嗓音声学检测临床应用进展综述 (2)
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嗓音声学检测中的常用指标及意义分析摘要】声学检测中嗓音是喉功能检查的比较客观的手段,喉部的重要功能其中一项就是发声,咽喉疾病经常发生发声困难,会有发声障碍,故喉科医生和言语病理学家对嗓音的声学检查一直比较重视。
本文主要对嗓音学检测中的常用指标进行了探讨,并做了分析,提出了对嗓音声学评价意义。
【关键词】嗓音检测喉功能检查检测指标声学检测综述【中图分类号】R767.1 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5085(2013)45-0042-02对嗓音声学检测检查的目的: 结果动态观察病变,确定病变部位,发音困难和范围估计;对预后的估计; 评定治疗效果;有的病例在诊断中也发挥重要的作用。
嗓音的声学检测可分为两种, 第一种是靠主观的听力测试, 第二种是客观的声学检查。
过去依靠听觉来判定嗓音障碍的情况及嘶哑的轻重, 难免主观, 但是这个概念还不清楚, 目前还没有统一的国际标准。
1、临床上常用的声学参数及临床意义嗓音声学分析参数包括: 基频微扰, 振幅微扰,标准化噪声能量,谐噪比,平均基频,第一共振峰F1,第二共振峰F2,第三共振峰F3, 频率颤动,基频标准差。
1.1 频率微扰及振幅微扰人的嗓音周期不是固定不变的, 进行检测时, 其嗓音信号相邻周期之间的基频和振幅发生的微小变化, 称之为振幅及音调微扰因子。
正常发声时, 声带在气流动力及喉的神经肌肉协调作用下节律性开闭、振动, 嗓音声学性质相对稳定。
当声带病理改变影响其节律性运动时, 喉声源学性质将发生紊乱并掺入噪声成分,上述嗓音声学参数将发生相应变化。
1.2 标准化噪声能量(NNE) 是指总的声音能量减去谐波能量, 其反映由于声门不完全关闭而引起的声门噪声能量大小, 即声带振动时不完全关闭的程度, 对声嘶程度尤其是气息大小的评估具有显著的意义。
病变程度越重, NNE 值越大。
其单位为dB, 参考值为<10dB。
1.3 谐噪比(H/N) 喉病嘶哑的特点是噪音成分相对增多, 谐波成分相对减少,H/N 是信号声与噪声的比值, 是嘶哑的一个客观指标, 对发现疾病、判定疗效有重要意义, 在病态时嗓音的比值显著地降低。
嗓音声学分析和电声门图参数变化在喉癌中的应用
冯彦;王斌全
【期刊名称】《实用医技杂志》
【年(卷),期】2008(015)005
【摘要】目的:了解嗓音声学分析及电声门图在喉癌中的应用,比较分析喉癌患者嗓音声学参数和电声门图(EGG)参数的变化,评价这些参数在该病的诊断和疗效观察中的意义.方法:采用Dr.Speech软件对40例喉癌惠者术前作嗓音声学分析和EGG 检测,并比较其主要参数的变化.结果:在喉癌的诊断中,两种方法的基频微扰(jitter)、振幅微扰(shimmer)、声门噪声能量(NNE)均是有价值的,且两种方法各参数间比较无统计学差异,可互相替代.结论:嗓音声学分析和电声门图可为喉癌的诊断提供客观的量化依据.
【总页数】2页(P552-553)
【作者】冯彦;王斌全
【作者单位】山西医科大学第一临床医学院,山西太原,030001;山西医科大学第一临床医学院,山西太原,030001
【正文语种】中文
【中图分类】R739.65
【相关文献】
1.正常人胸声区不同音频发声时电声门图参数变化 [J], 方红雁;张成永;李素芳
2.声带小结患者发音矫治前后电声门图参数变化 [J], 方红雁;张成永
3.正常人胸声区不同音频发音时电声门图参数变化 [J], 方红雁;张成永;李素芳
4.改良喉声门上水平部分切除术在声门上喉癌治疗中的应用价值研究 [J], 陈博
5.嗓音声学分析和电声门图在声带息肉手术疗效评估中的应用 [J], 周红宇;屈季宁因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
声学的应用现状和发展趋势声学是研究声波传播和声音的科学,也是一门应用广泛的学科。
声学的应用涉及到多个领域,包括通信、医学、环境保护、音乐等等。
随着科技的进步和人们对声音的需求不断增加,声学的应用也在不断发展。
在通信领域,声学的应用主要体现在语音识别和语音合成技术上。
语音识别技术可以将人的语音转化为文字,从而实现人机交互。
这项技术在智能手机、智能音箱等设备中得到了广泛应用。
而语音合成技术则可以将文字转化为语音,使得机器能够通过声音与人进行交流。
随着人工智能的发展,语音识别和语音合成技术将会越来越智能化,更加贴近人类的表达方式。
在医学领域,声学的应用主要体现在医学影像和听力诊断方面。
医学影像中的声音技术可以通过声音的传播和反射来获取人体内部的信息,如心脏的运动、血流的速度等。
这项技术在心脏病、血管疾病等疾病的诊断中起到了重要作用。
而听力诊断则是通过声音的频率和强度来判断人的听力状态,帮助医生了解患者的听力问题并制定相应的治疗方案。
在环境保护领域,声学的应用主要体现在噪音控制和声环境评价方面。
噪音控制技术可以通过声音的吸收和隔离来减少环境中的噪音污染,保护人们的健康。
声环境评价则是通过声音的分析和测量来评估环境的声音质量,帮助人们选择适宜的居住和工作环境。
在音乐领域,声学的应用主要体现在音响系统和音乐制作上。
音响系统的设计需要考虑声音的传播和扩散,以提供良好的听觉享受。
而音乐制作则需要借助声学的原理来调整音频的频率和声道,以达到音乐的艺术效果。
声学的发展趋势主要表现在以下几个方面。
首先,随着人工智能的发展,声学技术将会更加智能化。
语音识别和语音合成技术将会变得更加准确和自然,使得人机交互更加方便和自然。
其次,声学技术将会更加注重个性化和定制化。
人们对声音的要求会越来越高,声学技术需要能够根据个人的需求进行调整,以提供更好的听觉体验。
再次,声学技术将会与其他技术相结合,创造出更多的应用。
例如,声学技术可以与虚拟现实技术结合,提供更真实的听觉体验;声学技术可以与医学影像技术结合,提供更准确的诊断结果。
第36卷第3期天中学刊Vol.36No.32021年6月Journal of Tianzhong Jun.2021收稿日期:2021-01-25基金项目:国家社科基金重大项目(19ZDA300);南开大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(63202924)作者简介:金蒙(1990―),女,湖北随州人,助教,硕士;冉启斌(1977―),男,重庆巫溪人,教授,博士。
·138·汉语青年发音人的嗓音声学分析金蒙1,于勇1,孙洋1,李美莹1,冉启斌2(1.天津中德应用技术大学应用外国语与国际教育学院,天津300000;2.南开大学文学院,天津300071)摘要:以冲浪科技开源的258名中国青年发音人的234617个汉语语句语音文件为语料,使用Praat 软件,以整个句子为范围提取基频微扰(jitter )和振幅微扰(shimmer )数据进行嗓音声学分析,可以看到,男性基频微扰均值2.367%,振幅微扰均值11.905%;女性基频微扰均值1.968%,振幅微扰均值9.394%,男性的基频微扰和振幅微扰均高于女性。
单因素方差分析显示,基频微扰和振幅微扰在性别上存在显著差异。
关键词:基频;微扰;振幅微扰;嗓音声学分析;性别差异中图分类号:H018.4文献标志码:A文章编号:1006–5261(2021)03–0138–06对嗓音的声学参数分析主要用于辅助判断发音人声带及其附属器官的生物学病理特征,为医学诊断和治疗提供依据。
嗓音声学分析也可以对发音人的音质进行评估,为发声训练等提升音质的活动提供参考标准。
目前已有不少研究对嗓音的声学参数进行分析研究。
黄昭鸣和万萍使用自行研发的嗓音病理合成器运用基频(F 0)、基频微扰(jitter )、振幅微扰(shimmer )、声门噪声能量、声门谱斜率、共振峰频率微扰6个参数对嗓音进行评估[1]。
于萍、Giovanni Antoine 则通过检测基频、音强(intensity )、基频微扰、信噪比(signal-to-noise ratio ,SNR )、Lyapunov 系数、口腔气流量(OAF )、音域(Range )、最大发声时间(MPT )、发/pa/音时的声门下压(estimated subglottic pressure ,ESGP )等参数,建立嗓音的有效参数评估模式[2]。
一、实验背景随着科技的发展,声学技术在各个领域得到了广泛应用。
为了进一步了解声学技术在实际应用中的效果,我们开展了声学应用分析实验。
本次实验主要针对声学特征在膝关节健康诊断中的应用进行分析。
二、实验目的1. 了解声学特征在膝关节健康诊断中的应用现状;2. 探讨声学特征与膝关节健康状态之间的关系;3. 分析当前基于机器学习的方法在诊断膝关节疾病方面存在的问题;4. 评估声学特征在膝关节健康诊断中的准确率和实用性。
三、实验方法1. 数据采集:收集公开的关节炎患者数据集和膝关节手术患者实验数据;2. 数据预处理:对采集到的数据进行分析,去除无关噪声成分;3. 特征提取:利用Mel频率倒谱系数等声学特征进行特征提取;4. 模型建立:采用机器学习算法建立膝关节健康诊断模型;5. 模型评估:通过交叉验证等方法对模型进行评估。
四、实验结果与分析1. 声学特征与膝关节健康状态的关系通过对关节炎患者数据集和膝关节手术患者实验数据的分析,我们发现声学特征与膝关节健康状态之间存在显著关联。
具体表现在以下方面:(1)声学特征与膝关节健康分类准确率较高。
使用声学特征进行膝关节健康分类可以达到96%的准确率,表明声学特征与膝关节健康状态之间存在关联;(2)声学特征可以反映左右腿的差异。
在膝关节手术患者实验中,声学特征可以区分左腿和右腿,进一步证实了声学特征与膝关节健康状态之间的关联;(3)去除无关噪声成分后,分类准确率显著下降。
这表明噪声成分与患者健康状态相关,进一步验证了声学特征在膝关节健康诊断中的重要性。
2. 当前基于机器学习的方法在诊断膝关节疾病方面存在的问题(1)缺乏验证:部分研究在建立模型时未进行充分的验证,导致模型的泛化能力较差;(2)模型复杂度高:一些模型在训练过程中需要大量的计算资源,导致实际应用中难以推广;(3)模型解释性差:部分模型在诊断过程中难以解释其决策过程,导致医生难以根据模型结果进行临床决策。
3. 声学特征在膝关节健康诊断中的准确率和实用性通过实验分析,我们得出以下结论:(1)声学特征在膝关节健康诊断中的准确率较高,可以达到96%;(2)声学特征具有较好的实用性,可以辅助医生进行临床诊断。
嗓音分析报告1. 引言嗓音分析是一种通过声音的频率、强度、时长等参数来评估人的嗓音质量和嗓音健康状况的方法。
通过嗓音分析,可以了解一个人的嗓音使用方式是否正确,是否存在声音问题,以及可能存在的嗓音疾病等。
本报告旨在通过嗓音分析来评估被测试者的嗓音质量和嗓音健康状况。
通过对声音参数的分析,可以帮助被测试者了解自己的嗓音情况,并提供一些改善建议。
2. 测试方法本次测试使用了嗓音分析软件进行嗓音参数的测量。
被测试者需要按照测试软件的要求进行语音录制,然后通过软件分析录音文件得到嗓音参数。
3. 嗓音参数分析结果基于对被测试者录音文件的分析,得到以下嗓音参数的结果:3.1 频率频率是嗓音分析中最常用的参数之一,它反映了声音的音高特征。
根据测试结果,被测试者的平均频率为X Hz,处于正常音高范围。
3.2 强度强度是嗓音分析中衡量声音强弱的参数,它反映了声音的音量特征。
根据测试结果,被测试者的平均强度为X dB,处于正常音量范围。
3.3 时长时长是嗓音分析中衡量声音持续时间的参数,它反映了声音的持久特征。
根据测试结果,被测试者的平均时长为X 秒,处于正常范围。
3.4 声调声调是嗓音分析中衡量声音音调的参数,它反映了声音的音色特征。
根据测试结果,被测试者的声调波动范围较大,可能存在声音不稳定的问题。
4. 结论通过嗓音分析的结果,我们可以得出以下结论:1.被测试者的嗓音频率、强度和时长均处于正常范围,说明嗓音质量较好。
2.被测试者的声调存在波动较大的问题,可能需要进行声音稳定性和控制训练。
5. 改善建议基于测试结果,我们为被测试者提出以下改善建议:1.进行声音稳定性训练,包括调节呼吸和声带的协调,提高声音的稳定性和持久性。
2.寻求专业声乐教练的指导,学习正确的嗓音使用和呼吸方式,避免声音过度紧张或损伤。
3.练习声音调节和控制的技巧,保持声音的稳定和均衡。
4.定期进行嗓音保健,避免长时间高强度的声音使用,注意嗓子的保湿和休息。
声学的应用现状和发展趋势声学是研究声波传播、声音产生、声音感知和声音处理的学科。
声学的应用范围非常广泛,涉及到多个领域,包括音乐、语音通信、医学、环境保护、建筑设计等。
本文将从应用现状和发展趋势两个方面对声学的相关问题进行回答。
1. 应用现状声学在音乐领域的应用现状:声学在音乐领域的应用非常广泛。
例如,音乐家和音频工程师使用声学原理来设计和调整音响系统,以提供更好的音质和音场效果。
此外,声学也被应用于音乐教育中,帮助学生更好地理解声音的产生和感知过程。
声学在语音通信领域的应用现状:语音通信是声学的重要应用领域之一。
例如,电话系统、语音识别技术和语音合成技术都是基于声学原理来实现的。
此外,声学也被广泛应用于无线通信中的降噪和增强语音质量的领域。
声学在医学领域的应用现状:声学在医学领域也有重要的应用。
例如,医生使用声学技术来诊断和治疗听力问题、语言障碍和其他语音相关的疾病。
此外,声学在医学成像技术中也发挥着重要作用,如超声波成像和声学显微镜等。
声学在环境保护领域的应用现状:声学在环境保护领域的应用主要集中在噪声控制方面。
例如,声学工程师通过减少噪音污染来改善城市环境和工作场所的舒适度。
此外,声学也被用于研究海洋生物和动物的声音沟通方式,以保护海洋生态环境。
声学在建筑设计领域的应用现状:声学在建筑设计中起着重要作用,用于提供舒适的室内环境。
声学工程师考虑建筑物的声学特性,以减少噪音传播、提高音质和控制回声。
此外,声学还被用于设计音乐厅、剧院和会议室等特殊用途的建筑。
2. 发展趋势声学的发展趋势主要包括以下几个方面:声学传感器和设备的发展:随着技术的不断进步,声学传感器和设备的性能不断提高,尺寸不断缩小。
这将为声学应用提供更多可能性,例如更小型化的耳机、更精准的声音识别和高质量的音频设备。
声学与人工智能的结合:人工智能技术的快速发展将与声学技术相结合,实现更智能化的声学应用。
例如,基于深度学习的语音识别技术能够更准确地识别和理解人类语音,为语音通信和语音控制领域带来更大的便利。
嗓音声学检测临床应用进展综述
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嗓音声学检测临床应用进展综述
语言(Language)是人类进行交流的重要工具,言语(Speech)是语言的外壳和载体,是以语音为代码,通过发音-传递,并被对方听取、感知的系统,是将语言变化为声音的转变过程。
嗓音医学(Phonetics)是耳鼻咽喉科学和语言病理学共同关注的一个新型的学科分支,治疗的对象包括嗓音疾病、言语疾病和语言疾病。
目前对喉发声功能和嗓音进行声学检测有主观评价和客观检测两种方法:
1 主观评价
以往是依靠听觉来判定嗓音障碍的情况及嘶哑的程度,有经验的医生通过耳听患者的发声情况,大致可判断喉部的病变情况。
目前最常用的主观评价方法有“日本音声言语医学会”制定的GRBAS 评价标准。
另外,还有用心理听觉评价Isshiki(1966)标准,也有采用患者自我评估法:嗓音障碍指数、嗓音相关生活质量检测、嗓音结果调查,与嗓音声学分析进行比较。
主观听觉评价存在着主观、名词概念不一、标准不统一的缺陷,近半个世纪以来,客观嗓音检测方法已逐步应用于临床。
2 客观检测
随着科学技术尤其是电子计算机的广泛应用,客观检测嗓音已越来越多的应用于临床,通过电子仪器可以将嗓音检测分析结果以图形和数值形式表达。
检测的仪器主要有四种:语图仪、频谱仪、具有语图及频谱双重功能的仪器和电声门图仪。
2.1 语图仪
语图仪(Sonograph)是将分析的结果以两种图形显示在荧光屏或专用记录纸上:一种是频率、时间和强度的三维声谱图形,纵坐标表示频率,横坐标表示时间,灰度表示声强;另一种是某一时间断面上瞬间信号的三维图形,能较客观的估计发声质量。
2.2 声纹
声纹(voice print)是声学检查中的另一种手段,又称为显示轮廓的声谱图或称轮廓声谱图,具有识别语言的特征,在法律上相当于指纹。
目前语图仪及声纹仪临床应用较少。
2.3 频谱和电子计算机
频谱(Frequency):收集嗓音声样提取频率和声强得到峰样线图称为频谱。
主要使用电子计算机及频谱分析仪采集、分析、统计嗓音声样,对嗓音进行声学分析。
目前在临床上广泛采用的语音频谱分析系统有两种:国产USSA 语音频谱分析系统和美国Tiger
Electronics(上海)公司生产的Dr. SpeechScience 语音分析系统。
2.3.1 国产USSA 语音频谱分析系统
USSA(Univera Signa Sectrum Analysis System)语音频谱分析系统是北京邮电大学与北京阳宸电子技术公司联合开发的产品,该系统硬件由微型计算机和采用TMS320 专用语音处理芯片的BYDSP25E 声谱图采音卡,软件由北京邮电大学自行开发的DSP 语言信号谱处理系统,可以对嗓音及言语疾病进行客观检查,动态追踪及治疗前后声学参数的对比、判断病态的转归及治疗效果,并且可以客观的评价科研成果。
USSA 系统对嗓音进行分析的参数为:用快速付里叶转换(FFT)和线性预测分析(LPC),以二维曲线和数字形式显示基频(F0)、第一共振峰(F1)、第二共振峰(F2)、第三共振峰(F3);用嗓音分析软件分析声样,显示有临床意义的:平均微扰、频率微扰商、振幅微扰商、谐噪比(H/N)、音调微扰系数等5个参数。
2.3.2 美国Tiger Electronics(上海)公司生产的Dr.Speech Science 语音分析系统
目前国内各研究部门及医院比较普遍的应用Dr. SpeechScience 软件对正常嗓音及病态嗓音进行声学参数分析:基
频(F0)、频率微扰(Jitter)、振幅微扰(Shimmer)、规范化噪声能量(NNE)、基频标准差(SDF0),可量化发声质量,客观评价治疗效果、手术质量及病变的发展情况,成为喉功能检查的重要手段之一。
以上两种语音分析系统声样采集均在环境噪音小于45dBSPL 的空调室内,受检者口距麦克风10cm,自然舒适平稳发元音/a/、/i/各3~5 秒各1 次,声强控制在80dB SPL 左右,通过A/D 转换,输入电子计算机进行嗓音声学参数分析。
2.3.3 嗓音频谱分析参数的临床意义
2.3.3.1 基频(F0):反映嗓音的音调高低,与声带振动部分的长度、声带组织的张力和声带质量的大小有关,儿童的基频高于成人,沟状声带的基频比较高,声带息肉、声带小结基频较低,基频对男声女调的确诊及治疗效果评价,也具有特殊的重要意义;
2.3.3.2 频率微扰(Jitter)是描述相邻周期之间声波基本频率的变化,主要反映粗糙声程度,其次是嘶哑声程度;
2.3.3.3 振幅微扰(Shimmer)是描述相邻周期之间声波幅度的变化,主要反映嘶哑声程度;
2.3.3.4 规范化噪声能量(NNE)主要计算发声时由于声门非完全关闭引起的声门噪声的能量,主要反映气息声程度,其次是嘶哑声程度,一定程度上反映声门的关闭程度,对由于声带器质性或功能性病变而产生的病理嗓音的分析很有价值;
2.3.3.5 谐噪比(H/N)是检测病态嗓音和评价嗓音素质的一个客观指标,能有效地反映声门闭合情况,对发现疾病、判定疗效有重要意义。
大多学者认为:声带息肉、声带小结、声带麻痹以及声带癌等病态嗓音的声学特征为Jitter 及Shimmer 增加,噪声成
分增加,NNE 增加,周期谐波成分相对减少,H/N 降低,当进行治疗或手术后相应声学参数值与正常组相近。
因此,声
谱图声学分析可以发现病人的早期声嘶,以及嘶哑程度,多种参数综合分析可用于治疗前后的对比、手术疗效的评估。
2.4 电声门图
电声门图(Electroglottography, EGG)是一种无创性喉功能检测手段,弥补喉内镜检查的不足。
目前临床上应用的电声门图检测系统多采用美国Tiger Electronics(上海)公司生产的Tiger DRS. Inc 电声门图仪进行测试,采用Dr. SpeechScience forwindows 4.0 软件进行分析。
检测时将金属电极板放置于双侧甲状软骨板上,受检者发自然胸声区稳态元音/.//i/,持续3 秒,记录受声带振动调节的电极间阻抗变化,在体表描记出声门开闭曲线,可描记闭合相(CP)、开放相(OP),闭合相又分为渐闭(CCP)、渐开相(COP),OP相反映声带振动时被声门下气流吹开的瞬间,CCP、COP、与OP三者有周期性的衔接,正常电声门图波形呈规律性正弦曲线。
EGG 可测量的参数及临床意义:
2.4.1 接触率(CQ):测量声带振动时声门闭合程度,即接触时间与周期之比,主要反映声带水平方向上的开闭,发声频率提高,声带被拉长,双侧声带接触面积减小,闭合度降低,CQ 值下降;
2.4.2 接触幂(CI):测量声带振动时渐闭相与渐开相的对称度,在一定程度上体现了声带开闭运动在垂直面上相位差,该参数对声带麻痹非常敏感;
2.4.3 接触商微扰(CQP):测量相邻振动周期间CQ 振动度;
2.4.4 接触幂微扰(CIP):测量相邻振动周期间CI 扰动度。
如果声带的关闭和开放有规律,微扰量就低,即接触率微扰和接触幂微扰的值较小;
2.4.5 测试声带粘膜波的接触性,反映粘膜波运动是否规则;
2.4.6 测试方便无创,不受上气道干扰,更符合声带振动测量的要求,适合儿童等各种不宜做喉镜检查的病人;
2.4.7 电声门图波形异常的类型与声带病变的位置和大小有关,通过与正常波形进行比较之后,能客观地获得病人声带的信息,特别能够捕捉间接喉镜检查时易遗漏的声带下缘或前联
合的病变,尤其能够提供声带麻痹的证据。
有不少研究者将嗓音频谱分析与电声门图同步对嗓音进行测试与分析,对同一受检者同时检测频谱图参数和电声门图参数,以期获得更具相关性的研究结果。
另外,目前也有应用西安交通大学信控系生物医学工程研究室与西安医科大学喉病研究室共同研制的多功能电声门图仪[16]。
2.5 声门图
由于电子计算机技术的广泛应用,对动态喉镜记录的图像进行精确、客观的量化分析也成为可能,运用TigerElectronics(上海)公司开发的内镜诊察仪(Scope View)对动态喉镜记录的图像经A/D 转换输入计算机,测量发声时的声门面积和声门长度。
常捷燕等运用电子计算机技术,对动态喉镜记录的声门图像的声带长、宽度、面积,假声带面积,声门裂面积及夹角,
声带位移、环杓位移,环杓区面积等参数进行测量,对声门图像的各解剖单元进行量化分析。
3 结语
发声是喉的主要功能之一,喉发声功能和嗓音具有多维性,检测的各种参数还存在一些不确定因素,而且各个参数之间也存在着相互干扰、相互制约,不可能期望用单一方法来评定喉发声的总体功能,需要综合各种检测方法、多种检测参数,针对不同的病变情况,侧重采用某一种或几种检测方法对喉发声功能和嗓音进行检测和判断,还应结合临床病史、症状、体征及喉镜、CT、MRI 等手段综合分析。
随着声学检测技术和电子计算机技术的不断发展,嗓音声学检测的各项技术和方法也将会不断完善和发展,使喉功能和嗓音检测技术更好地为临床服务,造福于广大患者。