Ru / Eng
Удивительный успех цифрового подавления шума
Цифровое подавление шума, если и не улучшает показатели понимания речи на фоне шума, однозначно делает более качественным сам процесс слушания в шумной обстановке. Кроме этого, в научной литературе есть сведения о том, что преимущества цифрового подавления шума включают в себя более быстрое заучивание слов, снижение слуховых усилий, лучшее запоминание слов, улучшение отношения сигнал/шум в выходном сигнале слухового аппарата, повышение уровня приемлемого шума, улучшение внимания, более быстрое распознавание слов и улучшение нейронного кодирования слов. Авторы предлагаемой вашему вниманию статьи считают, что современный стандартный протокол настройки слухового аппарата должен включать обязательную активацию системы цифрового подавления шума как для взрослых, так и для детей.
Цифровое подавление шума является важной функцией современных слуховых аппаратов. Оно обладает значительным потенциалом, хотя на сегодняшний день используется явно недостаточно. Мы рекомендуем применять высококачественные сложные алгоритмы цифрового подавления шума при каждом слухопротезировании для всех категорий пациентов. Но почему же многие наши коллеги пользуются цифровым подавлением шума лишь в редких случаях при настройке слуховых аппаратов? Этому есть две причины:

1) опасение, что цифровое подавление шума будет приглушать речевые звуки;
 
2) нет возможности провести аудиологические измерения, которые позволили бы оценить эффект цифрового подавления шума и проверить его настройку.
 
Эта ситуация напоминает историю человека, который посреди ночи ищет на тротуаре потерянные ключи от машины. Мимо идет другой мужчина, останавливается и спрашивает, не может ли он чем-то помочь. «Да, – говорит первый мужчина, – я уронил вон там ключи от машины», – и показывает на противоположный тротуар. «Но если вы уронили их там, почему вы ищете их здесь?» – спрашивает добрый самаритянин. «Здесь лучше освещение», – отвечает человек, потерявший ключи.

Аналогичным образом мы утверждаем, что не имеем представления о многочисленных и впечатляющих достижениях цифрового подавления шума, потому что ищем их не там, где нужно.

Качество жизни и здоровый слух

Потеря слуха приводит к гораздо более глубоким последствиям, чем просто невозможность слышать звуки. В 1999 году специалисты Национальной академии старения общества заявляли, что «потеря слуха оказывает глубокое воздействие на эмоциональное, физическое и социальное состояние человека. Слабослышащие люди чаще сообщают о симптомах депрессии, недовольстве жизнью, ухудшении функционального здоровья, уходе от социальной активности…». Разумеется, эти и аналогичные выводы документально подтверждают многочисленные исследования, проведенные уже в XXI веке.

В 2007 году в отчете рабочей группы Американской академии аудиологии, посвященном улучшению показателей качества жизни после слухопротезирования взрослых людей, было сказано следующее: «Использование слуховых аппаратов, бесспорно, улучшает показатели качества жизни взрослых людей, связанные со здоровьем, путем снижения психологических, социальных и эмоциональных эффектов от сенсоневральной потери слуха – хронического болезненного состояния, которое обладает потенциальной разрушительной способностью, если его вовремя не распознать и не взять под контроль».
 
А в журнале Американской медицинской ассоциации не так давно писали о том, что «потеря слуха непременно связана с ускоренным снижением когнитивных способностей и возрастанием числа когнитивных нарушений у пожилых людей, которые живут в домах престарелых». Кроме этого, в научной литературе можно прочитать, что возрастание слуховой/сенсорной стимуляции (т.е. слуха) способствует повышению когнитивной осознанности (т.е. слушанию).

Слух и слушание

Напомним, что «слух» представляет собой восприятие звука, а «слушание» – способность придавать звуку смысл. Современные грамотно настроенные слуховые аппараты улучшают не только способность слышать, но и способность слушать.
 
Действительно, способность человека слушать (в отличие от слуха) является сложной когнитивной познавательной способностью, включающей в себя внимание, скорость и качество нейронной обработки сигналов, память, речь и так далее. Таким образом, способность человека слушать – именно то, что выделяет человека разумного из числа других приматов. Интересно, что люди с «нормальным слухом» на самом деле слышат не слишком хорошо. Имеется в виду, что собаки, кошки, киты, дельфины и многие другие животные имеют слух, значительно превосходящий по остроте человеческий. Однако наша способность «слушать» (улавливать смысл) является непревзойденной в царстве животных. Естественно, вначале нужно услышать (обнаружить) звуки, прежде чем их можно будет обработать. Иначе говоря, человек не может слушать то, что он не смог услышать.
 
Поэтому первый шаг при настройке слуховых аппаратов заключается в усилении звуков таким образом, чтобы сделать все речевые звуки слышимыми, не сделав их дискомфортно громкими. Но просто сделать звуки громче – лишь часть задачи. Нужен соответствующий алгоритм настройки (фирменный алгоритм настройки производителя, NAL-NL2, DSL-V и т.д.), чтобы создавать усиленные звуки, которые будут обеспечивать мозг большим объемом естественной акустической информации.

Шум, цифровое подавление шума и восприятие речи

Цифровое подавление шума и сохранение естественной акустической информации должно стать обязательной частью стратегии настройки слуховых аппаратов, если нет весомой причины цифровое подавление шума не использовать. В научной литературе существует достаточное количество доказательств того, что цифровое подавление шума является весьма полезным рабочим инструментом.
 
Так, например, британские ученые Стюарт Гейтхаус и Майкл Экройд в своих статьях неоднократно отмечали, что динамические свойства слухового мира оказывают колоссальное влияние. По их мнению, способность удерживать внимание на одном источнике звука из нескольких и переключаться между ними имеет большое значение, так же как и умение определять пространственное положение источника звука, расстояние до него и его движение относительно слушателя.
 
Ученые из Бостона Барбара Шинн-Каннингем и Виргиния Бест писали, что способность узнавать, куда необходимо направить избирательное слуховое усилие, зависит от умения анализировать акустическое окружение. Поэтому люди, которые не могут точно воспроизвести у себя в мозгу акустическое окружение, не смогут и отфильтровать источники конкурирующих звуков. Американские ученые справедливо полагают, что слабослышащие люди хуже других умеют использовать значимые акустические сигналы (их направление, высоту и тембр), которые позволяют людям с нормальным слухом выбирать желаемый источник звука из нескольких. Шинн-Каннингем и Бест неоднократно отмечали, что периферийная потеря слуха создает много проблем. Она ухудшает способность слабослышащих людей общаться в социальном окружении (речь в шуме) и использовать избирательное внимание. Действительно, смех, разговоры и другие конкурирующие слуховые сигналы могут перегружать слабослышащего человека.
 
В 2010 году специалисты Национального исследовательского госпиталя Бойс Тауна (штат Небраска, США) обследовали 16 детей в возрасте от 5 до 10 лет со слабой и средней потерей слуха. Все участники исследования были протезированы слуховыми аппаратами с использованием алгоритма DSL v 5.0 и прошли тесты с включенным и выключенным подавлением шума. По завершении эксперимента ученые сообщили, что переменная подавления шума «вкл/выкл» не была статистически достоверной. Таким образом, схема подавления шума не оказала «дифференцированного эффекта» на способность детей правильно распознавать речь в шуме.

Удивительный успех цифрового подавления шума

Однако в 2011 году профессор коммуникационной инженерии Университета Аризоны Андреа Питман выяснила, что современные схемы цифрового подавления шума не оказывают негативного влияния на восприятие речи и, более того, значительно улучшают скорость обучения новым словам у подростков.
 
Американские ученые Дуглас Бек и Кэрол Флексер отмечали, что «слушание происходит там, где слух встречается с мозгом». Поэтому одна из целей идеальной настройки слухового аппарата – сохранить как можно более естественный звук, чтобы снабжать мозг обильной и естественной акустической информацией. В частности, когда мозг слышит звуки, которые лишают его естественных акустических сигналов (звуки подвергнуты слишком сильной компрессии или когда в них отсутствует межушная разница времени и уровня), ему приходится прилагать большие усилия для того, чтобы иметь возможность слушать. Конечно, слушать на фоне шума трудно, так как мозг пытается сосредоточиться на одном из голосов, который его интересует, и игнорировать окружающие шумы (вентилятор, уличное движение, шум мотора). Однако слушание становится еще более проблематичным, когда фоновый шум содержит многочисленные голоса (акустическая ситуация «речь на фоне речи»). В это время мозг активно пытается сфокусироваться на наиболее важном для него голосе, одновременно игнорируя или отклоняя другие голоса, содержащие значимую речь и имеющие лингвистическое значение: в результате накладываются друг на друга фонемы, пересекаются высоты, интонации, синхронизация, громкость и т.д.
 
В 2013 году шведские исследователи из Университета Линчепинга пришли к такому выводу: конкурирующая речь оказывает негативное действие при попытке вспомнить речь собеседника, прозвучавшую в сложной акустической обстановке, и этот эффект снижается при подавлении шума у людей с большей емкостью рабочей памяти. Ученые обследовали 26 человек со средней и сильной сенсоневральной потерей слуха. Выяснилось, что слушание на фоне речевого шума протекает труднее (в когнитивном отношении), чем слушание в искусственном шуме, поскольку лексическая и семантическая информация, которая содержится в речи, более интересна и ее труднее игнорировать. Кроме того, ученые сообщили, что для людей с большой емкостью рабочей памяти цифровое подавление шума оказалось полезным, а схема цифрового подавления шума практически нивелирует негативное влияние шума при попытке вспомнить речь. Цифровое подавление шума позволяет быстрее распознавать слова и облегчает кодирование услышанного речевого материала в рабочую память. Таким образом, подавление шума может способствовать высвобождению когнитивных ресурсов, что улучшает кодирование при запоминании. В частности, качественное цифровое подавление шума не только облегчает слушание речи в шуме, но и улучшает запоминание речи, услышанной в шуме. Фоновый шум чаще всего снижает способность вспомнить услышанное, но цифровое подавление речи противодействует этому эффекту.


Удивительный успех цифрового подавления шума

В 2014 году американские ученые Джейми Дежарден и Карен Доэрти оценили усилия при слушании с цифровым подавлением шума и без него для 12 взрослых пользователей слуховых аппаратов. Использовалась схема с двумя задачами. Усилия при слушании определялись на основе изменений производительности при выполнении второй задачи. Авторы пришли к выводу, что алгоритм подавления шума, используемый в данном исследовании, значительно снизил усилия при слушании в самой сложной слуховой ситуации, и хотя он не улучшил показатели распознавания речи в шуме «гул голосов», но при этом и не ухудшил производительность. Таким образом, цифровое подавление шума значительно снизило усилия при слушании для испытуемых и, что более важно, не оказало существенного влияния на показатели распознавания слов (не улучшило и не ухудшило). Наконец, ученые сообщили о том, что усилия при слушании, измеренные с использованием схемы с двумя задачами, более чувствительны к изменениям, которые вызывает цифровое подавление шума, чем показатели распознавания слов.
 
В интервью Американской академии аудиологии доктор Андреа Питман заявила: «Многие слуховые аппараты снижают отношение сигнал/шум (делают его хуже), когда звук проходит через схему. Но аппараты с активным цифровым подавлением шума могут улучшать отношение сигнал/шум на 6 дБ (!), и предоставлять своему владельцу сигнал, более близкий к оригиналу и более похожий на тот, который слышат люди с нормальным слухом».
 
Специалисты из Университета штата Теннеси проводили обследование 30 взрослых со слабой и средней сенсоневральной потерей слуха. В ходе эксперимента они измеряли уровни приемлемого шума. Ученые пришли к выводу: уровни приемлемого шума улучшались при работе цифрового подавления шума, и это было очевидно. Аналогичным образом слушатели предпочитали включенное цифровое подавление шума, поскольку оно улучшало их способность принимать шум. Следует также отметить, что слушатели с худшими первоначальными уровнями приемлемого шума получили максимальную пользу от подавления шума.

Обсуждение

Опираясь на приведенные выше данные, представляется очевидным, что современные схемы цифрового подавления шума действительно очень полезны в большинстве случаев. Однако эти преимущества не были отражены в улучшенных показателях распознавания слов – эта особая польза просто не проявила себя должным образом.

Перечислим еще раз преимущества цифрового подавления шума: более быстрое заучивание слов, снижение слуховых усилий, лучшее запоминание слов, улучшение отношения «сигнал/шум» в выходном сигнале слухового аппарата, повышение уровня приемлемого шума, улучшение внимания, более быстрое распознавание слов и улучшение нейронного кодирования слов.
 
Таким образом, мы считаем, что современный протокол настройки слухового аппарата должен включать обязательную активацию схемы цифрового подавления шума как для взрослых, так и для детей. Кроме того, так как исследования в области улучшения скорости и качества обработки цифрового подавления шума проводятся постоянно, в ближайшем будущем ожидается появление новых преимуществ подавления шума. Это, без сомнения, принесет еще большую пользу большинству слабослышащих взрослых и детей. Новые опции будут включать в себя улучшение понимания речи в шуме, снижение усилий при слушании в шуме и дополнительное улучшение запоминания разговоров, которые протекают в сложных акустических ситуациях.

Д-р Дуглас Бек – директор по академической науке
американского отделения Oticon
(Сомерсет, Нью-Джерси)

Магистр Томас Беренс – директор по аудиологии и директор
Центра прикладных аудиологических исследований Oticon
(Конгебаккен, Дания)


Статьи для специалистов

TRI: технологии, решения, инновации
В начале 2018 года ГК «Исток-Аудио» получила регистрационное удостоверение на систему дентальных имплантатов и компонентов TRI Dental Implants (Швейцария) и стала эксклюзивным дистрибьютором продукции компании TRI на российском рынке. Абсолютно все компоненты системы TRI произведены в Швейцарии, с ними хорошо знакомы специалисты в 45 странах мира. Теперь оценить достоинства систем дентальных имплантатов TRI® смогут и российские врачи, специализирующиеся на челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.