嵌入式听力诊断系统中的伪迹消除方法

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1、嵌入式听力诊断系统中的伪迹消除方法1概述听力与语言是人类互相交流和认识世界的重要于•段，然而耳病和听力障碍的阴霾却闲扰着人类。对于新生儿來说，越早诊断出听力损伤则治愈儿率越人，因此用听力筛查仪对他们进行听力筛查尤为重耍，听力诊断设备能够及早发现他们的听力损伤程度并给予及时帮助。而对丁成年人及老年人來说，良好的听力诊断设备不仅能够帮助他们了解口己的听觉系统，还能协助听力障碍残疾人士选配恰当的助听器，帮助他们恢复健康生活。耳声发射(OtOAcouSTicEmissiONs,OAEs)是-种产生于耳蜗，经听骨链及鼓膜传导释放入外耳道的音频能量，它是目前临床广泛采用的存观听力测试的途径Z—。在外

2、耳道屮，由于耳声发射信号强度非常低，一•般不超过20dBSPL(其中，SPL的含义是声压级，这一参数是国家计量部门用来校准各种听力仪器的基准值)，而刺激伪迹相对要强得多，因此刺激伪迹的抑制一直是OAEs测最中很垂要又很棘手的问题。木文对OAEs检测算法进行了研究，在嵌入式听力诊断系统小综介运用了目前的信号处理方法,在伪迹消除方面収得很好的效果。2耳声发射信号的构成诱发耳声发射信号在外耳道内的构成可以用图1的模型来近似表示。图1诱发耳声发射信号在外耳道内信号模型图1中，G1表示声信号经外耳和中耳的传递函数，其屮包括外耳道、鼓膜及听骨链的响应；G2表示声能在听觉传导通路小的反射；L(t)表示

3、刺激声经过听觉通路的传播、反射后在外耳道内的响应信号，即刺激伪迹;NL与NL(t)表示刺激声诱发的耳蜗响应,即耳声发射信号;N(t)表示外耳道内的随机噪声，R(t)表示耳道内的信号。R(t)可以表示为：R(t)=L(t)+NL(t)+N(t)山于耳声发射信号强度非常低，一般不超过20dBSPL,所以在诱发的耳声发射信号屮刺激伪迹占了很大比例，在OAEs测量中，必须对刺激伪迹进行有效的抑制。3伪迹消除的方案在听力正常的情况下,teOAEs(Transient-EvokedOtoacusticEmissions,瞬态诱发耳声发射)相对于刺激信号的延迟时间为3〜5ms,持续时间为15ms左右。

4、TEOAEs的频率成分与刺激信号的构成冇很大关系。TEOAEs的潜伏期与频率冇关，在时间上高频成分出现在先，低频成分出现在后。根据英国学者Kmep的报道：5000Hz的TEOAEs的潜伏期为4ms,而500Hz的信号潜伏期则在12ms左右，这种现彖主要是因为不同频率的行波在基底膜上行走的距离不等。刺激声强度对TEOAEs的波形和幅度也有一定的影响，高刺激强度时可以得到OAEs更宽的频率范围。随着刺激强度的降低，OAEs的能量越來越窄地集中到儿个接近自发耳声发射的频率上。用较高刺激强度可以得到耳蜗更全而的信息，但也和应增加了刺激伪迹(外耳道及中耳道对刺激声的直接反射)的强度与持续时间。所以

5、，在TEOAEs检测时需要对刺激伪迹进行消除。其相关系数如图2所示。图2TEOAEs相对于刺激延迟时间系数图3.1时域加窗法从刺激开始算起约经过5ms的时间伪迹就可以基本消失，而TEOAEs有3〜5ms的潜伏期。由于从刺激开始算起0〜2.5ms主要是伪迹成分,常常把这段时域内的信号设为0；W2.5-5.1ms时域内为TEOAEs与伪迹共存区域，随着时间的用加，伪迹成分逐渐减少而TEOAEs的成分逐渐用多。在5.1〜20ms时段主耍是TEOAEs,因为此时域窗选择为余弦上升或下降的矩形窗，余弦上升或下降时间一般为2.5ms或2.6ms。该方法的主耍优点是能将刺激伪迹很干净地去除，且方法简单

6、，但TEOAEs中部分短潜伏期的成分(一般为高频成分)也同时被去掉了。3.2非线性差分平均法非线性差分平均(DNRL)又称Z为“导出的分线性响应”。其基木原理是把采集波x(t)表示成反射波R(t)和耳声发射波OAEs(t)的普加：x(t)=R(t)+OAEs(t)假设反射波R(t)主要是线性成分，它与刺激声强度成正比增加；而OAEs(t)在适当的刺激强度范围内呈饱和特性，它基木不随刺激强度增大而增加，即具有菲线性特点。因此，把相邻4次刺激记录作为一组，其中后3次刺激强度和极性相同,第1次刺激强度是后3次的3倍且极性相反,最后取4次记录累加平均，则有：X1(t)=-3R(t)-OAEs(t

7、)x,(t)=R(t)+OAEs(t)x(t)=-

8、-Si.1xi(t)=*OAEs(i)把所得结果加人一倍便是所要的OAEs(t)波形。DNLR方法的突出优点是当刺激声强度较大时，即TEOAEs表现为较强的饱和非线性时，可以有效地去除伪迹。但是，它也存在以下2个缺点：①实际的TEOAEs不仅冇非线性成分，还仃线性成分。当刺激强度较高使得TEOAEs接近饱和区时,非线性成分是占主要的，此时该方法效果较好；但当刺激强度较低使得TEOA