Недостатки и минусы традиционных слуховых аппаратов
Несмотря на то, что традиционные слуховые аппараты являются основным средством реабилитации пациентов с нейросенсорной и кондуктивной тугоухостью, которая не может быть устранена благодаря консервативному или оперативному лечению, более 85% кандидатов на применение слуховых аппаратов отказываются от них из-за высокой стоимости, дискомфорта и закомплексованности.
Даже у небольшой части согласных использовать слуховые аппараты пациентов могут быть выявлены медицинские противопоказания со стороны наружного слухового прохода, такие как хроническая оторея и наружный отит, что осложняет или даже делает невозможным применение традиционных слуховых аппаратов.
Имплантируемые акустические/механические слуховые аппараты отличаются от традиционных тем, что они частично или полностью имплантированы и передают звуковую волну непосредственно на слуховые косточки или улитку. Вместо хирургического риска и расходов, связанных с имплантацией, они обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными слуховыми аппаратами, включающих: увеличение коэффициента усиления и динамического диапазона, устранение обратной связи, сокращение расходов на обслуживание аппарата, устранение косметических неудобств и свободный слуховой проход.
Баланс между рисками, затратами и получаемыми преимуществами способствует развитию и улучшению технологий имплантируемых слуховых устройств.
Традиционные слуховые аппараты ограничены в возможности усиления звука без генерирования акустической обратной связи или передачи искажений, так как эти аспекты обусловлены конструкцией слуховых аппаратов и физическими законами.
Недостатки традиционных слуховых аппаратов:
- недостаточное усиление
- акустическая обратная связь
- спектральные искажения
- нелинейные/гармонические искажения
- окклюзия наружного слухового прохода
- косметические недостатки
- отсутствие направленности
а) Недостаточность усиления. Для пациентов с порогом воздушной проводимости 80 дБ для восприятия тихих звуков на нормальных порогах слуховой аппарат должен усиливать звук до 80 дБ, генерируя при этом 10 000-кратное усиление амплитуды давления звуковой волны и 100 000 000-кратное усиление интенсивности мощности звука. Этот факт служит ограничением для существующих традиционных слуховых аппаратов. Например, максимальное усиление на частоте 1 кГц для заушного аппарата Phonak SuperFront PPCL4, мощного цифрового устройства, составляет около 75-82 дБ.
Как правило, мощность устройства соответствует его габаритам, соответственно, чем мощнее аппарат, тем он больше по размеру и заметней при ношении, малогабаритные же аппараты теряют в параметре мощности. Максимальное усиление для цифрового внутриушного слухового аппарата (ITE), внутриканального слухового аппарата (ITC) и слухового аппарата, который находится полностью внутри канала (CIC), составляет около 55-65 дБ, 45-55 дБ и 35-45 дБ соответственно.
б) Акустическая обратная связь (свист). Обратная связь еще более ограничивает полезный коэффициент усиления обычных слуховых аппаратов, чем недостаточность усиления, описанная выше. Звуковые волны проникают через воздушное пространство между корпусом аппарата и задней стенкой наружного слухового прохода из телефона слухового аппарата и возвращаются в микрофон, где они добавляются к вновь поступающим в микрофон волнам и снова усиливаются.
В результате данной акустической обратной связи возникает низкочастотный гул или высокочастотный писк. Для слуховых аппаратов CIC, в которых телефон и микрофон размещены очень близко друг к другу, обратная связь наиболее проблематична, как и в случаях с мастоидальной полостью, когда герметичная установка аппарата не представляется возможной. При очень большом усилении эта проблема затрагивает даже заушные слуховые аппараты.
Герметичная установка слухового аппарата позволяет снизить вероятность возникновения обратной связи, однако при этом появляется препятствие в восприятии естественного поступающего звука, а также усиливается дискомфорт при использовании аппарата, повышается заболеваемость наружными отитами, беспокоит аутофония.
в) Искажение звукового спектра и фазовый сдвиг. Как правило, настройки традиционных слуховых аппаратов оптимизированы для передачи звука в области речевых частот (500-2000 Гц), без усиления в диапазоне ниже 250 Гц и выше 6000 Гц. В результате теряются «басы» и «дисканты», что делает звук неестественным. Изолированная тяжелая потеря слуха в области низких частот (как при синдроме Меньера) или в области высоких частот (как при пресбиакузисе) с трудом корригируется с помощью традиционных слуховых аппаратов без чрезмерного усиления средних частот, которые пациент воспринимает нормально.
Даже в среднечастотном диапазоне крутые изменения в аудиометрических порогах на соседних частотах (что часто наблюдается, например, при потере слуха, обусловленного шумовым воздействием) не могут быть идеально компенсированы до нормальных значений из-за ограничений в скорости изменения частотного усиления. Слишком резкие изменения усиления отдельного диапазона частот создают фазовый сдвиг, который искажает тон и тембр звука. Переход от аналоговых схем обработки звукового сигнала к цифровым отчасти расширяет возможности по созданию индивидуального аудиометрического профиля для каждого человека, однако фундаментальные ограничения сохраняются.
г) Нелинейное/гармоническое искажение. При высокой интенсивности выходного сигнала, возникает нелинейное искажение звукового сигнала, так как телефон переходит к диапазону подавления или сокращения звуков. В результате нелинейное искажение добавляет в звуковосприятие измененные компоненты спектра, придавая искусственный или роботизированный характер. Цифровая обработка звукового сигнала может компенсировать нелинейные гармонические искажения внутри усиливающего устройства, но искажения, генерируемые телефоном при воспроизведении громких звуков в воздушной среде, являются принципиальным недостатком всех традиционных слуховых аппаратов.
д) Эффект окклюзии. Чтобы свести к минимуму эффект обратной связи, большинство традиционных слуховых аппаратов способны образовать герметическую изоляцию со стенкой наружного слухового прохода для лучшей изоляции телефона в слуховом проходе. Окклюзия наружного слухового прохода создает ряд нежелательных эффектов. Во-первых, это неудобно из-за давления, оказываемого на кожу наружного слухового прохода.
Во-вторых, это увеличивает вероятность развития наружных отитов из-за нарушения выхода серы и задержки влаги, особенно у пациентов с перфорацией барабанной перепонки или отореей при хроническом гнойном среднем отите. В-третьих, это вызывает аутофонию и ощущение заложенности уха, которое усиливается при изменении атмосферного давления. В-четвертых, блокируется нормальное проведение звука в ухо. И наконец, нарушается нормальное формирование звукового спектра, которое обычно обеспечивается резонансом в наружном слуховом проходе. Слуховые аппараты открытого типа лишены части этих недостатков за счет отказа от герметичной обтурации наружного слухового прохода благодаря применению тонких звукопроводящих трубок.
Для уменьшения эффекта обратной связи в данных слуховых аппаратах применяются системы подавления обратной связи, и микрофон располагается на максимальном удалении от телефона (например, в заушной части устройства). Неокклюзирующие слуховые аппараты являются отличным вариантом для людей с изолированной умеренной потерей слуха в области высоких частот. Тем не менее, они мало эффективны, когда необходимо усиление на низких и средних частотах.
е) Непривлекательный внешний вид. Многие пациенты отвергают слуховые аппараты из-за их внешнего вида и общественного клейма. Даже 8% кандидатов на применение слуховых аппаратов, использующих внутриушные аппараты (ITC), отметили непривлекательный внешний вид основным фактором, повлиявшим на их решение отказаться от слухового аппарата. Слуховые аппараты трудно скрыть лысым пациентам или тем, кто носит короткие волосы. Миниатюризация электроники продолжает улучшать слуховые аппараты в этом отношении: слуховые аппараты CIC невидимы для случайного наблюдателя, неокклюзирующие слуховые аппараты также достаточно незаметны. Однако миниатюризация, как правило, приводит к более слабому усилению звука слуховым аппаратом, нарастанию обратной связи и более высокой стоимости аппарата.
В конечном итоге и размер батареи становится ограничивающим фактором: чем меньше размер батареи, тем выше ее стоимость, и тем чаще она требует замены.
ж) Низкая эффективность трансдукции. Потери энергии в связи с недостаточностью согласования и потерями при передаче — недостаток, присущий всем традиционным аппаратам. Механическое сопротивление (изменение давления для сдвига) заполненного воздухом наружного слухового прохода отличается от механического сопротивления заполненной жидкостью улитки. Когда барабанная перепонка и цепь слуховых косточек функционируют нормально, они действуют как согласующий сопротивление трансформатор, благодаря разности площадей барабанной перепонки и подножной пластинки стремени и неравенства плеч рычагов в системе слуховых косточек.
Относительно большое перемещение барабанной перепонки при низком давлении воздуха на нее преобразовываются в сравнительно небольшое смещение цепи слуховых косточек с высоким давлением на подножную пластинку основания стремени. Без механизма среднего уха большая часть акустической энергии, поступающей на подножную пластинку стремени, отражается обратно в воздух. За исключением слуховых аппаратов с костной проводимостью, все традиционные слуховые аппараты используют телефон для продукции (с усилением) звуковой волны в воздухе наружного слухового прохода.
Когда аппарат среднего уха неисправен (в случае отосклероза, разрыва цепи слуховых косточек или перфорации барабанной перепонки), обычные слуховые аппараты должны преодолевать возникающие несоответствия. В результате уменьшается эффективность усиления и/или увеличивается искажение.
Даже при нормальном функционировании слуховых косточек (например, у пациентов с исключительно сенсоневральной тугоухостью), передача звуковой энергии из воздуха на традиционный слуховой аппарат и далее к подножной пластинке стремени несовершенна. Всякий раз, когда сигнал проходит из одной физической среды (например, электрический ток в телефоне) к другой (например, акустические волны в воздухе), часть энергии сигнала теряется, а шумы или искажения могут присоединиться к полезному сигналу. Существует несколько этапов трансдукции для традиционных слуховых аппаратов:
1) акустические волны в окружающем воздухе,
2) электрический ток в микрофоне, 3) электрический ток в проводах телефона или в пьезоэлектрическом приводе,
4) акустические волны воздуха внутри наружного слухового прохода,
5) движение барабанной перепонки и цепи слуховых косточек,
6) акустические волны в перилимфе,
7) отклонение и деполяризация волосковых клеток стереоцилий и так далее.
Большинство из них являются неизбежными (хотя кохлеарные импланты обходят эти этапы путем прямой стимуляции кохлеарного нерва). Тем не менее, непосредственная связь актуатора и цепи слуховых косточек может обойти некоторые из этих этапов трансдукции, повышая тем самым коэффициент усиления и снижая искажения. Этот подход используют почти все имплантируемые акустические/механические слуховые аппараты.
