在现代社会中,声源识别与定位技术在各种应用领域中发挥重要作用,包括通信、助听设备及人工耳蜗技术等。正常听力是实现有效声源识别和定位的关键因素之一。然而,在不同环境中,噪声水平的变化可能会对健听人群声源识别和定位能力产生不同程度的影响。噪声条件下的声源识别和定位能力是人类与周围环境互动的重要方面,声源识别能力直接影响人们的生活质量。尽管大多数人群在健听条件下表现出良好的声源识别和定位能力,但在不同噪声条件下,个体之间可能存在显著差异。健听人对前场声源的定位正确次数明显高于其他方向区域的声源,水平声源方位辨别存在前后镜像现象,水平方向前场声源定位能力最佳。关于不同噪声条件下健听人群对声源识别能力研究报道较少。本研究对比健听者在安静、白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下,对应答扬声器与发声扬声器的均方根误差(root mean square error,RMSE)和平均应答时间的差异。
01 资料与方法
选取2022年8月~2023年8月在我院检查的听力正常者78例,其中男性51例,女性27例;年龄22~42岁,平均年龄27.85±6.20岁。纳入标准:(1)年龄≥18岁,<60岁;(2)双耳纯音听阈0.25、0.5、1、2、4、6、8 kHz≤25 dB HL;(3)双侧鼓室图显示为A型曲线;(4)依从性高,能配合测试者;(5)参与者知情同意。排除标准:(1)有耳鸣、眩晕、中耳炎等耳科疾病;(2)有认知功能障碍、精神疾病史者。
所有受试者在背景噪声<30 dB(A)的标准隔声屏蔽室内进行测试,受试者于设备的中心点距离设备1.5 m的位置坐立,设备与双耳处于同一水平高度。测试过程中,受试者根据听到的声音来源在相应平面示意图上进行标识,标识完成后按下确认键,视为完成一次应答。测试使用37台扬声器等间距间隔5°于半圆形排列,测试过程中各个扬声器随机播放声音,且每次测试只有一个扬声器发声。刺激声信号为0.25,0.5,1,2,4,8 kHz啭音(低频范围:0.25~0.75 kHz;中频范围:1~3 kHz;高频范围:4~8 kHz),强度为50 dB SPL,每次测试声时间为2 s。发声完成15 s后让患者应答,应答完成后立即开始下一刺激,若15 s内无应答也开始下一次刺激。测试过程中给声频率随机且乱序,测试总时长约45 min,声音强度为受试者纯音听阈阈上20~30 dB。
上述测试分别在安静、白噪声35 dB SPL、40 dB SPL和言语噪声40 dB SPL条件下进行。噪声由45°、135°、225°、315°四个距离受试者1.2 m扬声器同时播放,噪声扬声器放置高于刺激声扬声器 10 cm。白噪声为 0.25~8 kHz宽频噪声,言语噪声由4人谈话声(2男2女,普通话)构成。
正式测试前对患者进行预测试,筛查受试者声源定位能力并让受试者熟悉实验流程。筛查测试使用间隔45°的5个扬声器随机发声,为1、10、19、28、37号,即每个发声扬声器间隔45°,屏幕示意图只显示5个发声扬声器。当应答扬声器与发声扬声器一致时,受试者应答正确,将正确率≥80%的受试者进行后续测试。
观察各受试者应答扬声器与发声扬声器的均方根误差(RMSE)和平均应答时间,RMSE=,其中n为刺激声音总数,i为刺激次数,RESP为应答角度,STIM为刺激角度。RMSE反映受试者对声源的定位能力,其值越小,表明定位能力越强。平均应答时间为受试者确认选项与刺激声发生起始时间的差值。
数据分析采用SPSS 22.0,计量资料采用x±s表示,t检验或方差检验分析组间差异;计数资料采用n(%)表示,χ2检验分析组间差异;P<0.05为差异具有统计学意义。
02 结果
2.1 不同噪声条件下RMSE、平均应答时间比较
2.2 不同刺激声频率对RMSE、平均应答时间的影响
4种条件下受试者对前方声源的RMSE明显低于其他方位(P<0.05);4种条件下受试者对前方和其他方位声源的平均应答时间比较差异无统计学意义(P>0.05),见表3。
*P<0.05
2.4 不同年龄、性别对RMSE、平均应答时间的影响
03 讨论
空间听觉是指通过听觉系统感知和理解声音在空间中的位置和方向的能力。准确的空间听觉能够确定声音来自哪个方向,对于避免危险、寻找食物和交流非常关键。空间听觉可以帮助我们识别说话者的位置,使交流更加准确、清晰,提高听觉体验的质量。声源定位是评价空间听觉能力的重要方式。人类听觉系统对声源位置的确定主要根据3个参数,即由双耳时间差和双耳强度差确定的水平角度、由单耳的耳廓波谱信号确定的垂直角度以及由单耳确定的声源距离。人耳在安静环境中对不同方向的声源识别能力存在显著差异,其中以对来自正面的刺激较为敏感。目前关于噪声环境中的声源识别定位能力研究有限,本研究探究不同噪声条件下健听人群水平声源识别定位能力的差异,以期为优化公共场所和工作环境的设计,提供更好的声学环境,以及为听障人士提供更好的辅助听力设备和治疗方案提供理论支持。
综上所述,噪声对听力正常人群声源识别定位能力有明显影响,在不同噪声条件下,受试者更加容易定位来自前方的声源。
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