基于刺激频率耳声发射的听觉反馈调节方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于刺激频率耳声发射SFOAE的听觉反馈调节方法及系统，所述方法包括：选取频率随时间连续变化的第一扫频信号、第二扫频信号；选取调节信号；对第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号进行参数设置；将参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号以五段组合的方式进行播放；在每段播放的同时，记录该段时间内同侧耳中的时域响应；根据时域响应采用错位相消法提取耳声发射信号；采用动态跟踪滤波器提取耳声发射信号中的扫频SFOAE信号；根据所述的扫频SFOAE信号进行时频分析。解决了在无创条件下探索听觉反馈调节机制的问题，从而为听神经异常的无损检测提供客观依据。

【技术实现步骤摘要】
基于刺激频率耳声发射的听觉反馈调节系统
本专利技术关于反馈调节
，特别是关于听觉系统的反馈调节技术，具体的讲是一种基于刺激频率耳声发射(SFOAE,stimulusfrequencyotoacousticemissions)的听觉反馈调节方法及系统。
技术介绍
听觉系统是人类的五大感觉系统之一，是人类感知和理解周围声音世界的重要渠道。听觉系统的生理结构由听觉外周(外耳、中耳、内耳)和听觉中枢两大部分组成。内耳中的耳蜗负责将外部声音信号转换为相应的神经电信号，由听神经送入大脑的听觉中枢接收进一步处理，最终实现听觉感受。研究证明，人类听觉中枢不但能接收外界声音信号，而且能产生相应的反馈信号，对声音的接收过程进行控制和调节，比如外界声音过于微弱时，这种调节作用会增强耳蜗的放大功能，使得大脑最终接收到的声音更为清楚；反之，当外界声音过于强烈时，这种调节作用会抑制耳蜗的放大功能，使得听觉器官免受强噪音损害。听觉反馈信息通过源于大脑内侧橄榄耳蜗复合体(medialolivocochlearcomplex,MOC)的听觉传出神经对耳蜗的活动进行控制和调节，且这种调节作用具有双侧性：任何一侧的耳蜗输入都会激发双侧的反馈调节机制，进而控制双侧的耳蜗活动，如图17所示。研究表明听觉反馈对耳蜗活动的控制可以使内耳和听觉中枢免于强噪声损害，对听力起着重要的保护作用。此外，听觉反馈调节还可以增大听觉的动态范围，增加耳蜗的频率选择性，增强人耳对声源的定位能力和提高人类在嘈杂环境中的语言辨识能力。因此，研究听觉反馈调节机制，有利于更全面地了解人类听觉系统的自我保护机理和探明上述听觉功能的生理基础。耳声发射(otoacousticemissions，OAE)是一种产生于耳蜗，经过听骨链、鼓膜向外传导，并能在外耳道检测到的一种音频能量。耳声发射来自于内耳中外毛细胞的正常活动，一旦外毛细胞遭到破坏，耳声发射信号就会减小甚至消失。同时，耳声发射测量简单易行，只需要放置耳机和麦克风在外耳道内，播放刺激声并记录人耳的反馈即可，不需要受试者的任何主观参与。因此，耳声发射是无损探测外毛细胞和耳蜗健康状况的理想工具，也为研究各种听觉系统相关的科学问题提供了极大的便利。解剖实验证明，人类听觉系统MOC听觉传出神经主要通过外毛细胞与耳蜗相连。听觉系统对耳蜗的反馈调节是通过控制外毛细胞的活动实现的。因而，听觉反馈对耳蜗外毛细胞的任何控制或调节作用，都可以通过耳声发射信号的变化反映出来，如图18(a)、图18(b)所示，即耳声发射检测使得在无创条件下探索人类听觉系统的反馈调节机制成为可能。目前主要使用的耳声发射检测有两种：瞬态诱发耳声发射(transientevokedotoacousticemissions,TEOAE)和畸变产物耳声发射(distortionproductotoacousticemissions，DPOAE)。TEOAE的刺激声多采用短暂的滴答音(click)，它能使所有毛细胞同时兴奋，快速产生多个频率的OAE信号，因而常被用于新生儿听力筛查，其信号分析方法及其局限性如图19所示。DPOAE采用两个固定频率的纯音(f1，f2，f1<f2)作为刺激声，而耳声发射信号出现在不同于刺激声的频率2f1-f2上。DPOAE检测简单，易于分析，具有很好的频率特性和较宽的频谱范围，能了解耳蜗各个频率区段的功能状况。大脑听觉中枢根据耳蜗的传入信号产生反馈信息，用以调节耳蜗的活动，从而改变耳声发射的大小，即耳声发射检测为研究听觉系统对耳蜗活动的反馈调节机制提供了一种无损客观的途径。现有的两种耳声发射检测方法(TEOAE和DPOAE检测)均存在固有的缺点，如耗时较长、分辨率较低、频率范围较窄等，导致在听觉反馈调节机制研究上，不同研究存在很大的分歧。不同研究关于听觉反馈调节机制仍存在较大争议。这些争议主要集中在以下两个方面：听觉系统如何对耳蜗增益进行动态调节，以及控制作用的频率特异性。(1)对于听觉系统对耳蜗增益的动态调节，Guinan等人发现听觉系统的反馈调节过程中存在两种截然不同的模式(快速模式和慢速模式)，然而这两种模式各自对耳蜗活动的调节机理和相应的功能差异等问题仍不清楚。特别地，哪一种模式在听力的保护和听力残疾的预防中起着更关键的作用，目前也存在着很大的分歧。另外，按照现行的听觉研究理论，听觉系统的反馈调节作用除了在高强度声音环境中抑制外界输入、对耳蜗进行保护之外，还应该能辅助耳蜗对低强度的声音输入进行放大，以增大听觉系统的动态范围，然而至今仍然缺乏相关的实验证据。(2)对于听觉系统在不同频率处的反馈调节是否具有特异性，不同研究的实验结果差异较大。Lilaonitkul等人的研究显示听觉反馈调节具有明显的特异性，具体表现为不同频率刺激条件下，调节作用的幅度和相位各不相同；Althn等人认为听觉反馈调节的频率范围较宽，有效范围能达到目标频率的1.4到2.4倍程；而Zhao和Dhar则认为MOC反馈调节的有效频率范围较窄(集中在500到1000Hz)，反馈调节与具体的声音频率无关；薛飞等人提出MOC反馈调节在低频范围内有抑制性调控，而高频区域的调节作用失效。以上争议很大程度上与目前耳声发射检测方法的局限性有关：因为耳声发射信号较小，测试结果受各种随机干扰较大，这些研究大都在数量非常有限的频率上进行探索，容易得出争议甚至矛盾的实验结果。
技术实现思路
为了解决现有技术中耳声发射检测方法的不足致使它们在听觉反馈机制研究结果的差异甚至相悖性的问题，本专利技术提供了一种基于刺激频率耳声发射的听觉反馈调节方法及系统，提出了将SFOAE应用于听觉反馈调节机制研究的方案，SFOAE由单一声音诱发，并由刺激声频率对应的毛细胞直接产生，产生机制相对简单，信号与相同特征频率的毛细胞的所处状态密切相关，扫频SFOAE检测技术能克服目前耳声发射检测方法的不足，快速实现人听力频率范围内的高效率、高分辨率检测，以便对听觉反馈调节机制更全面的研究。本专利技术的目的之一是，提供一种基于刺激频率耳声发射的听觉反馈调节方法，所述方法包括：选取频率随时间连续变化的第一扫频信号、第二扫频信号；选取调节信号；对所述的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号进行参数设置；将参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号以五段组合的方式进行播放；在每段播放的同时，记录该段时间内同侧耳中的时域响应；根据所述的时域响应采用错位相消法提取耳声发射信号；采用动态跟踪滤波器提取所述的耳声发射信号中的扫频SFOAE信号；根据所述的扫频SFOAE信号进行时频分析。在本专利技术的优选实施方式中，当进行耳蜗动态增益的听觉反馈调节时，参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号为：在T秒时间内，所述的第二扫频信号的频率由500Hz线性增加到16KHz，所述的第一扫频信号的频率保持比所述的第二扫频信号的频率高200Hz；所述的第二扫频信号的强度以步距5分贝由40分贝增加到60分贝，且所述的第一扫频信号的强度维持在80分贝，其中信号时长T依次为0.25秒、0.5秒、1秒和2秒四组值；所述的调节信号为扫频信号，频率保持比所述的第二扫频信号的频率低200Hz，对于每一个所述的第二扫频信号强度，所述的调节信号的强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于刺激频率耳声发射SFOAE的听觉反馈调节方法，其特征是，所述的方法包括：选取频率随时间连续变化的第一扫频信号、第二扫频信号；选取调节信号；对所述的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号进行参数设置；将参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号以五段组合的方式进行播放；在每段播放的同时，记录该段时间内同侧耳中的时域响应；根据所述的时域响应采用错位相消法提取耳声发射信号；采用动态跟踪滤波器提取所述的耳声发射信号中的扫频SFOAE信号；根据所述的扫频SFOAE信号进行时频分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于刺激频率耳声发射SFOAE的听觉反馈调节系统，其特征是，所述的系统包括：第一选取装置，用于选取频率随时间连续变化的第一扫频信号、第二扫频信号；第二选取装置，用于选取调节信号；参数设置装置，用于对所述的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号进行参数设置；信号播放装置，用于将参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号以五段组合的方式进行播放，所述的信号播放装置包括时长设置模块，用于设置每段的时长为T秒；第一段播放模块，用于在第一段播放所述的第一扫频信号；第二段播放模块，用于在第二段播放所述的第二扫频信号；第三段播放模块，用于在第三段同时播放所述的第一扫频信号和所述的第二扫频信号；第四段播放模块，用于在第四段同时播放所述的第一扫频信号、所述的第二扫频信号以及所述的调节信号；第五段播放模块，用于在第五段播放所述的调节信号；其中，所述的第一扫频信号和所述的第二扫频信号在同侧耳播放，所述的调节信号在对侧耳播放；时域响应记录装置，用于在每段播放的同时，记录该段时间内同侧耳中的时域响应；耳声发射信号提取装置，用于根据所述的时域响应采用错位相消法提取耳声发射信号，包括响应设置模块，用于设所述的时域响应对应的各段响应依次为：第一段响应、第二段响应、第三段响应、第四段响应以及第五段响应；第一耳声发射信号提取模块，用于根据所述的第一段响应、第二段响应以及第三段响应结合采用错位相消法提取未引入调节信号时的耳声发射信号，称为第一耳声发射信号，所述第一耳声发射信号等于第一段响应+第二段响应—第三段响应；第二耳声发射信号提取模块，用于根据所述的第三段响应、第四段响应以及第五段响应采用错位相消法提取引入调节信号后同侧耳耳声发射信号的变化量，称为第二耳声发射信号，所述第二耳声发射信号为第三段响应+第五段响应—第四段响应；SFOAE信号提取装置，用于采用动态跟踪滤波器提取所述的耳声发射信号中的扫频SFOAE信号；时频分析装置，用于根据所述的扫频SFOAE信号进行时频分析。2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，当进行耳蜗动态增益的听觉反馈调节时，参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号为：在T秒时间内，所述的第二扫频信号的频率由500Hz线性增加到16KHz，所述的第一扫频信号的频率保持比所述的第二扫频信号的频率高200Hz；所述的第二扫频信号的强度以步距5分贝由40分贝增加到60分贝，且所述的第一扫频信号的强度维持在80分贝，其中信号时长T依次为0.25秒、0.5秒、1秒和2秒四组值；所述的调节信号为扫频信号，频率保持比所述的第二扫频信号的频率低200Hz，对于每一个所述的第二扫频信号强度，所述的调节信号的强度以步距5分贝由60分贝增加到80分贝。3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，当进行频率特异性的听觉反馈调节时，参数设置后的第一扫频信号、第二扫频信号以及调节信号为：所述的第二扫频信号在1秒内由500Hz线性增加到16KHz，幅度为60分贝；所述的第一扫频信号的频率保持比所述的第二扫频信号的频率高200Hz，且所述的第一扫频信号的强度维持在80分贝；所述的调节信号依次为：1)频率先后为1kHz、2kHz和4kHz的纯音信号；2)频率覆盖范围为20Hz到20kHz的高斯白噪...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈世雄，靳雁冰，朱明星，姜永涛，田岚，李光林，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44