hałas rozwiazania.doc

Stare problemy – nowe rozwiązania

Trudności pojawiające się podczas doboru aparatów słuchowych są w gruncie rzeczy tak stare, jak same aparaty. Jednak dzięki nowoczesnej technologii, którą dziś dysponujemy, nad wieloma z nich możemy z powodzeniem zapanować. Artykuł ten przedstawia najczęstsze problemy spotykane w pracy protetyka słuchu oraz omawia współczesne sposoby ich rozwiązywania.

Stare problemy

I. Trudności w rozumieniu mowy
Tylko niektóre aparaty słuchowe są wyposażone w systemy redukcji hałasu, a program detekcji mowy (ang. VoiceFinder) jeszcze do niedawna nie był dostępny w żadnym aparacie słuchowym. Stosowanym niekiedy sposobem eliminacji hałasu utrudniającego rozumienie mowy jest zmniejszenie wzmocnienia małych częstotliwości, między innymi przez zwiększenie średnicy otworu wentylacyjnego wkładki. Działanie to powoduje jednak równocześnie wzrost ryzyka sprzężenia akustycznego. Jakość rozumienia mowy w hałaśliwym otoczeniu spada i nawet zastosowanie techniki cyfrowej nie zawsze okazuje się wystarczające.

II. Sprzężenie akustyczne
Niemal wszystkie aparaty słuchowe mają tendencję do sprzęgania się (gwizdania). Dźwięk wytwarzany przez słuchawkę aparatu jest bowiem ponownie odbierany przez mikrofon, co wywołuje charakterystyczny „pisk”. Aby temu zapobiec, stosowane są wkładki indywidualne, a w przypadku aparatów wewnątrzusznych (ITE) - indywidualnie dopasowane obudowy. Dokładnie wykonana wkładka zmniejsza ryzyko sprzężenia, ale nie eliminuje go.

III. Efekt okluzji
Do naturalnego odbioru własnego głosu niezbędne jest pozostawienie przynajmniej częściowo „otwartego” przewodu słuchowego zewnętrznego, tj. zastosowanie wentylacji wkładki. Pozwala to „ujść” dodatkowemu ciśnieniu dźwięku, które powstaje podczas mówienia oraz jedzenia. Przy lekko zamkniętym uchu to dodatkowe ciśnienie jest ledwie słyszalne. Natomiast w przypadku ucha zamkniętego (na przykład palcem lub wkładką bez wentylacji) dźwięki te mogą być trudne do zaakceptowania, gdyż generowane dodatkowo ciśnienie akustyczne nie znajduje drogi ujścia. „Zamknięte” uszy pod względem akustycznym są źródłem dyskomfortu. Mimo to praktycznie każdy proces dopasowywania aparatu słuchowego zaczynamy od zatkania uszu - wynika to z potrzeby uniknięcia sprzężenia akustycznego.

IV. Brak indywidualizacji doboru
Wielu audioprotetyków zetknęło się kiedyś z podobną sytuacją: dwóch pacjentów korzystających z takich samych aparatów słuchowych o identycznym ustawieniu, mimo bardzo podobnego ubytku słuchu i rezonansu przewodów słuchowych zewnętrznych oraz zasadniczo identycznych wkładek usznych, miało różne subiektywne odczucia słuchowe. Jeden z nich był zadowolony z aparatu, drugi zaś nie. Jak to możliwe? Pacjenci różnią się oczekiwaniami odnośnie korzyści, jakie mogą im przynieść aparaty słuchowe, a także przebywają w odmiennych warunkach akustycznych i mają różny tryb życia. Uwzględniając te elementy należy podejść do problemów pacjenta indywidualnie – między innymi wybierając właściwą metodę doboru.
Istnieje wiele metod doboru aparatów słuchowych, na przykład POGO-II, NAL lub Berger. Większość z nich powstała na potrzeby liniowych analogowych aparatów słuchowych. Od czasu powstania aparatów nieliniowych oraz cyfrowych metody te musiały zostać dostosowane także do ich potrzeb. Opracowanie nowych metod doboru wiąże się z wieloma kosztownymi i czasochłonnymi badaniami. Dość długo muszą być one testowane w różnych warunkach akustycznych. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że każda metoda doboru ułatwia jedynie rozpoczęcie procesu dopasowania aparatu, a ostateczne precyzyjne dostrojenie przebiega zawsze indywidualnie.

Współczesne rozwiązania

Od niedawna dostępna jest nowa generacja cyfrowych aparatów słuchowych Adapto. Kontynuuje ona długą tradycję pierwszych, pionierskich w swej klasie, aparatów duńskiej firmy Oticon: od pierwszego aparatu słuchowego z przełącznikiem mikrofonu kierunkowego (E 24V; 1979), przez pierwszy aparat z automatyczną regulacją wzmocnienia (E 28A; 1984), pierwszy aparat całkowicie automatyczny (MultiFocus; 1990) oraz pierwszy w pełni cyfrowy aparat słuchowy (DigiFocus; 1995). Właściwości aparatów Adapto pozwalają na ich dobór z tzw. wkładką otwartą bądź z wkładką o dużej średnicy otworu wentylacyjnego. Do osiągnięcia tego celu konieczne było rozwiązanie opisanych wcześniej problemów, a także wprowadzenie nowej filozofii. Zgodnie z nią pacjent w procesie dopasowania aparatu zajmuje centralne miejsce: komputer wybiera najlepszy dla niego sposób doboru, uwzględniając szereg indywidualnych elementów wpływających na percepcję dźwięków.

I. Program detekcji mowy
Osoby z niedosłuchem odbiorczym mają znaczne trudności z rozumieniem mowy, zwłaszcza w hałaśliwych warunkach. Zastosowany w aparatach Adapto program detekcji mowy (ang. VoiceFinder) potrafi z dużą dokładnością rozpoznać jej obecność, po czym automatycznie przełącza aparat w odpowiedni tryb pracy. Najważniejszy jest sygnał mowy - kiedy się pojawia, aparat pozwala skoncentrować się na nim, aby zapewnić jak najlepsze jego rozumienie. Jeśli nikt w otoczeniu nie mówi, program detekcji mowy niweluje hałasy otoczenia, aby nie były odczuwane zbyt głośno. Do detekcji mowy wykorzystywane są efektywne wąskopasmowe filtry analizujące sygnały wchodzące do aparatu. Nawet w złych warunkach akustycznych pozwalają one na rozpoznanie obecności składowych harmonicznych i - w zależności od wyniku tej analizy – aparat automatycznie wybiera tryb mowy lub tryb komfortowy.
Po rozpoznaniu mowy aparat pracuje w trybie mowy. Przetwarza wówczas sygnał opierając się na metodzie doboru, którą w czasie ustawiania aparatu program komputerowy wybrał stosownie do potrzeb audiologicznych i stylu życia pacjenta. Jeśli nikt w otoczeniu pacjenta nie mówi, aparat przełącza się w tryb komfortowy. Sygnał wchodzący do aparatu przetwarzany jest wówczas w inny sposób: następuje zmiana wzmocnienia, współczynników kompresji i czasu reakcji układów kompresji. Pozwala to użytkownikowi czuć się zrelaksowanym. Nie jest bowiem narażony na zmęczenie z powodu ciągłego „bombardowania” hałasem i innymi dźwiękami nie niosącymi istotnych informacji, a mimo to przez cały dzień będzie w stanie lepiej rozumieć mowę. Program detekcji mowy został bardzo starannie przetestowany pod kątem niezawodności w rozpoznawaniu mowy, także w trudnych warunkach akustycznych.

II. Eliminacja sprzężenia akustycznego
Celem doboru aparatu słuchowego jest osiągnięcie dobrego rozumienia mowy bez nieprzyjemnego sprzężenia akustycznego. Aby to uzyskać, aparaty słuchowe „same w sobie” muszą być zabezpieczone przed tym zjawiskiem, co wcale nie jest takie proste. Z powodu wewnętrznego sprzężenia akustycznego doprowadzenie do ucha maksymalnego wzmocnienia - nawet przy dokładnie dopasowanej wkładce – sprawia niekiedy trudności. Stąd też wszystkie aparaty firmy Oticon konstruowane są w taki sposób, aby przekroczenie w czasie testów maksymalnego wzmocnienia nawet o 15 dB nie powodowało sprzężenia (ang. internal feedback security). Dlatego teoretycznie możliwe byłoby osiągnięcie w aparacie DigiFocus II SuperPower, który według danych katalogowych osiąga 86 dB wzmocnienia, nawet 101 decybeli wzmocnienia bez powstawania sprzężenia.
W cyfrowych aparatach słuchowych opracowano ostatnio układ Dynamicznej eliminacji sprzężenia, który pozwala na stosowanie dużych otworów wentylacyjnych nawet u pacjentów ze stosunkowo znacznym uszkodzeniem słuchu.

Ryc. 1. Sugerowana przez program OtiSet średnica wentylacji wkładki indywidualnej.

Ten sposób eliminacji sprzężenia akustycznego został nazwany „dynamicznym”, gdyż piszczenie aparatu zostaje zniesione dzięki wychwyceniu go i - po odwróceniu w fazie - odjęciu od sygnału wyjściowego. Sygnał sprzężenia – w fazie i przeciwfazie – zostaje zniesiony wskutek dodania amplitud. Procesem dynamicznej eliminacji sprzężenia steruje analizator porównujący sygnały napływające do mikrofonu z sygnałami emitowanymi przez głośnik. Naturalnie proces ten odbywa się w sposób niezauważalny dla pacjenta, tj. nie powstaje żaden ton. Sygnał zostaje jedynie poddany matematycznej (cyfrowej) analizie, podczas której zakłócające pracę aparatu sprzężenie zostaje usunięte.
Dynamiczna eliminacja sprzężenia usuwa przede wszystkim stałe sprzężenie powodowane na przykład nieszczelnością wkładki. Układ analizuje bowiem sygnał w dłuższych odstępach czasu. Mniej obciąża to procesor, a co za tym idzie zmniejsza pobór prądu oraz szum własny aparatu. Unika się w ten sposób zniekształceń oraz efektu pompowania, występujących przy stosowaniu innych systemów eliminacji sprzężenia.
Jeśli warunki akustyczne zmienią się nagle, na przykład gdy przystawimy słuchawkę telefonu do ucha, wówczas uaktywnia się drugi analizator. Reaguje on na zmianę sygnału sprzężenia, a następnie aktywuje pierwszy detektor, który ponownie analizuje sygnał. Wszystko to dzieje się w ułamku sekundy, tak że użytkownik aparatu słuchowego niczego nie zauważa.
Układ dynamicznej eliminacji sprzężenia jest aktywny przez cały czas po włączeniu aparatu. Jego zaletą jest również to, że nie wymaga obsługi: nie musi być kalibrowany ani ustawiany w programie Genie. Audioprotetyk może zademonstrować pacjentowi skuteczność tego układu dla porównania wyłączając go na chwilę: jeśli wkładka ma dużą średnicę wentylacji, aparat zaczyna piszczeć. Dzięki swoim właściwościom układ dynamicznej eliminacji sprzężenia pozwala na zwiększenie wzmocnienia wnoszonego (ang. insertion gain) o 20 dB i to bez wzrostu szumu własnego, redukcji wzmocnienia dużych częstotliwości czy kalibrowania oraz przy minimalnym zużyciu prądu rzędu 0,05 mA.
Dotychczas stosowane układy rozwiązywały problem sprzężenia w sposób „pasywny”, tj. redukując wzmocnienie dużych częstotliwości dla wyższych poziomów głośności – i w ten sposób pozbawiając pacjenta informacji ważnych dla rozumienia mowy.
W starszych aparatach stosowano również, w celu porównania sygnałów, tony kontrolne emitowane przez głośnik. Sprzężenie było identyfikowane dzięki rozpoznaniu tych tonów w pobliżu mikrofonu. Wadą tej metody było z jednej strony duże zużycie prądu, z drugiej zaś obecność charakterystycznego słyszalnego pisku. Układ dynamicznej eliminacji sprzężenia pozbawiony jest tych wad.

III. Duża średnica otworu wentylacyjnego
W eliminacji zjawiska okluzji ogromną rolę odgrywa wielkość otworu wentylacyjnego. Już dziś jego średnicę z reguły oblicza komputer. W przyszłości ten sposób wyznaczania parametrów wentylacji jeszcze bardziej zyska na znaczeniu, ponieważ coraz powszechniejsze staną się układy eliminacji sprzężenia akustycznego. W konsekwencji u wielu pacjentów do aparatów zausznych stosowane będą wkładki otwarte (sam dźwiękowód), natomiast w przypadku aparatów wewnątrzusznych przewód słuchowy zewnętrzny pozostanie w dużym stopniu otwarty. Już obecnie w aparatach wewnątrzusznych wykorzystywane są specjalne systemy otworów wentylacyjnych zwane Collection-Vent. Ich średnica zwiększa się w kierunku błony bębenkowej: po stronie zewnętrznej aparatu znajduje się mały otwór, osiągający dużą szerokość w pobliżu słuchawki. Działanie tego typu otworu wentylacyjnego, którego średnica od zewnętrznej strony aparatu wynosi zaledwie 0,8 milimetra, zmienia charakterystykę aparatu słuchowego w takim samym stopniu, w jakim standardowo wykonywana wentylacja o średnicy 1,6 milimetra.
Zastosowanie dużej średnicy otworów wentylacyjnych ma też swoje mankamenty. W przypadku cyfrowych aparatów słuchowych niektórych producentów problemem staje się zbyt długi czas przetwarzania sygnału przez procesor. Pacjent może wówczas słyszeć dźwięk dostający się do ucha nie tylko drogą naturalną (ściślej przez otwór wentylacyjny), ale także - z pewnym opóźnieniem – przez aparat. W rezultacie powstaje efekt echa: przetwarzanie sygnału przez niektóre procesory jest bowiem czasochłonne. Efekt ten występuje szczególnie wyraźnie w przypadku pohałasowych ubytków słuchu. Dobrej jakości cyfrowe aparaty słuchowe wyposażone są w szybko działające procesory, które nie powodują powstania pogłosu, nawet przy zastosowaniu wkładki otwartej.
Następny problem stosowania dużych otworów wentylacyjnych wiąże się z redukcją wzmocnienia małych częstotliwości. Aby móc skompensować stratę tego wzmocnienia, konieczne jest dodatkowe zwiększenie mocy w zakresie tonów niskich. Przestrzeń, w której rozchodzi się dźwięk, zwiększa się bowiem z około 1 cm3 do niemal nieskończonej i ta olbrzymia zmiana musi zostać uwzględniona.
Ze względu na swoją impedancję słuchawki walkmana zostały dostosowane do pracy w przestrzeni akustycznej równej objętości przewodu słuchowego, wolno stojące głośniki - do kilku metrów sześciennych pokoju, zaś w otwartym polu akustycznym (na przykład podczas koncertów na wolnym powietrzu) duże zestawy kolumn - do pracy w nieskończenie dużej objętości. W tym ostatnim przypadku wzmocnienie niskich tonów osiąga maksymalne wartości, ograniczone jedynie mocą wzmacniacza i samych kolumn. Także po zastosowaniu dużych otworów wentylacyjnych we wkładkach aparatów słuchowych konieczne jest większe wzmocnienie basów. Dlatego w nowych aparatach słuchowych Adapto wprowadzono dodatkowe stopnie wzmocnienia dla kanału tonów niskich.

IV. Dobór uwzględniający różne aspekty
Otoczenie akustyczne
Dopasowanie aparatu słuchowego zależy między innymi od otoczenia akustycznego, w którym przebywa pacjent. Dlatego w programie Genie zawarte są pytania dotyczące tej kwestii. Wprowadzając do komputera odpowiedzi osoby niedosłyszącej na sześć szczegółowych pytań określa się charakter otoczenia akustycznego, w którym najczęściej przebywa. Ma to wpływ zarówno na wybór metody doboru, jak i programów dostępnych dla pacjenta.

Doświadczenie pacjenta
Dobór aparatu u osoby niedosłyszącej powinien uwzględniać jej dotychczasowe doświadczenie w korzystaniu z tych urządzeń. W zależności od tego, czy i jak długo pacjent nosił już aparat słuchowy, program dopasowuje wzmocnienie, stopień kompresji oraz charakterystykę częstotliwościową, dochodząc etapami do właściwego poziomu ustawień. Wymaga to kilku wizyt chorego w celu przestrojenia aparatu słuchowego przez audioprotetyka.

Dzieci
Przewód słuchowy zewnętrzny u niemowląt i małych dzieci jest znacznie mniejszy niż u osób dorosłych. Z tego powodu aparaty słuchowe wytwarzają u dzieci poziom ciśnienia dźwięku wyższy nawet o ponad 15 dB niż ma to miejsce u osób dorosłych. Dlatego też w programie Genie mamy do wyboru pięć różnych grup wiekowych dla dzieci oraz możliwość uwzględnienia zmierzonych bezpośrednio w uchu indywidualnych parametrów akustycznych przewodu słuchowego zewnętrznego.

Ryc. 2. Wprowadzenie do programu Genie informacji o wieku pacjenta pozwala uwzględnić rozmiar i właściwości akustyczne przewodu słuchowego zewnętrznego.

Oprogramowanie uwzględnia rezonans przewodu słuchowego zewnętrznego (REUR, ang. Real Ear Unaided Response) charakterystyczny dla danego wieku. Uwzględnia także różnice między danymi dotyczącymi tej charakterystyki uzyskane in situ i charakterystyką zmierzoną w sprzęgaczu 2 cm3 (RECD, ang. Real Ear to Coupler Difference). Podanie wieku dziecka jest konieczne ze względu na fakt, iż audiometry są kalibrowane dla osób dorosłych i dokonane na nich pomiary nie uwzględniają odmienności budowy uszu u dzieci: w uchu dziecka generowane są większe poziomy ciśnienia dźwięku, a zatem zmierzony próg słyszenia jest wyższy (lepszy) niż rzeczywisty.

Osoby starsze
Powyżej 70 roku życia u większości pacjentów procesy myślowe ulegają spowolnieniu. To zjawisko także należy uwzględniać przy doborze aparatu słuchowego. Zbyt wiele informacji docierających do osoby starszej może utrudnić rozumienie mowy. Sygnał nie może być zatem silnie skompresowany, a czasy ataku i powrotu muszą być krótsze.

Przedstawione w tym artykule problemy osób noszących aparaty słuchowe są z pewnością istotnie mniejsze lub też nie ma ich wcale, jeśli przy ich usuwaniu korzysta się z najnowocześniejszych rozwiązań technicznych. Współczesne cyfrowe aparaty słuchowe dają nieporównywalnie większe możliwości eliminacji opisanych problemów, znacznie poszerzając zestaw narzędzi pracy protetyka słuchu.

1 Na podstawie: Warncke H.: „Alte Probleme – neue Lösungen” oraz „Old Problems – New Solutions” (dwie wersje językowe) w Audiologie: Audio infos No 19 i 20 (pisma dostępne w redakcji).