CN110960215A

CN110960215A - 一种喉肌电图同步音频信号采集方法及设备

Info

Publication number: CN110960215A
Application number: CN201911328033.8A
Authority: CN
Inventors: 徐文; 胡蓉; 程丽宇
Original assignee: Beijing Tongren Hospital
Current assignee: Beijing Tongren Hospital
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-04-07

Abstract

本发明公开了一种包括如下步骤：(1)在受试者吸气和发音时，采集喉内肌的肌电信号，并同步采集受试者的语音信号；(2)对步骤(1)中获得的所述肌电信号和所述语音信号进行综合分析，分析发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系。上述喉肌电图同步音频信号采集方法，通过记录患者发音时肌肉肌电信号的同时同步采集患者的音频信号，观察各喉肌的肌肉募集与发音的关系，从而为喉神经肌肉病变提供诊断依据。

Description

一种喉肌电图同步音频信号采集方法及设备

技术领域

本发明涉及一种喉肌电图同步音频信号采集方法，本发明同时涉及一种用于实现上述喉肌电图同步音频信号采集方法的设备。

背景技术

联带运动产生于神经再生过程、是一种异常的神经再生，喉肌的联带运动表现为环甲肌和甲杓肌在吸气时活跃、环杓后肌在发音时活跃，与相应喉肌的正常功能相反。Sunderland分级将神经损伤程度分为五级：I级为神经失用，神经功能可完全恢复；II级损伤多发生于挤压伤后，神经内膜未损伤、神经功能也可完全恢复；III级损伤累及神经内膜；IV级出现轴突损伤；V级神经完全横断。联带运动产生的机制之一为神经错向再生，当神经损伤累及神经神经内膜即损伤程度在III级及以上者，才有可能出现神经错向再生、产生联带运动，所以，联带运动的出现提示神经损伤程度较重、预后不佳。然而，目前无法观察和检测到喉肌的联带运动。

Weddell于1944年首次将肌电图应用于喉肌检查。国内的喉肌电图检查最早在1982年开展。喉肌电图检查是一种测试喉肌及其支配神经电活动的检查法。通过检测喉部在发声、呼吸、吞咽等不同生理活动时喉肌电生理活动的状况，可以判断喉神经、肌肉的功能状态，为喉运动性发音障碍、痉挛性发声障碍及其他喉神经肌肉病变的诊断、治疗、预后的判定提供科学依据。近年来随着计算机技术和检测分析技术的发展，喉肌电图在喉神经肌肉病变的诊断和辅助治疗中的作用日益为临床所重视。但是，目前临床及科研中尚无关于肌电图检测的同时同步检测音频信号的研究。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种喉肌电图同步音频信号采集方法。

本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种喉肌电图同步音频信号采集设备。

为了实现上述技术目的，本发明采用下述技术方案：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种喉肌电图同步音频信号采集方法，包括如下步骤：

(1)在受试者吸气和发音时，采集喉内肌的肌电信号，并同步采集受试者的语音信号；

(2)对步骤(1)中获得的所述肌电信号和所述语音信号进行综合分析，分析发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系。

其中较优地，在所述步骤(1)中，分别采集甲杓肌、环甲肌和环杓后肌的肌电信号。

其中较优地，在所述步骤(2)中，对肌肉募集信号与语音信号的一致性进行分析。

其中较优地，还包括步骤(3)，根据发音与肌肉募集的时间之间的关系，判断是否存在相应肌肉的联带运动。

其中较优地，在所述步骤(2)中，对甲杓肌和环甲肌来说，当吸气时出现募集电位、发音时募集电位消失，则存在联带运动；

对环杓后肌而言，当发音时出现募集电位、吸气时募集电位消失，则存在联带运动。

其中较优地，还包括步骤(3)，根据发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系，判断是否存在喉肌的异常收缩及异常收缩的程度，以及判断是否存在不当的发音方式。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种喉肌电图同步音频信号采集设备，用于实现上述喉肌电图同步音频信号采集方法，包括肌电生理仪及与所述肌电生理仪连接的多个针电极和音频采集元件；

多个所述针电极用于采集喉肌的肌电信号；

所述音频采集元件用于采集受试者的语音信号；

所述肌电生理仪用于对所述针电极采集的肌电信号和所述音频采集元件采集的语音信号进行存储和综合分析。

其中较优地，多个所述针电极和所述音频采集元件用于同步采集所述受试者在发音时的肌电信号和语音信号。

其中较优地，所述肌电生理仪用于根据所述针电极和所述音频采集元件同步采集的肌电信号和语音信号，对喉肌是否存在联带运动、是否存在异常收缩及不当的发音方式进行分析。

其中较优地，所述肌电生理仪是尼高力肌电生理仪。

本发明所提供的喉肌电图同步音频信号采集方法，通过记录患者发音时肌肉的肌电信号的同时同步采集患者的音频信号，观察各喉肌的肌肉募集与发音的关系，从而为喉神经肌肉病变提供诊断依据。

附图说明

图1是本发明所提供的喉肌电图同步音频信号采集设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行进一步地详细描述。

本发明所提供的喉肌电图同步音频信号采集方法及设备，应用于喉肌电图检查中。喉肌电图是一种测试喉肌及其支配神经电活动的检查法，为喉部神经肌肉病变的诊断治疗提供依据。

喉肌电图的检测内容包括喉肌运动单位电位检测、募集电位检测及喉神经诱发电位检测，喉肌电图同步音频信号采集设备主要使用募集电位检测对喉内肌是否存在联带运动进行检测。募集电位即多个运动单位电位，是肌肉在做轻度、中度或最大用力收缩时参加活动的运动单位增多所致，即肌肉处于功能状态时可产生募集电位。对于甲杓肌及环甲肌而言，当发元音时可出现募集电位、吸气时募集电位消失，即募集电位的出现与音频信号的出现一致；对环杓后肌而言，吸气时出现募集电位、发音时募集电位消失，即募集电位的出现与音频信号的消失一致；所以，通过同步记录音频信号和肌电信号，可以观察喉肌的肌肉募集与发音的关系。

当然，在判断相关肌肉是否存在联带运动的过程中，需要结合喉肌运动单位电位和喉神经诱发电位的检测结果进行综合分析；通过喉肌运动单位电位和喉神经诱发电位的检测结果初步判断喉内肌是否可能存在联带运动，并使用募集电位检测对疑似联带运动的受试者进行检测。本发明所提供的喉肌电图同步音频信号采集方法，包括如下步骤：

(1)在受试者吸气和发音时，采集喉内肌的肌电信号，并同步采集受试者的语音信号。喉内肌包括甲杓肌、环甲肌和环杓后肌等。受试者受嘱发音时发元音，例如：/i:/、/a/，采集音频信号，同步采集甲杓肌、环甲肌和环杓后肌的肌电信号。甲杓肌、环甲肌和环杓后肌三个位置的肌电信号，可以分三次进行测量，每次仅测量一个位置的肌电信号，并对同一位置进行喉肌运动单位电位、募集电位及喉神经诱发电位这三种肌电信号的测量。

(2)对步骤(1)中获得的肌电信号和语音信号进行综合分析，分析发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系。具体可以对肌肉募集信号与语音信号的一致性进行分析，并且，可以判断肌肉募集幅度是否正常。

上述喉肌电图同步音频信号采集方法，还可以包括步骤(3)，根据发音与肌肉募集的时间之间的关系，判断是否存在联带运动、是否存在收缩异常及是否存在不当的发音方式。

上述方法的主要作用在于判断声带麻痹的患者是否存在联带运动，而联带运动在判断喉返神经损伤程度及预后方面有重要意义。联带运动产生于神经再生过程、是一种异常的神经再生，喉肌的联带运动表现为甲杓肌及环甲肌在吸气时活跃、环杓后肌在发音时活跃，与相应喉肌的正常功能相反。同步记录音频信号时则表现为甲杓肌募集电位的出现与音频信号消失一致，环杓后肌募集电位的出现与音频信号的出现一致，这与正常的二者关系相反。

具体来说，在步骤(3)中，对甲杓肌和环甲肌来说，当吸气时出现募集电位、发音时募集电位消失，则存在联带运动；对环杓后肌而言，当发音时出现募集电位、吸气时募集电位消失，则存在联带运动。

Sunderland分级将神经损伤程度分为五级：I级为神经失用，神经功能可完全恢复；II级损伤多发生于挤压伤后，神经内膜未损伤、神经功能也可完全恢复；III级损伤累及神经内膜；IV级出现轴突损伤；V级神经完全横断。联带运动产生的机制之一为神经错向再生，当神经损伤累及神经神经内膜即损伤程度在III级及以上者，才有可能出现神经错向再生、产生联带运动，所以，联带运动的出现提示神经损伤程度较重、预后不佳。

在步骤(3)中，还可以根据发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系，判断是否存在喉肌的异常收缩及异常收缩的程度，以及判断是否存在不当的发音方式。

部分发音障碍的患者在发音过程前后会出现喉肌的异常收缩，如某些功能性发音障碍的患者在发音前喉肌(甲杓肌和环甲肌)即收缩、肌电图可检测到募集电位。根据募集电位大小还可判断异常收缩的程度。应用本技术可以识别发音前后募集电位的大小及时长，判断喉肌异常收缩的程度，可辅助疾病的诊断、观察疗效等。

本发明同时提供了用于实现上述喉肌电图同步音频信号采集方法的设备。

如图1所示，该喉肌电图同步音频信号采集设备，包括肌电生理仪及与肌电生理仪连接的多个针电极和音频采集元件；多个针电极用于采集喉肌的肌电信号；音频采集元件用于采集受试者的语音信号；肌电生理仪用于对针电极采集的肌电信号和音频采集元件采集的语音信号进行存储、综合分析及输出。

其中，多个针电极和音频采集元件用于同步采集受试者在发音时的肌电信号和语音信号。肌电生理仪用于根据针电极和音频采集元件同步采集的肌电信号和语音信号，对喉肌是否存在联带运动、是否存在异常收缩及不当的发音方式进行分析。上述肌电生理仪可以采用尼高力肌电生理仪。

发音是喉的重要功能之一，该设备可以将嗓音转化为音频信号并记录。在测量肌电信号的同时同步检测音频信号可以观察喉肌的收缩、舒张与发音、呼吸的关系，从而更全面了解喉肌的功能在不同的神经及肌肉病变中的特点。关键在于要与现有的肌电图仪匹配，在记录过程中控制噪音等干扰，使记录的音频信号清晰，与患者发音、呼吸节律一致。

在受试者进行检查时，首先将语音采集元件(例如麦克风)通过连接线与肌电生理仪的放大器连接，将单个或多个单极针电极与肌电生理仪连接；然后将单极针电极插入要检测的喉肌中，打开肌电生理仪的检测界面，将麦克风置于距患者口唇约3-4cm位置(可根据患者的音量进行调节，使显示的音频信号大小适中，不影响整体观察)，点击控制面板上的开始按钮，嘱患者持续发/i:/，患者的募集电位及音频即可被同时记录。

根据发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系，可以判断喉肌是否存在联带现象、是否存在喉肌的异常收缩及异常收缩的程度，以及判断是否存在不当的发音方式。

例如，怀疑喉返神经损伤的患者，在检测患者环杓后肌募集电位时，发现患者在发音时存在募集电位、吸气时处于静息状态(即与正常时环杓后肌募集电位、发音的关系相反)，说明环杓后肌存在联带运动，可证明存在喉返神经损伤且损伤程度较重。

在该实施例中，应用尼高力肌电生理仪，连接同心针电极及音频信号采集设备，将针电极置入被检测的喉内肌内，在记录患者发/i/时肌肉募集电位的同时同步采集并记录患者的音频信号，观察各喉肌的募集电位与发音的关系，从而为喉神经肌肉病变提供诊断依据。

综上所述，本发明所提供的喉肌电图同步音频信号采集方法，可用于判断喉肌是否存在联带运动，从而辅助判断喉神经损伤的程度；可以观察患者在发音前后是否存在喉肌的异常收缩；判断患者是否存在不当的发音方式，从而辅助疾病的诊断、观察疗效等。

以上对本发明所提供的一种喉肌电图同步音频信号采集方法及设备进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims

1.一种喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于：

在所述步骤(1)中，分别采集甲杓肌、环甲肌和环杓后肌的肌电信号。

3.如权利要求1所述的喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于：

在所述步骤(2)中，对肌肉募集信号与语音信号的一致性进行分析。

4.如权利要求1所述的喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于：

还包括步骤(3)，根据发音与肌肉募集的时间之间的关系，判断是否存在相应肌肉的联带运动。

5.如权利要求4所述的喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于：

在所述步骤(2)中，对甲杓肌和环甲肌来说，当吸气时出现募集电位、发音时募集电位消失，则存在联带运动；

6.如权利要求1所述的喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于：

还包括步骤(3)，根据发音与肌肉募集的时间、幅度之间的关系，判断是否存在喉肌的异常收缩及异常收缩的程度，以及判断是否存在不当的发音方式。

7.一种喉肌电图同步音频信号采集设备，用于实现权利要求1至6任一项所述的喉肌电图同步音频信号采集方法，其特征在于：

包括肌电生理仪及与所述肌电生理仪连接的多个针电极和音频采集元件；

多个所述针电极用于采集喉肌的肌电信号；

所述音频采集元件用于采集受试者的语音信号；

所述肌电生理仪用于对所述针电极采集的肌电信号和所述音频采集元件采集的语音信号进行存储、综合分析。

8.如权利要求7所述的表面肌电图同步音频信号采集设备，其特征在于：

多个所述针电极和所述音频采集元件用于同步采集所述受试者在发音时的肌电信号和语音信号。

9.如权利要求7所述的表面肌电图同步音频信号采集设备，其特征在于：

所述肌电生理仪用于根据所述针电极和所述音频采集元件同步采集的肌电信号和语音信号，对喉肌是否存在联带运动、是否存在异常收缩及不当的发音方式进行分析。

10.如权利要求7所述的表面肌电图同步音频信号采集设备，其特征在于：

所述肌电生理仪是尼高力肌电生理仪。