关的技术。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种可实时测量和实时视听反馈的口腔共鸣康复仪器以及康复方法。
本发明提供了一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器，仪器包括：实时处理单元、主控单元和实时共振峰视听反馈单元；所述实时处理单元用于实时获取用户产生口腔共鸣时的共振峰数据；所述主控单元与所述实时处理单元连接，用于实时测量共振峰数据并判断用户存在的口腔共鸣聚焦障碍，根据口腔共鸣聚焦障碍的类型选择用于口腔共鸣康复的康复内容和康复步骤；所述实时共振峰视听反馈单元与所述主控单元连接，所述实时共振峰视听反馈单元用于实时显示共振峰数据以及口腔共鸣聚焦障碍的康复结果。
本发明提出的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器中，所述主控单元中包括：康复模式和内容存储模块、口腔共鸣康复执行模块和实时共振峰测量判别模块；康复模式和内容存储模块用于存储康复过程中使用的口腔共鸣聚焦康复模式、口腔共鸣康复内容，包括共振峰数据的实时反馈、减少前位聚焦训练、减少后位聚焦训练等内容；所述口腔共鸣康复执行模块与所述康复模式和内容存储模块以及实时视听反馈单元连接，用于设置口腔共鸣康复模式与实时运行所述口腔共鸣康复内容；实时共振峰测量判别模块与所述实时处理单元以及口腔共鸣康复执行模块连接，用于实时判别用户产生口腔共鸣时共振峰的情况，并以此判断用户嗓音存在的口腔共鸣聚焦障碍。
本发明还提出了一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法，使用前述口腔共鸣康复仪器，所述口腔共鸣康复方法包括：
步骤一：所述实时共振峰测量单元实时测量用户的共振峰数据，测量时要求用户以自然放松的状态发元音/i/和/u/，将数据实时发送至所述主控单元中的实时共振峰测量判别模块；
步骤二：所述实时共振峰判别模块根据所述共振峰数据F2与共振峰目标值及其相应范围进行判别，并将判别结果实时发送至所述口腔共鸣康复执行模块；
步骤三：所述口腔共鸣康复执行模块根据所述判别结果，设置口腔共鸣聚焦康复模式，从所述康复模式和内容存储模块读取并执行所述口腔共鸣康复模式、口腔共鸣康复内容，将康复执行结果传输至所述实时共振峰视听反馈单元；
步骤四：所述实时共振峰视听反馈单元实时显示所述口腔共鸣康复执行结果。
本发明提出的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法，所述步骤二中进一步包括：
步骤a：所述实时共振峰测量判别模块根据用户发元音/i/和/u/的共振峰数据转换为口腔前位聚焦，或者后位聚焦限定值，对口腔共鸣聚焦损伤程度、口腔共鸣聚焦变化损伤程度进行定性判别；
步骤b：所述实时共振峰测量判别模块将所述用户信息以及口腔聚焦障碍类型信息发送至所述口腔共鸣康复执行模块；
步骤c：所述实时共振峰测量判别模块根据用户信息以及所述共振峰数据与口腔共鸣聚焦限定值进行判别。
本发明提出的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法中，步骤四之后进一步包括：重复执行步骤一至步骤四，直至用户不存在共鸣障碍或停止康复训练。
本发明提出的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法中，口腔聚焦障碍类型信息通过共振峰数据判断，当实时测量得到的口腔前位聚焦障碍的/u/的第二共振峰频率F2/u/＞反映口腔前位聚焦的/u/的第二共振峰频率F2/u/均值上限值或＞确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值时，判断为口腔前位聚焦障碍；当实时测量得到的口腔后位聚焦频率参数F2/i/<反映口腔后位聚焦的/i/的第二共振峰频率F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值时，判断为口腔后位聚焦障碍。
本发明属于言语康复技术领域，本发明公开了一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器及康复方法，康复仪器包括：实时处理单元、主控单元和实时共振峰视听反馈单元；实时处理单元用于实时获取用户产生口腔共鸣时的共振峰数据；主控单元与实时处理单元连接，用于实时测量共振峰数据并判断用户存在的口腔共鸣聚焦障碍，根据口腔共鸣聚焦障碍的类型选择用于口腔共鸣康复的康复内容和康复步骤；实时共振峰视听反馈单元与主控单元连接，实时共振峰视听反馈单元用于实时显示共振峰数据以及口腔共鸣聚焦障碍的康复结果。本发明能够实时测量用户的共振峰数据，判别是否存在口腔聚焦障碍，判别口腔聚焦障碍类型，设置康复模式，选择康复内容和执行康复步骤，操作简单，能够测量共鸣功能损伤程度，进行针对性治疗，能够实时显示与反馈口腔共鸣康复结果与相关信息。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
图1为基于实时测量和试听反馈技术的共鸣康复仪器的结构示意图。
图2为基于实时测量和试听反馈的共鸣康复方法的流程图。
图3为口腔共鸣评分记录表。
图4为根据共鸣功能精准评估结果进行ICF功能损伤程度转换。
图5为本实施例中给出的康复逻辑图。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本发明实施例的技术方案中，本发明共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器包括实时处理单元1、主控单元2和实时共振峰视听反馈单元3。所述实时处理单元1用于实时获取用户产生口腔共鸣时的共振峰数据。所述主控单元2与所述实时处理单元1连接，用于实时测量共振峰数据并判断用户存在的口腔共鸣聚焦障碍，根据口腔共鸣聚焦障碍的类型选择用于口腔共鸣康复的康复内容和康复步骤。所述实时共振峰视听反馈单元3与所述主控单元2连接，所述实时共振峰视听反馈单元3用于实时显示共振峰数据以及口腔共鸣聚焦障碍的康复结果。
本发明中所获取的用户产生口腔共鸣时的共振峰数据是指第二共振峰频率F2，第二共振峰频率F2也称口腔共鸣频率，单位为赫兹Hz。所测量的口腔共鸣频率是指用户以自然放松的状态通过自然嗓音朗读元音，例如用户以自然放松的状态发出元音/i/和/u/，通过对其声音数据进行分析可从中获得用户的共振峰数据。本发明主控单元2采用了当前医学或言语康复学术中通常默认的共振峰数据库，该共振峰数据库当中包含了不同性别、各年龄段(4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17岁各段，18-99岁合为成人段，共15段)的口腔前位聚焦频率参数F2/u/、口腔后位聚焦频率参数F2/i/。当口腔前位聚焦频率F2/u/＞F2/u/均值上限值或确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值时，判断为口腔前位聚焦障碍；当口腔后位聚焦频率参数F2/i/<F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值时，判断为口腔后位聚焦障碍。
口腔前位聚焦频率F2/u/、口腔后位聚焦频率F2/i/可转化为口腔共鸣聚焦限定值。口腔前位聚焦频率F2/u/限定值用于确定前位聚焦损伤程度。口腔后位聚焦频率F2/i/限定值用于确定后位聚焦损伤程度。口腔共鸣聚焦限定值为非连续百分数，以0％、5％、25％、50％、96％、100％为固定限定值，4％、24％、49％、95％为辅助限定值。限定值0定义为没有损伤(0-4％)，1定义为口腔共鸣聚焦轻度损伤(5-24％)，2定义为口腔共鸣聚焦中度损伤(25-49％)，3定义为口腔共鸣聚焦轻度损伤(50-95％)，4定义为口腔共鸣聚焦完全损伤(96-100％)。8定义为(所获得的信息不足以定量问题的严重性)，9定义为不适用。基于上述共振峰数据及其口腔共鸣聚焦限定值，口腔共鸣聚焦障碍类型包括口腔前位聚焦障碍(即：口腔前位聚焦频率参数F2/u/＞F2/u/均值上限值或确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值)、口腔后位聚焦障碍(即：口腔后位聚焦频率参数F2/i/<F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值)。
具体而言，所述实时处理单元1包括单通道低通滤波器、麦克风，单通道低通滤波器对于所采集的口腔共鸣的增益共四档：25dB、30dB、35dB、40dB，每档误差：±1.0dB(100Hz-700Hz共振峰范围)。单通道低通滤波器所采用的低通频率共三档5kHz、10kHz、20kHz。选择5kHz档：当输入信号频率5.5kHz时，最大衰减≥50dB；选择10kHz档：当输入信号频率为11Hz时，最大衰减≥50dB。选择20kHz档：输入信号频率为22kHz时，最大衰减≥50dB。当无信号输入时，静止噪声≤1mV。
参见图1，所述主控单元2中包括：康复模式和内容存储模块21、口腔共鸣康复执行模块22和实时共振峰测量判别模块23。康复模式和内容存储模块21用于存储康复过程中使用的口腔共鸣聚焦康复模式、口腔共鸣康复内容，包括共振峰数据的实时反馈、减少前位聚焦(唤醒、诱导，后位音、自反馈)、减少后位聚焦训练(唤醒、诱导、前位音、自反馈)内容。内容包括用于播放的音频素材、用于显示的静态图像素材和/或动态影像素材、以及用于显示的文字和/或数字等。所述口腔共鸣康复执行模块22与所述康复模式和内容存储模块21以及实时视听反馈单元连接，用于设置口腔共鸣康复模式与实时运行所述口腔共鸣康复内容。实时共振峰测量判别模块23与所述实时处理单元1以及口腔共鸣康复执行模块22连接，用于实时判别用户产生口腔共鸣时共振峰的情况，并以此判断用户嗓音存在的口腔共鸣聚焦障碍。实时共振峰测量判别模块23基于共振峰数据以及相应的口腔共鸣聚焦限定值对口腔共鸣聚焦类型进行判断。
一、对于同性别的每个年龄段(男、女各15段)，判别口腔前位聚焦障碍时的口腔前位聚焦损伤程度公式：(/u/的F2均值+/u/的F2标准差)+(/u/的F2边界值-/u/的F2均值-/u/的F2标准差)*限定值。
二、对于同性别的各个年龄段(共15段)，用于判别口腔后位聚焦障碍时的口腔后位聚焦损伤程度公式：(/i/的F2均值-/i/的F2标准差)-(/i/的F2均值-/i/的F2标准差-/i/的F2边界值)*限定值。
三、对于固定限定值5％与辅助限定值4％之间的数据、固定限定值25％与辅助限定值24％之间的数据、固定限定值50％与辅助限定值49％之间的数据、固定限定值96％与辅助限定值95％之间的数据按照规则衔接起来成为连续等级，即避免每组限定值有数据的重复或断层；衔接规则为以固定限定值0％、5％、25％、50％、96％、100％为基准，扩大辅助限定值4％、24％、49％、95％的数据至相应固定限定值5％、25％、50％、96％的数据，使固定限定值与辅助限定值衔接为连续等级。基于上述公式，实时共振峰测量判别模块23能够口腔共鸣聚焦障碍类型，具体为口腔前位聚焦障碍(即：F2/u/＞F2/u/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值)、口腔后位聚焦障碍(即：F2/i/<F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值)。
实施例
本发明主控单元2采用了当前医学或言语康复学术中通常默认的共振峰数据库，该共振峰数据库当中包含了不同性别、各年龄段(4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17岁各段，18-99岁合为成人段，共15段)的口腔前位聚焦频率参数F2/u/、口腔后位聚焦频率参数F2/i/。
根据测试对象年龄性别选取线性预测谱的LPC阶数参数。接着，被测试者用舒适的发音方式，分别发/i/和/u/这两个核心韵母(或模仿发音)。记录下患者的线性预测谱文件，并选取第二共振峰F2进行分析，将结果填入表口腔共鸣功能评估的记录表，具详见图3：
模拟测试案例：
拟定患者徐XX
性别：男
出生日期：1993年05月23日，25岁
障碍类型：脑瘫
首先对患者徐XX进共鸣功能声学测量，了解患者口腔共鸣的情况；
其次，嘱患者徐XX用舒适的发音方式，轻松自然的发/i/音和/u/音，记录声波文件并选取声波的稳定段进行分析；得出共振峰频率F2/i/为2074.2Hz、共振峰频率F2/u/为697的测试结果；
转化为图3表。
当口腔前位聚焦频率参数F2/u/＞口腔前位聚焦F2/u/(HZ)均值上限值或确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值时，判断为口腔前位聚焦障碍；当口腔后位聚焦频率参数F2/i/<F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值时，判断为口腔后位聚焦障碍。口腔前位聚焦频率参数F2/u/限定值用于确定前位聚焦损伤程度。口腔后位聚焦频率参数F2/i/限定值用于确定后位聚焦损伤程度。口腔共鸣聚焦限定值为非连续百分数，以0％、5％、25％、50％、96％、100％为固定限定值，4％、24％、49％、95％为辅助限定值。限定值0定义为没有损伤(0-4％)，1定义为口腔共鸣聚焦轻度损伤(5-24％)，2定义为口腔共鸣聚焦中度损伤(25-49％)，3定义为口腔共鸣聚焦轻度损伤(50-95％)，4定义为口腔共鸣聚焦完全损伤(96-100％)。8定义为(所获得的信息不足以定量问题的严重性)，9定义为不适用。基于上述共振峰数据及其口腔共鸣聚焦限定值，口腔共鸣聚焦障碍类型包括口腔前位聚焦障碍(即：F2/u/＞F2/u/均值上限值或确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值)、口腔后位聚焦障碍(即：F2/i/<F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值)。基于上述判断条件，本实施例中被试对象在口腔共鸣功能方面存在障碍，1、患者/i/的第二共振峰F2/i/为2074Hz↓，舌向前运动功能存在轻度损伤，口腔共鸣功能存在轻度后位聚焦。2、患者/u/的第二共振峰F2/u/为697Hz，舌向后运动能力正常，口腔共鸣功能正常。
由于患者存在后位聚焦，建议进行如下治疗：1、实时反馈治疗，选择如共振峰(线性预测谱模式)实时反馈训练，舌域图实时反馈训练等治疗方法。2、传统治疗，选择如共鸣放松训练、前位音法、伸舌法等治疗方法。
查看共振峰频率F2/i/和共振峰频率F2/u/的严重程度，根据发声功能精准评估结果进行ICF功能损伤程度转换为图4。
得出评估结果：
共鸣功能方面，该患者(25岁男性)在嗓音产生方面存在口腔聚焦障碍。该患者/i/的第二共振峰为2074Hz，低于正常范围，舌向前运动功能存在轻度损伤，口腔共鸣功能存在轻度后位聚焦。/u/的第二共振峰为697Hz，符合正常范围，舌向后运动能力正常。
得出康复建议逻辑：
共鸣功能精准评估后，如共振峰频率F2/i/损伤程度为3或4(即重度或完全损伤)：采用传统治疗选择如“共鸣放松训练”、“前位音法”、“伸舌法”等方法进行训练；
共鸣功能精准评估后，如共振峰频率F2/i/损伤程度为1或2(即即轻度或中度损伤)：采用S1“共振蜂模式”进行实时反馈治疗、采用传统治疗“如前位音法”等；
共鸣功能精准评估后，如共振峰频率F2/u/损伤程度为3或4(即重度或完全损伤)：采用传统治疗,选择如“共鸣放松训练”“后位音法”等方法进行训练
共鸣功能精准评估后，如共振峰频率F2/u/损伤程度为1或2(即即轻度或中度损伤)：采用S1“共振峰模式”进行实时反馈治疗、采用传统治疗“如后位音法"等
对模拟患者的进一步描述：
患者在嗓音产生方面存在口腔聚焦障碍，口腔共鸣功能存在轻度后位聚焦，建议进行如下治疗：采用S1“共振蜂模式”进行实时反馈治疗、采用传统治疗“如前位音法”等。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器，其特征在于，仪器包括：实时处理单元(1)、主控单元(2)和实时共振峰视听反馈单元(3)；所述实时处理单元(1)用于实时获取用户产生口腔共鸣时的共振峰数据；所述主控单元(2)与所述实时处理单元(1)连接，用于实时测量共振峰数据并判断用户是否存在口腔共鸣聚焦障碍、障碍严重程度以及障碍类型，根据口腔共鸣聚焦障碍的类型选择用于口腔共鸣康复的康复内容和康复步骤；所述实时共振峰视听反馈单元(3)与所述主控单元(2)连接，所述实时共振峰视听反馈单元(3)用于实时显示共振峰数据以及口腔共鸣聚焦障碍的康复结果。
2.根据权利要求1所述的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复仪器，其特征在于，所述主控单元(2)中包括：康复模式和内容存储模块(21)、口腔共鸣康复执行模块(22)和实时共振峰测量判别模块(23)；康复模式和内容存储模块(21)用于存储康复过程中使用的口腔共鸣聚焦康复模式、口腔共鸣康复内容，包括共振峰数据的实时反馈、减少前位聚焦训练、减少后位聚焦训练等内容；所述口腔共鸣康复执行模块(22)与所述康复模式和内容存储模块(21)以及实时视听反馈单元连接，用于设置口腔共鸣康复模式与实时运行所述口腔共鸣康复内容；实时共振峰测量判别模块(23)与所述实时处理单元(1)以及所述口腔共鸣康复执行模块(22)连接，用于实时判别用户产生口腔共鸣时共振峰的情况，并以此判断用户言语过程中存在的口腔共鸣聚焦障碍。
3.一种共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法，其特征在于，使用如权利要求2所述的口腔共鸣康复仪器，所述口腔共鸣康复方法包括：
步骤一：所述实时共振峰测量单元实时测量用户的共振峰数据，测量时要求用户以自然放松的状态发元音/i/和/u/，将数据实时发送至所述主控单元(2)中的实时共振峰测量判别模块(23)；
步骤二：所述实时共振峰判别模块根据用户发元音/i/和/u/的共振峰数据F2与共振峰目标值及其相应范围进行判别，并将判别结果实时发送至所述口腔共鸣康复执行模块(22)；
步骤三：所述口腔共鸣康复执行模块(22)根据所述判别结果，设置口腔共鸣聚焦康复模式，从所述康复模式和内容存储模块(21)读取并执行所述口腔共鸣康复模式、口腔共鸣康复内容，将康复执行结果传输至所述实时共振峰视听反馈单元(3)；
步骤四：所述实时共振峰视听反馈单元(3)实时显示所述口腔共鸣康复执行结果。
4.根据权利要求3所述的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法，其特征在于，所述步骤二中进一步包括：
步骤a：所述实时共振峰测量判别模块(23)根据用户共振峰数据，将测得的共振峰数据转换为口腔前位聚焦，或者口腔后位聚焦限定值，对用户是否存在口腔共鸣聚焦功能损伤、其口腔共鸣聚焦功能损伤程度、口腔共鸣聚焦障碍类型进行定性判别；
步骤b：所述实时共振峰测量判别模块(23)将所述用户信息以及口腔聚焦障碍类型信息发送至所述口腔共鸣康复执行模块(22)；
步骤c：所述实时共振峰测量判别模块(23)根据用户信息以及所述共振峰数据与口腔共鸣聚焦限定值进行判别。
5.根据权利要求3所述的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法，所述步骤四之后进一步包括：重复执行步骤一至步骤四，直至用户不存在共鸣障碍或停止康复训练。
6.根据权利要求3或4所述的共振峰测量和视听反馈技术的共鸣康复方法，口腔聚焦障碍类型信息通过共振峰数据判断，当反映口腔前位聚焦障碍的F2/u/＞F2/u/均值上限值或＞确定共振峰限定值为1的最大F2/u/值时，判断为口腔前位聚焦障碍；当反映口腔后位聚焦频率参数F2/i/<F2/i/均值下限值或确定共振峰限定值为1的最小F2/i/值时，判断为口腔后位聚焦障碍。
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