腭电图仪的发展及其应用
作者：王萌 马莲
单位：100081北京医科大学口腔医学院口腔颌面外科
关键词：
中华口腔医学杂志000626 唇腭裂是一种常见的先天畸形，一些腭裂患者早期行腭裂修复手术使腭咽闭合功能有所改善或达到完全恢复，但仍存在发音障碍，需要长期的语音矫正治疗[1] 。现代的语音治疗包括发音器官的机械运动训练和反馈治疗。反馈治疗是借助电子仪器监视发音活动，并及时将测得的生理、形态变化信息利用视听触觉反馈给患者，使之自我调节和控制发音器官的功能，以矫正不良发音习惯，恢复正常语音功能[2] 。国外近20年来，有一种反馈治疗仪器——腭电图仪(electropalatography，EPG)广泛应用于语音治疗。EPG是发音时可见舌位以分析发音器官位置为主要功能的仪器。通过口内戴入带有感受器的基托，使舌腭的接触位置在荧光屏上显示出来，通过视觉反馈进行语音训练[2]。
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1.腭电图仪的发展：EPG最早的前身是语言学家Rousselot，Scripture及Stetson等人用于语音研究的气动设备——“舌标记器”(tongue markers)和“探查球”(exploratory balls)[3]。当时这些设备只能用来记录舌腭接触的时间数据。1938年，Koepp-Baker提出了“电子语音动力仪”(electricalphonokinesiograph)的概念[4]。直到1962年，Kuzmin首次提到使用EPG一词[4]，此后被大多数学者认可并使用。这时的EPG只能用来观察舌腭接触面积和图形变化。随着技术革命，EPG才被世界上许多语音实验室及语音治疗诊所广泛应用于研究不同语言的语音问题。
2.腭电图仪的组成：EPG系统通常由带电极的基托、电子扩大器及转换系统、显示单元及永久记录设备组成[3]。基托多是用丙烯酸材料制作，其厚1～2 mm[4]，要求既不干扰正常发音，又有一定的强度。 基托分为个别基托和通用基托。个别基托是由牙科医师为每一例患者专门制作的。通用基托是一种柔性材料基托，可根据腭部大小及形状变形。这种基托共有7～8种型号以适应儿童、青少年及成人的需要[5]。
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银制或金制的 超薄电极约0.12～0.50 mm厚,直径0.5～1.0 mm。所用电极数目及排放位置多由研究者根据研究内容而设计。最常用的是由英国Reading大学设计：62个电极排成近似矩形，共分8排，除第1排为6个电极外，其余均为8个电极呈对称排列，第1排位于上切牙腭侧缘，第8排位于软硬腭交界处，前4排所占面积为后4排的一半[5]。
随着计算机的发展和普及，通过一个特别的对接卡(interface card)将EPG传出的信号输入计算机，计算机对信号处理、显示、储存[5]。在1984年，Jones设计出了最早的EPG软件，使计算机的应用得到极大发展。EPG软件包括3个基本操作模式：反馈模式(feedback)、实验模式(experimental)和储存模式(hold)。
在反馈模式下，临床医师可对单个语音障碍患者行康复治疗。通过1个双头输入设备，医师及患者的舌腭接触信号同时传入计算机。患者可以根据医师提供的正确舌腭接触图形矫正异常位置。 在实验模式下，观察者可根据不同的需要而选项不同：①同期显示舌腭接触图形(与反馈模式同)；②储存舌腭接触图形；③通过计算机重新显示被记录的图形。
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多年来EPG的软件被不断完善发展。1991年，Reading大学又研制出了新的EPG软件——EPG3。在EPG3中有3个较大发展：三维腭板显示、注释文件、数据管理库[6]。
现代EPG系统优于传统的EPG系统:①计算机可连接许多辅助仪器：麦克风、呼吸速度描记仪(pneumotachograph)、基频计(F Meter)、加速计(acceletrometer)、压力传感器(pressure transducer)等；②记录有关数据：声波、声谱、口鼻的空气流动速度、喉的波动、口腔内压力等；③通过这些数据可以纵向分析语音的特点[5]。
3.腭电图仪的应用：早期的EPG主要是用于实验语音学的研究。尽管EPG被用于腭裂语音治疗仅20多年，但从一开始它就向世人展示了用视觉与触觉共同训练较单纯听觉训练的优势[3、7、8]。
1986年，Michi等[9]设计了一个较为完善的治疗计划。治疗前先对患者进行舌运动训练，患者适应后便开始治疗。治疗共分5个阶段(Ⅰ～Ⅴ)。Ⅰ、Ⅱ阶段训练包括部分没有舌腭接触的音节，Ⅲ、Ⅳ阶段训练简单的有接触图形的音节，Ⅴ阶段练习用所有的音节发音。这5个阶段的每一阶段又被分为8个亚水平。 在治疗中，EPG不但将视觉、听觉、触觉3种生物反馈系统联系起来，同时通过舌腭接触图形的显示发现并纠正患者非正确接触位而发音近似正常的语音。
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EPG可作为一种治疗仪器，同时可用于分析发音位置的特点，如对腭裂语音的分析。Yamashita等[10]通过EPG和声谱仪的测试发现，日本患者的部分腭裂代偿音的特点是舌腭接触图形比正常者更宽和(或)更后。这些异常发音根据气流散出方向不同可被分为3种类型：腭化音、侧化音、鼻咽化音。腭化音是由舌背后半部代替舌尖或舌缘与硬腭后缘接触，迫使气流从硬腭后缘沿腭中线发出的一种异常发音。侧化音是在音节发音时持续舌背接触硬腭，迫使气流沿牙弓发出的一种异常发音。鼻咽化音是舌与硬腭或软腭完全接触，迫使气流从鼻腔发出，产生了与n或y相似的异常发音。
EPG在听力障碍者语音学习中的作用也得到证明。聋人因无听觉反馈，仅依靠触觉反馈及本体感觉学习发音是很困难的。与传统的耳(口)训练相比，EPG提供了视觉反馈，帮助聋儿学习正确的舌腭相对位置，纠正错误发音。通过EPG学习发音者在治疗后6个月的复查结果表明，其效果好于传统的训练方法[11]。在众多的实验对象中，最小者仅为3.5岁，通过短期训练便能纠正聋儿特有的高调费力的发音，达到健康儿童的发音范围[12]。
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Ohkiba和Hanada[13]用于观察吞咽时舌的位置；Suzuki[14]、 Fletcher[15] 用于研究舌部分切除后语音变化。EPG可用于研究语音病理学的问题，还可用于健康人学习外语。EPG为外语学习者提供的视觉反馈与磁带提供的听觉反馈是类似的。Gibbon等[16]曾用EPG对英国的日语学习者进行研究。
EPG也存在其局限性[9,17]：① EPG不能显示气流的异常，只能通过其他仪器来测试；②声门或咽部和口腔同时发音时，很难仅用一个仪器来诊断或治疗，附加的诊疗是必要的 ；③小于4岁患者的可视性训练效果可能不理想；④ 个别患者较敏感，难适应基托；⑤ 每个基托的制作都是要由专业的牙科医师按照患者上颌模型定做，需一定的费用。
参考文献
1.Greene MC. Speech analysis of 263 cleft palate cases. J Speech Hear Disord,1960, 25: 43-48.
, 百拇医药
2.马莲，陈仁吉.腭裂的语音异常及语音治疗.见：王光和,主编.唇腭裂的序列治疗.第1版.北京：人民卫生出版社,1995.307-352.
3.Hardcastle WJ. The use of electropalatography in phonetic research. Phonet,1972, 25: 197-215.
4.Heath MR, Ferman AM, Mollard R. Electropalatography thermo-formed pseudopalates and the use of three dimensional display. J Biomed Engng,1980,2:145-147.
5.Hardcstle WJ, Jones W, Knight C. New developments inelectropalatography: a state-of-the-art report. Clin Lingui Phonet, 1989,3: 1-38.
, 百拇医药
6.Jones W, Hardcastle WJ. New developments in EPG3 software. Eur J Disord Commun, 1995, 30: 183-192.
7.Trost J. Articulatory addition to the classical description of the speech of persons with cleft palate. Cleft Palate J, 1981, 18: 193-203.
8.Gibbon F, Hardcastle W. Deviant articulation in a cleft palate child following late repair of the hard palate: a description and remediation procedure using electropalatography (EPG). Clin Lingui Phonet, 1989, 3: 93-110.
, 百拇医药
9.Michi K, Suzuki N, Yamashita Y. Visual training and correction of articulation disorders by use of dynamic palatography: serial observation in a case of cleft palate. J Speech Hear Disord, 1986, 51: 226-238.
10.Yamashita Y, Michi K, Imai S,et al. Electropapatgraphic investigation of abnormal lingual-palatal contact patterns in cleft palate patients Clin Lingui phonet,1992, 6: 201-217.
11.Dagenais PA, Critz-Crosby P, Fletcher SG,et al. Comparing abilities of children with profound hearing impairments to learn consonantes using electropalatograping or traditional aural-oral techniques. J Speech Hear Res,1994, 37: 687-699.
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12.Fletcher SG. Seeing speech in real time. Ieee Spectrum, 1982,April: 42-45.
13.Ohkiba T, Hanada, K. Adaptive functional changes in the swallowing pattern of the tongue following expansion of the maxillary dental arch in subjects with and without cleft palate. Cleft Palate J, 1989,26: 21-30.
14.Suzuki N. Clinical applications of EPG to Japanese cleft palate and glossectomy patients. Clin Lingui Phonet, 1989,3: 127-136.
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15.Fletcher SG. Speech production following partial glosectomy. J Speech Hear Disord, 1988,53: 232-238.
16.Gibbon FE, Hardcastle WJ, Suzuki H. An electropalatographic study of the /r/, /l/ distinction for Japanese learners of English. Comput Assist Langua Learning, 1991,4:153-171.
17.Michi K, Yamashita Y, Imai S,et al. Role of visual feedback treatment for defective /s/ sounds in patients with cleft palate. J Speech Hear Res,1993,36:277-285.
(收稿日期:1999-07-03), 百拇医药
单位：100081北京医科大学口腔医学院口腔颌面外科
关键词：
中华口腔医学杂志000626 唇腭裂是一种常见的先天畸形，一些腭裂患者早期行腭裂修复手术使腭咽闭合功能有所改善或达到完全恢复，但仍存在发音障碍，需要长期的语音矫正治疗[1] 。现代的语音治疗包括发音器官的机械运动训练和反馈治疗。反馈治疗是借助电子仪器监视发音活动，并及时将测得的生理、形态变化信息利用视听触觉反馈给患者，使之自我调节和控制发音器官的功能，以矫正不良发音习惯，恢复正常语音功能[2] 。国外近20年来，有一种反馈治疗仪器——腭电图仪(electropalatography，EPG)广泛应用于语音治疗。EPG是发音时可见舌位以分析发音器官位置为主要功能的仪器。通过口内戴入带有感受器的基托，使舌腭的接触位置在荧光屏上显示出来，通过视觉反馈进行语音训练[2]。
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1.腭电图仪的发展：EPG最早的前身是语言学家Rousselot，Scripture及Stetson等人用于语音研究的气动设备——“舌标记器”(tongue markers)和“探查球”(exploratory balls)[3]。当时这些设备只能用来记录舌腭接触的时间数据。1938年，Koepp-Baker提出了“电子语音动力仪”(electricalphonokinesiograph)的概念[4]。直到1962年，Kuzmin首次提到使用EPG一词[4]，此后被大多数学者认可并使用。这时的EPG只能用来观察舌腭接触面积和图形变化。随着技术革命，EPG才被世界上许多语音实验室及语音治疗诊所广泛应用于研究不同语言的语音问题。
2.腭电图仪的组成：EPG系统通常由带电极的基托、电子扩大器及转换系统、显示单元及永久记录设备组成[3]。基托多是用丙烯酸材料制作，其厚1～2 mm[4]，要求既不干扰正常发音，又有一定的强度。 基托分为个别基托和通用基托。个别基托是由牙科医师为每一例患者专门制作的。通用基托是一种柔性材料基托，可根据腭部大小及形状变形。这种基托共有7～8种型号以适应儿童、青少年及成人的需要[5]。
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银制或金制的 超薄电极约0.12～0.50 mm厚,直径0.5～1.0 mm。所用电极数目及排放位置多由研究者根据研究内容而设计。最常用的是由英国Reading大学设计：62个电极排成近似矩形，共分8排，除第1排为6个电极外，其余均为8个电极呈对称排列，第1排位于上切牙腭侧缘，第8排位于软硬腭交界处，前4排所占面积为后4排的一半[5]。
随着计算机的发展和普及，通过一个特别的对接卡(interface card)将EPG传出的信号输入计算机，计算机对信号处理、显示、储存[5]。在1984年，Jones设计出了最早的EPG软件，使计算机的应用得到极大发展。EPG软件包括3个基本操作模式：反馈模式(feedback)、实验模式(experimental)和储存模式(hold)。
在反馈模式下，临床医师可对单个语音障碍患者行康复治疗。通过1个双头输入设备，医师及患者的舌腭接触信号同时传入计算机。患者可以根据医师提供的正确舌腭接触图形矫正异常位置。 在实验模式下，观察者可根据不同的需要而选项不同：①同期显示舌腭接触图形(与反馈模式同)；②储存舌腭接触图形；③通过计算机重新显示被记录的图形。
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多年来EPG的软件被不断完善发展。1991年，Reading大学又研制出了新的EPG软件——EPG3。在EPG3中有3个较大发展：三维腭板显示、注释文件、数据管理库[6]。
现代EPG系统优于传统的EPG系统:①计算机可连接许多辅助仪器：麦克风、呼吸速度描记仪(pneumotachograph)、基频计(F Meter)、加速计(acceletrometer)、压力传感器(pressure transducer)等；②记录有关数据：声波、声谱、口鼻的空气流动速度、喉的波动、口腔内压力等；③通过这些数据可以纵向分析语音的特点[5]。
3.腭电图仪的应用：早期的EPG主要是用于实验语音学的研究。尽管EPG被用于腭裂语音治疗仅20多年，但从一开始它就向世人展示了用视觉与触觉共同训练较单纯听觉训练的优势[3、7、8]。
1986年，Michi等[9]设计了一个较为完善的治疗计划。治疗前先对患者进行舌运动训练，患者适应后便开始治疗。治疗共分5个阶段(Ⅰ～Ⅴ)。Ⅰ、Ⅱ阶段训练包括部分没有舌腭接触的音节，Ⅲ、Ⅳ阶段训练简单的有接触图形的音节，Ⅴ阶段练习用所有的音节发音。这5个阶段的每一阶段又被分为8个亚水平。 在治疗中，EPG不但将视觉、听觉、触觉3种生物反馈系统联系起来，同时通过舌腭接触图形的显示发现并纠正患者非正确接触位而发音近似正常的语音。
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EPG可作为一种治疗仪器，同时可用于分析发音位置的特点，如对腭裂语音的分析。Yamashita等[10]通过EPG和声谱仪的测试发现，日本患者的部分腭裂代偿音的特点是舌腭接触图形比正常者更宽和(或)更后。这些异常发音根据气流散出方向不同可被分为3种类型：腭化音、侧化音、鼻咽化音。腭化音是由舌背后半部代替舌尖或舌缘与硬腭后缘接触，迫使气流从硬腭后缘沿腭中线发出的一种异常发音。侧化音是在音节发音时持续舌背接触硬腭，迫使气流沿牙弓发出的一种异常发音。鼻咽化音是舌与硬腭或软腭完全接触，迫使气流从鼻腔发出，产生了与n或y相似的异常发音。
EPG在听力障碍者语音学习中的作用也得到证明。聋人因无听觉反馈，仅依靠触觉反馈及本体感觉学习发音是很困难的。与传统的耳(口)训练相比，EPG提供了视觉反馈，帮助聋儿学习正确的舌腭相对位置，纠正错误发音。通过EPG学习发音者在治疗后6个月的复查结果表明，其效果好于传统的训练方法[11]。在众多的实验对象中，最小者仅为3.5岁，通过短期训练便能纠正聋儿特有的高调费力的发音，达到健康儿童的发音范围[12]。
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Ohkiba和Hanada[13]用于观察吞咽时舌的位置；Suzuki[14]、 Fletcher[15] 用于研究舌部分切除后语音变化。EPG可用于研究语音病理学的问题，还可用于健康人学习外语。EPG为外语学习者提供的视觉反馈与磁带提供的听觉反馈是类似的。Gibbon等[16]曾用EPG对英国的日语学习者进行研究。
EPG也存在其局限性[9,17]：① EPG不能显示气流的异常，只能通过其他仪器来测试；②声门或咽部和口腔同时发音时，很难仅用一个仪器来诊断或治疗，附加的诊疗是必要的 ；③小于4岁患者的可视性训练效果可能不理想；④ 个别患者较敏感，难适应基托；⑤ 每个基托的制作都是要由专业的牙科医师按照患者上颌模型定做，需一定的费用。
参考文献
1.Greene MC. Speech analysis of 263 cleft palate cases. J Speech Hear Disord,1960, 25: 43-48.
, 百拇医药
2.马莲，陈仁吉.腭裂的语音异常及语音治疗.见：王光和,主编.唇腭裂的序列治疗.第1版.北京：人民卫生出版社,1995.307-352.
3.Hardcastle WJ. The use of electropalatography in phonetic research. Phonet,1972, 25: 197-215.
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6.Jones W, Hardcastle WJ. New developments in EPG3 software. Eur J Disord Commun, 1995, 30: 183-192.
7.Trost J. Articulatory addition to the classical description of the speech of persons with cleft palate. Cleft Palate J, 1981, 18: 193-203.
8.Gibbon F, Hardcastle W. Deviant articulation in a cleft palate child following late repair of the hard palate: a description and remediation procedure using electropalatography (EPG). Clin Lingui Phonet, 1989, 3: 93-110.
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9.Michi K, Suzuki N, Yamashita Y. Visual training and correction of articulation disorders by use of dynamic palatography: serial observation in a case of cleft palate. J Speech Hear Disord, 1986, 51: 226-238.
10.Yamashita Y, Michi K, Imai S,et al. Electropapatgraphic investigation of abnormal lingual-palatal contact patterns in cleft palate patients Clin Lingui phonet,1992, 6: 201-217.
11.Dagenais PA, Critz-Crosby P, Fletcher SG,et al. Comparing abilities of children with profound hearing impairments to learn consonantes using electropalatograping or traditional aural-oral techniques. J Speech Hear Res,1994, 37: 687-699.
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12.Fletcher SG. Seeing speech in real time. Ieee Spectrum, 1982,April: 42-45.
13.Ohkiba T, Hanada, K. Adaptive functional changes in the swallowing pattern of the tongue following expansion of the maxillary dental arch in subjects with and without cleft palate. Cleft Palate J, 1989,26: 21-30.
14.Suzuki N. Clinical applications of EPG to Japanese cleft palate and glossectomy patients. Clin Lingui Phonet, 1989,3: 127-136.
, http://www.100md.com
15.Fletcher SG. Speech production following partial glosectomy. J Speech Hear Disord, 1988,53: 232-238.
16.Gibbon FE, Hardcastle WJ, Suzuki H. An electropalatographic study of the /r/, /l/ distinction for Japanese learners of English. Comput Assist Langua Learning, 1991,4:153-171.
17.Michi K, Yamashita Y, Imai S,et al. Role of visual feedback treatment for defective /s/ sounds in patients with cleft palate. J Speech Hear Res,1993,36:277-285.
(收稿日期:1999-07-03), 百拇医药