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ACURIS-频率特异性三麦克风指向性双耳无线助听通讯系统在助听领域中的优势

时间:2014-04-08 13:03   来源:网络整理   复制分享 共有评论()条

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  • 段吉茸 张敏 Volkmar Hamacher 西门子听力集团

    【摘要】目的:比较双耳佩戴助听器时自动同步调节音量和手动分别调节音量在声源定位方面的区别以及不同噪音环境下频率特异性三麦克风自适应指向性和全通道三麦克风自适应指向性对言语分辨率的影响。方法:共40例感音神经性耳聋患者(女29例,男11例,年龄最大为42岁,最小为19岁,平均年龄29.6岁),均为双侧中度到重度高频下降型感音神经性听力损失,将患者平均分为A、B两组,每组各20人,A组高频平均听力损失HFA=67.125 dB HL,B组高频平均听力损失HFA=69.5 dB HL。两组患者双耳佩戴实验用两款西门子助听器ACURIS P(自适应指向性模式)和Triano 3 P(自适应指向性模式)耳背机,每款助听器配戴并适应3个月,在同一声场进行佩戴前后声源定位测试以及用言语测试单词予单个移动噪音和多重噪音环境下言语分辨率测试,此外结合调查问卷对无线技术在日常生活中的便利性进行评估。 结果:声场评估——两组受试者在试验前后声源定位能力有明显差异(p),复合噪音源声场中测出L50值(50%言语分辨率的信噪比),使用频率特异性三麦克风自适应指向性模式明显低于三麦克风自适应指向性模式(p<0.01);问卷评估——绝大多数患者表示无线技术给日常助听器调节带来了很大的便利。结论:自动同步音量调节对保持助听后声源定位能力作用明显,在多噪音环境下频率特异性三麦克风助听器的自适应指向性能明显提高重度成年感音神经性听力损失患者的言语分辨率,并且无线技术提高了日常调节助听器的便利性。

    【关键词】频率特异性三麦克风 无线助听通讯系统 自适应指向性 声源定位 声场 信噪比 言语分辨率

    【Abstract】Objective: The purpose of this study was to examine adult speech recognition for words presented in different background noise when the adults used 4-band tri-microphone and traditional tri-microphone hearing aid technology, and to examine the ability of sound location when using wireless remote contral. Methods: A total 40(female 29,male 11) subjects with moderate to severe bilateral sensorineural hearing loss are encountered in this test, and were divided into two group(group A and group B). With binaural fitting ACURIS P(frequency specific tri-microphone adaptive mode) and Triano 3 P(Tri-microphone adaptive mode), they were tested with speech recognition in two sound field through PB test and the accurateness of sound localization investigated through questionnaire. Results: Significant differences were found between the mean L50(the S/N at which 50% of running speech is correctly understood) obtained from group A versus group B in Tri-microphone adaptive directional condition in multiple sound fields(P=0.000).Questionnaire showed that the improved daily use convenience have been achieved, most of patients preferred the frequency specific tri-microphone instrument to deal with their difficulties in daily life after the test. Conclusion:The wireless technology can maintain the ability of sound localization by changing the volume synchronously, it bring remarkable convenience to patients’ daily life, and The frequency specific tri-microphone directivity can significantly improve the speech recognition for moderate to severe hearing loss in multiple background noise.

    【Key words】Frequency specific three microphone Wireless system Adaptive Directivity Sound localization Sound field Signal-to-noise ratio Speech recognition

    自从二十一世纪初三麦克风助听器问世以来,人们一直在继续深入探究如何发展助听器技术以使弱听人士能够从中得到更多益处。尽管三麦克风指向性比双麦克风指向性明显提高言语分辨率[1],但弱听人士仍然存在解决不了的问题,比如在验配师编程完成后,弱听人士回到丰富多变的生活环境难免需要自己依实际需要调节助听器音量或程序,一段时间过后感觉对方向的敏感性不如刚开始了,或者当多重噪音同时出现时,三麦克风虽然已经很大程度提高了清晰度,但仍然不够理想等等[2],针对上述问题,目前在该领域又出现了新的技术——频率特异性三麦克风无线助听器通讯系统,它通过无线通讯将两台独立的助听器耦联成一套双耳助听系统,并可以通过遥控装置实现同时、同步的音量调节、程序切换、环境自动检测等功能,一次操作使双侧同时起效,该助听器的三麦克风方向性指数不变[3],仍然是6.5~7.0dB,但它的指向性是分别在4个独立频段完成,即当四种不同频率的噪音同时出现时,它能在4个频段同时给予最优化的极性图。本实验比较这一新技术在声源定位、复合噪音环境下的言语清晰度方面的优势。

    1. 方法

    1.1.实验对象 成年患者40 例,女性29 例,男性11 例,临床测听,年龄在 19~42 岁之间,(平均 29.6 岁)。每位受试者都被确诊为双侧对称中度到重度高频下降型感音神经性听力损失,将患者平均分为A、B两组,每组各20人,A组高频平均听力损失HFA=67.125 dB HL,B 组高频平均听力损失 HFA=69.5 dB HL。两组听力状况如图一。

    ACURIS-频率特异性三麦克风指向性双耳无线助听通讯系统在助听领域中的优势

    实验前,受试者均双耳佩戴其它耳背机2-5年,无指向性麦克风

    1.2.材料 选用西门子听力集团提供的三麦克风无线通讯耳背式助听器和三麦克风耳背式助听器Triano 3 P(B组)作为实验用助听器,聋校德育,由于两种型号均为三麦克风,其方向性指数都能达到6.5~7.0dB,区别是ACURIS P自适应指向性具有频率特异性,即指向性在四个频段(0~350Hz,350~800Hz,800~2800Hz,2800~8000Hz)分别进行,Triano 3 P自适应指向性不分频段。两种型号助听器均有全数字可编程的音量控制旋钮,但没有标记1、2、3、4档,佩戴Triano 3 P组患者凭听觉感受调节音量时并不清楚音量调控器所在的状态,佩戴ACURIS P组有无线遥控器控制音量和程序,因而可以从遥控器显示屏直观看到双耳音量和程序及电池状态。耳模采用患者自己已有的耳模,无通气孔。西门子专用选配软件CONNEXX根据患者听力图、选用NAL-NL1公式、第三环境适应等级、双耳响度总和为0以及成人选项作为初次选配方式进行双耳自动编程并作增益和压缩的精细调节直至患者自觉舒适[4],AGC-O用来根据患者不舒适阈限制最大输出,AGC-I有可变的四个压缩拐点和压缩比,但拐点均设置在50~70dB SPL范围内,自动防啸叫设置开启。ACURIS P 和Triano 3 P均开启两套程序,程序1在安静环境中使用,麦克风工作方式设置为全向性,程序2在嘈杂环境下使用,麦克风工作方式设置为自适应指向性,音量设置在正中间,耳病预防,VC调节范围为32dB,其它参数不做改动。本实验只考虑音量调节对声源定位以及麦克风自适应指向性对提高言语分辨率的影响,所以助听器里有关言语噪声信号的处理功能(言语舒适系统、言语/噪音管理)都关闭[5]。

    1.3.测试环境 建立了一个84*88英寸的6噪音源声场,患者位置在声场中央正对某一角落,该角落患者眼睛水平位放置一Tannoy i5 AW扬声器通过Marantz PMD 331 播放器给予言语信号[6],另外 6 个Tannoy i5 AW扬声器分别放置在其它三个角落的天花板及地面,通过三个双通道Teac P1250 播放器给予不同方位的声信号和多重噪音。在测试前,声场参照ANSI(美国国家标准协会)校准,播放器读数对应每个噪音源和信号源,测试点(患者所在位置)由声级计测定并作相应校准,每个扬声器的频响都相互匹配。

    1.4. 评估方法  评估包括声估,声源定位声场评估是将 7 个扬声器编号,控制它们随机发出 70dB A纯音 20 次(其中 500Hz纯音 10 次,2000Hz纯音10 次,),每次由一个扬声器出声,给音时间为 2 秒,间隔 3 秒,让患者记录声源编号(助听器处在程序 1 位置),统计正确率,用百分数表示,在助听器编程完成后先测定一次,佩戴 3个月后再测一次;噪音环境下言语分辨率声场测试首先测试患者分别在单个移动噪音和多重噪音环境下未助听的言语分辨率,单个移动噪音是六个扬声器依次各发出 2 秒言语形态噪音,强度为70dB A[7],每两次发声之间无间隔,多重噪音是在给出词汇信号的同时其它三个角落的上方扬声器加上患者背对角落下方的一个扬声器分别恒定发出 250Hz、500Hz、2000Hz、4000Hz纯音噪音,强度为 70dB A。在佩戴实验助听器前先测试一次,佩戴助听器 3 个月后在同样的声场中再次测定言语分辨率,测试材料采用语音平衡单词表,包括 40 张词汇表,每张词汇表里有 50 个单词,固定背景噪音信号为70dB  A,信号声源强度从 60dB A开始,以 3dB为单位递增或递减,从而改变信噪比,以达到 50%言语分辨率,即随机挑选一张词汇表,让患者听到后正确读出一半的单词,记录此时的信噪比(用L50 表示)[8]。本实验为双盲实验,实验对象并不知道佩戴的何种助听器,做声场评估者也不知道实验对象配戴何种助听器[9] [10];问卷
    评估是患者佩戴助听器三个月期间结合日常使用情况配合完成调查问卷,问卷内容分为三个部分——音质、VC和程序调节便利性和清晰度,由评估者在实验结束时收集。

    2. 结果

    2.1.声场评估结果  经过3 月配戴和测试后,两个组在实验前后声源定位准确率结果如图二所示,在实验初始,A、B 两组佩戴助听器后的声源定位能力差异不大,A 组平均准确率为 77.25%,B 组平均准确率为 75.75%,佩戴3 个月后,A组平均准确率为 78.25%,B 组平均准确率为 60.6%,较实验前明显下降。

    ACURIS-频率特异性三麦克风指向性双耳无线助听通讯系统在助听领域中的优势

    两组患者实验前后在单个移动噪音和多重噪音环境下言语分辨率(L50)结果如图三,两种噪音环境下,未佩戴助听器时 A、B 组之间平均 L50 差别不大,佩戴助听器 3 个月后,同样的单个移动噪音环境下平均 L50 值显著下降(即达到 50%分辨率所需的信噪比减少了) ,但组间差别不明显,同样的多重噪音环境下平均 L50值 A 组下降幅度明显大于 B 组,十分接近 B 组在单个移动噪音环境下的平均 L50。

    ACURIS-频率特异性三麦克风指向性双耳无线助听通讯系统在助听领域中的优势

    图三,A、B两组患者在不同的噪音环境下达到50%言语分辨率所需的信噪比(L50)

    注:U-single 代表未助听在单个移动噪音环境下;U-multiple 代表未助听在多重噪音环境下;A-single 代表助听后在单个移动噪音环境下;A-multiple 代表助听后在多重噪音环境下。

    试验数据结果采用了独立样本 t 检验,其分析结果如表一。

    ACURIS-频率特异性三麦克风指向性双耳无线助听通讯系统在助听领域中的优势

    表一,A、B两组患者佩戴实验用助听器前后分别在单个移动噪音声场和多重噪音声场中言语分辨率。(注:加粗的部分提示在该状态下比较有显著差异,本实验显著性标准定为p<.001,显著性代表佩戴 acuris p的 A 组言语分辨率好于佩戴 triano 3 p 的B 组。 )

    2. 问卷评估结果

    通过3个月患者每天对自己清晰度和调试便利性三方面给所佩戴的助听器打分,满分为 100,有关音质的问题主要包括 1)自己的声音;2)家人的声音;3)环境声;清晰度的问题包括 1)在家看电视;2)在安静环境下;3)开会时;4)一群人谈话时;5)在餐厅谈话时;6)听电话;调试便利性方面患者被问到 1)每天手触碰助听器进行调试的次数(双耳分开计算) ;2)是否愿意在不同的环境使用不同的程序设置;3)总体感觉调节音量或程序切换是否方便[11]等。图四为 40 名受试者问卷统计结果。

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    图四,A、B两组患者对所佩戴实验用助听器的主观评估结果

    3.  讨论

    实验中选择有经验的助听器使用者和轻壮年作为实验对象是为了较好地配合言语测试和尽可能准确地回答问卷,参与本实验的两组患者在听力损失程度、助听器前言语分辨率都是相当的,具有可比性[12]。声源定位能力的评估结果显示,在实验初始,两组患者佩戴实验用助听器后其平均声源定位准确率都能达到 75~80%,由于新型无线技术能够保证音量和程序同时同步调节,经过 3 个月后基本保留了原有的平衡性,实际结果还略有提高,而B组佩戴的是两台独立的助听器,在试戴过程中需要的时候,患者必须分别调节双侧的助听器,从而增加了双侧响度不匹配产生的可能性,最终影响声源的定位[13],本实验B组3个月后声源定位测试结果由最初的 75.75%下降到 60.6%,在分析仪FONIX  6500 上检测B组助听器音量设置发现,双侧音量设置差距最大的一对助听器相差 11dB(未在结果中显示),提示双侧响度不匹配会严重影响定位能力,而双侧响度同等程度调节能够保持声源定位的准确性。

    未佩戴助听器时,在多重噪音环境下的言语分辨率明显比在单个移动噪音环境下要差(即同样达到 50%言语分辨率所需要的信噪比要高),两组之间差别不明显;佩戴助听器3个月后,两组言语分辨率均有明显提高,在单个移动噪音环境下A、B组的L50 值均能达到-3.5~-4dB(该结果与其它听力学家关于三麦克风指向性的研究结果一致[14] [15]),明显小于佩戴前;在多重噪音环境下,A组言语分辨率有一定程度降低,L50 增加了1.05dB,而B组L50增加了 4.8dB,统计比较结果显示在多重噪音环境下,A、B两组间差异显著,表明环境噪音为多个频段复杂噪音时,频率特异性自适应指向性三麦克风比全频段自适应指向性三麦克风更有效,佩戴A组助听器的言语分辨率明显优于佩戴B组助听器的患者。

    通过 3 个月的试戴,患者对助听器主观感受评估结果提示,在音质、使用便利性和清晰度三大方面做了比较,其中对音质的评分 A、B组分别为 87.6%和86%,无线技术对于日常助听器调节的便利性 A、B 组分别为 75%和 50.5%,差别比较显著,清晰度方面 A、B 组评分结果分别为 80%和 76%,以上数据提示新的助听系统在患者最为关注的几个方面均有不同程度的提高,其中日常使用便利性方面效果尤其明显。

    4.  结论

    在本项调查研究中,共有 40 位中度到重度双侧对称性感音神经性听力损失患者参与,其中一组双耳佩戴采用最新无线技术三麦克风的助听器与佩戴三麦克风助听器的另一组做比较。研究结果显示,在声源定位能力相当的情况下,通过无线技术自动同步调节音量能够保持原来的声源定位能力,而双侧助听器分别调节音量会打破原先双耳已调整好的平衡,导致双耳响度的不匹配,定位能力明显下降。当背景噪音为单个移动噪音时,由于两组佩戴的助听器均具有三麦克风自适应指向性,因此均能同等程度的提高在该环境下的言语分辨率;当背景噪音为多重噪音时,频率特异性指向性麦克风技术就明显突出了其优势,几乎能够保持在单个移动噪音环境下的言语分辨率。通过问卷调查发现,助听器中的无线遥控技术确实给患者日常生活带来很大的便利,减少了 50%触碰助听器的几率,参与该实验 A 组 75%的患者都认为这一技术对改善他们与助听器为伴的生活是有意义的。

    参考文献

    1.American National Standards Institute (ANSI). American National Standard Specification for Audiometers (ANSI S3.6-1996). New York: ANSI.1996

    2. Bentler RA, Egge J, Tubbs J, Dittberner A, Flamme G. (In press  a)Quantific of directional benefit across different polar response patterns.  J Am Acad Audiol.

    3.Boothroyd A. Speech perception, sensorineural hearing loss, and hearing aids. In: Studebaker G, Hochberg I, eds. Acoustical Factors Affecting Hearing Aid Performance. Boston: Allyn and Bacon, 277–299.1993

    4.Dittberner AB, Bentler RA. A Multidimensional Instru Estimating Signal-to-Noise Ratio Benefit of Directional Microphones in Hearing Aids. Paper presented at the American Auditory Society Annual Conference, Scottsdale, AZ.2002

    5.Finitzo-Hieber T,Tillman TW. Room acoustics effects on monosyllabic word discrimination ability for normal and hearing-impaired children.  J Speech Hea Res 21:440–458.1978

    6. Greenberg J, Zurek P.Evaluation of an adaptive beam forming method for hearing aids. J Acoust Soc Am 91:1662–1676.1992

    7.Hawkins DB, Yacullo WS.Signal-to-noise ratio advantage of binaural hearing aids and directional microphones under different levels of reverberation.J Speech Hear Disord 49:278.1984

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    10. Nejime Y, Moore BC. Evaluation of the effect of speech-rate slowing on speech intelligibility in noise using a simulation of cochlear hearing loss.  J Acoust Soc Am 103:572–576.1998

    11. Nilsson M, Soli SD, Sullivan J. Development of a hearing in noise test for the measurement of speech reception threshold. J Acoust Soc Am 95:1085.1994

    12. Novick M, Bentler R, Dittberner A, Flamme G. The effects of release time  and directionality on unilateral and bilateral hearing aid fittings in complex sound
    fields. J Am Acad Audiol 12:493–504,2001

    13. Peterson P, Wie S, Rabinowitz W,Zurek P.Robustness of an adaptive beamforming method for hearing aids. Acta Otolaryngol Suppl 469:76–84.1990

    14.Ricketts T, Henry P. Evaluation of an adaptive,directional-microphone hearing aid. Int J Audiol 41:100–112.2002

    15.Soede W. (1990)  Improvement of Speech Intelligibility in Noise: Development and Evaluation of a New Directional Hearing Instrument Based on Array Technology.Delft, the Netherlands: Delft University of Technology.1990

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