一种利用自然声道超声波导效应的声带振动无损测量方法技术

本发明专利技术公开了一种利用自然声道超声波导效应的声带振动无损测量方法，通过空气超声换能器激发超声波并将超声波导入口腔、声道，超声波在由人体声道构成的自然声波导中传播并到达振动着的声带，经过声带表面的反射，超声波再经由声道传回口腔并由空气超声换能器检测反射回波，对反射信号进行数字化后，再计算反射信号相对发射信号的频率偏移，并通过多普勒频移公式获得超声波反射表面（即声带表面）的相对运动速度，再对速度值进行积分就可以获得超声波反射表面的运动位移信号。本发明专利技术提出的声带振动测量方法，无须将超声换能器伸入到声道深处，也不需要被检查的患者保持特定的身体姿势来伸直声道，具有更高的安全性和易用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种声带振动的非侵入式检测方法，具体说是一种利用人体声道的超声波导效应和超声波的多普勒频移效应检测声带上表面垂直振动的方法。
技术介绍
声带振动是人类语音的声源，它在嗓音的产生过程中扮演着一个关键的角色。同时，声带也是人体重要器官之一，声带振动的异常也与很多喉部疾病密切相关，如声带小结、声带水肿等等。因此，声带振动信息的检测，既对认识正常和不规则语音的发声机理具有重要价值；也对预防、诊断、评估某些喉部疾病具有重要的临床价值。正是由于这些原因，语音矫正、喉病的临床诊疗等对定量检测声带振动信息的新技术都有着迫切的需求。目前用于检测声带振动的常用方法主要有电声门图、光声门图、喉镜和高速摄影·内窥镜等几种检查方法。电声门图是利用发声时左右声带闭合过程中接触电阻的变化来间接检测声带的振动情况，它仅对声带振动周期的闭合阶段有效。光声门图是利用发声过程中声门打开阶段通光量的变化来间接检测声带的运动情况，它仅对声带振动周期的打开阶段敏感。电声门图和光声门图都是检测与声带振动相关的物理量来反演声带振动信息，虽然它们都是无损的非侵入式的测量方法，但是它们只能获得声带侧向振动信息，而且这些信息是相对振动信号，而不是声带振动的定量信息(如实际的位移、速度等)。喉镜和高速摄影内窥镜是另两种目前临床经常使用的声带振动观察和测量方法。这两种方法是基于光学成像手段，但是由于光线的直线传播特性以及声道的自然弯曲形状，采用喉镜或高速摄影内窥镜对声带振动检测时，必须将光纤伸入声道或者患者必须保持特定姿势，因此，这些方法并不是完全非侵入的测量方法，其应用范围受到局限。总而言之，目前常用的声带振动检测方法均有其缺点和应用局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用人体声道的自然声波导效应和超声多普勒效应非侵入地无损测量声带表面垂直振动的新方法，该方法对发声过程中声带表面振动的速度和位移作出定量检测，为语音矫正、喉病的临床诊疗等提供可靠依据。本专利技术采用的技术方案为，包括以下步骤 (1)使用一个Y型导管用来耦合声道和两个空气超声换能器，一个空气超声换能器为发射用空气超声换能器，安装在Y型导管的第一端口 ；另一个空气超声换能器为接收用空气超声换能器，安装在Y型导管的第二端口 ；发射用空气超声换能器与信号发声器连接，接收用空气超声换能器与信号放大器连接，信号放大器与示波器连接，示波器与计算机连接; (2)被测量人以正常体位和发声习惯对准Y型导管的第三端口(未接空气超声换能器的端口)进行发声；(3)所述信号发声器产生频率为/；的正弦信号，通过发射用空气超声换能器转换为超声波，并入射到Y型导管的第一端口 ；Y型导管引导超声波进入被检测者口内，声道将进一步起到自然超声波导的作用，将超声信号引导向声带；超声波经过声带表面反射后，再经由声道传导回口腔，耦合进Y型导管，并被接收用空气超声换能器接收，信号被放大后数字化采样并存储于计算机； 如果作为超声波反射截面的声带表面是一个运动平面，由于超声多普勒效应，反射声波相对于入射声波，其频率将发生偏移，权利要求1.，其特征在于包括以下步骤 使用一个Y型导管用来耦合声道和两个空气超声换能器，一个空气超声换能器为发射用空气超声换能器，安装在Y型导管的第一端口 ；另一个空气超声换能器为接收用空气超声换能器，安装在Y型导管的第二端口 ；发射用空气超声换能器与信号发声器连接，接收用空气超声换能器与信号放大器 连接，信号放大器与示波器连接，示波器与计算机连接； 被测量人以正常体位和发声习惯对准Y型导管的第三端口进行发声； 所述信号发声器产生频率为/;的正弦信号，通过发射用空气超声换能器转换为超声波，并入射到Y型导管的第一端口 ；γ型导管引导超声波进入被检测者口内，声道将进一步起到自然超声波导的作用，将超声信号引导向声带；超声波经过声带表面反射后，再经由声道传导回口腔，耦合进Y型导管，并被接收用空气超声换能器接收，信号被放大后数字化采样并存储于计算机； 利用希尔伯特变换对接收到的超声反射信号进行解调，获得多普勒频率信号fd; 根据解调获得的多普勒频率信息求得声带表面的垂直运动速度 ■f fJJf _ J 4 ￡12 ·= — 0 ^ —； 接着将声带表面的垂直运动速度信号对时间进行积分，可以进一步获得声带表面的垂 t直运动位移 Uwt(X)= IuvatCiyii10f- 全文摘要本专利技术公开了，通过空气超声换能器激发超声波并将超声波导入口腔、声道，超声波在由人体声道构成的自然声波导中传播并到达振动着的声带，经过声带表面的反射，超声波再经由声道传回口腔并由空气超声换能器检测反射回波，对反射信号进行数字化后，再计算反射信号相对发射信号的频率偏移，并通过多普勒频移公式获得超声波反射表面(即声带表面)的相对运动速度，再对速度值进行积分就可以获得超声波反射表面的运动位移信号。本专利技术提出的声带振动测量方法，无须将超声换能器伸入到声道深处，也不需要被检查的患者保持特定的身体姿势来伸直声道，具有更高的安全性和易用性。文档编号A61B8/00GK102783973SQ20121027846公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日专利技术者刘晓峻, 吴丹, 蒋家琪, 陶超 申请人:南京大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用自然声道超声波导效应的声带振动无损测量方法，其特征在于：包括以下步骤：使用一个Y型导管用来耦合声道和两个空气超声换能器，一个空气超声换能器为发射用空气超声换能器，安装在Y型导管的第一端口；另一个空气超声换能器为接收用空气超声换能器，安装在Y型导管的第二端口；发射用空气超声换能器与信号发声器连接，接收用空气超声换能器与信号放大器连接，信号放大器与示波器连接，示波器与计算机连接；被测量人以正常体位和发声习惯对准Y型导管的第三端口进行发声；？所述信号发声器产生频率为ft？的正弦信号，通过发射用空气超声换能器转换为超声波，并入射到Y型导管的第一端口；Y型导管引导超声波进入被检测者口内，声道将进一步起到自然超声波导的作用，将超声信号引导向声带；超声波经过声带表面反射后，再经由声道传导回口腔，耦合进Y型导管，并被接收用空气超声换能器接收，信号被放大后数字化采样并存储于计算机；利用希尔伯特变换对接收到的超声反射信号进行解调，获得多普勒频率信号fd；根据解调获得的多普勒频率信息求得声带表面的垂直运动速度？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？；？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？接着将声带表面的垂直运动速度信号对时间进行积分，可以进一步获得声带表面的垂直运动位移。2012102784616100001dest_path_image001.jpg,108117dest_path_image002.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶超，蒋家琪，吴丹，刘晓峻，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：