声带良性增生性疾病的元音语图分析
作者：徐洁洁 卜行宽 杨道淳 方圆 陆玲
单位：徐洁洁 卜行宽 陆玲 南京医科大学第一附属医院耳鼻咽喉科(210029)；杨道淳 方圆 南京大学声学研究所
关键词：喉疾病；声学；元音语图
听力学及言语疾病杂志990203 【摘要】 目的 研究正常人及声带良性增生性疾病患者元音语图声学特征，探讨该测试方法在声带良性增生疾病的诊断及治疗中的应用价值。方法 采用“电子计算机声学测试系统”对50例正常成人及50例声带良性增生性疾病患者发持续元音/a/时的声音信号进行检测，分析元音语图谐波、共振峰及噪声成分特征及变化规律。结果 声带良性增生性病变者语图表现谐波及共振峰不规则、断裂甚至缺失，噪声成分增加。病理语图分为三种类型，可反映心理听觉评价的嗓音嘶哑程度。喉显微手术后语图可表现谐波及共振峰规律及连续性逐渐恢复，噪声成分逐步减少。结论 计算机元音语图测试方法简单、有效，可为声带良性增生及其它嗓音疾病者声音嘶哑程度的判断及疗效评价提供客观依据。
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Sonogram Analysis of Vowel in Patients With Benign Vocal Fold Lesions
Xu Jiejie,Bu Xingkuan, Yang Daochun,et al.
(Department of Otolaryngology, First affiliated Hospital of NanjingMedical University,Nanjing,210029)
【Abstract】 Objective To study the acoustic characteristics of vowel sonogram in normal adults and patients with benign vocal fold lesions and explore it's effect on diagnosis and treatment of benign vocal fold lesions.Methods Measurement of voice signal was made using micro-computer and acoustic software during sustained phonation of vowel /a/ in 50 healthy subjects and 50 patients with benign vocal fold lesions.The harmonic waves,formants and noise of the sonogram were analysed. Results There were significant differences of acoustic characteristics between normal and pathologic groups. The sonogram in benign hyperplastic vocal fold lesions showed irregularity,breakage or lack of harmonic wavesand formants,and increase of noise.A three-point scale was used to rate the pathologic sonogram,which reflected hoarse degree judged by perceptual analysis. Postoperative findings included improvement of harmonic waves and formants with decrease of noise. Conclusion The present study suggested that the vowel sonogram is a simple and effective procedure for estimating hoarse voice and evaluating treatment in benign vocal fold lesions and other voice diseases.
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【Key words】 Layngeal disease Acoustics Vowel sonogram
采用物理声学测试方法记录嗓音信号，并进行声学分析，是客观评价发声功能的检查方法。近年来通过采用计算机声学测试系统对50例正常成人及50例声带良性增生性疾病患者进行了嗓音的元音语图检测分析，并与主观心理听觉评价相比较。报告如下：
1 资料与方法
1.1 测试对象
对照组：随机选择健康成年人50例，男性26例，女性24例，年龄18～50岁。发声正常，无耳鼻咽喉、呼吸、神经系统疾病史，无烟酒嗜好。
喉病组：声带良性增生性疾病患者50例，年龄28～60岁。其中局限肥厚性喉炎6例(均为男性)；声带小结18例(均为女性)；声带息肉20例(男18例，女2例)；声带囊肿4例(均为男性)；喉乳头状瘤2例(均为男性)。所有患者均在全麻支撑喉镜下行显微喉外科手术，切除声带良性增生组织。
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1.2 测试系统
采用“电子计算机声学测试系统”进行测试(软件由南京大学声学研究所编制)。语音信号经软件系统分析处理后在荧光屏上显示为三维彩色语图，横轴代表时间，纵轴代表频率，声强以图像浓淡表示。
1.3 测试方法
测试在隔声条件下[环境噪声45 dB(A)以下]进行。受试者口距话筒10 cm，以舒适自然声强及音调发元音/a/，持续2～3 s，重复三次，选取最佳一次语图由计算机记录并打印。逐份分析语图特征，观察谐波，共振峰及噪声等改变。
心理听觉评价根据Isshiki(1966)标准[1]，将嘶哑程度分四级：0-正常；1-轻度嘶哑；2-中度嘶哑；3-重度嘶哑。评价时嘱患者以舒适自然音调及声强读一段短文(100字以内)，由三位有经验医师分别判断其嗓音嘶哑程度，最后综合评价。
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2 结果
2.1 声带良性增生病变的语图特征(附图)。
附图 声带良性增生病变的元音语图声带良性增生病变的元音语图
表现为谐波不规则、断裂甚至缺失，各共振峰不同程度破坏或消失，噪声成分增加等。根据语谱图损害程度可分三种类型，Ⅰ型为谐波基本规则、连续、均匀或稍不规则，低频区可见增多的噪声成分；Ⅱ型为中频区谐波不规则、断裂甚至缺失，F3减弱或消失，低频区噪声成分增加并扩展至高频区；Ⅲ型为中、高频区谐波基本消失，低频区谐波亦不规则、断裂，F2、F3基本消失，噪声成分进一步增多，分布于低、中、高频区。文中的病例声带小结者一般为Ⅰ型语图；声带息肉、局限肥厚、声带囊肿等多为Ⅱ型语图；声带广基息肉、乳头状瘤等表现为Ⅲ型语图(表1)。
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表1 声带良性增生病变的语图分型 病种
例数
语 图
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
小结
18
16
2…
息肉
20…
16
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4
肥厚
6…
6…
囊肿
4…
4…
乳头状瘤
2……
2
合计
50
16
28
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6
2.2 嗓音心理听觉评价与语图的关系(表2)。表2 声音嘶哑度与语图关系(例数) 嘶哑度
总数
元音语图
正常
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
0
50
48
2……
1
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16…
15
1…
2
28…
1
27…
3
6………
6
合计
100
48
18
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28
6
元音语图分型可反映嗓音嘶哑程度：0级嗓音多表现为正常语图；1级嘶哑多为Ⅰ型语图；2级嘶哑表现为Ⅱ型语图；3级嘶哑一般为Ⅲ型语图(表2)。
2.3 喉显微手术前后语图比较
多数患者声带良性增生组织切除后谐波、共振峰规律及连续性逐渐恢复，噪声成分逐渐减少。18例Ⅰ型语图者术后14例语图基本恢复正常，3例仍为Ⅰ型语图，1例转差呈Ⅱ型语图。28例Ⅱ型语图术后10例恢复为正常语图，16例转为Ⅰ型语图，2例仍为Ⅱ型语图。6例Ⅲ型语图术后2例转为Ⅰ型、4例转为Ⅱ型。术后语图无明显改善者均表现声带反应性充血、肿胀。1例Ⅰ型转为Ⅱ型语图者表现声带闭合欠佳，可能系手术损伤深层组织所致。
3 讨论
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元音语图的谐波、共振峰及噪声成分的变化可反映嗓音功能状况。郭志祥[1]报告中国人正常元音语图特点为：谐波呈正弦、均匀、规律的波纹状，第1、2共振峰带明显而清楚，4 kHz以上的高频区噪声成分极少。这种正常语图的形成是声带在气流动力作用下节律性开闭及振动的结果，当声带由于病理改变而造成闭合及振动异常致嗓音嘶哑时，语图可出现损害性改变。杨式麟等报告病态嗓音频谱可不同程度地出现噪声[2]；郭志祥[1]认为病态嗓音语图特征是：(1)出现非周期性波形(表示声门开闭不规则)；(2)声谱中高频能量增加(表示声门闭合不全而漏气)；(3)共振峰遭到破坏。本文观察表明：声带良性增生性疾病患者元音语图改变主要为谐波及共振峰带不同程度破坏、紊乱、断裂甚至消失；谱图噪声成分不同程度增多。这种语图规律性的破坏及异常成分的掺入，显然与声带增生组织影响声带节律性振动及有效闭合有关。
1967年Yanagihara将语图按嘶哑程度分四型；杨式麟等将病态嗓音频谱图分为五度两型[2]；郭志祥在上述分型基础上将语图分为六型[3]。本文根据谱图谐波、共振峰损害的程度及噪声成分的多少将语图分三型，这三型谱图变化与嗓音心理听觉评价所判断的嘶哑程度基本一致。因而，可以认为元音语图可以视觉图象的形式反映声音嘶哑程度，为病态嗓音临床评价及疗效判断提供客观依据，弥补了主观心理听觉评价方法的不足。
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喉显微手术治疗前后元音语图观察表明，手术后随患者嘶哑程度降低，语图谐波及共振峰规律及连续性逐渐恢复，噪声成分逐渐减少，反映声带增生组织去除后闭合及振动功能逐渐恢复。说明这种嗓音声学分析方法可客观评价手术治疗效果，如手术后噪声成分下降，谐波及共振峰逐渐恢复，表明治疗有一定效果，如谐波及共振峰完全恢复正常，噪声基本消失，表明痊愈；如术后语图无明显变化，则表明治疗效果不佳或存在反应性充血、肿胀；如治疗后谐波损害更明显，噪声成分更多，则要注意是否手术造成声带深层组织的损伤。
4 参考文献
1 郭志祥主编.声图及其在喉科的临床应用.上海：上海医科大学出版社，1991.79～148.
2 杨式麟，胡连生，韩仲明.嗓音频谱分析及其临床应用.中华耳鼻咽喉科杂志，1986，21∶275.
3 郭志祥，甘晓凡.声图在喉科的应用.中华耳鼻咽喉科杂志，1988，23∶357., 百拇医药
单位：徐洁洁 卜行宽 陆玲 南京医科大学第一附属医院耳鼻咽喉科(210029)；杨道淳 方圆 南京大学声学研究所
关键词：喉疾病；声学；元音语图
听力学及言语疾病杂志990203 【摘要】 目的 研究正常人及声带良性增生性疾病患者元音语图声学特征，探讨该测试方法在声带良性增生疾病的诊断及治疗中的应用价值。方法 采用“电子计算机声学测试系统”对50例正常成人及50例声带良性增生性疾病患者发持续元音/a/时的声音信号进行检测，分析元音语图谐波、共振峰及噪声成分特征及变化规律。结果 声带良性增生性病变者语图表现谐波及共振峰不规则、断裂甚至缺失，噪声成分增加。病理语图分为三种类型，可反映心理听觉评价的嗓音嘶哑程度。喉显微手术后语图可表现谐波及共振峰规律及连续性逐渐恢复，噪声成分逐步减少。结论 计算机元音语图测试方法简单、有效，可为声带良性增生及其它嗓音疾病者声音嘶哑程度的判断及疗效评价提供客观依据。
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Sonogram Analysis of Vowel in Patients With Benign Vocal Fold Lesions
Xu Jiejie,Bu Xingkuan, Yang Daochun,et al.
(Department of Otolaryngology, First affiliated Hospital of NanjingMedical University,Nanjing,210029)
【Abstract】 Objective To study the acoustic characteristics of vowel sonogram in normal adults and patients with benign vocal fold lesions and explore it's effect on diagnosis and treatment of benign vocal fold lesions.Methods Measurement of voice signal was made using micro-computer and acoustic software during sustained phonation of vowel /a/ in 50 healthy subjects and 50 patients with benign vocal fold lesions.The harmonic waves,formants and noise of the sonogram were analysed. Results There were significant differences of acoustic characteristics between normal and pathologic groups. The sonogram in benign hyperplastic vocal fold lesions showed irregularity,breakage or lack of harmonic wavesand formants,and increase of noise.A three-point scale was used to rate the pathologic sonogram,which reflected hoarse degree judged by perceptual analysis. Postoperative findings included improvement of harmonic waves and formants with decrease of noise. Conclusion The present study suggested that the vowel sonogram is a simple and effective procedure for estimating hoarse voice and evaluating treatment in benign vocal fold lesions and other voice diseases.
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【Key words】 Layngeal disease Acoustics Vowel sonogram
采用物理声学测试方法记录嗓音信号，并进行声学分析，是客观评价发声功能的检查方法。近年来通过采用计算机声学测试系统对50例正常成人及50例声带良性增生性疾病患者进行了嗓音的元音语图检测分析，并与主观心理听觉评价相比较。报告如下：
1 资料与方法
1.1 测试对象
对照组：随机选择健康成年人50例，男性26例，女性24例，年龄18～50岁。发声正常，无耳鼻咽喉、呼吸、神经系统疾病史，无烟酒嗜好。
喉病组：声带良性增生性疾病患者50例，年龄28～60岁。其中局限肥厚性喉炎6例(均为男性)；声带小结18例(均为女性)；声带息肉20例(男18例，女2例)；声带囊肿4例(均为男性)；喉乳头状瘤2例(均为男性)。所有患者均在全麻支撑喉镜下行显微喉外科手术，切除声带良性增生组织。
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1.2 测试系统
采用“电子计算机声学测试系统”进行测试(软件由南京大学声学研究所编制)。语音信号经软件系统分析处理后在荧光屏上显示为三维彩色语图，横轴代表时间，纵轴代表频率，声强以图像浓淡表示。
1.3 测试方法
测试在隔声条件下[环境噪声45 dB(A)以下]进行。受试者口距话筒10 cm，以舒适自然声强及音调发元音/a/，持续2～3 s，重复三次，选取最佳一次语图由计算机记录并打印。逐份分析语图特征，观察谐波，共振峰及噪声等改变。
心理听觉评价根据Isshiki(1966)标准[1]，将嘶哑程度分四级：0-正常；1-轻度嘶哑；2-中度嘶哑；3-重度嘶哑。评价时嘱患者以舒适自然音调及声强读一段短文(100字以内)，由三位有经验医师分别判断其嗓音嘶哑程度，最后综合评价。
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2 结果
2.1 声带良性增生病变的语图特征(附图)。
附图 声带良性增生病变的元音语图声带良性增生病变的元音语图
表现为谐波不规则、断裂甚至缺失，各共振峰不同程度破坏或消失，噪声成分增加等。根据语谱图损害程度可分三种类型，Ⅰ型为谐波基本规则、连续、均匀或稍不规则，低频区可见增多的噪声成分；Ⅱ型为中频区谐波不规则、断裂甚至缺失，F3减弱或消失，低频区噪声成分增加并扩展至高频区；Ⅲ型为中、高频区谐波基本消失，低频区谐波亦不规则、断裂，F2、F3基本消失，噪声成分进一步增多，分布于低、中、高频区。文中的病例声带小结者一般为Ⅰ型语图；声带息肉、局限肥厚、声带囊肿等多为Ⅱ型语图；声带广基息肉、乳头状瘤等表现为Ⅲ型语图(表1)。
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表1 声带良性增生病变的语图分型 病种
例数
语 图
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
小结
18
16
2…
息肉
20…
16
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4
肥厚
6…
6…
囊肿
4…
4…
乳头状瘤
2……
2
合计
50
16
28
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2.2 嗓音心理听觉评价与语图的关系(表2)。表2 声音嘶哑度与语图关系(例数) 嘶哑度
总数
元音语图
正常
Ⅰ型
Ⅱ型
Ⅲ型
0
50
48
2……
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15
1…
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28…
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合计
100
48
18
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28
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元音语图分型可反映嗓音嘶哑程度：0级嗓音多表现为正常语图；1级嘶哑多为Ⅰ型语图；2级嘶哑表现为Ⅱ型语图；3级嘶哑一般为Ⅲ型语图(表2)。
2.3 喉显微手术前后语图比较
多数患者声带良性增生组织切除后谐波、共振峰规律及连续性逐渐恢复，噪声成分逐渐减少。18例Ⅰ型语图者术后14例语图基本恢复正常，3例仍为Ⅰ型语图，1例转差呈Ⅱ型语图。28例Ⅱ型语图术后10例恢复为正常语图，16例转为Ⅰ型语图，2例仍为Ⅱ型语图。6例Ⅲ型语图术后2例转为Ⅰ型、4例转为Ⅱ型。术后语图无明显改善者均表现声带反应性充血、肿胀。1例Ⅰ型转为Ⅱ型语图者表现声带闭合欠佳，可能系手术损伤深层组织所致。
3 讨论
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元音语图的谐波、共振峰及噪声成分的变化可反映嗓音功能状况。郭志祥[1]报告中国人正常元音语图特点为：谐波呈正弦、均匀、规律的波纹状，第1、2共振峰带明显而清楚，4 kHz以上的高频区噪声成分极少。这种正常语图的形成是声带在气流动力作用下节律性开闭及振动的结果，当声带由于病理改变而造成闭合及振动异常致嗓音嘶哑时，语图可出现损害性改变。杨式麟等报告病态嗓音频谱可不同程度地出现噪声[2]；郭志祥[1]认为病态嗓音语图特征是：(1)出现非周期性波形(表示声门开闭不规则)；(2)声谱中高频能量增加(表示声门闭合不全而漏气)；(3)共振峰遭到破坏。本文观察表明：声带良性增生性疾病患者元音语图改变主要为谐波及共振峰带不同程度破坏、紊乱、断裂甚至消失；谱图噪声成分不同程度增多。这种语图规律性的破坏及异常成分的掺入，显然与声带增生组织影响声带节律性振动及有效闭合有关。
1967年Yanagihara将语图按嘶哑程度分四型；杨式麟等将病态嗓音频谱图分为五度两型[2]；郭志祥在上述分型基础上将语图分为六型[3]。本文根据谱图谐波、共振峰损害的程度及噪声成分的多少将语图分三型，这三型谱图变化与嗓音心理听觉评价所判断的嘶哑程度基本一致。因而，可以认为元音语图可以视觉图象的形式反映声音嘶哑程度，为病态嗓音临床评价及疗效判断提供客观依据，弥补了主观心理听觉评价方法的不足。
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喉显微手术治疗前后元音语图观察表明，手术后随患者嘶哑程度降低，语图谐波及共振峰规律及连续性逐渐恢复，噪声成分逐渐减少，反映声带增生组织去除后闭合及振动功能逐渐恢复。说明这种嗓音声学分析方法可客观评价手术治疗效果，如手术后噪声成分下降，谐波及共振峰逐渐恢复，表明治疗有一定效果，如谐波及共振峰完全恢复正常，噪声基本消失，表明痊愈；如术后语图无明显变化，则表明治疗效果不佳或存在反应性充血、肿胀；如治疗后谐波损害更明显，噪声成分更多，则要注意是否手术造成声带深层组织的损伤。
4 参考文献
1 郭志祥主编.声图及其在喉科的临床应用.上海：上海医科大学出版社，1991.79～148.
2 杨式麟，胡连生，韩仲明.嗓音频谱分析及其临床应用.中华耳鼻咽喉科杂志，1986，21∶275.
3 郭志祥，甘晓凡.声图在喉科的应用.中华耳鼻咽喉科杂志，1988，23∶357., 百拇医药