Советы по выбору слухового аппарата. Виды слуховых аппаратов
Выбор слухового аппарата базируется на определении оптимального усиления для эффективного проведения звука к уху пациента. Эффективность определяется сочетанием электроакустического ответа устройства, способа подведения усиленного звука и особенностей устройства, необходимых для оптимизации подачи звука.
а) Электроакустические характеристики слуховых аппаратов.
1. Анализ основного сигнала. Каждый слуховой аппарат имеет свою характерную акустическую мощность, ограниченную частотными возможностями, входом-выходом и ограничителем выходной мощности. Мощность слухового аппарата является суммой входящего сигнала и величины усиления, обеспеченного устройством. Амплитудно-частотная характеристика слухового аппарата характеризуется усилением при моделировании частоты входного сигнала.
В дополнение к изменению частоты усиление слухового аппарата может также обеспечиваться моделированием уровня интенсивности входящего сигнала. Ответ входа-выхода зависит от взаимосвязи между интенсивностью входящего и выходящего сигнала заданной частоты.
Имеется два основных класса функции входа-выхода слухового аппарата, линейный и нелинейный. Первые модели современных слуховых аппаратов использовали линейный метод усиления, в котором все входящие звуки усиливались одинаково. Поскольку большинство сенсоневральных нарушений слуха нелинейны в околопороговых областях, линейное усиление не давало результатов. Решением было использование сжатой схемы, которая обеспечила возможность дифференцированного усиления сигнала в зависимости от интенсивности входящего звука.
Обычно низкоинтенсивные звуки на входе усиливаются в более значительной степени, чем звуки высокой интенсивности. Использование компрессионной схемы позволило сжать звуковой сигнал до приемлемого динамического уровня пациента, снижая искажение сигнала.
Фотографии слуховых аппаратов различного дизайна:
А. Заушный слуховой аппарат; Б. Внутриушной; В. Внутриканальный; Г. С полным внутриканальным погружением.
Производство Phonak.
В линейных слуховых аппаратах выход ограничивался феноменом, известным как «peak-clipping» (ограничение пика), когда выход энергии при достижении определенного уровня резко ослабевает. Такой простой метод линейного усиления и ограничения пика был вполне эффективен при кондуктивной тугоухости, но оказался полностью неудовлетворительным для реабилитации при сенсоневральной тугоухости. Помимо этого, ограничение пика было неэффективным подходом для ограничения выхода, вызывая значительное искажение акустического сигнала. Компрессионные методики были использованы и в аналоговых схемах для уменьшения искажения.
Фундаментальный подход определения отправной точки при выборе слухового аппарата заключается в установлении амплитудно-частотных характеристик на основе аудиометрических исследований. Был разработан перечень необходимых правил. Некоторые их них базируются только на определении порогов слуховой чувствительности и пробных установок мощности, усиливающей уровень до комфортного восприятия обычной речи, или предпочтительного уровня слушания. Простое правило прибавления, например, прибавление половины, означает усиление, равное половине объема утраты слуха; правило трети означает прибавление третьей части.
Большинство предписаний используют этот простой подход в качестве базового, чтобы затем подбирать частоты в конкретном случае с помощью эмпирически полученного поправочного коэффициента. Один из ранних пороговых подходов, используемых до сих пор, разработан Национальной акустической лабораторией (NAL).
Другой подход к определению амплитудно-частотных характеристик основан на уровнях порога и дискомфорта. Один из таких методов — желаемый уровень чувствительности (desired sensation level, DSL). DSL исходно был разработан для подбора слуховых аппаратов у детей, и основан как на определении порога, так и на предсказании дискомфортного уровня.
Другие исследования используются для определения типа слухового аппарата и определения необходимости в протезировании обоих ушей. В случае наличия кондуктивно-го компонента, заданная мощность обычно усиливается до 25% костно-воздушного интервала имеющейся частоты. При бинауральном слухопротезировании мощность на каждом ухе должна быть снижена 3-6 дБ для бинауральной суммации.
Фотография слухового аппарата:
А. Заушина с выносным ресивером и Б. Размещаемый в слуховом проходе аппарат.
Производство Phonak.
2. Направления в получении сигнала. Использование DSP оказало существенное влияние на гибкость подбора слухового аппарата и выбор кандидатов. В прошлом особые слуховые аппараты подбирались на основании сложения электроакустических характеристик аппарата и слуховой чувствительности пациента. Для определения необходимой мощности использовалась аудиограмма пациента. Затем схема тщательно изучалась для подгонки к необходимой, которая и использовалась в слуховом аппарате. В настоящее время благодаря гибкости цифровых усилителей слуховые аппараты имеют широкий спектр возможностей, а электроакустические характеристики могут меняться в нужном диапазоне.
Таким образом выбор определяется не сколько мощностью на выходе, сколько дизайном и оформлением. Усиление сигнала более детально рассматривается после выбора внешнего оформления.
Совершенствование нелинейных усилителей снизило использование методов, основанных на определении порога для специфической целевой мощности. Для таких компрессионных усилителей широкого спектра разрабатываются новые методы, чтобы обеспечивать мягкий, умеренный и достаточно громкий звук. Многие современные подходы сочетают линейные подходы ранних моделей с вариантами для мягкого и громкого звучания.
Различные типы слуховых аппаратов:
а - Заушной слуховой аппарат,
б - Внутриканальный слуховой аппарат («ушной вкладыш»).
б) Дизайн слухового аппарата. Расположение слухового аппарата в слуховом проходе имеет влияние на слух и на функционирование этого устройства. Введение любого объекта, такого как аппарат, в ушную раковину приводит к потерям слуха из-за эффекта ослабления объектом, что известно как вносимые потери. Это дополнительное снижение должно учитываться и прибавляться в выбранном аппарате к характеристикам усиления. Введение устройства в слуховой проход вызывает и так называемый окклюзионный эффект, заключающийся в усилении при низкочастотных компонентах акустического сигнала, в том числе и в зависимости от голоса пациента. Обычно это вызывает ощущение слишком громкого звука, гула или эха.
Другой важной особенностью при использовании слухового аппарата оказалось отдаленное расположение системы от естественного усилителя уха. Естественным микрофоном является барабанная перепонка, которая передает речевые частоты из слухового прохода на улитку. Барабанная перепонка также получает акустический сигнал, что важно для пространственной локализации. Когда слуховое устройство добавляется в систему, а микрофон удаляется от барабанной перепонки, эти принципы поступления сигнала изменяются. Большое удаление микрофона из слухового прохода в еще большей степени нарушает этот важный механизм.
Потеря пространственных сигналов и резонансных пиков должна также учитываться при подборе устройства, особенно с учетом технологических характеристик аппарата.
Альтернативой удаленному расположению микрофона от барабанной перепонки будет его размещение в слуховом проходе как можно глубже. Таким образом, микрофон располагают в непосредственной близости к приемнику или громкоговорителю, что повышает вероятность акустической обратной связи и снижает объем необходимой мощности. Во многих современных устройствах используются подходы с поиском оптимального расположения микрофона.
В результате при разработке оптимального для пациента слухового устройства принимается во внимание большее количество факторов. Наиболее важны уровень и форма снижения слуховой чувствительности. Другие факторы, влияющие на дизайн, включают обратную связь, дренажные и вентиляционные возможности, размер, долговечность, положение микрофона и предпочтение пациента.
Принцип работы имплантируемого слухового аппарата. Наружный микрофон и речевой процессор (1) проводят звук через кожу к имплантируемому приемнику (2).
Кабель (3) соединен с крошечным преобразователем (4), который непосредственно заставляет вибрировать слуховые косточки,
как при естественных их колебаниях, и в результате к улитке поступает усиленный сигнал.
1. Основы дизайна. Слуховые устройства в целом могут быть разделены на две основные группы ВТЕ (заушные) и ITE (внутриушные). Аппараты класса ВТЕ большей своей частью размещаются снаружи слухового прохода и ушной раковины. Эти аппараты соединяются с ухом через слуховой проход с учетом формы уха. Обычно ВТЕ аппараты готовят по форме уха пациента.
Слуховые аппараты класса ITE варьируют в размерах от почти полностью закрывающих ушную раковину моделей, до компактных, полностью погружаемых в слуховой проход.
Как было указано ранее, акустическая обратная связь возникает, когда усиленный звук, исходящий от приемника направляется обратно в микрофон этой же усиливающей системы. Лучший способ удалить обратную связь заключается в разделении микрофона и приемника в пространстве. Хотя были разработаны методы обработки сигналов для автоматической отмены обратной связи, метод физического подавления обратной связи остается самым эффективным. Так, для пациентов с относительной утратой чувствительности, когда необходима большая мощность, предпочтительным подходом для устранения обратной связи будет выбор устройства с физическим подавлением, т.е. заушный вариант.
Одним из наиболее эффективных подходов для уменьшения окклюзионного эффекта является использование вентиляции. В заушине или корпусе может выполняться небольшое отверстие. Отверстие обеспечивает циркуляцию воздуха в слуховом проходе и элиминацию низкочастотных звуков. В большинстве случаев элиминация низкочастотных звуков желательна, поскольку усиление низких частот может вызвать у пациента эффект громкого звучания собственного голоса или эхо. Однако в случаях, когда требуется значительное повышение мощности, наличие вентиляционного отверстия может создавать условия для появления обратной связи, поскольку звук «сбрасывается» через это отверстие.
Еще одной важной характеристикой для выбора аппарат является полный размер устройства. Как правило, слуховые аппараты меньшего размера имеют больший потенциальный риск для появления обратной связи в силу близкого расположения микрофона и приемника. Размер устройства также диктует условия технического контроля, доступного для пациента, поскольку в мелких устройствах меньше места для размещения переключателей. В полностью погружаемых в слуховой проход слуховых аппаратах многие функции управления вообще не доступны из-за отсутствия места.
Размеры батареи питания также ограничиваются размерами слухового аппарата. Все это может быть препятствием при реабилитации пациентов с двигательными или зрительными нарушениями. При выборе размера устройства должны приниматься в расчет потребности этих пациентов.
Слуховые аппараты обычно оказываются в условиях, не подходящих для электронных устройств. Влага и сера слухового прохода в целом негативно воздействует на электронику. К тому же, слуховые аппараты с электронными компонентами, располагаемые за ушной раковиной, должны быть прочнее устройств, помещаемых в слуховой проход.
Выбор, в конечном счете, определяется учетом всех значимых факторов и проводится среди большого количества различных технических конструкций. Немаловажно мнение и предпочтения самого пациента. Очень часто именно выбор пациента становится определяющим при подборе слухового аппарата.
Принцип работы улиткового имплантата.
Акустический сигнал попадает на микрофон (1),
который располагается за ушной раковиной и обрабатывается наружным речевым процессором (2).
Электронный приемник (3) имплантируют в височную кость и укрывают кожей.
Он связан с матрицей электродов (4), вставленной в улитку (5).
Электроды непосредственно стимулируют преддверно-улитковый нерв (6).
2. Направления развития слуховых аппаратов. Основным направлением в развитии слуховых аппаратов является миниатюризация обоих типов ITE и ВТЕ. Использование DSP снизило необходимость в наружном управлении слуховыми аппаратами, позволив создать компактное устройство с более гладкой и «обтекаемой» формой. Это соответствовало косметическим запросам и комфорту большого числа потенциальных пользователей.
Современное направление развития заключается в использовании так называемой системы «open-fit» и RCT в слуховых аппаратах. Термин «open-fit» подразумевает использование неокклюзивных ушных вкладышей «ореп-fit» (также называемый «заушина»). Слуховой аппарат ВТЕ направляет звук в слуховой проход через тубус, находящийся в слуховом проходе, соединенный с устройством гибким проводом. Заушная часть также должна быть сконструирована с учетом оптимального расположения.
Технологии RIC (внутриканальный приемник, receiver-in-canal) диктуют требования к конструкции устройства, при которой микрофон и усилитель располагаются кзади или над ухом, в то время, как приемник находится в слуховом проходе. Электрический сигнал передается через тонкий провод. Приемник помещается в слуховой проход в мягком конусе с использованием «open-fit» или ушного вкладыша. Существуют два основных преимущества подхода RIC. Во-первых, отделение приемника от микрофона и усилителя, что позволяет значительно повышать мощность без появления обратной связи.
Во-вторых, поскольку микрофон и усилитель отделены от приемника, значительно уменьшается дефицит пространства, давая возможность создания аппарата меньшего размера или размещения большего количества компонентов внутри самого ВТЕ.
Использование технологий «open-fit» и RIC позволило расширить круг кандидатов на слухопротезирование при резко нисходящей тугоухости и умеренной тугоухости, когда необходимо усилить высокие частоты, без окклюзии уха, не блокируя нормальный низкочастотный слух.
Схематическое изображение компонентов слухового аппарата.
г) Технологические особенности. После решения о дизайне слухового аппарата следует определить необходимые электроакустические компоненты.
1. Основы. Слуховые аппараты состоят из трех основных компонентов: микрофона, трансформирующего акустическую энергию в электрическую, усилителя, повышающего силу электрического сигнала и приемника, трансформирующего электрическую энергию обратно в акустическую. В дополнение, слуховым аппаратам требуется источник питания в виде батареи. Переключатели громкости и программ управления, обычно также входят в состав аппарата.
Большинство слуховых аппаратов имеют дополнительные входы, альтернативные микрофону. Обычно слуховой аппарат может быть оснащен системой подключения к телефону и настроечными блоками. Многие слуховые аппараты могут напрямую принимать аудиосигналы и радиосигналы и оснащаются FM-приемниками.
В случае выбора традиционной модели ВТЕ, ушной вкладыш должен быть выполнен с возможностью погружения в слуховой проход. Существует много моделей ушных вкладышей, от полностью заполняющих ушную раковину, до внутриканальных, затрагивающих только слуховой проход. Также имеется довольно большой выбор материалов для изготовления вкладышей. Акриловые, наиболее твердые, легче устанавливать и извлекать. Силиконовые, мягкие, обеспечивают лучшую обтурацию и предотвращение обратной связи. Силиконовые модели чаще используются в педиатрической практике из соображений безопасности. Винил — материал, занимающий промежуточную позицию. Также могут использоваться гипоаллергенные материалы.
2. Направления в технологических возможностях. Потенциал DSP систем обеспечивает целый ряд технологических возможностей, позволяющих расширить круг пользователей. Эти возможности включают адаптацию, различные программы, цифровое подавление шума, цифровое подавление обратной связи, тренировку, запись параметров, беспроводное соединение, а также автоматический контроль за всеми вышеперечисленными функциями. Уровень и доступность этих функций зависит от вида и конфигурации тугоухости, что в свою очередь диктует и дизайн всего слухового устройства. Потребности и предпочтения пациента также являются фактором, определяющим технологические возможности слуховых аппаратов.
Общим признаком слуховых аппаратов является направленность. Большинство устройств оснащены многонаправленным микрофоном, с возможностью усиления звуков, идущих из определенного направления и не восприятия звуков из других зон. Эти возможности заключаются в усилении звуков, идущих спереди от пациента, где и должен находиться собеседник, и в ослаблении звукового фона. Эффект от использования таких слуховых аппаратов состоит в повышении разборчивости речи в шуме. Направленные микрофоны могут иметь различную схему. В простейших моделях микрофон может быть переключен с многонаправленного режима на однонаправленный. В более сложных моделях количество направлений может быть бесконечно большим.
Разработаны модели с автоматическим контролем, соответственно, количество каналов меняется автоматически с учетом уровня распознанного шума.
Еще одной возможностью слуховых аппаратов является цифровое программирование или память. Большое количество программ меняет работу слуховых аппаратов в зависимости от различных звуковых ситуаций. Например, одна программа работает в тихой обстановке с использованием многоканального микрофона, другие в шумной обстановке, когда необходимо выделить полезный звук. Особые программы используются при разговоре по телефону, прослушивании музыки или любых ситуациях, требующих определенного ответа слухового аппарата. Контроль за программами может быть мануальным или автоматическим.
Уменьшение функций, требующих участия самого пользователя, является одним из приоритетных направлений развития слуховых аппаратов с устранением регулятора громкости и кнопок для ручного управления; возможно дистанционное управление для поддержки адаптивного управления самого аппарата. Многие слуховые аппараты обладают возможностью анализа акустического окружения, чтобы выполнять перепрограммирование ответа аппарата при изменениях ситуации.
Изображение экрана записи результатов функционирования слухового аппарата.
Подавление шума — функция, доступная в большинстве цифровых слуховых аппаратов. Цель состоит в подавлении нежелательных посторонних шумов, ухудшающих восприятие полезной речи и комфорт слушателя. Сложные цифровые алгоритмы обеспечивают слуховые аппараты возможностью фильтрации источников шума и других сигналов на основании показателей частоты, интенсивности и времени. Когда нежелательный шум идентифицируется, параметры усиления соответственно перестраиваются.
Как было указано выше, акустическая обратная связь возникает, когда усиленный сигнал перенаправляется в микрофон или усилитель. Наиболее распространенный и эффективный способ устранения этого эффекта — разделение микрофона и ресивера. Тем не менее, DSP имеет возможность дополнительного подавления обратной связи, в случае шума обратная связь распознается по параметрам частоты, интенсивности и времени. Когда слуховой аппарат распознает появление обратной связи, обеспечивается подавление последней путем снижения мощности в заданном частотном диапазоне или подавлением фазы сигнала обратной связи.
Регистрация данных в аппарате служит для отслеживания и записи настроек пользователя и моделей использования. Статистические параметры использования могут быть проанализированы с помощью специального программного обеспечения слухового аппарата. Обычно используется такая информация, как общее время использования слухового аппарата, использование ручных и автоматических режимов, классификация ситуаций звукового определения. Запись параметров полезна, когда у пациента имеются жалобы. Внесение изменений в программу может быть проведено с учетом результатов записи. Процесс внесения в программу изменений с учетом предпочтений пользователя может быть даже автоматизирован. Пример использования записи данных представлен на рисунке ниже.
Возможность записи и фиксации данных позволяет проводить многократную настройку слухового аппарата в процессе пользования. В некоторых ситуациях запись параметров позволяет автоматически менять программу в соответствии с предпочтениями пациентов. У некоторых моделей предусматривается возможность мануального контроля параметров при дополнительной настройке. К примеру, пациент может самостоятельно выбрать громкость и программные характеристики в зависимости от окружающей обстановки. Сохранив выбранные параметры, можно использовать этот режим в будущем при аналогичных акустических условиях.
Следует отметить и такую техническую возможность некоторых аппаратов как автоматическая проверка целостности аппарата. Слуховой аппарат самостоятельно выявляет наиболее распространенные нарушения функционирования и информирует об этом пользователя, указывая возможности для исправлений.
Беспроводное соединение, пожалуй, следует отнести к активно развивающимся трендам слуховых аппаратов. Это позволит использовать все большие возможности к подсоединению электронных звуковых устройств различного назначения, таких как выносной микрофон. Беспроводные схемы применяются не только для соединения с телефонами и аудиоплеерами, но и для синхронизации работы бинауральных слуховых аппаратов.
