语速及语料对学龄前人工耳蜗植入儿童音调的影响

刘晋宣 汪梅梅，3 司武亮 邵绮凡 万勤 黄昭鸣

听障儿童由于听觉系统出现各种器质性及功能性问题导致不同程度的听力损失，严重影响了儿童的语言沟通能力。尽管进行了适当的听力补偿或重建，其言语听觉能力仍与普通儿童存在一定差异。其中重度及以上感音神经性耳聋儿童由于耳蜗基底膜和毛细胞损伤，听觉-言语反馈链的作用出现异常，对音段音位及超音段音位的感知和分辨能力下降，不能有效对言语声中的音调、响度、语调及清晰度进行加工分析[1]，因而难以通过听感准确地调整自身音调，据统计约有55%的听障儿童存在音调异常现象[2]。与普通儿童相比，听障儿童发声时更容易出现音调过高、音调变化过大和粗糙声等问题[3]。

音调指人主观听感上的声音高低，通常用客观参数平均言语基频(mean speaking fundamental frequency，MSF0)反映音调的高低，它表示声带每秒钟振动次数的均值，与声带的张力、质量及单位质量的长度有关，MSF0数值越大，音调越高。除此之外，基频标准差（standard deviation fundamental frequency，SDF0）和基频范围（RangeF0）也是反映音调特征的声学参数，其中RangeF0表示F0（基频）的最大值与最小值之差，反映言语基频的变化范围。听障儿童的F0和SDF0显著高于同龄段的健听儿童，且不同听力补偿和重建方式对嗓音F0和SDF0有显著影响[4]，但3～6岁儿童的F0和SDF0不受年龄和性别影响[5-7]。

听障儿童在音调方面存在高音调及音调变化过大的现象，而音调问题会进一步影响说话时的韵律及言语清晰度，甚至是沟通交流，因此尽早介入音调干预尤为重要。除了改善声带本身的发声方式外，其他可以影响音调的外部因素也值得我们关注，其中说话语速[8]、语料中包含的元音[9-11]、句类[12]以及语料类型[13]都会对音调产生一定影响，因而本文将探究不同语速及语料对学龄前人工耳蜗植入儿童音调的影响，其中语料包含不同句类和元音。

2　对象与方法

2.1　对象

选取上海市静安区小小虎幼稚园和上海市闵行区启英幼儿园的学龄前植入人工耳蜗儿童及普通儿童各16名，年龄5～6岁，平均（5.7±1.1）岁，两组性别和年龄一一匹配。其中人工耳蜗组要求听力重建达到最适和适合水平，康复时间为半年以上，听觉分辨能力评估得分达到80%以上，听力和智力正常，能理解实验要求，日常生活中以使用汉语普通话为主。健听组要求无发声器官疾病，听力和智力正常，日常生活中以使用汉语普通话为主。所有被试在测试期间均无上呼吸道感染或过敏等症状。

2.2　方法

2.2.1材料 句类实验中的语料采用丁迎春[12]在语调研究中的阴平语料“哥哥搬冬瓜”，包括陈述、祈使和疑问三种句类语气下的标准音。语速实验选取学龄前普通儿童15名（7名女生，8名男生）录制标准音。分别以快速、慢速和中等语速从1数到10。计算每种语速下15名儿童的平均语速，选出语速最接近平均语速且语音清晰的声音样本作为正式实验中的语速标准音。研究表明[14，15]，学龄前儿童的语速在性别上没有显著性差异，因而选择正常儿童标准语速时不考虑性别因素，择优统一选择一组声音样本作为标准音。元音实验中语料以幻灯片的方式呈现在电脑上，每页呈现一个元音字母，分别为/a/、/o/、/e/、/i/、/u/、/ü/。

2.2.2实验过程 实验开始前由一名经过培训的主试向儿童讲解指导语，句类和语速实验中要求被试先听一遍标准音，然后模仿录音说三遍（要求表达出对应句类的语气以及语速）；元音实验中要求被试先看幻灯片呈现的元音字母，然后以自然舒适的音调响度读出对应元音，维持2秒，各重复三遍。明确指导语后，主试播放实验材料，并用Dr.SpeechTM实时言语测量仪进行录音，背景噪声控制在40 dB SPL以内，采样精度选择16 bits，低通滤波选择20 kHz，放大倍数选择25 dB，采样频率选择44100 Hz，将声音样本分别命名后保存。采用SoundForge软件剪辑声音样本中不清楚、不完整或有杂音的部分，选择最优的两遍录入Dr.SpeechTM软件，分析得出参数数据，并记录于表格。

2.2.3统计学分析 两组被试的年龄做独立样本t检验，人工耳蜗组和健听组的年龄无显著性差异（P=0.87＞0.05）。采用三个两因素混合实验设计，三个实验分别以语速、句类和元音作为被试内变量，均以被试类型为被试间变量，以MSF0、SDF0和RangeF0三个声学参数作为因变量。用SPSS 23.0统计软件对所得数据进行方差分析。

3　结果

3.1　语速对两组儿童的音调影响

两组儿童在三种语速下声学参数的描述性统计结果如表1所示，被试类型对MSF0（P=0.314＞0.05）、SDF0（P=0.579＞0.05）、RangeF0（P=0.449＞0.05）的主效应均不显著。语速对MSF0的主效应不显著（P=0.342＞0.05），MSF0从高到低依次为快速＞中速＞慢速；语速对SDF0的主效应极其显著（P=0.005＜0.01），其中慢速（P=0.002＜0.01）、中速（P=0.006＜0.01）极显著大于快速，但慢速和中速间无显著差异（P=0.235＞0.05）；语速对RangeF0的主效应极其显著（P=0.000＜0.01），慢速和中速状态下的RangeF0极显著大于快速（P=0.000＜0.01）。被试类型与语速对MSF0（P=0.885＞0.05）、SDF0（P=0.223＞0.05）、RangeF0（P=0.29＞0.05）的交互效应均不显著。

3.2　句类对两组儿童的音调影响

两组儿童在三种句类下声学参数的描述性统计结果如表2所示，被试类型对MSF0（P=0.153＞0.05）、SDF0（P=0.129＞0.05）、RangeF0（P=0.518＞0.05）的主效应均不显著。句类对MSF0的主效应极其显著（P=0.000＜0.01），被试类型与句类对MSF0（P=0.081＞0.05）的交互效应不显著，其中疑问句的MSF0极显著大于祈使句和陈述句（P=0.000＜0.01），祈使句极显著大于陈述句（P=0.000＜0.01）；句类对SDF0的主效应极其显著（P=0.000＜0.01），且被试类型和句类的交互效应极其显著（P=0.007＜0.01），进一步进行简单效应检验，结果见图1。普通儿童表达疑问句的SDF0极显著大于陈述句和祈使句（P=0.000＜0.01），而人工耳蜗儿童在三种句类下的SDF0无显著性差异（P＞0.05）。两组儿童在陈述句（P=0.779＞0.05）和祈使句（P=0.945＞0.05）中不存在显著性差异，在疑问句中，普通儿童的SDF0显著大于人工耳蜗儿童（P=0.013＜0.05）；句类对RangeF0的主效应显著（P=0.015＜0.05），被试类型与句类对RangeF0（P=0.194＞0.05）的交互效应不显著，疑问句的RangeF0显著高于陈述句（P=0.035＜0.05），极显著高于祈使句（P=0.003＜0.01）。

表1　不同语速下两类儿童声学参数的平均值与标准差（±s，Hz）

表1　不同语速下两类儿童声学参数的平均值与标准差（±s，Hz）

人工耳蜗组 普通组MSF0 　SDF0 　RangeF0 　MSF0 　SDF0 RangeF0快速 　293.03±48.54 　40.17±12.33 　239.31±102.31 279.42±41.02 　36.32±8.96 　186.15±48.26慢速 　280.02±75.9 　47.86±19.04 　331.27±78.55 　266.84±22.53 　41.94±6.43 　331.79±96.07中速 　283.6±35.76 　46.36±18.47 　337.25±90.54 　274.38±19.53 　49.22±16.32 　342.09±103.6

表2　不同句类下两类儿童声学参数的平均值与标准差（±s，Hz）

表2　不同句类下两类儿童声学参数的平均值与标准差（±s，Hz）

人工耳蜗组 　普通组MSF0 　SDF0 RangeF0 　MSF0 　SDF0 　RangeF0陈述 　294.24±32.76 　28.59±8.66 　189.66±80.85 　270，71±30.56 　27.67±9.69 　166.65±67.33祈使 　319.37±37.34 　32.56±11.96 　166.02±65.82 　298.63±28.56 　32.84±10.35 　184.87±57.44疑问 　323.69±35.98 　37.91±13.63 　201.94±75.3 　321.77±38.14 　54.78±21.54 　238.42±80.05

3.3　元音对两组儿童的音调影响

两组儿童在六个元音下声学参数的描述性统计结果如表3所示，被试类型对MSF0（P=0.605＞0.05）、SDF0（P=0.11＞0.05）的主效应不显著，但对RangeF0的主效应显著（P=0.027＜0.05），人工耳蜗儿童的RangeF0显著大于普通儿童。元音对MSF0的主效应极其显著（P=0.005＜0.01）。多重比较结果如表4所示，/a/的MSF0显著低于/e/、/i/、/u/、/ü/的MSF0（P＜0.05）；/o/的MSF0显著低于/u/的MSF0（P＜0.05）；元音对SDF0的主效应不显著（P=0.074＞0.05）；元音对RangeF0的主效应显著（P=0.01＜0.05）。多重比较结果如表5所示，/a/和/o/的RangeF0显著小于/e/、/u/、/ü/的RangeF0。被试类型与元音对MSF0（P=0.068＞0.05）、SDF0（P=0.42＞0.05）、RangeF0（P=0.307＞0.05）的交互效应均不显著。

图1　被试类型和句类对SDF0的交互效应

4　讨论

4.1　语速对两组儿童的音调影响

语速是影响音调的因素之一，语速较慢会使整体音调降低[8]。两类儿童的MSF0顺序为：快＞中＞慢，这是由于快速说话时喉部较为紧张，声带张力变大，音调升高；慢速说话时声带较为放松，张力变小，因而音调较低；中等语速介于快速和慢速之间。两类儿童之间无显著性差异，尽管本实验中听障儿童存在高音调发声习惯，但由于他们的言语听觉康复效果较好，听觉分辨能力接近于普通儿童，因此高音调特征并不明显。人工耳蜗儿童在中等语速下的音调和普通儿童最接近，这可能是由于中等速度属于生活中最为常用的语速，在康复训练中多以这种语速进行言语矫治，因此处于最为舒适的发音过程。相比之下，慢速和快速需要更多的发声控制能力，使得喉颈部肌肉紧张度提高，容易出现不恰当的发声方式。听障儿童由于缺乏有效的听觉反馈，发音调节反射出现异常，容易在起音阶段出现呼吸与发声不协调的情况[16]，常表现为硬起音，进而使得音调升高。

表3　不同元音下两类儿童声学参数的平均值与标准差（±s，Hz）

人工耳蜗组 普通组M S F 0 　S D F 0 R a n g e F 0 　M S F 0 　S D F 0 　R a n g e F 0 a 　3 0 9.9 2±5 4.1 7 　1 6.4 5±9.1 3 　1 0 0.5 5±7 0.5 2 　2 7 5.9 5±7 6.1 7 　1 3.1 4±5.3 6 　8 5.8 4±3 5.9 2 o 　3 1 0.6 1±4 8.6 8 　1 4.5±5.9 　8 1.2 8±3 6.4 5 　3 0 4.8 3±4 5.2 8 　1 8.2 8±1 8.4 7 　1 0 5.5±7 0 e 　3 1 0.5 4±4 0.3 6 　1 9.3 2±1 3.4 6 　1 0 1.4 7±6 1.5 1 　3 2 0.9 2±4 9.0 2 　3 0.7 3±3 2 　1 6 8.2 1±1 0 1.1 7 i 　3 1 4.8 9±3 0.2 7 　1 7.1 1±7.4 3 　1 0 3.4 2±5 5 　3 1 2.2 6±4 0.8 4 　2 1.0 8±1 4.7 4 　1 3 7.9 3±8 3.0 3 u 　3 2 6.1 1±4 3.6 　1 9.9±8.4 6 　1 2 1.8 8±8 6.5 　3 1 5.6 9±4 4.5 1 2 4.4±1 4 1 5 5.3 4±8 5.8 ü 　3 1 9.3 9±3 8.0 2 　1 9.8 8±1 0.0 1 　1 1 7±6 4.0 6 　3 1 6.3 6±4 4.3 5 　2 3.1 5±9.5 2 　1 5 4.5 2±8 2.0 7

表4　不同元音的MSF0多重比较

表5　不同元音的RangeF0多重比较

研究表明语速可以显著影响SDF0和RangeF0，快速说话状态下音调的变化较为平稳，而在中速和慢速状态下音调波动较大，这是由于语速放慢使得音调变化范围扩大，语速较快会使音调变化范围缩小[8]。以往研究表明听障儿童存在音调变化过大的现象，本文结果提示音调干预过程中可以选择较慢的语速以减少音调变化幅度。

4.2　句类对两组儿童的音调影响

不同句类用于表达各种语气，音高是区分语气变化的重要因素之一。实验中音调由高到低依次为：疑问句＞祈使句＞陈述句，从句类的整体音高层次看，陈述句和祈使句属于低调阶语调，疑问句属于高调阶语调[17]，因此陈述句的音高走势是下降的，而疑问句是上升的[18]，尤其在没有疑问词的疑问句中表现明显[19]。两类儿童在疑问句中的音调差异最小，丁迎春[12]的语调研究提到听障儿童在表达疑问句时的升调幅度要远低于普通儿童，人工耳蜗植入儿童本身存在高音调特征，缩小了两类儿童的差异。实验中有一部分儿童未能表达出疑问语气，这可能与以下两点原因有关。一方面由于在日常的言语输入环境中，家长和言语康复师多以直接教授为主，不常鼓励儿童主动提问，导致其采用疑问句提问的语用交流行为滞后[20]；另一方面，本次实验中疑问句语料“哥哥搬冬瓜”属于是非类疑问句中的无疑问结构问句[21]，即在句中句尾都没有疑问词。阮吕娜[22]、王韫佳等[21]的研究发现，疑问词所担负的疑问信息要多于语调本身的疑问信息，因而缺少疑问词的无疑问结构问句会使儿童在听感上倾向于把疑问句判断为陈述句。人工耳蜗儿童和普通儿童在祈使句中的音调相差最大，吴力菡[17]在有关汉语语调的合成听辨实验中发现，从听感上区分陈述句与祈使句的关键因素是音长，而音高排在第二位。由于祈使句比陈述句在语速上更为急促，音长较短，听障儿童在模仿祈使句时主要通过提高语速以表达祈使句的语气，快速语速进一步导致音调的升高，因而显著高于陈述句的音调。

普通儿童疑问句的SDF0显著高于听障儿童，这是由于前文提到的听障儿童在表达疑问句时升调幅度没有普通儿童明显。两类儿童疑问句的MSF0和RangeF0显著大于陈述句和祈使句。阮吕娜[22]研究提到，疑问句不仅通过句末而是依靠整句的音高表达语调，因而疑问句的音调最高；其研究表明不带疑问结构的疑问句音高范围要小于陈述句，与本文的结果不一致，这可能是儿童难以充分表达出疑问语气的高音点和低音点所导致的。临床中可以采用疑问句的语料干预音调变化过于单一、没有起伏的儿童以扩大音调的变化范围。

4.3　元音对两组儿童的音调影响

元音是由气流通过声门引起声带振动发出有规律的声波，再经过没有明显阻塞的声道而形成的，发音过程中发声器官的肌肉均衡紧张，形成不同大小的共振腔体[23]，下颌与舌等发声器官的运动变化会间接影响到元音的音高。本研究中，儿童在元音/a/的MSF0显著低于/e、i、u、ü/；元音/o/的MSF0显著低于/u/。我们通常从舌头的前后及上下位置的角度划分舌位，舌背与上颚的距离代表口腔开合度的大小，即舌位的高低；舌头隆起时舌高点与齿门的距离代表舌位的前后[23]。董倩倩[9]在对元音音高的研究中发现，发音时舌位较低、靠前的元音音高低于发音时舌位较高、靠后的元音。本文中舌位处于最低的/a/的MSF0要显著低于舌位较高以及舌位较后的元音。这是由于相比于发高元音，发低元音时舌位较低，舌骨对声带的牵拉较小，声带张力较小因而振动速度变慢，音调变低。

两类儿童在高元音和低元音的整体比较上基本遵循前人的研究结论，其中在发元音/ü/时两类儿童的MSF0相差最小，这可能与汉语元音发展规律中前高圆唇元音习得较晚有关。石峰等[24]对元音研究中发现，/ü/是7个汉语一级元音中最晚习得的，对于学龄前儿童，同时维持圆唇及舌前位两个动作较有难度，容易顾此失彼导致运动不到位，因而发音时元音偏移较大。本实验中的学龄前普通儿童可能在元音/ü/的掌握方面也存在发音不稳定的现象，因而两类儿童差异不大。

被试间和元音间的SDF0均没有显著差异，这是由于本文选取元音的稳定段进行声学分析，因而音调较为平稳。人工耳蜗儿童的RangeF0显著大于普通儿童，这是因为听障儿童的音调变化范围较大[3]，声音听起来不如普通儿童平稳。与MSF0的结果相似，RangeF0也表现出低元音小于高元音的特征，由于MSF0与RangeF0都可以反映声带振动快慢的能力，声带紧张度改变的同时既影响了平均振动次数也影响了最大和最小振动次数。提示在音调训练中选择不同的元音语料也会影响到听障儿童的音调水平。

5　总结

本研究的结果表明语速、句类及元音语料对学龄前人工耳蜗植入儿童的音调均有影响，具体体现在音调及音调变化幅度与范围上存在一定差异。目前临床上常用的音调矫治方法多为促进治疗法中的音调训练，重读治疗法以及结合听觉能力的训练，但从音调影响因素的角度出发的训练较少。基于本文的结论，后续研究将集中在控制语速及语料对音调的影响，进一步制定针对性的干预策略。

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