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双耳选配与e2e无线技术

作者:海之声听力 阅读:

    摘要:双耳助听器选配一直为广大听力学工作者一直所推崇,其好处主要有改善信噪比、声源定位、响度累加、消除头影效应和改善音质等。但是,各个国家的助听器双耳选配率不甚理想。e2e无线技术能促进双耳选配。最近研究证实,e2e无线技术对于助听器的易用性、言语清晰度和定位有着积极的作用。除此之外,e2e无线技术通过更小的助听器外壳和更少的手动调节装置来确保助听器的隐蔽性。e2e无线技术将左右助听器协调在一个系统里工作,能共享双耳信号,同步分析和处理输入信号,改善使用者在多种环境下的聆听效果。

1 双耳听力与双耳助听器选配

几十年的研究证实双耳听力比单耳听力优越。同时,大量关于双耳助听器选配的研究也相继进行。国外多名学者报道,双耳助听使用与双耳听力的优势大致一样[1-3]。双耳听力的优越性主要体现在双耳静噪效应、双耳融合作用、双耳累加作用和双耳定向作用[4]

双耳静噪作:我们从心理声学研究中得知,人类大脑在双耳同时使用的情况下能在噪声环境下提取出更多的言语信号。但,前提是双耳听觉平衡,如果双耳听觉不平衡时就不起作用[4]

双耳融合作用:双耳同时接收不同声音,听到的是一个综合的声音。比如,一耳先听到一个低频音,另一耳听到一个高频音,这时我们听到的是一高频、一低频两个声音。若双耳同时分别接收一高频、一低频两个信号,则听到的是一个综合的声音。因此,双耳听力的音质同单耳听力的音质有一定差别。

双耳累加作用:与单耳听力相比,双耳听力对声音的响度有明显增加6~10dB[6,7]。对于双耳重度和极重度的听力损失人士,双耳累加作用就显得尤为重要。双耳选配助听器就可以利用累加作用,提高选配效果。

双耳定向作用:大脑分析比较声音到达双耳的时间差和强度差来进行声源定位,单耳显然不具备声源定位的能力。单耳听声时,声源总是感觉在健侧。

以上4个作用,单耳听声都不会发生。双耳助听器选配的优点还有很多,研究报道较多的是消除头影效应和避免听觉剥夺与退化。头影效应是指由于头颅的阻挡,声音到达双耳的强度不一致。高频声音由于波长短不易绕过头颅,在1500—4000 Hz频段约有10-15 dB的衰减,而更重要的是,该频段对于某些辅音的理解及言语清晰度尤为重要。当只配有一只助听器,会出现头影效应。如果另外一边也配上助听器,听觉由于从头的两侧都得到信号而改善。消除头影效应和双耳静噪作用能使噪声中的言语清晰度会提高5-6dB[6]。听觉剥夺与退化作用是指未助听耳(≥2年单耳使用)在长时间没有声音刺激之后,阈上言语识别率具有统计意义的下降[5]。双耳选配助听器,其双耳言语分别率能保持不变,若单耳使用,未助听耳言语分辨率将下降。

2 不双耳选配的原因

考虑到这些优点,大多数弱听人士都应该双耳选配助听器。Dillon报道,大约85%的弱听人士是双耳听力损失的。然而,双耳助听器选配率远远低于这个数字。图1是表明不同国家的双耳助听器选配率[7],只有美国接近于85%,其他国家远远低于85%。为什么那么多需要双耳选配的人只选配了单耳助听器。Dreschler和Hickson提出了一些可能原因[9,10]

1、操作难易性:两只助听器操作太复杂,对于手脚不灵活的人操作一只助听器已经很麻烦了,两只助听器更复杂;

2、第二只助听器并没有提高言语理解;

3、第二只助听器没有提高声源定位,用户自己不能永远保证两只助听器处于平衡状态;

4、第二只助听器使外观更明显,隐蔽性差。

3 e2e(ear to ear)无线技术

近两年,为了解决双耳选配问题,提出了e2e无线技术。e2e无线技术使用电磁波传递,实现双耳助听器以及助听器与遥控器之间的信息传递。e2e所使用的电磁波频率为114 kHz和120 kHz,调制方式采用频移键控(FSK),电流消耗 0.12mA,两只助听器之间通讯距离25-30cm,遥控器遥控助听器距离为1.0-1.5m,遥控器读出助听器设置为10cm。e2e无线技术工作在很狭窄的频率范围里,保证不被其他电磁波干扰。

e2e无线技术使左右助听器在一个协调的系统里一起工作。两个助听器共享输入信号,信号处理重要决定取决于综合的输入信号。双耳助听器的一些重要功能同步操作,比如噪音抑制功能和指向性麦克风。e2e无线技术保证双耳助听器在一个完整的系统里进行分析、处理和反应,使弱听人士获得双耳选配的最大好处。

除了共享信号和共同处理之外,e2e无线技术能使双耳助听器共享配戴者指令(改变音量或程序选择)。调节一只助听器的音量能使双耳助听器音量同步改变。同样,改变一只助听器的程序,可以同步改变双耳助听器的程序。

4 e2e无线技术解决双耳选配方案

如何解决双耳选配一直是助听器行业关注的焦点,而e2e无线技术明确是为双耳选配而设计的。e2e无线技术到底能给双耳选配带来多大作用呢?对于弱听人士,这项技术能带来4大好处:维持双耳信号处理,优化信号分类的准确性,助听器变得更小同时扩大功能,使用简单[11]。以下通过使用简单、声源定位、言语清晰度、外观隐蔽和安全性来阐述e2e无线技术带给双耳选配的优势。

4.1 使用简单

许多老年人的手脚灵活性不好,甚至手的活动性局限在一个范围内。对于他们,操作一只助听器已经是一个很大的挑战了,而且操作好一只助听器并不意味着能够操作两只助听器。因此,简化助听器控制使用是非常重要,尤其是双耳选配时。有了e2e无线技术,只要一边改变音量控制器或程序转换按钮,另一边助听器就能同时改变,这样,处理双耳助听器就和一只助听器那样方便。e2e甚至可以提供“分离控制”,也就是音量控制器设计在一边,而程序转换按钮设计在另一边(如图2)。这样既减少了助听器面板面积,使助听器外观更小更美观,又使操作更方便,只需要告诉用户一边调音量,另一边调程序,不会使用户弄混淆。e2e无线技术使双耳助听器调节更准确,甚至手的灵活度正常的人也更喜欢e2e无线技术助听器。

在德国和美国完成了关于e2e无线技术优势的研究,其中一个目的就是检验音量和程序改变的使用方便性。42个研究对象都是有助听器配戴经验的,并且调节助听器音量和程序没有特别的问题。调查结果显示,84%表示调节双耳助听器最简化对他们很重要。当被问到“用一个音量控制器和程序转换按钮控制双耳助听器很有用”,几乎没有人不同意,42%至46%表示“非常同意”。

图2 定制机巧妙设计(一侧音量控制器,另一侧程序转换按钮)

4.2 声源定位

声源定位的原理是声音到达双耳的微弱的时间差和强度差,这是由于声音到达双耳耳廓的传播距离和绕过头颅衍射产生的。Wightman 和Kistler报道[12],时间差是有可听见信号里1500Hz以下成份决定的,而强度差则由1500Hz以上成分决定。Blauert报道[13],双耳的时间差和强度差提示信号的水平方向左右声音辨别,单耳的波形差别决定前后声音辨别。

为了保证声源定位不被双耳助听器影响到,时间差和强度差在助听器信号处理时不能改变。如果左右耳助听器增益补偿不当,导致强度差改变,会明显影响到声源定位。助听器的非同步的麦克风模式也会影响到声源定位,比如,左耳使用全向性,右耳使用指向性,这种模式会影响到强度差,导致声源定位不精确。澳大利亚国家听力实验室的Keidser曾研究不同麦克风模式对声源定位的影响[14]。他对12弱听人士使用3种双耳麦克风模式组合(指向/指向,指向/全向,全向/全向)进行定位测试,结果显示使用同步的麦克风模式组合能减少将近40%的定位错误(如图3)。当一侧指向性,另一侧全向性时定位错误最大,因此双耳助听器选配时必须要求双耳麦克风模式要同步。

现在数字助听器通常都装备多程序,数字噪音抑制(DNR)和指向性麦克风。在这些助听器双耳选配中,下列情况可能会发生:

⑴左右助听器音量设置不平衡→强度差紊乱

⑵左右助听器使用不同程序→强度差和时间差紊乱

⑶左右助听器使用不同麦克风模式→强度差和时间差紊乱

⑷左右助听器使用不同的数字噪音抑制设置→强度差紊乱

上述4种情况都会导致声源定位不精确,e2e无线技术的音量和程序同步控制能解决前两种问题,e2e无线技术的信号处理同步操作能解决后两种问题。双耳信号处理同步操作包括数字噪音抑制和麦克风模式切换,e2e无线技术能保证双耳麦克风模式同步和噪音抑制处理同步,保证声源定位的精确性。

4.3 言语清晰度

指向性麦克风是助听器改善噪音环境里言语清晰度一个重要的方法,通过提高信噪比来改善患者在噪音环境的言语理解力。双耳听力具有双耳静噪的功能。双耳选配助听器能提高噪音环境里的言语清晰度。Hornsby 和 Ricketts曾进行了关于同步指向麦克风对言语清晰度的影响的调查研究[15]。他们通过噪音下的言语测试(HINT)来评估噪音环境言语清晰度。对象是16名中重度平坦或显降的感音神经性听力损失人士,配戴助听器。HINT测试中,言语信号于前方,噪声从四周5个扬声器发出,模拟了日常听觉场所里的噪音聆听环境(在面前讲话,周围噪声围绕)。

结果表明双耳同步指向性麦克风比不匹配麦克风在噪音环境中的言语理解有明显的提高。双耳同步匹配指向性能有1.5 dB的优势(如图4)。Mackenzie报道在别的聆听环境里,双耳指向性匹配处理能有4.5 dB的优势[16]。SRT句子理解测试中,信号每提高1 dB,正确词提高10%-20%。双耳同步指向性能提高1.5-4.5 dB,相应的句子理解能提高20%-40%。e2e无线技术能永远保证双耳助听器的麦克风系统处于同步匹配状态,保证噪音环境的言语清晰度。

4.4 外观隐蔽

外观不隐蔽是人们不接受助听器的主要原因,而两只助听器使得其听力损失更加明显。解决人们对外观要求的最有效的方法是把助听器的负面形象转变为正面形象:助听器是时尚的,就像眼镜一样。但是,目前,最直接改变助听器外观的方法是元件的微型化和分离化。e2e无线技术支持助听器的分离控制:音量控制器设计在一边,程序转换按钮设计在另一边,节省了定制机面板面积,使得助听器更小更美观。e2e无线技术同样支持微型化,其可以应用在深耳道式CIC和开放耳,并提供遥控器控制处理,使得CIC和开放耳拥有多程序和音量控制。e2e无线技术减少了公共场合50%的触耳机会,减少配戴者调节数量和难度,符合患者需求。e2e无线技术通过外观最小化来支持双耳选配。

4.5 安全性

和其他无线通讯系统一样,e2e无线技术也需测试其安全性。e2e无线技术通过了非离子辐射保护国际委员会(ICNIRP),证明e2e无线技术是完全安全的。ICNIRP是一个与世界卫生组织(WHO)关系密切的独立咨询组织。检查结果显示,电磁波能量吸收比(SAR)至少低于美国安全线4.78亿倍,而作为比较,移动电话的SAR值低于美国安全线3.2倍[]。因此,e2e无线技术的电磁波辐射量是完全安全的。

5 小结

双耳选配助听器有很多优点,包括改善信噪比、声源定位、响度累加、消除头影效应和改善音质等等。但目前,助听器的双耳选配率不高。e2e无线技术是为双耳选配助听器设计的,与以前双耳使用助听器相比,它有使用简单、声源定位、言语清晰度和外观隐蔽等优点,而且它的安全性十分可靠。e2e无线技术能共享双耳信号,同步分析和处理输入信号,改善患者在多种环境下的聆听效果。

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