耳声发射信号处理与听力筛查研究

发布时间：2020-06-05 19:46

【摘要】：随着时代的发展,人类社会中受到听力疾病困扰的人群愈来愈多。而在当今医疗条件下,在新生儿听力筛查中被筛选出的患有听力障碍的新生儿只要能时尽早地接受科学治疗,大部分新生儿是可以治愈或者部分治愈的,在这其中常用的听力筛查方法就是耳声发射法。国外对耳声发射的研究开始较早,在欧美发达国家中,新生儿听力筛查已十分普及,而我国目前还没有成熟的手持式的耳声发射听力筛查仪器,因此普及新生儿听力筛查的难度还比较大。因此本文设计了一款脱离PC独立使用的手持式的耳声发射听力筛查仪,创新实现了采用高保真24位音频和最高51.2k Hz采样率的高速全双工音频流工作模式;提出了预相位对齐算法,提取信噪比极低的耳声发射信号,从而实现医院对新生儿听力问题的快速初筛。本文针对目前临床常用的耳声发射OAE(Otoacoustic Emission)中的畸变产物耳声发射DPOAE(Distortion Product Otoacoustic Emission)以及瞬态诱发耳声发射TEOAE(Transient Evoked Otoacoustic Emission)信号,对这两种信号的时频特点和筛查判定依据进行分析,对比现有耳声信号提取算法,并且根据实际硬件仪器情况对累加平均、阀值截取等提取算法进行了改进,提出了预相位对齐等算法,平滑处理采样信号,过滤毛刺,对两种耳声响应信号进行处理,提高了信噪比,使其拥有更好的抑制环境噪声、提取耳声信号的效果。本文设计的手持式耳声发射听力筛查仪硬件仪器,包含了主控模块、音频编解码模块、信号放大调理模块、耳塞探头等部分,实现了DPOAE以及TEOAE两种不同的听力筛查方式,它们分别可以实时地对耳朵进行刺激、采集响应耳声信号然后通过相对应的耳声识别算法进行筛查通过判断。同时,该硬件仪器还拥有实时显示测试数据与波形,测试者相关信息与测试结果管理等功能。最后,本文对整个耳声发射听力筛查仪器的软硬件进行校准、测试与分析,然后在实验室环境下对部分人员进行了听力筛查统计。在实验室环境下,本文的听力筛查仪器实现了对新生儿耳声发射信号的甄别。
【图文】：

外形图,耳声发射,听力筛查,外形图

瞬态诱发耳声发射的时频分布，描述了 TEOAE 基本成分的频率，潜伏期和刺激水平之间的关系[20]。1999 年张玉涛，杨文福等人提出了基于主动听觉模型的瞬态诱发耳声发射的合成与分解方法，，提出了与外毛细胞（OHC）移动机理有关的受控电压源作为 TEOAE 信号的仿真产生源[21]。2010 年 Tiffany A. Johnson，Stephen T. Neely 等人提出了新的 DPOAE 的刺激条件及其临床测试效果研究[22]。耳声发射的检测方面，耳声发射筛查仪的发展十分迅速，国外许多产品已经投入到临床应用中去。第一代产品以 Otodynamics 公司的 ILO-88 为代表，它作为独立的板卡插入到 PC机中进行使用；第二代产品同样是通过外接连接 PC 工作，典型代表有 Otodynamics 公司的IL0-292 和 MADSEN 公司的 Capella；第三代产品可以脱离了 PC 独立运行，例如 Natus 的Echo-Screen；当前第四代 OAE 设备指的是用于新生儿筛查的 OAE 和 AABR 的自动化测试设备，例如 MADSEN 公司的 AccuScreen 和 Otodynamics 公司的 Otoport 系列，采用相位统计的方法处理耳声信号。由于垄断的缘故，它们的价格非常之高，十分不利于我国听力筛查工作的顺利普及。图1.1(a)为 Otodynamics 公司研发的第一代耳声发射产品 ILO-88 的外形图，图 1.1(b)为该公司最新一代的 Otoport 筛查型耳声发射听力筛查仪。

模型分析,耳声发射

杭州电子科技大学硕士学位论文够产生的一种方式，所以说耳声发射在同样的刺激声下所体的、不尽相同的。，DPOAE 和 TEOAE 信号之所以可以作为临床筛查用途，就是近似相同的结果，而且在很长一段时间中，这种测试的结果 3 与特性 2 存在矛盾，其实不然，特性 2 指的是耳声发射的声发射信号在频域或者相关度上的参数。甚至有一些学者用体生物识别的参考之一（参照指纹和虹膜）[33]。，耳声发射产生的来源于外毛细胞之中，它们的声强度也取决度相对较小时，耳声发射声强度与刺激波成正比关系，表现能产生无限大的能量，因此其声能量是有上限的，耳声发射增大逐渐下降为 0[34, 35]。耳声发射的这种非线性特性，为下文破口，本文的 3.2.1 节会对此做详细分析。型分析
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN912.3;R764.04

【参考文献】