本發(fā)明涉及聲學(xué)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于刺激聲音多音調(diào)測試的內(nèi)耳噪聲頻率測量方法。

背景技術(shù)：

耳鳴主要是指在沒有外界聲、電刺激下，耳朵主觀感受到不舒服聲音的一種聽覺功能紊亂現(xiàn)象。主觀性耳鳴指“在外界無聲源刺激或電刺激時耳內(nèi)或顱內(nèi)出現(xiàn)聲音感覺的癥狀, 并且持續(xù)超過5分鐘以上”。主觀性耳鳴病因眾多，且大多數(shù)臨床上無法明確病因，而且耳鳴是一種主觀病癥，缺乏客觀診斷手段，這些都導(dǎo)致耳鳴的診斷困難，治療療效欠佳。

耳鳴患者普遍對耳鳴的原因以及后果存在疑問和顧慮, 治療的重點是讓患者了解他們的耳鳴, 向患者解釋耳鳴產(chǎn)生的原因、發(fā)展規(guī)律, 以及耳鳴如何引起其他伴隨癥狀。這也符合心理學(xué)上的一個原理：已知的現(xiàn)象, 即使是令人不愉快的, 也不會比那些未知的東西更令人恐慌。

耳鳴一直是臨床頑癥之一,臨床診斷主要依靠病史和主觀聽力學(xué)檢查,現(xiàn)有的客觀檢查聽功能的方法并未能為耳鳴提供客觀證據(jù)。在嘈雜噪音下，內(nèi)耳聽覺細胞就會受損，向大腦傳遞錯誤聽覺信號，從而引發(fā)耳鳴。耳鳴診斷的核心在于耳鳴檢測，即利用耳鳴的聲學(xué)特性做出每個耳鳴患者“特征性”的診斷，這也是耳鳴治療的前提。

耳鳴檢測主要包含耳鳴的四個心理聲學(xué)特征：頻率、響度、最小掩蔽級和殘余后抑制。耳鳴檢測的關(guān)鍵是快速、高效和精準的進行耳鳴匹配。音調(diào)匹配值能夠較好地反映患者主觀感知的耳鳴音調(diào)高低。聲音的頻率決定聲音的音調(diào)：音調(diào)高，則聲音輕、短、尖或細；音調(diào)低，則聲音重、長、悶或粗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明從聽覺感知和雙耳的注意機制出發(fā)，結(jié)合心理物理學(xué)的方法，提供了一種基于刺激聲音多音調(diào)測試的內(nèi)耳噪聲頻率測量方法。方法首先基于外部聲音建立待實驗測試的不同音調(diào)的聲音刺激，對于某一基準響度和頻率的聲音組合，以兩種方式進行音調(diào)調(diào)節(jié)，包括頻率恒定水平聲音刺激和頻率變化水平聲音刺激；然后對于每種調(diào)節(jié)方式，測試者通過播放待實驗測試的目標聲音組，對實驗刺激進行判斷，按鍵確定兩個水平聲音刺激中哪段包含的平均尖銳度比較大；最后通過采集不同基準響度和頻率組合下，不同音調(diào)區(qū)間等級下的聲音刺激評測數(shù)據(jù)，對數(shù)值進行分析和擬合，根據(jù)擬合公式獲得內(nèi)耳噪聲頻率的測量結(jié)果。

本發(fā)明方法的步驟如下：

(1) 基于某一基準頻率和響度的聲音組合，以不同的可變性音調(diào)區(qū)間等級，頻率恒定水平和頻率變化水平兩種方式生成刺激聲音；

(2) 根據(jù)被測試人對不同音調(diào)兩種聲音尖銳程度判斷的按鍵反應(yīng)，控制播放實驗刺激聲音組；

(3) 獲取實驗數(shù)據(jù)，進行擬合后分別計算得到頻率恒定水平和頻率變化水平下內(nèi)耳噪聲的頻率量；

(4) 對其它頻率和響度的聲音組合，類似上述步驟獲得對應(yīng)的頻率恒定水平和頻率變化水平內(nèi)耳噪聲的頻率量；

(5) 對測量結(jié)果進行可視化展示。

其中，步驟(1) 基于某一基準頻率和響度的聲音組合，以不同的可變性音調(diào)區(qū)間等級，頻率恒定水平和頻率變化水平兩種方式生成刺激聲音，具體為:對于預(yù)先設(shè)定的某一基準響度L1和頻率F1，針對不同的音調(diào)區(qū)間?f，以頻率恒定水平生成兩種聲音水平，即聲音水平1（B1）和聲音水平2（B2）。聲音水平1（B1）和聲音水平2（B2）的整體水平的響度都為L1 dB SPL，平均頻率為F1 Hz，具體B1和B2的頻率分別是（F1-）Hz和（F1+）Hz，B1和B2聲音的中心頻率的均差值為?f。

以頻率變化水平生成兩種聲音水平，即聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）。聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）的平均水平為L1dB SPL，頻率為F1 Hz。引入一個零均值的高斯隨機變量到聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）的頻率中，隨機變量的標準差設(shè)置為兩個間隔中心頻率的均差的1/2。其中兩個分布的聲音中心頻率的均差值為?f，即兩個中心頻率的均值分別是（F1-）Hz和（F1+）Hz，兩個中心頻率的共同標準差為1/2?f。也就是說最終聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）的頻率分別為（F1-+μ₁）Hz和（F1++μ₂）Hz，μ₁,μ₂皆為均值為0，標準差為的隨機變量。

其中，步驟(2) 根據(jù)被測試人對不同音調(diào)兩種聲音尖銳程度判斷的按鍵反應(yīng)，控制播放實驗刺激聲音組，具體為：在實驗測試過程中測試者判斷所播放的間隔短暫的兩個頻率聲音刺激中哪段包含的聲音更加的尖銳，在每個實驗刺激播放結(jié)束時，測試者立即進行二選一強制性判斷。當(dāng)被測試者按鍵判斷連續(xù)正確兩次時，?f將變小，也就是加大兩個不同音調(diào)聲音之間區(qū)分的難度；當(dāng)被測試者按鍵判斷錯誤時，?f將變大，也就是減少兩個不同音調(diào)聲音之間區(qū)分的難度。 當(dāng)?f變換后，對于頻率恒定水平方式，需要結(jié)合原來響度L1和新的B1,B2聲音頻率（F1-）Hz 和（F1+） Hz，重新生成刺激聲音；對于頻率變化水平方式，需要結(jié)合原來響度L1和新的B3,B4聲音頻率（F1-+μ₁）Hz 和（F1++μ₂） Hz，重新生成刺激聲音；最后按上述方式進行播放。當(dāng)被測試者進行K次的按鍵后，如K=50,取最后p個拐點所對應(yīng)的音調(diào)區(qū)間?f進行平均，所得平均值即為該試次的臨界音調(diào)區(qū)間。對該基準響度和頻率，進行m個實驗試次的測驗，對獲得的m個臨界音調(diào)區(qū)間求取平均值，獲得被測試人在該基準響度和頻率的最終臨界音調(diào)區(qū)間值?f。

其中，步驟(3) 獲取實驗數(shù)據(jù)，進行擬合后分別計算得到頻率恒定水平和頻率變化水平下內(nèi)耳噪聲的頻率量，具體為：在恒定水平下內(nèi)耳噪聲頻率測算結(jié)果為,?f即為上一步驟所獲得的最終臨界音調(diào)區(qū)間值，即在某一基準響度和頻率下，恒定水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲頻率為多個試次的臨界音調(diào)區(qū)間的平均值。在變化水平下的內(nèi)耳噪聲頻率測算結(jié)果為，即在某一基準響度和頻率下，變化水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲頻率為多個試次的臨界音調(diào)區(qū)間的平均值乘以0.866。

其中，步驟(4) 對其它頻率和響度的聲音組合，類似上述步驟獲得對應(yīng)的頻率恒定水平和頻率變化水平內(nèi)耳噪聲的頻率量，具體為：對其它響度和頻率的聲音組合，比如響度取值為[10dB,50dB,70dB,90dB],頻率取值為[500Hz,2000Hz,8000Hz],對響度和頻率進行組合后，形成12個基準測試點。對每個組合的基準測試點，利用上述步驟1-3獲取得到在恒定水平和變化水平下的內(nèi)耳噪聲的頻率。

其中，步驟(5)對測量結(jié)果進行可視化展示，具體為：對恒定水平和變化水平得到的內(nèi)耳噪聲頻率進行可視化展示。對于每個響度和頻率組合的基準測試點，經(jīng)過m個實驗試次的測驗，在獲取這m個臨界音調(diào)區(qū)間平均值時，同時獲取方差值。以響度為X軸，頻率為Y軸，內(nèi)耳噪聲的頻率量為Z軸，對于響度和頻率組合后的12個基準測試點，以三維方式在Z軸方向上展示內(nèi)耳噪聲的頻率量和對應(yīng)的方差值。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的流程圖。

圖2為本發(fā)明實施例中使用的對不同音調(diào)的聲音播放過程的控制方法示例圖。

圖3為在頻率恒定水平調(diào)節(jié)方式下，多種基準響度和頻率組合下所獲得內(nèi)耳噪聲頻率的可視化展示結(jié)果圖。

圖4為在頻率變化水平調(diào)節(jié)方式下，多種基準響度和頻率組合下所獲得內(nèi)耳噪聲頻率的可視化展示結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實例，對本發(fā)明進行詳細的描述。

本發(fā)明的內(nèi)耳噪聲頻率測量方法是一種基于患者反復(fù)聽覺判斷的主觀測量方法，本發(fā)明方法的具體步驟如下。

一、基于某一基準頻率和響度的聲音組合，以不同的可變性音調(diào)區(qū)間等級，頻率恒定水平和頻率變化水平兩種方式生成刺激聲音。

1.1 頻率恒定水平下的刺激聲音生成。

對于預(yù)先設(shè)定的某一基準響度L1和頻率F1，如響度L1=70dB,頻率F1=2000Hz，針對不同的音調(diào)區(qū)間?f，如?f的初始值為40Hz，以恒定水平生成兩種聲音水平，即聲音水平1（B1）和聲音水平2（B2）。聲音水平1（B1）和聲音水平2（B2）的整體水平的響度都為L1 dB SPL，平均頻率為F1 Hz，具體B1和B2的頻率分別是（F1-）Hz和（F1+）Hz，B1和B2聲音的中心頻率的均差值為?f。

音調(diào)區(qū)間?f是一變量，后續(xù)會隨著被測試人的測試反應(yīng)進行改變，比如被測試人按鍵錯誤時，?f會變大；反之按鍵正確時，?f會變小。按照以上步驟，根據(jù)不同?f，生成對應(yīng)于不同?f的待實驗測試的聲音刺激組。

1.2頻率變化水平下的刺激聲音生成。

對于預(yù)先設(shè)定的某一基準響度L1和頻率F1，如響度L1=70dB,頻率F1=2000Hz，以頻率變化水平的方式生成聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）。聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）的平均水平為L1dB SPL，頻率為F1 Hz。引入一個零均值的高斯隨機變量到聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）的頻率中，隨機變量的標準差設(shè)置為兩個間隔中心頻率的均差的1/2。其中兩個分布的聲音中心頻率的均差值為?f，即兩個中心頻率的均值分別是（F1-）Hz和（F1+）Hz，兩個中心頻率的共同標準差為1/2?f。最終聲音水平1（B3）和聲音水平2（B4）的頻率分別為（F1-+μ₁）Hz和（F1++μ₂）Hz，μ₁,μ₂皆為均值為0，標準差為的隨機變量。

二、 根據(jù)被測試人對不同音調(diào)兩種聲音尖銳程度判斷的按鍵反應(yīng)，控制播放實驗刺激聲音組。

在實驗測試的過程中，某一音調(diào)區(qū)間?f下生成的兩種聲音刺激將播放給被測試者。播放待測試的實驗刺激聲音組的順序如圖2所示。對于頻率恒定水平方式，在呈現(xiàn)T1時間長度的靜音以后，播放前后間隔T3時間長度的靜音的聲音水平B1和B2，其中B1和B2的播放時間長度都為T2。每個試次中B1，B2出現(xiàn)的前后順序隨機設(shè)置。等兩個聲音水平都播放結(jié)束后要求被測試者進行按鍵判斷。測試者反應(yīng)后，在下一個試次開始前有一個T4時間長度的間隔區(qū)間。對于頻率變化水平方式，過程一樣，區(qū)別在于換成B3和B4聲音。

在實驗測試過程中測試者判斷所播放的間隔短暫的兩個頻率聲音刺激中哪段包含的聲音更加的尖銳，在每個實驗刺激播放結(jié)束時，測試者立即進行二選一強制性判斷。

當(dāng)被測試者按鍵判斷連續(xù)正確兩次時，?f將變小，也就是加大兩個不同音調(diào)聲音之間區(qū)分的難度，具體方法為：在前幾次的連續(xù)正確的情況，將?f每次除以2，而之后如果還是連續(xù)正確，則將?f每次除以1.2，以逐步逼近臨界可區(qū)分的?f。

當(dāng)被測試者按鍵判斷錯誤時，?f將變大，也就是減少兩個不同音調(diào)聲音之間區(qū)分的難度，具體方法為：在前幾次錯誤的情況，將?f每次乘以2，之后如果還是錯誤，則將?f每次乘以1.2，以逐步逼近臨界可區(qū)分的?f。

當(dāng)?f變換后，對于頻率恒定水平方式，需要結(jié)合原來響度L1和新的B1,B2聲音頻率（F1-）Hz 和（F1+） Hz，重新生成刺激聲音；對于頻率變化水平方式，需要結(jié)合原來響度L1和新的B3,B4聲音頻率（F1-+μ₁）Hz 和（F1++μ₂） Hz，重新生成刺激聲音；最后按上述方式進行播放。

當(dāng)被測試者進行K次的按鍵后，如K=50，取最后p個拐點所對應(yīng)的音調(diào)區(qū)間?f進行平均，如p=6，所得平均值即為該試次的臨界音調(diào)區(qū)間。對該基準響度和頻率，進行m個實驗試次的測驗，對獲得的m個臨界音調(diào)區(qū)間求取平均值，獲得被測試人在該基準響度和頻率的最終臨界音調(diào)區(qū)間值?f。

在本步驟中，所述測試者對實驗刺激進行判斷，實驗要求如下：選取測試者對聽覺實驗刺激進行的實驗，測試在隔音室中進行。可選地，測試實驗過程中，聲音信號通過24位的創(chuàng)新聲卡(PCI128)輸出到AURICAL系統(tǒng)，然后再通過兩個耳機(Model HDA 200)呈現(xiàn)給測試者。

所述測試者的選取要求如下：測試者經(jīng)過左耳和右耳的分別純音聽閾測試，在0.125-8 kHz的頻率范圍內(nèi)具有正常（純音測聽閾限不大于20 dB）且平衡（兩耳的閾限差別不大于15 dB）的純音測聽閾限。

三、獲取實驗數(shù)據(jù)，進行擬合后分別計算得到頻率恒定水平和頻率變化水平下內(nèi)耳噪聲的頻率量。

3.1恒定水平下的內(nèi)耳噪聲頻率測算。

根據(jù)辨別力指數(shù)的定義，經(jīng)過變換計算后，內(nèi)耳的噪聲頻率可表達為：

式中代表內(nèi)耳的噪聲頻率，代表外界噪聲的頻率，在恒定水平下，上式中?f即為上一步驟所獲得的最終臨界頻率區(qū)間值，另外根據(jù)上述控制播放實驗刺激聲音組的方式，辨別力指數(shù)=1，結(jié)合以上變量情況，可得內(nèi)耳的噪聲頻率,即在某一基準響度和頻率下，恒定水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲頻率為多個試次的臨界音調(diào)區(qū)間的平均值。

3.2變化水平下的內(nèi)耳噪聲頻率測算。

在變化水平下，根據(jù)上述實驗的設(shè)置，外部噪聲的頻率為。同樣根據(jù)辨別力指數(shù)的定義，經(jīng)過變換計算后，內(nèi)耳的噪聲頻率可表達為：

式中代表內(nèi)耳的噪聲頻率。根據(jù)上述控制播放實驗刺激聲音組的方式，辨別力指數(shù)=1，結(jié)合以上變量情況，故內(nèi)耳的噪聲頻率，即在某一基準響度和頻率下，變化水平下測量所得的內(nèi)耳噪聲頻率為多個試次的臨界音調(diào)區(qū)間的平均值乘以0.866。

四、對其它頻率和響度的聲音組合，類似上述步驟獲得對應(yīng)的頻率恒定水平和頻率變化水平內(nèi)耳噪聲的頻率量。

對其它響度和頻率的聲音組合，比如響度取值為[10dB,50dB,70dB,90dB],頻率取值為[500Hz,2000Hz,8000Hz],對響度和頻率進行組合后，形成12個基準測試點。對每個組合的基準測試點，利用上述步驟1~3獲取得到在恒定水平和變化水平下的內(nèi)耳噪聲的頻率。

五、對測量結(jié)果進行可視化展示。

對恒定水平和變化水平得到的內(nèi)耳噪聲頻率進行可視化展示。對于每個響度和頻率組合的基準測試點，經(jīng)過m個實驗試次的測驗，在獲取這m個臨界音調(diào)區(qū)間平均值時，同時獲取方差值。以響度為X軸，頻率為Y軸，內(nèi)耳噪聲的頻率量為Z軸，對于響度和頻率組合后的12個基準測試點，以三維方式在Z軸方向上展示內(nèi)耳噪聲的頻率量和對應(yīng)的方差值。圖3和圖4分別對應(yīng)恒定水平和變化水平下被測試人內(nèi)耳噪聲頻率量在不同基準測試點位置的可視化展示結(jié)果。

綜上所述，本發(fā)明提出了一種基于刺激聲音多音調(diào)測試的內(nèi)耳噪聲頻率測量方法。音調(diào)調(diào)節(jié)方式分為兩種：頻率恒定水平調(diào)節(jié)和頻率變化水平調(diào)節(jié)。通過多次測試被測試人的臨界音調(diào)區(qū)間，結(jié)合辨別力指數(shù)定義及實驗設(shè)定的假設(shè)條件，獲取對應(yīng)的內(nèi)耳噪聲頻率量。

盡管為說明目的公開了本發(fā)明的具體實施例和附圖，其目的在于幫助理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是不可能的。因此，本發(fā)明不應(yīng)局限于最佳實施例和附圖所公開的內(nèi)容。當(dāng)前公開的實施例在所有方面應(yīng)被理解為說明性的而非對其請求保護的范圍的限制。