Бінауральне слухопротезування слуховими апаратами Oticon з бінауральною обробкою звуків

uksimage013-300_1839© Е.В. Соколова, PhD (Отоларингология), Ю.К. Соколов, PhD (Фізіологія людини і тварин), 2014.

У попередній статті ми зробили огляд загальних переваг бінаурального слухопротезування, які доведені медициною і досягаються практично з будь-якими правильно підібраними і налаштованими (запрограмованими) завушними і внутрішньовушними слуховими апаратами.

У цій статті розглянемо переваги новітніх цифрових технологій компанії Отікон – апаратів з бінауральною обробкою звуків.

Звичайні слухові апарати створюють умови для локалізації джерела звуку органом слуху пацієнта і покращення розуміння мови в тиші і на тлі навколишнього шуму.

Слухові апарати Отікон з бінауральною обробкою звуків виводять бінауральне слухопротезування на якісно новий рівень – підсилюють природні можливості слухової системи людини з розпізнавання корисних звуків на тлі навколишнього шуму.

Це досягається шляхом особливої «центральної» цифрової обробки перетворених звукових сигналів, що надходять в обидва слухові апарати – на зразок того, як мозок (центральна нервова система) обробляє нервові імпульси, що надходять від правого і лівого вуха.

Але на відміну від мозку, немає ніякого «центрального» комп’ютера, який здійснює цю обробку. Вона відбувається в обох слухових апаратах, які спільно імітують мозок.

Розглянемо детальніше роботу цього нового чуда технології – слухових апаратів Отікон з бінауральною обробкою звуків. При цьому нам доведеться трохи глибше «копнути» технічні аспекти цих апаратів.

Зміст:

  • Нові технології Отікон на платформі RISE/RISE2
  • Функція Просторовий звук

o Просторовий слух в нормі
o   Реалізація функції Просторовий звук в слухових апаратах Отікон
o   Бінауральна обробка звуку
o   Бінауральна компресія
o   Просторове шумозаглушення
o   Розширений діапазон частот

  • Найвища якість слухового сприйняття бінаурального протезування слуховими апаратами Отікон з бінауральною обробкою
  • Бінауральне слухопротезування сучасними слуховими апаратами Отікон в Центрі “ЕРГО-Я”.
Бинауральное слухопротезирование имеет преимущества для всех возрастных групп.

Бінауральне слухопротезування має переваги для всіх вікових груп.

Нові технології Отікон на платформі RISE/RISE2

Слухові апарати (СА) нового покоління Oticon, створені на платформі RISE і її удосконаленій модифікації RISE2, в порівнянні із тепер уже «традиційною» цифровою технологією, володіють двома важливими властивостями, що створюють суттєві переваги при бінауральному слухопротезуванні:

1. Високоточний швидкий алгоритм обробки сигналів Dual Path (Подвійний шлях).

2. Магнітна система бездротового зв’язку AirStream (Межушной потік)

Високоточний алгоритм обробки сигналів DualPath. На відміну від традиційного багатоступінчастого послідовного методу обробки цифрового сигналу в слухові апарати, алгоритм DualPath відразу після перетворення аналогового електричного сигналу в цифровий «клонує» цифровий сигнал, тобто створює два ідентичних цифрових образи звуку. Потім він робить аналіз і обробку обох «клонів» цифрового сигналу одночасно двома незалежними шляхами.

При цьому необхідні зміни сигналу здійснюються з більшою швидкістю і точністю, що значно покращує якість посиленого звуку.

Цим і створюється перший корисний для пацієнта результат:

Точність відтворення і швидкість обробки сигналу істотні для підвищення якості та ефективності бінаурального слухопротезування.

Система бездротового зв’язку EarStream. Це унікальна, повністю інтегрована магнітна бездротова технологія зв’язку між апаратами Отікон. Вона не має аналогів в світі по поєднанню швидкості, енергетичної ефективності та мініатюрності, а також повної нешкідливості для людини.

EarStream дозволяє виробляти передачу цифрових «клонів» звуку в реальному часі по всій частотній смузі між правим і лівим слуховими апаратами для бінаурального протезування.

Цей зв’язок об’єднує обидва слухові апарати в бінауральну пару і створює можливість реальної бінауральної обробки цифрових образів звуку, що приходить в правий і лівий апарати – аналогічно процесам, що відбуваються в нейронах органу слуху.

При бінауральному слухопротезуванні бездротова технологія EarStream забезпечує координовану роботу обох слухових апаратів, постійний обмін інформацією між ними, бінауральну обробку сигналів – на зразок мініатюрної комп’ютерної мережі.

Ці новітні технології слухових апаратів Отікон реалізують властивість Просторовий (об’ємний) звук. Завдяки цій перевазі бінаурального слухопротезування істотно зростає – в більшій мірі відновлюється втрачений просторовий слух, підвищується якість чутного пацієнтом звуку в слухових апаратах, підвищується стійкість – здатність розрізняти звуки і розуміти мову в оточенні навколишнього шуму.

Функція Просторовий звук

Просторовий слух в нормі

Коли слух не порушений, людина володіє здатністю локалізувати джерело звуку, тобто визначати його місце розташування в просторі. Це називається просторовим слухом. Просторовий слух відіграє істотну роль в просторовій орієнтації людини, дозволяє встановити місце розташування джерела об’єкта, що звучить, ступінь його віддаленості і напрямок його переміщення, збільшує чіткість сприйняття.

Просторовий слух є результатом складної роботи багатьох рівнів нейронів органу слуху по виявленню і аналізу міжвушних відмінностей звуку за часом приходу до правого і лівого вух, по межвушної різниці фаз звуку і межвушної різниці інтенсивності.

Різниця в часі попадання звуку в ліве і в праве вухо і різниці фаз є основним фактором локалізації для низьких частот (<1500 Гц), а відмінності в інтенсивності – для більш високих частот (> 1500 Гц). Аналіз міжвушних відмінностей виробляється в центральних відділах органу слуху, в результаті чого формується відчуття локалізації джерела звуку. Причому всі ці дії відбуваються в мозку «автоматично», мимоволі, не докладаючи усвідомлених зусиль.

При порушеннях слуху відбувається не тільки зниження чутливості до звуків на рівні равлика органу слуху, але і порушення злагодженої роботи нейронів в мозкових структурах, що призводить до порушення і просторового слуху.

Порушення просторового слуху частково відновлюється за допомогою двох слухових апаратів – при бінауральному слухопротезуванні, але він залишається гіршим, ніж при нормальному слухові.

Набагато ефективніше просторовий слух компенсується при бінауральному слухопротезуванні слухових апаратів Отікон нового покоління з бінауральною обробкою звуку.

Реалізація функції Просторовий звук в слухових апаратах Отікон

Функція Просторовий звук, що реалізується слуховими апаратами Отікон на платформі RISE / RISE2, зберігає міжвушні спектральні і часові характеристики навколишнього звуку, зменшує, маскує вплив шуму на розуміння мови. Складові функції Просторового звуку:

• Бінауральна обробка звуку.
• Бінауральна компресія сигналу.
• Просторове шумозаглушення (зниження шуму).
• Розширений діапазон частот.

Розглянемо їх детальніше.

Бінауральна обробка звуку

Завдяки швидкісному бездротовому зв’язку бінауральна пара слухових апаратів в реальному часі одночасно аналізує вхідні сигнали від обох слухових апаратів і координує їх обробку. В результаті цього аналізу навколишнього звукової обстановки бінауральна пара синхронізує і оптимізує функції посилення, спрямованості і шумозаглушення обох слухових апаратів – щоб отримати найкращий результат бинаурального слухопротезування.

Система також координує внесення змін у конструкцію налаштування, що здійснюються користувачем на одному апараті. Наприклад, зміна користувачем положення регулятора гучності одного слухового апарату автоматично змінює налаштування гучності другого слухового апарату. Інший приклад: у разі користування телефоном з одного боку, режим роботи другого апарату з іншого боку автоматично змінюється таким чином, щоб зменшити посилення оточуючих звуків і шуму і таким чином, щоб краще розуміти те, про що йдеться по телефону. Це аналогічно тому, як нормально чуюча людина, говорячи по телефону в галасливій обстановці, прикриває долонею протилежне вухо.

Бінауральна обробка звуків підтримує природне співвідношення і натуральну контрастність звуків, а також асиметрію звукового середовища  правого і лівого вуха.

Бінауральна компресія

Компресія – це стиснення амплітуди посиленого звуку, щоб вона увійшла в межі між підвищеним порогом чутності (через зниження слуху) і порогом неприємноЇ гучності (дискомфорту). Практично, компресія працює так, що слабкі звуки посилюються більше, ніж сильні звуки, що приходять ДО слухових апаратів.

Компресія необхідна всім пацієнтам з сенсоневральнИМ зниженням слуху і застосовується в різній формі практично у всіх цифрових слухових апаратах (але не в «підсилювачах звуку»!).

При традиційному бінауральному слухопротезуванні компресія правого і лівого апарату не скоординована. При цьому слухові апарати з боку голови, зверненої до джерела звуку і отримуючи сильніший звук, підсилює звук менше, ніж апарат, що знаходиться на протилежній (тіньовій) стороні голови і отримує слабший вхідний звук.

Таким чином, компресія (менше посилення) на стороні сильного звуку і більше посилення слухових апаратів на тіньовій стороні голови і слабкого вхідного звуку усуває природну міжвушну різницю в силі звуку – саме та ознака, яка необхідна мозку для просторового слуху! Тож не дивно, що це ускладнює розуміння локалізації джерела звуку мозком.

Слухові апарати з бінауральною обробкою координують компресію на обох слухових апаратах і таким чином зберігають міжвушну різницю рівня звуку – і таким чином відновлюють просторовий слух.

Бінауральна компресія – спосіб посилення звуків бінауральною парою слухових апаратів, при якій зберігається межвушна різниця гучності звуку, що приходить з боку від слухача.

Cлухові апарати Отікон з бінауральною обробкою звуку порівнюють вхідний сигнал двох слухових апаратів, виявляють мінімальні відмінності сили вхідного звуку між ними. Завдяки наявності механізму бінауральної комресії слухових апаратів з високою точністю регулюють посилення для збереження міжвушної різниці за сили звуку.

В результаті, слухова кора мозку отримує бінауральну інформацію, яка більш повно відображає реальну межвушну різницю і є основою для точного сприймання звукової обстановки.

Ефект бінауральної компресії показаний на рисунку 1.

Рисунок 1. Бинауральная компрессия сохраняет межушную разницу в силе звука, что способствует улучшению локализации при бинауральном слухопротезировании. Адаптировано, источник oticon.com

Малюнок 1. Бінауральна компресія зберігає міжвушну різницю в силі звуку, що сприяє покращенню локалізації при бінауральному слухопротезуванні. Адаптовано, джерело oticon.com

Вхідджерело звуку знаходиться зліва, звук з боку лівого вуха голосніший.

Два СА з традиційною компресієюзвук праворуч тихіше; слуховий апарат праворуч підсилює його в більшій мірі, ніж зліва; більше посилення справа нівелює природну міжвушну різницю сили звуку.

Два СА з бінауральною компресієюслухові апарати виявляють міжвушну різницю сили звуку до посилення і зберігають її після посилення звуку.

Просторове шумозаглушення

У нормально чуючих людей існує природне фізіологічне шумозаглушення і виборча слухова увага. Приклад фізіологічного шумозаглушення – здатність концентруватися на розумінні,  мови, що цікавить,  і як би ігнорувати шумовий сигнал при різній силі звуків мови і шуму (співвідношенні мова / шум), що значно відрізняються по обидва боки (ситуація асиметричного шуму).

Ситуації асиметричного шуму виникають, наприклад, коли люди розмовляють на жвавій вулиці або в кафе, або вдома, коли включений телевізор, або на кухні працює витяжка.

Природне шумозаглушення здійснюється спільною роботою сотень тисяч нейронів у стовбурі і корі головного мозку, які отримують нервові імпульси від правого і лівого вуха. Це – приклад того, що ми чуємо не тільки і не стільки вухом, скільки мозком.

При порушенні слуху можливості природного шумозаглушення значно знижуються, що обумовлює зниження розуміння мови в ситуаціях асиметричного шуму.

При бінауральному слухопротезуванні традиційними слуховими апаратами зменшення рівня шуму відбувається синхронно зі зниженням посилення мовного сигналу на тіньовій стороні голови. Звичайно, навіть традиційне бінауральне слухопротезування покращує розуміння мови, але далеко не в тій мірі, як при нормальному слухові.

Функція просторового шумозаглушення в слухових апаратах Отікон з бінауральною взаємодією імітує природне шумозаглушення нормального слуху, тобто імітує роботу мозку. Функція просторового шумозаглушення ілюстрована на рисунку 2.

Рисунок 2. Пространственное шумоподавление в условиях асимметричного шума. (Адаптировано из oticon.com)

Малюнок 2. Просторове шумозаглушення в умовах асиметричного шуму. (Адаптовано з oticon.com)

У ситуаціях, коли співвідношення мова / шум краще на боці одного з вух (в даному випадку з боку лівого вуха), бінауральна пара ініціює серію перетворень, спрямованих на посилення мови з боку більш виграшного поєднання мова / шум і зменшення посилення з боку (в даному випадку на стороні правого вуха).

 – рівень мови   – рівень шуму

Для здійснення функції просторового шумозаглушення бінауральна обробка звуку використовується для визначення рівня шуму та інших сигналів, що заважають (перешкод) одночасно на вході обох СА.

У ситуаціях, коли на стороні одного вуха співвідношення мова / перешкода краще (мова в більшій мірі сильніша, ніж перешкоди), бінауральна пара слухових апаратів ініціює серію миттєвих цифрових перетворень обох сигналів. Результатом є посилення мови на стороні більш виграшного поєднання мова / шум і ослаблення шуму на протилежному боці. А в підсумку – дає можливість набагато кращого розуміння мови на тлі одностороннього шуму.

Просторове шумозаглушення допомагає слабочуючій людині ефективно сфокусуватися на сприйнятті мови в сітауції асиметричного шуму.

Розширений діапазон частот

До недавнього часу частотний діапазон посилення слухових апаратів обмежувався частотами 300 – 5000 Гц. Слухові апарати Отікон на платформі RISE / RISE2 за рахунок більшої швидкості цифрової обробки сигналів істотно розширили смугу пропускання високих частот до 10000 Гц. Ну і що? Які переваги це має для користувача в порівнянні з традиційними слуховими апаратами? Виявляється, їх багато.

Перш за все, цей діапазон включив ті частоти звуків мови, які раніше були просто не чутні користувачеві СА. Завдяки цьому, стало можливим краще розуміння високочастотних мовних звуків і мови в цілому.

Ще більшу перевагу – в покращеній локалізації. Як згадувалося вище, відмінності в інтенсивності звуку між вухами є одним з основних факторів точної звуковий локалізації звуку. Ці відмінності найбільш істотні на високих частотах (Малюнок 3). Для частот вище 5000 Гц вони можуть досягати 20 дБ (100 раз!).

Якісне посилення в розширеному діапазоні частот дозволяє мозку більш ефективно розпізнавати, виділяти і локалізувати звуки. Відповідно покращується здатність виділяти мову, що ц (співрозмовника, доповідача) на тлі шуму і конкуруючої мови (багатоголосся в кафе або на вокзалі). У підсумку, набагато підвищується якість посиленого звуку.

Рисунок 3. Полоса пропускания традиционных СА и СА с расширенным диапазоном частот.

Малюнок 3. Смуга пропускання традиційних СА і СА з розширеним діапазоном частот.

Найвища якість слухового сприйняття бінаурального протезування СА з бінауральною обробкою

В експерименті вчених, досвідчені користувачі СА (експерти) порівняли якість сприйняття звуків з різними слуховими апаратами. Експерти давали суб’єктивну оцінку якості слухового сприйняття в балах, прослуховуючи звукові ситуації в таких чотирьох умовах:

1. Без СА. 2. З одним СА монаурально. 3. З двома традиційними СА бінаурально (на обидва вуха) і 4. З двома СА Отікон з бінауральною обробкою звуку бінаурально.

uks-pipl-800

Слухання в галасливій обстановці, особливо на тлі багатьох голосів – найважче зі слуховими апаратами. Бінауральне слухопротезування апаратами Отікон з бінауральною взаємодією дуже допомагає в таких складних ситуаціях.

Для оцінки були змодельовані сім типових повсякденних звукових ситуацій слухання в тиші, спілкування з кількома співрозмовниками в приміщенні, слухання на вулиці (SQQ Questionnaire Studies, Oticon 2007):

1.Бесіда з одним співрозмовником в тиші.
2. Групова бесіда:
a. Локалізація співрозмовника в групі
b. Сприйняття мови співрозмовника на тлі мовної перешкоди
c. Сприйняття мови співрозмовника на тлі мовної перешкоди (багатьох голосів).

3. На вулиці:
a. Локалізація джерела звуку
b. Локалізація автомобіля, котрий рухається
c. Визначення відстані до джерела звуку (дуже важливо для безпеки на вулиці).

Результати порівняльної оцінки звукового сприйняття у всіх семи ситуаціях при чотирьох умовах слухання представлені на рисунку 4.

Рисунок 4. Сравнительная оценка звукового воспрития без СА, при монауральном использовании СА, при бинауральном использовании традиционных СА, при бинауральном использовании СА с бинауральным взаимодействием.

Малюнок 4. Порівняльна оцінка звукового сприйняття без СА, при монауральному використанні СА, при бінауральному використанні традиційних СА, при бінауральному використанні СА з бінауральною взаємодією.

uks-label-600

Як наочно можна побачити з рисунка 3, результати експерименту чітко показали найвищу якість слухового сприйняття при бінауральному використанні слухових апаратів з бінауральною обробкою.

Учасники експерименту також самі висловлювали надзвичайну природність звуку, покращення локалізації звуку, кращу розбірливість мови на тлі шуму.

 Все участники научного эксперимента отметили высочайшее качество и натуральность звука в аппаратах Отикон с бинауральным взаимодействием – даже в таких шумных условиях, которые с их обычными слуховыми аппаратами были очень трудными.

Всі учасники наукового експерименту відзначили високу якість і натуральність звуку в апаратах Отікон з бінауральною взаємодією – навіть в таких гучних умовах, які з їх звичайними слуховими апаратами були дуже важкими.

Бінауральне слухопротезування сучасними слуховими апаратами Отікон в Центрі “ЕРГО-Я”.

Центр “ЕРГО-Я” пропонує широкий асортимент слухових апаратів Отікон, в тому числі – з бінауральною обробкою звуку.

Бінауральна обробка звуку є в таких слухових апаратах Отікон:

– У всіх сімействах слухових апаратів, створених на платформі RISE/RISE2:

Alta2, Nera2, Ria2, Agil, Acto, Intiga, Ino, Chili, Sensei, Safari:

– у всіх функціонально-технологічних класах апаратів: елітних, передових, стандартних, базових,

– у всіх категоріях призначення – універсальних, дизайнерських, надпотужних, дитячих.

Фахівці Центру “ЕРГО-Я” накопичили великий досвід успішного бинаурального слухопротезування дітей і дорослих, у тому числі за допомогою новітніх СА Отікон з бінауральною обробкою звуків.

Скористайтеся їх досвідом для того, щоб повернути повноту відчуттів звукового світу. За консультацією звертайтеся у Центр “ЕРГО-Я”.