王曉東丁大雄楊風(fēng)波程曉婷李歡翟所強楊仕明于寧中國人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科&耳鼻咽喉科研究所，100853

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基于互聯(lián)網(wǎng)+和iOS系統(tǒng)的聽力自測軟件研發(fā)和評估

王曉東丁大雄楊風(fēng)波程曉婷李歡翟所強楊仕明于寧*
中國人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科&耳鼻咽喉科研究所，100853

【摘要】目的開發(fā)一種基于互聯(lián)網(wǎng)+和iOS系統(tǒng)的聽力簡易自我檢測應(yīng)用程序，進行臨床評估。方法采用iPad平板電腦，iOS7.0.4系統(tǒng)，EarPods插入式耳機以及基于iPad音頻系統(tǒng)建立的聽力自我測試系統(tǒng)，通過仿真耳對刺激聲強度進行校準(zhǔn)。系統(tǒng)調(diào)整后，對20名志愿者進行純音測聽和軟件自測，計算兩閾值的差值。結(jié)果系統(tǒng)調(diào)整后，軟件自測閾值與純音測聽閾值在125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz兩閾值之差為2.5±4.629、1.875±4.581、3.125±4.581、0.625±4.955、-1.25±3.536、-6.875±4.581、0±11.952，考慮測聽環(huán)境對結(jié)果有一定影響。結(jié)論驗證了本聽力自測系統(tǒng)在耳科正常人聽力測試的可靠性，需進一步驗證聾病患者應(yīng)用的準(zhǔn)確性。

【關(guān)鍵詞】測聽；便攜式；感音神經(jīng)性聾；聽力

the work is supported by the following：National 973 project (2012CB967900；2014CB943002),General Logistics Department standard project (BWS14B080),General Armament Department project (JDZYY20132),NNSF of China (81470700; 81271081),the state oceanic administration and the Beijing noise project (PXM2014-178304-000002-178304).Declaration of interest:The authors report no conflicts of interest.

耳聾特別是職業(yè)噪聲性聾和老年性聾是現(xiàn)代社會常見病、多發(fā)病，不僅嚴(yán)重影響人們言語交流，還會誘發(fā)心理或精神癥狀，引發(fā)家庭和社會問題[1]。噪聲崗位人員耳聾、耳鳴發(fā)生率明顯高于正常，噪聲崗位工作年限與聽力下降程度呈正相關(guān)，研究證明噪聲接觸早期造成暫時聽力下降，長期噪聲接觸則造成永久感音神經(jīng)性聾，因此早發(fā)現(xiàn)、早治療、早干預(yù)能夠有效降低聽力損失程度和耳聾發(fā)生率[2,3]。現(xiàn)有臨床聽力學(xué)測試設(shè)備為國外幾個大品牌壟斷，價格高啟，同時體積大，不方便攜帶，通常在三級醫(yī)院或條件較好的大型醫(yī)院才能進行檢測，耳聾患者不能進行實時監(jiān)測對聽力預(yù)防和保護造成了極大的不便。

隨著互聯(lián)網(wǎng)深入到醫(yī)學(xué)各個領(lǐng)域，包括了以互聯(lián)網(wǎng)為載體和技術(shù)手段的健康教育、醫(yī)療信息查詢、電子健康檔案、疾病風(fēng)險評估、在線疾病咨詢、電子處方、遠(yuǎn)程會診及遠(yuǎn)程治療和康復(fù)等多種形式的健康服務(wù)。在互聯(lián)網(wǎng)的影響下，醫(yī)患雙方診療的效率大幅提高，節(jié)約了大量時間和經(jīng)濟成本[4]。但是，大部分臨床檢驗和輔助檢查依然要到有資質(zhì)的大型醫(yī)院才能完成。近年來隨著智能手機及平板等便攜設(shè)備的普及，基于移動互聯(lián)網(wǎng)平臺開發(fā)適用于聽力健康自我監(jiān)測評估的App的系統(tǒng)成為可能。

我們提出的基于互聯(lián)網(wǎng)的iOS聽力健康自我評估App系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)患者在自己家中、辦公室或其它相對安靜環(huán)境下能夠隨時隨地的對個人的聽力水平進行準(zhǔn)確實時監(jiān)測。同時可以通過云端實時傳輸給在線的醫(yī)生，獲取診斷、治療建議。真正實現(xiàn)了讓聽力檢測走進千家萬戶。

1　材料與方法

1.1采用iPad平板電腦，iOS7.0.4系統(tǒng)，EarPods插入式耳機以及基于iPad音頻系統(tǒng)建立的聽力自我測試系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分為服務(wù)器端（聽力測試后臺系統(tǒng)）和客戶端（支持Apple和iOS的手機和平板電腦）本系統(tǒng)希望實現(xiàn)的主要功能：

1)聽力測試和實時記錄。聽力測試，包括自動化測試和人工測試，該系統(tǒng)依照“Hughson-Westlake純音測聽法”提示用戶進行測聽，最后形成測試圖表，系統(tǒng)根據(jù)測試圖表給出用戶的當(dāng)前的聽力水平（正常、輕度聽力損失、中度聽力損失、重度聽力損失、極重度聽力損失、全聾）。聽力測試支持125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz等7種頻率文件，聲音響度支持-5dB-90dB，步進為5dB。

2)測試數(shù)據(jù)的管理和分析。建立受試者數(shù)據(jù)庫，包括受試者基本信息、測試數(shù)據(jù)。對受試者歷次聽力自測數(shù)據(jù)對比，直觀反映受試者聽力水平變化的趨勢。

3)數(shù)據(jù)上傳與專業(yè)信息反饋。數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至服務(wù)器，專業(yè)的聽力師或醫(yī)師可以在智能終端（如智能手機、個人電腦等）上調(diào)取受試者信息和數(shù)據(jù)并進行分析，并將專業(yè)的診療建議反饋給受試者。

圖1　聽力自測系統(tǒng)示意圖Figure 1 Self-hearing-test system schematic diagram

1.2校準(zhǔn)方法

軟件系統(tǒng)完成后，參照GBT 16402-1996“聲學(xué)插入式耳機純音基準(zhǔn)等效閾聲壓級”，由專業(yè)聽力師和軟件工程師對手機/平板的輸出音量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)通過B&K4152人工耳、4134傳聲器、IEC711耦合腔對插入式耳機輸出強度進行精準(zhǔn)測量校準(zhǔn)（零級校準(zhǔn)和級線性校準(zhǔn)），每個頻率強度的聲壓級誤差≤0.5d，并將系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)的分析結(jié)果和常規(guī)聽力測試設(shè)備間的計量進行比對，優(yōu)化算法，對軟件進行優(yōu)化和定型[5-7]。

1.3測試方法

系統(tǒng)建立和優(yōu)化后，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)“GB/T 16403-1996聲學(xué)測聽方法純音氣導(dǎo)和骨導(dǎo)聽閾基本測聽法”，首先對聽力正常人群進行測試，以評估系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。選取共20名志愿者參與實驗，首先在標(biāo)準(zhǔn)隔聲室由聽力師使用Madsen M-Itera聽力計進行純音測聽，確定入選者。入選標(biāo)準(zhǔn)為125Hz~8000Hz聽閾不超過30dB HL。剔除標(biāo)準(zhǔn)為配合差，或至少一個頻率聽閾大于30dB HL。純音測聽和由專業(yè)聽力師操作完成，iOS系統(tǒng)自測由測試者在標(biāo)準(zhǔn)隔音室中自助完成。自測操作步驟如下：

1)受試者系統(tǒng)注冊。

2)基本信息錄入。

3)將耳機分側(cè)與左、右耳耦合，檢查明確耳機與耳道耦合嚴(yán)密無空隙，以確保測試結(jié)果準(zhǔn)確。

4)訓(xùn)練受試者熟悉自測系統(tǒng)的操作、測試音及如何作出反應(yīng)。

5)雙耳氣導(dǎo)聽力自測。點擊觸屏上“開始測試”鍵，進入測試界面，耳機會根據(jù)軟件設(shè)定的程序及國際標(biāo)準(zhǔn)測聽法給予不同頻率不同強度的刺激聲。根據(jù)是否聽到刺激聲選擇按“有聲”或“無聲”鍵。如果雙側(cè)聽閾相差超過70dB，聽力較好側(cè)會自動增加30dB掩蔽白噪聲，直到測試結(jié)束。

6)結(jié)果輸出。測試結(jié)束后，結(jié)果會以聽力圖形式顯示受試者的聽力水平，并自動保存。

自測后，受試者對系統(tǒng)進行評價，提出修改建議，重點排查測試安全性和系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的缺陷和漏洞，對軟件進行完善。

2　結(jié)果

2.1聽力測試：20名志愿者中，根據(jù)入選和剔除標(biāo)準(zhǔn)，入選人數(shù)16人，9男7女，總計32耳。計算各頻率下閾值的差值。

表耳科正對常人自測閾值與純音測聽測試結(jié)果Table.Results of Self-hearing-test system and pure tone test

圖2　兩種測聽法閾值均值的對比Figure 2.Average of Pure tone test and Self-hearing-test software thresholds

3　討論

本系統(tǒng)設(shè)計的初衷是希望整合互聯(lián)網(wǎng)、智能終端設(shè)備優(yōu)勢，在家、辦公室等非醫(yī)療機構(gòu)完成聽力測試、結(jié)果輸出、醫(yī)師在線反饋的一系列流程，進而達(dá)到對聽力損失疾病早發(fā)現(xiàn)、早診斷、早治療的目的。這種便攜、普及的聽力檢測系統(tǒng)可以對噪聲暴露人員做初步的自我篩查，也可為進行性聽力下降和突發(fā)性耳聾患者提供連續(xù)聽力監(jiān)測。

聽力水平測試分為主觀測試和客觀測試。主觀測試主要包括純音刺激和語言測聽兩種測試，本系統(tǒng)研究的對象是能夠?qū)円舸碳ぷ鞒鲎灾鞣磻?yīng)的人群。

測聽結(jié)果顯示，在頻率125Hz、250 Hz、500 Hz、1000 Hz、2000 Hz本系統(tǒng)自測閾值與純音測聽閾值非常接近，4000Hz、8000Hz自測閾值與純音閾值差值在10~15dB，考慮原因為，本測試軟件采用的是普通民用耳機，高頻部的頻率特性與科研及臨床專業(yè)測聽插入式耳機相比，性能仍有差距。本研究顯示，在耳科正常人群在標(biāo)準(zhǔn)隔音室環(huán)境下，該自測系統(tǒng)測試結(jié)果基本穩(wěn)定，尤其在中低頻閾值與純音測聽閾值吻合度高。本實驗?zāi)康氖茄芯孔詼y軟件反映受試者真實聽敏度的性能，故選取自測環(huán)境為標(biāo)準(zhǔn)隔音室環(huán)境。自測系統(tǒng)的使用環(huán)境多為安靜室內(nèi)，難以要求自測者到標(biāo)準(zhǔn)測聽室內(nèi)進行測試，本底噪聲會對測試結(jié)果有影響。作為一款聽力自測系統(tǒng)，主要用于篩查/監(jiān)測，在相似環(huán)境中本底噪聲差別較小，連續(xù)監(jiān)測聽敏度的變化，或以耳科正常家庭成員作為對照，其測聽結(jié)果能夠真實反映受試者聽力水平及其變化。下一步試驗將選取耳聾患者為對象，研究目標(biāo)患者人群中該系統(tǒng)的實用性和工作效能，進一步驗證本系統(tǒng)反映耳聾人群聽力水平的準(zhǔn)確性。

聽力計在功能、頻率聽力級范圍、電氣安全、聲學(xué)安全、使用環(huán)境、測試方法及設(shè)備校準(zhǔn)等方面均有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求，目的在于能客觀真實的反映受試者的聽力水平。固定頻率聽力計根據(jù)功能要求分為4型：1型適用于高級臨床診斷/研究，2型適用于臨床診斷，3型適用于基本診斷，4型適用于篩查/監(jiān)測，功能和測聽的頻率聽力級范圍等最低要求依次遞減[8]。

與傳統(tǒng)聽力計相比，本自測系統(tǒng)有諸多優(yōu)勢。首先，本系統(tǒng)基于手機和平板電腦設(shè)備，方便攜帶，可以隨時隨地測試聽力水平，為受試者節(jié)省了到醫(yī)療機構(gòu)作純音測聽的時間；其二，本系統(tǒng)只需要在移動智能設(shè)備的應(yīng)用平臺免費下載使用；其三，本系統(tǒng)借鑒“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療”模式，使用者的測試數(shù)據(jù)可上傳到云端，臨床醫(yī)生可通過互聯(lián)網(wǎng)直接查看歷次測試的聽力圖，動態(tài)反映聽力水平的變化趨勢，并直接通過本系統(tǒng)與患者對話，優(yōu)化了醫(yī)患溝通方式，讓醫(yī)師獲取更加全面的病史信息，也讓患者能更早獲得診斷治療的機會，以防延誤病情。其五，軟件易于操作，只需根據(jù)提示簡單動幾下手指，即可完成自測。其六，本系統(tǒng)可以通過在線升級方式獲取最新版本及功能，并且配備了更加全面的線下服務(wù)業(yè)務(wù)，為使用者提供便利。

與現(xiàn)有的幾種自動化測聽系統(tǒng)相比，現(xiàn)有自測系統(tǒng)在自測操作方面尚需改進，或需要昂貴的測聽設(shè)備，普及性遠(yuǎn)不及個人手機/平板電腦[9-13]。本系統(tǒng)基于iOS系統(tǒng)，經(jīng)過多次系統(tǒng)測試、升級后，各方面性能均達(dá)到或優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)對篩查/監(jiān)測用聽力計的要求。受限于載體平臺，缺少測聽必要的外置設(shè)備，如骨導(dǎo)聽力計設(shè)備等，目前，本自測系統(tǒng)的功能可以滿足篩查/監(jiān)測用途的最低要求[8]。

隨著技術(shù)迅速發(fā)展，智能終端設(shè)備生產(chǎn)商們相繼推出了可穿戴設(shè)備，如智能手環(huán)、手表，并匹配相應(yīng)的健康自測系統(tǒng)，用來監(jiān)測使用者心率、血壓、睡眠、代謝水平等的健康狀況。隨著系統(tǒng)的不斷升級完善，配套研發(fā)基于本系統(tǒng)的定制可穿戴設(shè)備，增加更多測聽功能，來滿足臨床診斷的需求。屆時，使用者將隨時隨地接受臨床診斷級聽力檢查。

本系統(tǒng)能夠在家中、辦公室或其它相對安靜的環(huán)境下以自動方式實現(xiàn)對老人及耳聾高危職業(yè)人群聽力水平的實時檢查，極大方便聽障人士和噪聲崗位從業(yè)人員。同時還會促進社會大眾建立聽力保護意識，形成聽力健康觀念，可以大大提高我國防聾、治聾的水平。

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·臨床研究·

Development and preliminary evaluation of a self-hearing-test system based on internet plus and iOS

WANG Xiaodong，DING Daxiong，YANG Fengbo，CHENG Xiaoting，LI Huan，ZHAI Suoqiang，YANG Shiming，YU Ning*
Department of Otolaryngology Head and Neck Surgery,Chinese PLA Institute of Otolaryngology/PLA General Hospital,Beijing 100853
Corresponding author :YU NingEmail：yuning12@sina.com

【Abstract】Objective To design and test a self-hearing-test system based on the Internet plus and iOS.Methods A portable self-hearing-test system was composed using an iPad on the iOS 7.0.4 system,EarPods insert phones and iPad digital audio system.The test signals were calibrated using an artificial ear.Standard pure tone audiometry and self-hearing-test using the designed system were conducted in 20 normal hearing volunteers (40 ears) after calibration.Thresholds at all frequencies from both test modalities were compared.Results The differences between self-hearing-test thresholds and pure tone audiometry thresholds were 2.5±4.629 dB at 125 Hz,1.875±4.581 dB at 250 Hz,3.125±4.581 dB at 500 Hz,0.625± 4.955 dB at 1000 Hz,-1.25±3.536 dB at 2000 Hz,-6.875±4.581 dB at 4000 Hz and 0±11.952 dB at 8000 Hz.Self-hearing-test environment was considered to affect the test results of the system.Conclusions A self-hearing-test system has been established for normal hearing people.The test reliability of this system among hearing-impaired people need to be further evaluated.

【Key Words】Audiometry; Portability; Sensorineural hearing loss; Hearing

收稿日期：（2015-10-20審核人：于黎明）

通訊作者：于寧，Email:158657084@qq.com

作者簡介：王曉東，本科，醫(yī)師，研究方向:耳聾機制研究

基金項目:國家973項目(2012CB967900；2014CB943002)、總后軍用標(biāo)準(zhǔn)項目（BWS14B080）、總裝項目（JDZYY20132）、國家自然基金項目（81470700；81271081）、國家海洋局及北京市噪聲項目（PXM2014-178304-000002-00130228）

DOI:10.3969/j.issn.1672-2922.2016.01.019

【中圖分類號】R764.431

【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】1672-2922（2016）01-86-4