DD300323A7

DD300323A7 - Verfahren zur Auswertung von zerebral beeinflußten bioakustischen Signale

Info

Publication number: DD300323A7
Application number: DD32208188A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Dr Ing Luedge
Original assignee: Akad Wissenschaften Ddr
Priority date: 1988-11-23
Filing date: 1988-11-23
Publication date: 1992-06-04
Also published as: FI895559A0; DE3937420A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Auswertung von zerebral beeinfluszten bioakustischen Signalen, insbesondere der Schreilaute von Kleinstkindern. Ziel ist es, die Rauhigkeit von Grundfrequenzverlaeufen quantitativ zu bestimmen. Erfindungsgemaesz wird das bei einem Verfahren, bei dem eine Trennung der Rauhigkeit vom uebrigen Grundfrequenzverlauf durch Bildung der Differenz zwischen dem gemessenen Grundfrequenzverlauf und einem generierten geglaetteten Grundfrequenzverlauf vorgenommen wird, dadurch erreicht, dasz ein Vergleich der durch die Differenzbildung erhaltenen Rauhigkeit mit dem gemessenen Grundfrequenzverlauf durchgefuehrt wird, indem im gemessenen Grundfrequenzverlauf Bereiche von annaehernd linearem Anstieg oder Abfall ermittelt werden und ein integraler Wert der im ersten Schritt erhaltenen Rauhigkeit, z. B. die Standardabweichung, ueber einen derartigen Bereich als Masz fuer die Rauhigkeit des gemessenen Grundfrequenzverlaufs ermittelt und angezeigt wird. In der Fig. 1 ist unter a der gemessene Grundfrequenzverlauf, unter b der geglaettete Grundfrequenzverlauf und unter c die durch Differenzbildung erhaltene Rauhigkeit dargestellt. Fig. 1{Grundfrequenz; Rauhigkeit; Schrei, zerebral, bioakustisch; quantitative Bestimmung; Differenz}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Messung der Grundfrsquenz von bioakustischen Signalen, insbesondere auf die Analyse kindlicher Schreie.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es ist ein Verfahren zur hochauflösenden Grundfrequenzanalyse bekennt (DD-PS 261002), bei dem Schreisignale derart analysiert werden können, daß Rauhigkeiten im mitunterstarkzerklüfteten Grundfrequenzverlauf aufgelöst werden. Bei diesem Verfahren wird das Signal durch η Zeitfenster in Signalabschnitte unterteilt. Die gemessenen Signalwerte jedes Signalabschnittes werden um K virtuelle Abtastwerte zwischen den gemessenen Abtastwerten erweitert. Dieser erweiterte Signalabschnitt wird einer Grundfrequenzanalyse unterzogen und anschließend wird diese Verfahrensweise für jeden weiteren Signalabschnitt wiederholt.

Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß ein direktes Ausmessen der Rauhigkeiten aufgrund des unregelmäßigen Verlaufs der Grundfrequenz in Abhängigkeit von der Zeit nicht möglich ist. Somit kann nur ein qualitatives Urteil über die Stärke dieser Rauhigkeiten abgegeben werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Rauhigkeit von Grundfrequenzverläufen quantitativ zu bestimmen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Rauhigkeit von Grundfrequenzverläufen unabhängig von der Kurvenform des Grundfrequenzverlaufs als integralen Wert zu bestimmen.

Erfindungsgemäß wird das bei einem Verfahren, bei dem βίηβ Trennung der Rauhigkeit vom übrigen Grundfrequenzverlauf durch Bildung der Differenz zwischen dem gemessenen Grundfrequenzverlauf und einem generierten geglätteten Grundfrequenzverlauf vorgenommen wird, dadurch erreicht, daß ein Vergleich der durch die Differenzbildung erhaltenen Rauhigkeit mit dem gemessenen Grundfrequenzverlauf Bereiche von annähernd linearem Anstieg oder Abfall ermittelt werden und ein integraler Wert der im ersten Schritt erhaltenen Rauhigkeit über einen derartigen Bereich als Maß für die Rauhigkeit des gemessenen Grundfrequenzverlaufs ermittelt und angezeigt wird.

Als integraler Wert der im ersten Schritt erhaltenen Rauhigkeit kann die Stanoardabweichung verwendet werden.

Eine weitere Verbesserung der quantitativen Aussage kann dadurch erreicht werden, daß der Quotient der Standardabweichung und des Wertes dos Anstiegs oder Abfalls als Maß für die Rauhigkeit gebildet wird.

Ausführung^belsplel

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeisoiel erläutert werden

Es zeigen

Fig. 1: den gemessenen und generierten Grundfrequenzverlauf und die daraus gewonnene Rauhigkeit Fig. 2: Grundfrequenzverläufe der Schreisignale von Neugeborenen

Fig.3: die den Grundfrequenzverläufen nach Fig. 2 zugeordneten Rauhigkeiten.

In der Fig. 1 ist unter a) ein gemessener Grundfrequenzverlauf dargestellt. Aus diesem ist durch Tiefpaßfilterung nach dem Glättungsalgorithmus der gleitenden 3-Punkte-Mittelung der unter b) dargestellte geglättete Grundfreque nzverlauf generiert worden. Durch Differenzbildung der Kurven a) und b) entsteht dann die unter c) dargestellte Rauhigkeit.

Die weiteren Figuren zeigen die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Analyse der Schrein von Neugeborenen. Die Figur 2 zeigt unter a bis c den Grundfrequenzverlauf von drei Schreisignalen gesunder Neugeborener und unter d bis f von drei Schreisignalen zerebral gestörter Neugeborener. Es ist ersichtlich, daß der Grundfrequenzverlauf sowohl der kranken als auch der gesunden Neugeborenen sehr unterschiedlich sein kann. Fig. 3 zeigt die separierten Rauhigkei'sverlaufe der in Fig. 2 dargestellten Grundfrequenzverläufe. Hieraus ist ersichtlich, daß die Amplitude der Rauhigkeit von der Steilheit des Grundfrequenzverlaufs abhängig ist. Dhser Zusammenhang zwischen Rauhigkeitsamplitude und Frequenzdynamik des Grundtones von akustischen Schreisignalen konnte mit den bekannten Grundfrequenzanalyseverfahren bisher nicht beobachtet werden.

Weiterhin ist ersichtlich, daß die Amplitude der Rauhigkeiten unter der Voraussetzung gl sicher Steilheiten beim Anstieg oder Abfall des Grundfrequenzverlaufs bei gesunden Neugeborenen größer als bei kranken Neugeborenen ist. Das wird insbesondere beim Vergleich der Beispiele a und d deutlich.

Um diesen Unterschied zwischen den Rauhigkeiten bei gesunden und zerebral gestörten Neugeborenen noch deutlicher zu machen, ist es zweckmäßig, die Standardabweicl ung σ eines Rauhigkeitsabschnittes über die Zeit At und die Amplitude Af auf die Steilheit α des zugehörigen Grundfrequenzverihufs zu normieren. Hierzu wird ein Schrei-Rauhigkeits-Index j nach der Gleichung

j = o/a*10³

eingeführt, wobei gilt α = AfMt. Um die Aussagen statistisch abzusichern, ist es zweckmäßig, für eine hinreichend große Anzahl von Indexwerten den Mittelwert zu bestimmen und diesen für einen Vergleich - gesund-zerebral gestört - heranzuziehen. Für das Beispiel nach Fig. 2 und 3 beträgt das Verhältnis der Mittelwerte j des normierten Schrei-Rauhigkeitsindex von gesunden zu kranken Neugeborenen 13,9/5,4. Die Werte der kranken Neugeborenen liegen somit deutlich unter denen der gesunden Neugeborenen.

Claims

1. Verfahren zur Auswertung von zerebral beeinflußten bioakustischen Signalen, insbesondere der Schreilaute von Kleinstkindern, bei dem eine Trennung der Rauhigkeit vom übrigen Grundfrequenzverlauf durch Bildung der Differenz zwischen dem gemessenen Grundfrequenzverlauf und einem generierten geglätteten Grundfrequenzverlauf vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich der durch die Differenzbildung erhaltenen Rauhigkeit mit dem gemessenen Grundfrequenzverlauf durchgeführt wird, indem im gemessenen Grundfrequenzverlauf Bereiche von annähernd linearem Anstieg oder Abfall ermittelt werden und ein integraler Wert der im ersten Schritt erhaltenen Rauhigkeit über einen derartigen Bereich als Maß für die Rauhigkeit des gemessenen Grundfrequenzverlaufs ermittele und angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als integraler Wert der im ersten Schritt erhaltenen Rauhigkeit die Standardabweichung verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quotient der Standardabweichung und des Wertes des Anstiegs oder Abfalls als Maß für die Rauhigkeit gebildet wird.