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数字信号处理技术在治疗言语疾病中的应用2006-9-5 22:33:04
数字信号处理（DSP）作为信号与信息处理的一个分支学科，已有很长的发展历史，但它又是一个新兴的、极富活力的学科，活跃在声学、语音学、言语和语言病理学、听力学、电子学、计算机科学、自动控制、应用数学等学科的最前沿。在信号处理过程中，采用DSP技术有许多优点。DSP所能完成的功能，有许多靠模拟技术完成起来是很困难的，甚至无法完成。DSP的主要优点有可编程控制、可靠性好、可重复性好、产品的一致性好、易于实现自适应算法和可大规模集成。
近年来，信号处理（DSP）技术在各个领域里得到越来越广泛的应用，尤其在传播失调领域里DSP的技术和产品可以说出现了飞跃的发展。在听力学方面，自从1983年第一台取名“凤凰”的数码助听器诞生到现在，虽然已有20多年的历史，但是，真正意义的完全数字助听器问世到现在，不过近十年的时间，现在新的完全开发平台数码助听器大大提高了助听器的质量，扩展了使用功能。
与此相比，在言语和语言病理学领域，信号处理（DSP）技术的应用稍慢一些。但是，近年来，以DSP技术为基础研发的言语康复器械开始得到关注。加拿大的Armson博士领导的达尔豪斯大学大众传播失调研究生院和以Kalinowski 教授为主的美国东卡来纳大学口吃研究实验室在这方面有独到的研究。从90年代初期开始，他们共发表了近60篇专题研究沦文，研究使用数字技术来实现延时听觉反馈和移频听觉反馈，治疗口吃患者，取得了重大成果。1993年，Kalinowski教授和Armson博士在《语言和言语》杂志上发表的题为《听觉反馈和语速变化对口吃频率的影响》论文被认为是当今引导研究DAF和FAF治疗口吃的重要文献。他们的研究表明使用延时听觉反馈时，口吃症状能减轻70-80%，如果同时使用移频听觉反馈的调整（如下降或上升一个八度），口吃症状可减轻80-90%。
在DSP数字技术还没有得到充分利用时，大部分言语疾病治疗和康复均在实验室里进行，虽然有一定效果，但不能从根本上来帮助患者减轻日常生活中的困扰。因此，在言语和语言病理学领域里，研究和发展的重点是如何将数字信号处理（DSP）技术变成微型化，具有低功耗能被患者接受并每天使用。同时，由此开发的产品具有同等的功效。近年来，将数字技术应用到诊断和治疗言语疾病可谓风气云生，许多新的技术和产品纷纷问世，值得关注。其中思比易微型全数字口吃矫正器充分体现了数字技术的优势。该技术是基于微型专用芯片而开发的，是一个开放型平台的数字语音处理器械，其16位DSP核心、两个14位A/D转换器、一个14位D/A转换器和其它外围设备完全基于0.18μ工艺制造的微型超大规模集成电路，具有相当强大的处理功能。
从2001年起，思比易微型全数字口吃矫正器的临床试验分别在美国、加拿大、挪威和南非进行。其中一部分结果已陆续在全球学术杂志上发表，包括世界著名的SCI名录的《美国生物工程年鉴杂志》、英国《残疾和康复杂志》、美国《言语、语言和听力研究》杂志、《国际语言交流失调》杂志等。2005年在加拿大言语语言病理学家和听力学家学会的年会上，加拿大达尔豪斯大学大众传播失调研究生院的奥康力等公布了他们对思比易微型全数字口吃矫正器的第一期试验结果，表明该口吃矫正器对患者有明显的治疗效果。2006年宣读了其第二期试验结果，进一步证明了其显著对疗效。
除了对口吃患者的治疗效果，国外学者开始将思比易微型全数字口吃矫正器用于其他言语语言疾病的治疗。2005年芝加哥来西大学医学中心的艾米丽.王博士发表了《使用思比易微型全数字口吃矫正器改善帕金森患者的言语清晰度》的论文，她和她的同事的研究表明思比易微型全数字口吃矫正器对帕金森患者也有重要的作用。与此同时，美国东卡来纳大学口吃研究实验室共申请了4项与思比易微型全数字口吃矫正器有关的专利，其中一项是使用该器械治疗一系列言语和语言的疾病，包括失语等。在到目前为止，全球已有超过7000 口吃患者在使用思比易微型全数字口吃矫正器，报道的治疗效果在50%~90%之间，与早期的实验结果基本吻合。目前，思比易微型口吃矫正器的临床效果仍在全球各大研究机构进行深入的临床试验，进一步确定其长期效果。
值得一提的是在2003年第一期英国学术杂志《残疾和康复》，刊登了一篇使用思比易微型全数字口吃矫正器达100小时的案例。这篇题名为〈使用耳道式口吃矫正器连续大学执教100小时的效果各案报道：临床观察自述〉的作者正是世界著名口吃研究专家，美国言语病理学家Kalinowski教授。这篇论文记述了他多年饱受口吃折磨的经历和连续使用思比易微型全数字口吃矫正器100小时的感受。Kalinowski教授实际使用时间已近4年，是目前世界上使用思比易微型全数字口吃矫正器时间最长的患者之一。在这篇论文里，Kalinowski教授对其效果作了客观的评价，他说：“我写这篇文章的目的是讲述在过去的10个月里，我的言语从没有象现在这样正常…..轻松，快速，自然，随心所欲。使用口吃矫正器后，教书变成了一种从没有过的快乐。”
在介绍数字技术治疗语言传播失调疾病时，另一个值得关注的是数字无线调频辅听系统的推广应用。大量文献报道无线调频辅听系统在对听感知和中枢听觉处理失调的儿童的康复中有重要作用。目前的研究结果分析，影响儿童中枢听觉处理失调占正常儿童中的3％－5％，患记忆障碍、多动症的儿童占4％－12％，患学习障碍儿童高达5％－10％。通常，家长和老师把这类儿童一概视为有听觉困难。尤其在噪音环境下，他们对言语的理解非常困难，无法进行正常交流，使得他们的智力发育、语言形成和学习受到极大影响。
美国的著名学者Jerger 和Muziek 在2000年发现这些儿童的临床症状属于中枢听觉系统失调和其它障碍引起的。但是，从听力学的角度来看，这部分儿童的听力完全正常。于是，他们在其治疗中，开始让这些儿童使用无线调频辅听系统，结果有效地改进了儿童对声音的接受，从而大大减缓这些疾病的影响。下面是无线调频辅听系统的作用：
1． 使用无线调频辅听系统，学生可以清晰准确地听到老师讲话，不受噪音干扰，提高言语可懂度。
2． 由于教师声音清晰，信号明确，提高了儿童注意力。
3． 由于可懂度的增加，不需要儿童过渡关注对词语的聆听，他们可以将注意力转移其它学习上。
4． 由于学生在教室里的学习状态和行为得到改善，他们的学习也得到进一步提高。
基于这些研究，目前专门为儿童设计的无线调频辅听系统已经问世，比如，使用先进的数字技术研制的叫作教育连接器（EduLink）的微型无线调频辅听系统，已经在欧洲的许多学校使用。
最后，我们相信数字型号处理（DSP）技术将会在言语和语言疾病领域里得到巨大的发展，使用器械治疗为那些不能从传统矫正治疗获益的患者提供更多的选择，而先进的技术则能为我们认识和理解各种复杂的交流障碍提供更好的机会。数字技术不单是将各种数字进行无穷的排列，而是将其强大的功能和潜力与传播失调学科结合起来，让人类能更好地，更有效地进行交流。
中国听力学网
2006年9月5日东声写于秋初山城 |
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发表于 2006-9-19 07:10
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