聽力保健專業人士遇到最大的選配挑戰是如何滿足助聽器佩戴者高度的期望,因而不斷尋求現代技術以提高噪音環境里的言語清晰度和聆聽舒適度。研究表明用戶希望助聽器使用簡易有效、美觀、佩戴舒適并能夠長時間穩定工作[1]。近年新出現的耳內受話器RIC技術和一系列創新自動技術結合在一起滿足這些需求。耳內受話器技術能為更寬范圍的聽力損失提供無反饋和無堵耳的選配,行為研究表明該技術在實際生活中也具有顯著的接受度。以下將以西門子CENTRA Active為例討論耳內受話器技術獨特的聲學特性及應用。
1. 耳內受話器的結構
近幾年,開放式助聽器逐漸得到歡迎。Mueller 報道[2],開放式驗配有很多優點,患者調查表明這些助聽器改善患者獲得的利益,提升其滿意度。開放式驗配另一個優勢是關于外觀,這也是多數用戶重點關心的問題。對于RIC耳背式助聽器,由于受話器在耳道內,而不在助聽器外殼內部,其耳背式部分相對更小巧,這使得助聽器更隱形。耳背機殼連接至耳道內的受話器的細線和導管比傳統的耳模聲管更細更美觀[3]。受話器耳道端配上特殊的防耳垢膜裝置能夠明顯提高助聽器佩戴者在助聽器被潮水包圍的戶外運動、或其他活動時,助聽器的舒適度和可靠性。
圖1顯示耳內受話器和耳塞。受話器由受話器線、受話器艙開口、受話器和受話器艙組成,使用卡口鎖,組成一個整體,安全地連接在助聽器機身。耳塞包含防耳垢膜,這層膜甚至可阻止液體耳垢對受話器的產生影響。耳塞安全地與受話器艙開口連接,且能在需要時容易更換。
根據佩戴者實際需要,還可選擇開放或封閉耳塞進行選配。受話器艙根據人體工學設計,保證插入簡易和佩戴舒適。除了舒適,受話器通過謹慎設計,保證其選配適合耳道彎度,且出聲口在耳道的中央。如果選擇直受話器艙,存在出聲孔直對耳道壁的風險,除了不舒適之外,還可能導致增加聲反饋的風險,減少放大信號[4],耳垢堆積和受話器掉出耳道。
2. 耳內受話器的聲學優勢
除了美觀和使用簡易之外,耳內式受話器還有重要的聲學優勢。
2.1. 高頻增強
提高高頻增益是開放式驗配的理想結果。Mueller and Ricketts證明,耳道殘余共振作用能夠增加高頻增益,耳道殘余共振響應通常在2000-3000 Hz之間----言語理解重要的頻率范圍[5]。在該區域內,只需要較少的增益就能到達理想的耳道聲壓級,這在背景噪音存在的情況下顯得尤其重要。
圖2:開放和封閉耳塞的真耳堵耳增益(REOG)。真耳未助聽增益(REUG)作為對比。
圖2所示耳道開放的真耳未助聽增益(REUG)。觀測到2000至4000 Hz范圍內有一個13至17 dB的共振峰。在耳道封閉的助聽器驗配里,由于耳道封閉,共振特性改變,自然開放耳的放大益處消失了。然而,圖2深藍色曲線可以看到,耳內受話器選配保存了部分耳道共振效應[6]。封閉耳塞曲線與REUG相比,在低于1 KHz幾乎沒有差別,但是在高頻明顯衰減。
2.2. 減少堵耳效應
除了提高高頻放大之外,耳內受話器技術的另一大優勢是減少堵耳效應[7]。堵耳效應,通常描述為自己的聲音“回音”,令人十分煩惱,有些人因此放棄佩戴助聽器。堵耳效應是指耳道內低頻聲壓級的增強。然而,圖2曲線表明耳道低于1 kHz的堵耳并不明顯,但是,這并不直接測量“堵耳效應”,這是因為REOG的測試信號使用外部信號[8]。
圖3:開放和封閉耳塞的堵耳測試結果。
結果來自于MacKenzie,2mm通氣孔和耳道開放的測試結果作為比較。
為了證實開放耳塞不產生堵耳效應,測試對象選擇了10個弱聽人士(5男5女)。每個受試者選配最合適的耳塞大小和聽管線長度。堵耳測試結果(開放耳塞,封閉耳塞)記錄為在同樣測試條件里,堵耳響應減去開放耳道響應。受試者在測試過程發“ee”聲,保證“內部”測試信號。開放和封閉耳塞的測試結果記錄在圖4。這些平均數據與MacKenzie的平均數據放在一起比較,MacKenzie的平均數據關于封閉、開放選配,以及通氣孔(2mm通氣孔)選配的堵耳效應。沒有發現明顯的性別差異[9][10]。值得注意的是佩戴開放耳塞的堵耳效應可以忽略不計。即使使用緊的封閉耳塞,平均堵耳效應也不到2-3 dB。對于大多數患者,這個數值不會引起煩惱,甚至不會注意到。
2.3. 平滑的頻率響應
音質與頻率響應有著直接的關系。耳內受話器的聯結系統能使平滑響應得到最優化,并擴展其高頻放大響應。圖4為使用耳內受話器的助聽器(西門子Centra Active)在KEMAR的耳朵上測試到頻率響應。可以看到頻率響應曲線非常平滑,且高頻增益擴展至8000 Hz。
圖4:開放和封閉耳塞測試到的最大插入增益(IG)
圖上可以看出,兩種耳塞測試到的高頻增益非常相似。由于封閉耳塞使耳道泄漏更小,因此低頻增益比開放選配要高10至15 dB。
2.4. 反饋穩定性
如圖4所示,最大插入增益實際上就是助聽器不發生反饋時測試到的最大增益,若要充分利用該增益,就要求臨界增益(或最大穩定增益)必須大于最大插入增益[11]。測試臨界增益常用的方法是開環增益測試(“OLG”, 根據聲音的物理學知識,聲反饋途徑上從耳道聲壓級至麥克風之間衰減的數值直接提示不產生反饋的增益數量。因此,如果我們簡單測量耳道聲壓級和麥克風之間的衰減,我們就知道最大穩定增益;這實際上就是OLG測試[12]。例如,如果一個純音通過助聽器輸出強度為80 dB SPL,麥克風通過反饋路徑收集到的強度為10 dB SPL,這樣該頻率的最大穩定增益為70 dB。)。圖5所示,50人的封閉耳塞的OLG測試結果范圍和平均值。圖上可觀察到:個體之間在某些頻率點的最大、最小值差異高達40 dB!一些患者,尤其在低頻,其穩定增益遠遠高于圖4種的最大插入增益。注意到3000 Hz的平均OLG大約為30 dB;耳道內在這個頻率區域的聲壓級是最高的,因此其產生反饋的可能性最高。這個區域的平均OLG比圖4的最大插入增益低10 dB左右。由于巨大的個體差異性,推薦每個助聽器佩戴者都做OLG測試。因為開放耳塞堵耳效應較少(圖3),所有頻率的平均穩定增益會比封閉耳塞(圖5所示)低一點。
圖5:平均開環增益(封閉耳塞),以及其最小和最大值。
任何開放式選配,反饋的風險性要高于封閉式選配。反饋的風險性提示需要一個有效的反饋消除系統。目前高檔助聽器的反饋消除系統能夠提供10-20 dB的額外穩定增益。影響因素包括個體聽力損失、個體解剖結果和聲學環境。由于在日常生活環境(比如咀嚼或靠近窗戶)里,反饋路徑能變化高達20 dB,OLG優化和自適應反饋消除系統保證大多數患者在日常生活里享受無反饋聆聽。
3. 實驗研究結果
上面討論耳內受話器的聲學優勢有很多,這些特征能否改善患者滿意度,是最近在德國愛丁堡H?rzentrum調查研究的一個主題[13]。20個有助聽器佩戴經驗且雙耳對稱中度聽力損失的佩戴者參與這個實驗研究。實驗采用四個主要助聽器廠商的開放式助聽器作比較,其中兩個競爭產品都使用RIC技術,而其他兩個為傳統BTE設計——受話器位于助聽器機身里。四款試驗用助聽器功率相等。
每個對象選配4對助聽器,并且在三個不同的聲音樣本做耳道記錄:安靜中的言語、噪音中的言語和音樂(長笛)。這些記錄實行雙盲比較圖表。參與者不知道佩戴什么產品,并且助聽器大小,佩戴舒適度等因素不被混淆。在每一輪,所有產品相互比較,且在每次比較里,參與者都指出一個“最優者”(他們最愿意佩戴助聽器)。如果兩個助聽器聽起來一樣,參與者也需要指明。整個循環分兩期進行,每個助聽器需要記錄18項比較結果。
圖6:三種不同聆聽環境的比較測試里優選的百分比。
圖6列舉這個研究的結果,顯示每個產品在每個環境的平均評價。結果顯示,兩種RIC助聽器得總體表現較普通開放耳助聽器要好,尤其是安靜環境和音樂環境;其中一種RIC助聽器在噪音環境下更是優于其它三種,說明耳內受話器技術不但能夠使佩戴者在典型生活環境中體驗更好地音質,而且音樂情景(長笛)下也不會受到頻繁聲反饋的困擾。
4. 耳內受話器技術的實際應用
4.1. 驗配范圍
目前市場上的耳內受話器助聽器幾乎都是基于傳統開放耳設計的,因此功率并不大,適合的聽力損失范圍見圖7,適合輕度到重度(高頻)聽力損失并堵耳效應明顯的患者。
圖7:聽力圖上陰影部分是耳內受話器助聽器推薦的驗配范圍。
4.2. 受話器選擇和更換
因受話器分離與麥克風和放大器,因此更換方便,可根據個體耳廓、耳道的形狀和尺寸選擇最合適受話器耳賽。受話器的連接和拆卸也很容易(如圖8),簡單地逆時針旋轉連接器(發出明顯滴答聲),就能拆卸下來。拿一個新的受話器并順時針旋轉(發出明顯滴答聲),就連接上了。免除了送廠家維修花費的時間和郵寄費用,用戶得到更快捷的服務。
圖8:耳內受話器更換程序的圖解
4.3. 頻響運算法則說明
在廠家的驗配軟件中通常有特殊設計的“Open”公式,專門用于開放式選配。此公式是在通用NAL-NL1或DSL[i/o]公式的基礎上修改而成,它自動最優化頻率響應。如果使用NAL-NL1公式或DSL[i/o]公式,輸出值可能會超越臨界增益,但如果與反饋抑制系統一起工作,則在大多數情況下,高效的反饋消除系統能夠允許達到最大增益。所以,Open算法是一個保守方法,防止不期望的反饋產生。
總結
研究和各種證據表明,耳內受話器技術結合現代助聽器的最新算法和特性,能夠明顯增加用戶獲得的益處。這些創新的技術提供寬范圍的增益和輸出,平滑的擴展的頻響和無堵耳效應的驗配,臨床試驗結果也表明:與其他優質解決方案相比,患者主觀滿意度有所提高。耳內受話器技術作為助聽器領域的新興成員,仍需不斷探索和研究,造福于更多弱聽人士。
參考文獻:
1. Mueller, H. G. (2006). Open is in. Hearing Journal, 59 (11), 11-14.
2. Mueller, H. G., Ricketts, T. (2006). Open-canal fittings: Ten take-home tips. Hearing Journal, 59 (11), 24-39.
3. Powers, T. A., Burton, P. (2005).Wireless technology designed to provide true binaural amplification.Hearing Journal, 58 (1), 25 – 34.
4. Keidser, G., O‘Brien, A., Latzel, M., Convery, E. (2007).Evaluation of a noise reduction algorithm that targetsnon-speech transient sounds. Hearing Journal, 2007, in press.
5. Chalupper, J., Powers, T. A. (2007). SoundSmoothing?: A New Algorithm to Reduce the Annoyance of Noise. Hearing Journal, in press.
6. Dillon, H., Zakis, J. A., McDermott, H., Keidser, G., Dreschler, W., Convery, E. (2006). The trainable hearing aid: What will it do for clients and clinicians? Hearing Journal, 59(4), 31-36.
7. Chalupper, J., Powers, T. A. (2006). Changing How Gain is Selected: The Benefits of Combining Datalogging and a Learning VC. Hearing Review, 13 (13), 46-55.
8. Kochkin, S. (2002). MarkeTrak VI: Consumers Rate Improvements Sought in Hearing Instruments. Hearing Review, 9(11) November 2002, 18-22.
9. Dillon, H. (2001).Hearing instruments. New York: Thieme, 2001.
10. Gnewikow, D., Moss, M. (2006). Hearing aid outcomes with open and closed canal fittings. Hearing Journal, 59 (11), 66-72.
11. MacKenzie, D. (2006). Open-canal fittings and the hearing aid occlusion effect. Hearing Journal, 59 (11), 50-56.
12. Taylor, B. (2006). Real-world satisfaction and benefit with open-canal fittings. Hearing Journal, 59 (11), 74-82.
13. Chalupper, J., Kasanmascheff, R. (2005). Using psychoacoustic models for fitting ski-slope hearing losses. In: Hearing aid fitting – Proceedings of 21st Danavox Symposium 2005, 619-630.