Звичайні слухові апарати створюють умови для локалізації джерела звуку органом слуху пацієнта і покращення розуміння мовлення як у тиші, так і на фоні навколишнього шуму.
Слухові апарати Oticon з бінауральною обробкою звуку виводять бінауральне слухопротезування на якісно новий рівень – підсилюють природні можливості слухової системи людини, що відповідають за розпізнавання корисних звуків на фоні навколишнього шуму.
Це досягається шляхом особливої «центральної» цифрової обробки перетворених звукових сигналів, що надходять до обох слухових апаратів – подібно тому, як мозок (центральна нервова система) обробляє нервові імпульси, що надходять від правого та лівого вуха.
Але на відміну від мозку, не існує жодного «центрального» комп’ютера, що здійснює цю обробку. Вона відбувається в обох слухових апаратах, що разом імітують діяльність мозку.
Розглянемо детальніше роботу цього нового технологічного дива – слухових апаратів Oticon з бінауральною обробкою звуку. При цьому нам доведеться глибше торкнутися технічних аспектів цих апаратів.
Зміст:
- Нові технології Оticon на платформі RISE/RISE2
- Функція Просторовий звук
- Просторовий слух у нормі
- Реалізація функції Просторовий звук у слухових апаратах Оticon
- Бінауральна обробка звуку
- Бінауральна компресія
- Просторове шумоподавлення
- Розширений діапазон частот
- Найвища якість слухового сприйняття при бінауральному слухопротезуванні слуховими апаратами Оticon з бінауральною обробкою
- Бінауральне слухопротезування сучасними слуховими апаратами Оticon в Медичному центрі АВРОРА™
Бінауральне слухопротезування має переваги для всіх вікових груп.
Нові технології Оticon на платформі RISE/RISE2
Слухові апарати (СА) нового покоління Oticon, створені на платформі RISE та її вдосконаленій модифікації RISE2, порівняно з цифровою технологією, що вже стала «традиційною», мають дві важливі властивості, що надають суттєві переваги при бінауральному слухопротезуванні:
1. Високоточний швидкий алгоритм обробки сигналів DualPath («Подвійний шлях»).
2. Магнітна система бездротового зв’язку EarStream («Міжвушний потік»).
Високоточний алгоритм обробки сигналів DualPath. На відміну від традиційного багатоступінчастого послідовного методу обробки цифрового сигналу, що застосовується в слухових апаратах, алгоритм DualPath одразу після перетворення аналогового електричного сигналу на цифровий «клонує» цифровий сигнал, тобто, створює два ідентичних цифрових образи звуку. Далі він виконує аналіз та обробку обох «клонів» цифрового сигналу одночасно двома незалежними шляхами.
При цьому необхідні зміни сигналу відбуваються з великою швидкістю й точністю, що значно покращує якість підсиленого звуку.
Саме цим забезпечується перший корисний для пацієнта результат:
Точність відтворення та швидкість обробки сигналу дуже важливі для підвищення якості та ефективності бінаурального слухопротезування.
Система бездротового зв’язку EarStream. Це унікальна повністю інтегрована магнітна бездротова система зв’язку між слуховими апаратами Oticon. Вона не має аналогів у світі з огляду на поєднання швидкості, енергоефективності та мініатюрності, а також абсолютної нешкідливості для пацієнта.
EarStream дозволяє виконувати передачу цифрових «клонів» звуку в реальному часі по всій частотній смузі між правим та лівим слуховими апаратами при бінауральному слухопротезуванні.
Цей зв'язок об’єднує обидва слухові апарати в бінауральну пару та створює можливість реальної бінауральної обробки цифрових образів звуку, що надходять до правого та лівого слухових апаратів – подібно до процесів, що відбуваються в нейронах органу слуху.
При бінауральному слухопротезуванні бездротова технологія EarStream забезпечує координовану співпрацю обох слухових апаратів, постійний обмін інформацією між ними та бінауральну обробку сигналів – подібно до мініатюрної комп’ютерної мережі.
Ці новітні технології слухових апаратів Oticon реалізують властивість Просторовий (об’ємний) звук. Завдяки цьому переваги бінаурального слухопротезування суттєво зростають – у більшому ступені відновлюється втрачений просторовий слух, підвищується якість звуку, який чує пацієнт, покращується перешкодостійкість – здатність розрізняти звуки та розуміти мовлення в умовах навколишнього шуму.
Функція Просторовий звук
Просторовий слух у нормі
Коли слух у нормі, людина має велику здатність локалізувати джерело звуку, тобто, визначати його місце у просторі. Ця властивість має назву просторовий слух. Просторовий слух відіграє важливу роль у просторовому орієнтуванні людини, дозволяє встановити місцезнаходження джерела того чи іншого звуку, ступінь його віддаленості та направлення, в якому воно переміщується, а також посилює чіткість слухового сприйняття.
Просторовий слух є результатом надзвичайно складної роботи багатьох рівнів нейронів органу слуху – виявлення та аналізу між вушної різниці звуку за часом надходження до правого та лівого вух, за міжвушною різницею фаз звуку та міжвушною різницею інтенсивності.
Різниця в часі надходження звуку до лівого та правого вуха та різниця фаз є головними факторами локалізації для низьких частот (<1500 Гц), а різниця в інтенсивності – для більш високих частот (>1500 Гц). Аналіз міжвушної різниці відбувається в центральних відділах органу слуху, в результаті чого формується відчуття місцезнаходження джерела звуку. Причому всі ці дії відбуваються в мозку «автоматично», мимовільно, не докладаючи свідомих зусиль.
При порушеннях слуху відбувається не тільки зниження чутливості до звуків на рівні завитки органу слуху, але й порушення злагодженої роботи нейронів у мозкових структурах, що призводить також до порушення просторового слуху.
Порушення просторового слуху частково відновлюється за допомогою двох слухових апаратів – при бінауральному слухопротезуванні, але він все одно залишається гіршим, ніж в нормально чуючої людини.
Набагато ефективніше просторовий слух компенсується при бінауральному слухопротезуванні слуховими апаратами Oticon нового покоління з бінауральною обробкою звуку.
Реалізація функції Просторовий звук у слухових апаратах Оticon
Функція Просторовий звук, що реалізується слуховими апаратами Oticon, зберігає міжвушні спектральні та часові характеристики навколишнього звуку, зменшує маскуючий вплив шуму на розуміння мовлення. Функція Просторовий звук має наступні складові:
- Бінауральна обробка звуку
- Бінауральна компресія
- Просторове шумоподавлення
- Розширений діапазон частот
Бінауральна обробка звуку
Завдяки швидкісному бездротовому зв’язку, бінауральна пара слухових апаратів одночасно в реальному часі аналізує вхідні сигнали від обох слухових апаратів та координує їх обробку. В результаті цього аналізу навколишньої звукової картини бінауральна пара синхронізує та оптимізує функції підсилення, направленості та шумоподавлення обох слухових апаратів – щоб отримати найкращий результат бінаурального слухопротезування.
Система також координує довільні зміни налаштувань, що робляться користувачем на одному апараті. Наприклад, зміна користувачем положення регулятора гучності одного слухового апарата автоматично змінює налаштування гучності другого апарата. Інший приклад: при користуванні телефоном (з одного боку) режим роботи другого апарата (на протилежному вусі) автоматично міняється, зменшуючи підсилення навколишніх звуків та шуму, щоб користувач міг краще розуміти, що говориться по телефону. Це дуже схоже на те, як нормально чуюча людина, розмовляючи по телефону в шумних умовах, прикриває рукою протилежне вухо.
Бінауральна обробка звуку підтримує природне співвідношення та натуральну контрастність звуків, а також асиметрію звукового середовища в правому та лівому вусі.
Бінауральна компресія
Компресія – це стиснення амплітуди підсиленого звуку, так щоб вона увійшла у межі між підвищеним (через зниження слуху) порогом чутності та порогом неприємної гучності (дискомфорту). На практиці компресія працює так, що слабкі звуки, які потрапляють на слухові апарати, підсилюються більше, ніж сильні.
Компресія необхідна всім пацієнтам з сенсоневральним порушенням слуху та застосовується в різній формі майже в усіх цифрових слухових апаратах (але не в «підсилювачах звуку»!).
При традиційному бінауральному слухопротезуванні компресія в правому та лівому слухових апаратах не скоординована. При цьому слуховий апарат на вусі, зверненому до джерела звуку (отримує сильніший звуковий сигнал), підсилює звук менше, ніж апарат на протилежній (тіньовій) стороні, що отримує слабкіший вхідний сигнал.
Таким чином, компресія (менше підсилення) з боку сильнішого звуку та більше підсилення з тіньового боку голови, там де звук слабший, усуває природну міжвушну різницю в силі звуку – а саме ця ознака вкрай необхідна мозкові для просторового слуху! Не дивно, що при такому слухопротезуванні ускладнюється локалізація звуків мозком.
Слухові апарати з бінауральною обробкою координують компресію на обох слухових апаратах і таким чином зберігають міжвушну різницю рівня звуку – а отже, відновлюють просторовий слух.
Бінауральна компресія – це спосіб підсилення звуків бінауральною парою слухових апаратів, при якому зберігається міжвушна різниця гучності звуку, що надходить до слухача збоку.
Cлухові апарати Oticon з бінауральною обробкою звуку порівнюють вхідний сигнал двох слухових апаратів, виявляючи мінімальні відмінності сили вхідного звуку між ними. Завдяки механізмові бінауральної компресії слухові апарати з високою точністю регулюють підсилення для збереження міжвушної різниці сили звуків.
В результаті цього слухова кора мозку отримує бінауральну інформацію, яка найбільш повно відображує реальну міжвушну різницю та є основою для точного сприйняття звукової картини.
Ефект бінауральної компресії вказаний на Малюнку 1.
Малюнок 1. Бінауральна компресія зберігає міжвушну різницю в силі звуку, що сприяє покращенню локалізації при бінауральному слухопротезуванні. Адаптовано, джерело: oticon.com
Вхід – джерело звуку знаходиться ліворуч, звук з боку лівого вуха гучніший.
Два СА з традиційною компресією – звук праворуч тихіший; слуховий апарат на правому вусі підсилює його в більшому ступені, ніж на лівому; більше підсилення праворуч нівелює природну міжвушну різницю сили звуку.
Два СА з бінауральною компресією – слухові апарати виявляють міжвушну різницю сили звуку до підсилення та зберігають її після підсилення звуку.
Просторове шумоподавлення
В людей з нормальним слухом існує природне фізіологічне шумоподавлення та вибіркова слухова увага. Приклад фізіологічного шумоподавлення – здатність концентруватися на розумінні мовлення, що цікавить людину на даний момент, немовби ігноруючи шумові сигнали при різній силі звуків мовлення та шуму (співвідношення мовлення/шум), що суттєво відрізняються з обох боків (ситуація асиметричного шуму).
Ситуації асиметричного шуму виникають, наприклад, коли люди розмовляють на вулиці, де багато людей і машин, або у кав’ярні, або вдома, коли увімкнений телевізор чи витяжка на кухні.
Природне шумоподавлення відбувається завдяки співпраці сотень тисяч нейронів у стовбурі та корі головного мозку, що отримують нервові імпульси від правого та лівого вуха. Це – приклад того, що ми чуємо не тільки й не стільки вухами, скільки мозком.
При порушенні слуху можливості природного шумоподавлення значно знижуються, обумовлюючи погіршення розуміння мовлення в ситуаціях асиметричного шуму.
При бінауральному слухопротезуванні традиційними слуховими апаратами зниження рівня шуму відбувається синхронно зі зниженням підсилення мовних сигналів на тіньовій стороні голови. Звичайно, навіть таке традиційне бінауральне слухопротезування покращує розуміння мовлення, але далеко не до рівня нормального слуху.
Функція просторового шумоподавлення в слухових апаратах Oticon з бінауральною взаємодією імітує природне шумоподавлення при нормальному слуху, тобто, імітує роботу мозку. Функція просторового шумоподавлення проілюстрована на Малюнку 2.
Малюнок 2. Просторове шумоподавлення в умовах асиметричного шуму. (Адаптовано з oticon.com)
В ситуаціях, коли співвідношення мовлення/шум краще з боку одного вуха (в даному випадку, з боку лівого вуха), бінауральна пара ініціює серію перетворень, націлених на підсилення мовлення з боку кращого співвідношення мовлення/шум та зменшення підсилення з протилежного боку (в даному випадку, з боку правого вуха).
- рівень мовлення 
- рівень шуму
Просторове шумоподавлення допомагає слабкочуючій людині ефективно зосередитись на сприйнятті мовлення в ситауціях асиметричного шуму.
Розширений діапазон частот
До нещодавнього часу частотний діапазон підсилення слухових апаратів обмежувався частотами від 300 до 5000 Гц. Слухові апарати Oticon за рахунок великої швидкості цифрової обробки сигналів значно розширили смугу пропускання високих частот до 10000 Гц. Але які переваги це має для користувачів, порівняно з традиційними слуховими апаратами? Виявляється, цих переваг дуже багато.
Передусім, цей діапазон включає частоти мовленнєвих звуків, що раніше були просто нечутні для користувачів СА. Отже, це покращило розуміння високочастотних мовленнєвих звуків та мовлення в цілому.
Ще більша перевага – покращення здатності локалізації. Як згадувалося вище, відмінності в інтенсивності звуку між вухами є одним з головних факторів точної локалізації звуку. Ці відмінності найбільш важливі на високих частотах (Малюнок 3). Для частот понад 5000 Гц вони можуть сягати 20 дБ (100 разів!).
Якісне підсилення в розширеному діапазоні частот дозволяє мозкові ефективніше розпізнавати, виділяти та локалізувати звуки. Відповідно, покращується здатність виділяти цікаве мовлення (співрозмовника, доповідача) на фоні шуму та конкуруючого мовлення (багатоголоса розмова у кав’ярні або на вокзалі). В результаті якість підсиленого звуку суттєво підвищується.
Малюнок 3. Смуга пропускання традиційних СА та СА з розширеним діапазоном частот.
Найвища якість слухового сприйняття при бінауральному протезуванні СА з бінауральною обробкою
Вченими був виконаний експеримент, де досвідчені користувачі СА (експерти) порівнювали якість сприйняття звуків з різними слуховими апаратами. Експерти давали суб’єктивну оцінку якості слухового сприйняття в балах, прослуховуючи різні звукові ситуації в наступних чотирьох умовах:
1. Без СА. 2. З одним СА монаурально. 3. З двома традиційними СА бінаурально (на обидва вуха) та 4. З двома СА Oticon з бінауральною обробкою звуків бінаурально.
Слухання в шумних умовах, особливо на фоні багатьох голосів – найскладніша ситуація для користувачів СА. Бінауральне слухопротезування апаратами Oticon з бінауральною взаємодією дуже сильно допомагає в таких складних ситуаціях.
Для оцінки були змодельовані сім типових щоденних ситуацій, що включали до себе слухання в тиші, спілкування з декількома співрозмовниками в приміщенні, слухання на вулиці (SQQ Questionnaire Studies, Oticon 2007):
1. розмова з одним співрозмовником у тиші.
2. Групова розмова:
a. Локалізація співрозмовника в групі
b. Сприйняття мовлення співрозмовника на фоні немовних перешкод
c. Сприйняття мовлення співрозмовника на фоні мовних перешкод (численні голоси).
3. На вулиці:
a. Локалізація джерела звуку
b. Локалізація звуку автомобіля, що рухається
c. Визначення відстані до джерела звуку (дуже важливо для безпеки на вулиці).
Результати порівняльної оцінки звукового сприйняття в усіх семи ситуаціях при чотирьох умовах слухання наведені на Малюнку 4.
Малюнок 4. Порівняльна оцінка звукового сприйняття без СА, при монауральному використанні СА, при бінауральному використанні традиційних СА, при бінауральному використанні СА з бінауральною взаємодією.
Як наочно видно з Малюнка 4, результати експерименту продемонстрували найвищу якість слухового сприйняття при бінауральному використанні слухових апаратів з бінауральною обробкою.
Учасники експерименту також самі висловилися щодо надзвичайної природності звуку, покращення локалізації звуків, кращої розбірливості мовлення на фоні шуму.
Всі учасники наукового експерименту відзначили найвищу якість та природність звуку в апаратах Oticon з бінауральною взаємодією – навіть у таких шумних умовах, які при користуванні їх звичайними слуховими апаратами були для них дуже важкими.
Бінауральне слухопротезування сучасними слуховими апаратами Oticon в Медичному центрі АВРОРА™
Медичний центр АВРОРА™ пропонує широкий асортимент слухових апаратів Oticon, у тому числі, з бінауральною обробкою звуку.
Бінауральна обробка звуку наявна в наступних слухових апаратах Oticon:
- в усіх лінійках слухових апаратів:
Opn S, Opn Play, Opn, Siya, Alta2, Nera2, Ria2, Dynamo,Ino, Sensei,Sensei SP, Safari
- в усіх функціонально-технологічних класах апаратів: елітних, передових, стандартних, базових,
- в усіх категоріях призначення – універсальних, дизайнерських, надпотужних, дитячих.
Фахівці Медичного центру АВРОРА™ мають великий накопичений досвід успішного бінаурального слухопротезування дітей і дорослих, у тому числі новітніми СА Oticon з бінауральною обробкою звуку.
Скористайтесь їх досвідом для того, щоб повернути собі повноту відчуттів світу звуків. За консультацією звертайтеся до Медичного центру АВРОРА™:
Бінауральне слухопротезування знижує напруга, стомлюваність і зберігає життєву енергію
8. Краще розрізнення звуків
При бінауральному слухопротезуванні як мовні, так і немовні звуки розрізняються слухачем набагато краще, ніж при моноуральному слухопротезування, при якому різні звуки можуть звучати дуже схоже і їх важко розрізняти.
Гарне розрізнення звуків важливо для всіх і особливо важливо для дітей, які освоюють звуковий світ. При цьому у дітей виробляються і закріплюються в корі головного мозку асоціації батьків та інших людей з їх голосами, а також тварин, предметів і явищ.
При бінауральному слухопротезуванні як мовні, так і немовні звуки розрізняються слухачем набагато краще, ніж при моноуральному слухопротезування, при якому різні звуки можуть звучати дуже схоже і їх важко розрізняти.
Гарне розрізнення звуків важливо для всіх і особливо важливо для дітей, які освоюють звуковий світ. При цьому у дітей виробляються і закріплюються в корі головного мозку асоціації батьків та інших людей з їх голосами, а також тварин, предметів і явищ природи з виробленими ними звуками. Таким чином діти вчаться розпізнавати людей по голосах і все навколишнє по звуках природи з виробленими ними звуками. Таким чином діти вчаться розпізнавати людей по голосах і все навколишнє по звуках.
Бінауральне слухопротезування покращує розрізнення звуків
9. Запобігання розвитку слухової депривації непротезованого вуха
Слуховою депривацією називається значне погіршення в сприйнятті звуку і чіткість мовлення, що виникає на стороні не протезованого вуха у випадках тривалого використання одного (моноурального) слухового апарату та обумовленого цим відсутністю постійної звукової стимуляції на НЕ протезованому вусі.
При слухової депривації виникають функціональні та органічні зміни в центральних відділах органу слуху, що перешкоджають повноцінному аналізу складних звуків і сприйняття мови. В деяких випадках слухової депривації у пацієнтів, які тривалий час носили один слуховий апарат, бінауральне слухопротезування може бути мало успішним.
Ризик слухової депривації особливо високий у немовлят і дітей раннього та переддошкільного віку. Тому запобігання слуховій депривації особливо важливо таким дітям цих вікових груп, і їм необхідно бінауральне слухопротезування у всіх випадках, коли немає медичних протипоказань
Бінауральне слухопротезування знижує напругу, стомлюваність і зберігає життєву енергію
10. Немає негативного впливу тіньового ефекту голови
Тіньовий ефект голови проявляється в тому, що звуки від джерела звуку, розташованих не прямо спереду або ззаду, а праворуч або ліворуч, приходить ослабленими до дальнього вуха на 3 дБ в низькочастотної частини спектра і на 16 дБ у високочастотної частини спектра в порівнянні з ближнім вухом.
Таким чином, при одному слуховому апараті тіньовий ефект голови значно послаблює мова та інші корисні звуки, що надходять на мікрофон слухового апарату в протилежного боку.
При бінауральному слухопротезуванні слухові апарати є на обох вухах, тобто по обидві сторони голови, і негативний вплив тіньового ефекту голови усувається і забезпечує сприйняття звуків з усіх боків. Більш того, але і навпаки, тіньовий ефект голови використовується слуховою системою для локалізації звуку. Ця перевага важливо для всіх вікових груп і професій.
Бінауральне слухопротезування забезпечує сприйняття звуків з усіх напрямків
11. Полегшення страждання від вушного шуму на обох вухах
Багато людей страждають вушним шумом - чують звуки, що виникають в органі слуху. Походження вушного шуму дотепер досліджується, а найбільш ефективним методом полегшення страждання від нього є маскування сильнішими звуками, посиленими слуховими апаратами. Але при моноуральному слухопротезування вушний шум на стороні не протезованого вуха продовжує турбувати. Клінічні дослідження у таких пацієнтів показали, що половина пацієнтів з вушних шумах відзначають зменшення інтенсивності вушного шуму при використанні двох слухових апаратів (бінауральному слухопротезуванні).
Маскування суб'єктивного шуму важлива для тих пацієнтів, які на нього страждають.
Бінауральне слухопротезування полегшує страждання від вушного шуму на обидва вуха
12. Задоволеність якістю звуку
У серії психоакустичних досліджень у випробовуваних різного віку і з різною тривалістю користування слуховими апаратами оцінювали загальний «якість звуку» і «легкість сприйняття» в їх власному розумінні. Щоб виключити вплив на оцінку якості звуку неоднаковості апарату і гучності, в експериментах, по-перше, в обох випадках використовувалися ті ж слухові апарати, які були встановлені на праве і ліве вухо. По-друге, досягалася однакова суб'єктивно-сприйнята гучність як бінаурально, так і монауральному.
У всіх групах випробовувані показали більшу задоволеність «якістю звуку» і «легкість сприйняття» звуків з двома слуховими апаратами (бінаурально), ніж з одним (монауральному). Ця перевага важливо для всіх пацієнтів, але особливо для тих, хто цінує якість звуку і легкість сприйняття.
Читайте продовження теми в статті Бінауральне слухопротезування слуховими апаратами Oticon з бінауральною обробкою звуків
Задоволеність якістю звуку набагато вище при бінауральному слухопротезуванні
Останні статті
Слухові апарати Oticon для дітей: суперпристрої, які витримують будь-які випробування
Слухові апарати: коли варто носити й коли не потрібно
