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编号:10234413
声学分析技术在全口义齿语音评价中的应用研究
http://www.100md.com 《黑龙江医药科学》 2000年第2期
     作者:戎力 孙跃珍 迟梅 何春俐 刘阳

    单位:戎力(佳木斯大学附属口腔医院);孙跃珍(佳木斯大学附属口腔医院);迟梅(佳木斯大学附属口腔医院);何春俐(佳木斯大学附属口腔医院);刘阳(佳木斯大学附属口腔医院)

    关键词:全口义齿;语音;声学分析

    黑龙江医药科学000201 提要 目的:采用数字化语图仪USSA语图频谱分析系统,对全口义齿修复患者进行语音功能检测,以探讨全口义齿修复后患者语音功能的恢复程度,声学分析技术在全口义齿语言临床学评价中的作用。方法:对无牙颌患者戴全口义齿前、后与正常对照和进行语音a/i/u的检测并对其共振峰参数频率值(F)、能量值(P)的USSA语音频谱的分析。结果①全口义齿修复前,患者语音功能发a/i/u均失常。②全口义齿初戴时发a/i音即可接近正常,而发u音时失常,但戴牙后一周,发u音时可接近正常,且达到极限。结论:全口义齿修复后,患者语音功能可迅速恢复,主要集中在第一周,以后各周相对减少。该USSA系统,使语音的分析研究由听觉判断上升到视觉判断,从客观上反映语音变化情况,为临床评价语音功能提供了理论依据。
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    Application of acoustic analysis in complete denture phonetic evaluation

    Rong Li, et al

    Abstract Objective:Digital language signal instrument (USSA language signal analyse systerm) was used to test phonetic function of patient with complete denture in order to discuss the improvements on patients’s phonetic function in the duration of posterior restorations and to evaluate clinical effect of acoutic analytic techique. Medthod: Testing pronounciation of patients with edentulous jaw before and after restoration and contrasting with normal speech sounds. Using USSA to analyse its frequency and parametre number of wave crest (F) and energy number (P). Results: 1.Before restoration, patients pronounced a/i/u anomally. 2.After restoration, in the beggining, patients’s pronounciation of a\i was close to normal but pronounce’’ u’’ wrongly. After restoration for one week, patients were able to pronounce’’u’’ nearly normally. Conclusion: During posterior complete prosthodontic restoration, patients’s phonetic funtion recovers quickly, mainly in the first week, and relatively slower in the following weeks. USSA System helps us analyse and study phonetics from aural accessing to visual accessing, which provides basic theory for evaluating on clinical medicine.
, 百拇医药
    Key words complete denture speech acoustic analysis

    语音功能是口腔生理功能之一,改善语音功能是全口义齿修复的重要目的之一。全口义齿对语音恢复的影响已经越来越受到人们的重视。患者初戴全口义齿常出现发音不清楚现象,但多数会很快适应,有一些患者戴用一段时间后,经修改仍发音不清楚,一般考虑重做。语音功能的情况对修复后鉴定发音存在的问题、指导语言训练和医生修改义齿是尤为重要的。因此,寻找简单而有效的语音评价手段一直是国内口腔医学工作者研究的重点。掌握全口义齿修复对患者语音功能影响的规律是十分必要的。本研究采用数字化语图仪USSA语图频谱分析系统。对全口义齿修复患者进行语音功能检测,以探讨全口义齿修复后患者语音功能的恢复程度及声学分析技术在全口义齿语言临床评价及治疗中的作用。

    1 材料和方法

    1.1 实验对象
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    1.1.1 随机选择佳木斯大学医学院附属口腔医院修复科门诊无牙颌患者16例,男女各8例,年龄52~67岁。对照组15例,男8例,女7例,年龄23~68岁。

    1.1.2 实验对象符合以下要求:a.无明显智力及听力损害,听力良好。b.有一定文化。c.无明显地方口音,能顺利进行语音样本采集。

    1.2 方法

    ①声学分析仪器:USSA语音频谱分析系统。该仪器是北京邮电大学开发研制。该系统配合于AST586微机上使用,用麦克风输入采音,可对语音信号进行编辑、回放、能够显示语音的时间波形、三维语图,利用线性预测技术(LPC)分析语音的共振峰、每个谐波的幅度变化。结果以数据和图形同屏显示,并可打印出来。②分析语音样本:单元音:a/i/u。③录音方法:将麦克风距受试者唇10cm,由实验者领读,语速自然语调稳定,音量适中,语音样本重复两次。所有采音均由一人完成。④测量方法和内容:将语音信号线性输入USSA语音频谱分析系统,在被采集语音样本的时间波形图上,截取元音稳定段,通过LPC技术获得元音a/i/u的前三个共振峰参数:频率值(F)与能量值(P)的具体分布。⑤语音信号的检测:嘱被测者发[a]、[i]、[u]等音素。发音时语音语调应保持平稳、无颤音及升高。每次发音时间持续5s以上,检测期间尽可能保持环境的安静,每位患者测6次,即全口义齿修复前、义齿初戴时各1次,义齿戴后每周1次,共4次。
, 百拇医药
    1.3 统计分析

    对无牙颌患者戴牙前后和正常对照组的前三个共振峰频率值和能量值进行比较,经统计学t检验处理,进行分析。

    2 结果

    2.1 戴牙前后元音/a/i/u/前三个共振峰频率值

    a音:初戴牙与不戴牙之间有差别,其中F1值和F2值有差别显著性(P<0.05),见表1。

    表1 戴牙前后/a/前三个共振峰频率

    的均数及标准差(n=8,±s)

    戴牙
, 百拇医药
    不戴牙

    t值

    P值

    初

    F1

    336.21±160.86

    481.11±290.23

    1.963

    <0.05

    F2

    897.31±161.36

    990.96±173.31
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    1.959

    <0.05

    戴

    F3

    1724.01±646.09

    2121.21±780.53

    0.949

    >0.05

    i音:初戴牙与不戴牙之间有差别,其中F2值有显著性(P<0.05),见表2。

    表2 戴牙前后/i/前三个共振峰频率

    的均数及标准差(n=8,±s)
, 百拇医药
    戴牙

    不戴牙

    t值

    P值

    初

    F1

    232.58±54.41

    241.17±6.176

    0.562

    >0.05

    F2

    1377.18±918.12
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    1805.83±809.24

    1.589

    >0.05

    戴

    F3

    2720.7±419.11

    3049.42±507.20

    2.416

    <0.05

    u音:戴牙前后发u音,前三个共振峰值无差别显著性(P>0.05),见表3。

    表3 戴牙前后/U/前三个共振峰频率
, 百拇医药
    的均数及标准差(n=8,±s)

    戴牙

    不戴牙

    t值

    P值

    初

    F1

    301.23±137.86

    324.62±73.76

    0.723

    >0.05
, 百拇医药
    F2

    768.89±184.09

    821.69±503.10

    0.445

    >0.05

    戴

    F3

    2601.35±405.05

    2570.54±697.70

    0.183

    >0.05

    2.2 戴牙后元音a/i/u前三个共振峰频率值与正常比较
, 百拇医药
    a音:①初戴牙与正常之间无差别显著性(P>0.05)。②戴牙后第1、2、3、4周与正常之间均无差别显著性(P>0.05),见表4。

    表4 戴牙后/a/前三个共振峰频率

    的均数及标准差(n=8,±s)

    戴牙

    不戴牙

    t值

    P值

    初

    F1

    336.21±160.86
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    346.66±159.88

    0.172

    >0.05

    F2

    897.31±161.36

    868.82±177.87

    0.475

    >0.05

    戴

    F3

    1724.01±646.09

    1514.28±647.13
, 百拇医药
    0.848

    >0.05

    i音:①初戴牙与正常之间无差别显著性(P>0.05)。②戴牙后第1、2、3、4周与正常之间均无差别显著性(P>0.05),见表5。

    表5 戴牙后/i/前三个共振峰频率

    的均数及标准(n=8,±s)

    戴牙

    正常

    t值

    P值

    初
, 百拇医药
    F1

    232.58±54.41

    256.73±58.17

    1.201

    >0.05

    F2

    1377.18±918.12

    1515±934.73

    0.394

    >0.05

    戴

    F3
, 百拇医药
    2720.7±419.11

    2792±526.57

    0.427

    >0.05

    u音:①初戴牙正常之间有差别,其中F2值和F2值有差别显著性(P<0.05)。②第1周后与正常之间无差别显著性(P>0.05)。③戴牙后第2、3、4周与正常之间均无差别显著性(P>0.05),见表6。

    表6 戴牙后/u/前三个共振峰频率

    的均数及标准差(n=8,±s)

    戴牙
, 百拇医药
    正常

    t值

    P值

    初

    F1

    301.23±137.86

    285.74±35.99

    0.364

    >0.05

    F2

    768.89±184.09

    623.7±78.64
, 百拇医药
    2.484

    <0.05

    戴

    F3

    2601.35±405.05

    1994.38±643.05

    3.443

    <0.05

    第

    F1

    329.74±58.55

    285.74±35.99
, 百拇医药
    1.935

    >0.05

    1

    F2

    957.3±713.46

    623.7±78.64

    1.576

    >0.05

    周

    F3

    2629.93±1135.59

    1994.38±643.05
, 百拇医药
    1.395

    >0.05

    2.3 戴牙前后的能量衰减指数及统计

    戴牙前后能量衰减指数无差别显著性(P>0.05),见表7。

    表7 戴牙前后a/i/u能量衰减指数

    EDI的比较(n=8,±s)

    元音

    戴牙EDI

    不戴牙EDI

    t值
, 百拇医药
    P值

    a

    87±11.5

    84±9.9

    0.8

    >0.05

    i

    74±11.5

    76±8.9

    0.69

    >0.05

    u

    59±13.2
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    58±12.1

    0.22

    >0.05

    注:EDI(能量衰减值)=F3共振峰的能量/最强共振峰能量值×100%

    3 讨论

    口腔结构是口腔功能的基础,语音是口腔的重要功能之一[1]。口腔结构一旦受到破坏,必然会影响口腔的语音功能,导致语音障碍。反之,当口腔结构修复,口腔的语言功能也会得到相应的恢复。skelly认为,口腔内的一些结构,如牙齿、舌、腭等在语音过程中发挥至关重要的作用,这些结构遭受破坏,将不同程度地影响口腔的语音功能[2]

    频谱分析是对语音某一时刻的瞬间状态进行频率和幅度关系的描述,可以精确测量共振峰及谐波的频率和振幅,利用线性预测技术(LPC)来观察元音的共振峰模式,并测量共振峰的参数(频率、振幅)。元音的共振峰模式,即是指各个共振峰的频率值分布情况。元音的音质是由其共振峰模式所决定的,不同的元音共振峰有不同模式,每个元音有许多个共振峰,起决定作用的主要是前三个共振峰[3]。/a/i/u/三元音的发音舌位最为典型且较稳定构成元音三角,是语音学研究中的最常用对象。频谱分析表明元音/a/i/u/的前三个共振峰的位置相对固定,共振峰包络简单、清晰,各峰能量明显[4]。故本研究主要研究这三个元音的声学特性。在描述共振峰的特性的三个声学参数,频率值、带宽及振幅中共振峰频率最为主要。
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    研究结果表明:①发/a/元音时:戴牙与不戴牙之间有差别,表现失牙后发/a/音改变在F1、F2改变。初次戴牙与正常之间无差别,以后各周与正常之间无差别,说明戴牙可立即恢复该语音,初戴时即恢复到极限。②发/i/元音时:戴牙与不戴牙之间有差别,表现在失牙后发/i/音失真F3的改变,与叶少波结果相反。初次戴牙与正常之间无差别,以后各周与正常之间无差别,说明戴牙可立即改善该语音之差别,戴牙初语言恢复已达极限。③发/u/元音时:初戴牙与不戴牙之间无差别,与正常之间有差别,表现失牙后在F2、F3的改变戴牙一周后与正常无差别。因此失牙后/u/音改变,和初戴时不能马上恢复/u/音的正常发音,需经1周后的训练可达正常,且可恢复到极限。④戴牙前后的能量衰减指数无差别显著性,说明由于失牙造成的口腔结构的改变,对语音能量衰减影响不明显。

    4 结论

    全口义齿修复前,患者语言功能发/a/i/u/均失常,全口义齿修复后的初期发/a/i/即可达到正常,且达到极限,而/u/音初期失常,修复后第1周即可达到正常,且达到极限。由此可见,全口义齿修复后,患者语音功能恢复迅速,主要集中在第1周,以后各周相对减少。
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    该USSA系统,使语音的分析研究由听觉判断上升到视觉判断,从客观上反映语音变化情况。因此,USSA系统是一种科学的、合理的、主观与客观相结合的语音评价、分析系统。

    参考文献

    1.皮昕.主编.口腔解剖生理学.北京:人民卫生出版社,1987;217

    2.叶少波,沈文微,杨宠莹,等.计算机语音信号处理系统用于全口义齿修复的语音分析.口腔材料器械杂志,1995;4(1):4

    3.吴宗济,林贸灿,主编.实验语音学概要.北京:高等教育出版社,1989;305

    4.朱洪平.声学分析技术在腭裂语音评价中的应用.北医大博士学位论文,1996;86

    (1999-08-12收稿), 百拇医药