Обзор стратегий устранения шума, а также советы о том, как и когда их использовать
Мы со всех сторон окружены шумом. Общение с друзьями в ресторане, поездка в общественном транспорте, занятия фитнесом в спортзале — вот лишь некоторые бытовые ситуации, в которых превышение уровня шума достигает значительных величин. Нет ничего удивительного в том, что главная жалоба всех владельцев слуховых аппаратов — трудности, возникающие при восприятии информации в сложных акустических ситуациях. Примерно половина случаев возврата слуховых аппаратов (49%) — некомфортные ощущения из-за фонового шума. Нормально слышащие люди также сталкиваются с определенными трудностями в таких ситуациях, однако они могут лучше выделять необходимый им речевой сигнал из общей звуковой картины, хотя и испытывают дискомфорт, если реверберация или расстояние превышают допустимый уровень.
Качество понимания речи снижается у слабослышащего человека отчасти и из-за того, что некоторые фонемы или части фонем могут быть неслышны. Слуховое кодирование (частотное разрешение) также может быть не абсолютно точным, и это приводит к стимуляции дополнительных частотных зон улитки, однако услышанные звуки различаются с трудом. Третья проблема слабослышащих людей — нарушение способности определять длительность звуков (различение временных промежутков). Пожилые слабослышащие люди сталкиваются и с некоторыми другими трудностями. В частности, исследования показали, что при одинаковой конфигурации потери слуха они хуже распознают речь в тишине, чем молодые. Кроме того, из-за когнитивных ухудшений такие клиенты могут испытывать больше трудностей при обработке речи в присутствии конкурирующих речевых символов.
Учитывая факторы, порождающие проблемы при слушании в шуме, какой подход к их устранению применяют специалисты, и можно ли сделать что-то еще? Согласно опросу журнала Hearing Review, большинство слухопротезистов для оценки слуха клиентов обычно используют аудиограммы и измерения порогов слышимости в тишине. При этом менее половины специалистов постоянно проводят тот или иной речевой тест в шуме, хотя жалобы на дискомфорт в людных местах они слышат от пациентов в течение многих лет.
Если суммировать шаги, которые можно было бы сделать к успешному решению проблем для владельцев слуховых аппаратов, то их схематическое изображение могло бы выглядеть, как представлено на Рисунке 1.
Выявление источника проблем, связанных со слушанием в шуме
Хотя слышимость можно легко предсказать на основе аудиограммы, способность понимать речь в тишине — плохой определитель способности осознавать ее же в шуме. Более того, среди слабослышащих людей с одинаковыми аудиограммами была выявлена значительная разница распознавания речи. Киллион обнаружил, что у группы испытуемых средние тональные пороги слышимости варьируются между 40 и 60 дБ, при этом отношения сигнал/шум для способности слышать в шуме меняются от аналогичных показателей для нормально слышащих людей до показателей для людей с сильной потерей слуха. Чтобы устранить жалобы на качество восприятия речи в шуме, важно определить, какие ситуации вызывают наибольшие трудности. Существуют три категории оценки этих проблем:
- Основная слуховая функция или аудиограмма.
- Способность различать речь в тишине.
- Способность различать речь в шуме.
Речевые тесты в шуме. Большинство специалистов знакомо с типичными тестами, используемыми для оценки в первых двух случаях. Существует много тестов и для оценки третьей слуховой категории — способности различать речь в шуме. HINT и Quick SIN — два из них, которые могут помочь специалисту определить, какое отношение сигнал/шум (далее SNR) необходимо пациенту. Фразы предъявляются при разных значениях SNR на фоне шума с речевым спектром. Оба теста дают нормативные данные, поэтому пациента можно сравнивать с нормально слышащими сверстниками. HINT дает пороговые значения, в то время как Quick SIN — данные о потере SNR. Quick SIN также составляет диаграмму, на основе которой можно сформировать рекомендации об усилении для пациентов с разными потерями SNR.
Верификация и ANL. Помимо оценки слуховых категорий, есть и другие тесты, которые могут принести огромную пользу в работе с пациентом, жалующимся на трудности при слушании в шуме. Тест приемлемого уровня шума (ANL) можно провести в течение 2-3 минут до настройки слухового аппарата и после, при этом он с 85%-ной точностью позволяет определить, будет ли данный пациент постоянным пользователем слухового аппарата. В данном случае это прямо отождествляется со способностью человека выносить окружающий шум, причем успешный владелец слухового аппарата имеет более высокую терпимость к шуму или более низкие значения ANL. Успешными считаются те пациенты, у кого значения ANL меньше 7, в то время как неудачными пользователями будут те, у кого ANL превышает 13 баллов.
Исследования, проведенные в университете Теннеси, показали, что значения ANL можно улучшить при использовании цифрового подавления шума и/или направленных микрофонов. Самых высоких показателей улучшения значений ANL (на 8 дБ) удалось добиться при одновременном применении обеих функций. Владельцы слуховых аппаратов также выразили предпочтение обеим функциям сразу, хотя каждая из них приводила к среднему улучшению ANL на 4 дБ. Сегодня необходимы дальнейшие исследования, которые позволят узнать, будут ли такие же результаты получены вне лаборатории.
Опрос и субъективные оценки дают такие сведения об ощущениях пациентов, которые не смогут дать никакие измерения. Сюда относятся тесты с открытыми вопросами, такие как COSI или GHABP, которые позволяют пациентам давать индивидуальные ответы, или закрытые тесты с несколькими вариантами ответов, такие как APHAB, HASS или HHIE, дающие возможность сравнивать результаты с нормативными показателями. Оба вида имеют свои достоинства и недостатки. Открытые тесты позволяют слабослышащему человеку отвечать индивидуально и выражать свои проблемы, однако их результаты нельзя сравнивать с нормативными данными. Закрытые тесты дают возможность с легкостью сравнивать ответы пациентов с ответами их слабослышащих ровесников, но их вопросы могут не являться значимыми для пациента или не отражать проблемы, которые он имеет. Анкетные сведения показывают, в каком окружении у пациента возникает больше всего поводов для недовольства, а также позволяют судить, испытывает ли слабослышащий большие трудности, чем его ровесники с аналогичными проблемами.
Устранение шумовых проблем
Повреждение слуховой или центральной нервной системы может привести к жалобам на слушание в шуме, а также к неудовольствию работой слухового аппарата, которые могут показаться недостаточно хорошо настроенными. Результаты анкет, аудиограмм, речевых тестов и теста ANL могут помочь специалисту определить, какие именно факторы способствуют возникновению шумовых проблем.
Слышимость. Действующее Руководство Американской Академии Аудиологии (ААА) рекомендует проводить измерения в реальном ухе как средство верификации настройки слуховых аппаратов у взрослых пациентов. Их также можно проводить для получения объективной информации о том, не является ли неправильное усиление фактором, создающим проблемы.
Значения усиления, которые производитель рекомендует пациенту в программе настройки, обычно от носятся к слуховому проходу среднего размера. Итак, если конкретный пациент имеет слуховой проход больше среднего размера, он может получать недостаточно усиления и жаловаться на слишком тихую речь или слишком громкий шум из-за недостаточной слышимости. Если же слуховой проход меньше среднего слухового аппарата, будет давать слишком много усиления, и это приведет к тому, что все будет казаться слишком громким. Помимо этого, слышимость, особенно в шуме, может быть принципиально улучшена с помощью бинаурального протезирования, если оно возможно. Как отмечал в своей работе Кочкин: «Бинауральное протезирование предлагает такие преимущества, как лучший слух в тишине и в шуме, лучшее качество звука, лучшая локализация звуков и более высокий слуховой комфорт в разных ситуациях». Хотя некоторые исследования показали улучшение способности понимать речь в шуме при бинауральном протезировании, оно может и не улучшить реальное принятие шума. Существует небольшая группа пожилых людей, демонстрирующих хорошие результаты понимания речи в шуме при моноуральном протезировании, которое рекомендуется в случае возможной бинауральной интерференции.
Общий фоновый шум. Эта проблема может возникнуть тогда, когда окружающий шум смешивается с целевым сигналом, или усиливается параллельно.
Шум, присутствующий в целевом сигнале. Крайне сложно разработать такой алгоритм обработки сигнала для слухового аппарата, который удалял бы все шумы из речи, не исключая или не искажая при этом часть речевого сигнала. Исследования показывают, что основная польза подавления шума — повышение слухового комфорта, понимание же речи при этом почти не улучшается. Большинство современных слуховых аппаратов имеют алгоритм подавления шума, который использует коэффициент/глубину модуляции или спектральное вычитание для устранения нежелательных шумов из сигнала.
Системы подавления шума на основе модуляции используют коэффициент модуляции для определения наличия или отсутствия речи, а глубину модуляции — для оценки SNR во входном сигнале, и соответственно снижают усиление, причем его величина зависит от алгоритма производителя и от настройки подавления шума в программе.
Спектральное вычитание снижает помехи, непрерывно отслеживая паузы между речевыми звуками, чтобы генерировать точный шумовой спектр, который затем вычитается из речевого сигнала. Степень снижения усиления также зависит от алгоритма производителя и от настройки подавления шума в программе.
Включение подавления шума или увеличение степени подавления в ситуациях, в которых пациент ощущает трудности, может особенно помочь для улучшения слухового комфорта.
Шум, отделенный от целевого сигнала. Направленная обработка целесообразна в случаях, когда пациент жалуется на трудности при слушании в шуме, при этом источник целевого сигнала отделен от нежелательного шума. Направленные микрофоны — самая эффективная стратегия подавления шума в слуховых аппаратах; они улучшают SNR на 3-4 дБ в реальных условиях с низкой реверберацией. Есть несколько базовых схем направленной технологии, которые можно выбирать для конкретного владельца слухового аппарата. Фиксированная направленность лучше всего нейтрализует шум, звучащий позади пациента, в то время как целевой сигнал звучит спереди от него. Адаптивную направленную обработку имеет смысл применять, когда владелец слухового аппарата имеет дело с несколькими источниками шума. В этом случае несколько шумовых источников в разных положениях могут нейтрализоваться одновременно.
Некоторые производители предлагают направленные программы, которые автоматически меняют ширину луча на основе SNR окружающей обстановки, или разрешают пользователю менять ширину луча с помощью дистанционного управления, чтобы он мог лучше сфокусироваться на целевом сигнале. Кроме того, некоторые производители предлагают беспроводные функции, которые позволяют синхронизировать направленные микрофоны в обоих ушах, и, как показали исследования, приводят к общему улучшению понимания речи.
Есть несколько разных способов, предоставляющих владельцам слуховых аппаратов доступ к направленным программам. Они могут переключать программы вручную, с помощью кнопки на слуховом аппарате или дистанционного управления. Большинство современных аппаратов имеют автоматические программы переключения. Они непрерывно отслеживают SNR окружающей обстановки и изменяют стратегию обработки сигнала, переключая ее во всенаправленный режим при более выгодном SNR, и в направленный режим — при менее выгодном SNR. Следует помнить, что программы автоматического переключения делают допущения относительно предпочтительной обработки сигнала в конкретной ситуации, которые могут не совпадать с реальными пожеланиями/ожиданиями владельца слухового аппарата, и в этом заключается их минус. Чтобы обойти эту проблему, некоторые производители предлагают использовать асимметричную настройку микрофонов, в которой хуже слышащее ухо пользуется всенаправленной обработкой, а лучше слышащее — фиксированной направленностью. При такой конфигурации владелец аппаратов всегда контролирует свое окружение, и в то же время пользуется подавлением фонового шума. При этом понимание речи в шуме сравнимо с бинауральной настройкой двух микрофонов.
Шум ветра. В публикации Чань от 2010 года было сказано: «Шум ветра, генерируемый случайными турбулентными потоками вокруг микрофона слухового аппарата, может быть всего лишь назойливым, а может пагубно действовать на работу слухового аппарата». Исследования показали, что интерференция от шума ветра может варьироваться в зависимости от вида слухового аппарата, стратегии обработки сигнала и направления ветра.
Как правило, лучший способ снизить назойливость шума ветра — предотвратить его попадание в слуховой аппарат. Некоторые конструктивные виды, такие, как CIC, которые расположены в ухе более глубоко, или слуховые аппараты с внешним микрофоном, который спрятан в изгибах ушной раковины, создают естественную защиту от шума ветра. Заушные слуховые аппараты более уязвимы.
Важную роль играет и режим микрофона. По словам Томпсона, в случае направленного микрофона интерферирующий шум ветра, который возникает очень близко к микрофону, воспринимается с высокой чувствительностью, в то время как целевой сигнал издалека — с низкой. Всякий раз, когда есть выбор, в присутствии шума ветра не следует применять направленный микрофон. Таким образом, протезирование пациента слуховым аппаратом с одним микрофоном или применение программы с всенаправленной обработкой сигнала помогает снизить дискомфорт.
Помимо вышеперечисленных возможностей многие производители предлагают специальные программы для шума ветра, которые снижают усиление на частотах, где он обнаружен. Такие функции подавления могут создавать проблемы, например, определять шум ветра в его отсутствие, и наоборот. В результате может возникать повышение усиления в моменты, когда это совершенно не нужно, или отсутствие комфорта в ветреных условиях.
Окружающий шум. Хотя компрессия широкого динамического диапазона WDRC и/или направленность весьма полезны, они могут создавать свою проблему: генерирование окружающего шума.
«WDRC используется для восстановления слышимости тихих звуков и для одновременно нормальных ощущений громкости, которые теряются из-за ФУНГа», — пояснял Киллион. Чтобы добиться этого, к тихим входным звукам прикладывается большее усиление, чем к громким звукам, при этом входные сигналы ниже порога компрессии обычно подвергаются линейному усилению.
Расширение было создано для снижения окружающего шума, порождаемого WDRC. Оно работает путем, обратным компрессии, т.е. прикладывает меньше усиления к очень тихим звукам, попадающим в микрофон. Чтобы устранить жалобы на окружающий шум, связанные с WDRC, специалисты советуют включить экспансию или увеличить ее степень в программе настройки. Если это невозможно или не дает результата, можно попытаться снизить усиление для тихих низкочастотных звуков.
Традиционная направленная обработка не слишком чувствительна к низкочастотным звукам. Поэтому производители используют басовое усиление для решения проблемы. В данном случае дополнительное усиление прикладывается к низкочастотным звукам, что может привести к чрезмерному усилению низкочастотного окружающего шума и шума микрофона слухового аппарата. Эту проблему можно устранить, выключая басовое усиление или снижая его степень. Некоторые производители предлагают раздельную направленность, при которой низкие частоты обрабатываются во всенаправленном режиме, а высокие — в направленном, что позволяет сохранить низкочастотную информацию. Так как при раздельной направленности басовое усиление не нужно, то при таком виде обработки сигнала окружающий шум обычно не создает проблем.
Громкие звуки. Если громкие шумы являются непереносимыми, а все остальные звуки звучат нормально, можно предположить, что порог дискомфорта пациента превышен как минимум на одной частоте. Верификация громких звуков в реальном ухе или в камере связи — превосходные способы убедиться в том, что громкие звуки на самом деле терпимы для пациента. Результаты измерений имеет смысл сравнить с реальными или прогнозируемыми порогами дискомфорта, чтобы откорректировать усиление и ВУЗД слухового аппарата.
Консультирование и установление реалистичных ожиданий
Главные цели при слухопротезировании — повышение качества слышимости и соотношения сигнал/шум, что ведет к общему улучшению понимания речи. Но даже при наличии слухового аппарата некоторые пациенты все еще будут сталкиваться с выраженными проблемами слуха, вызванными поврежденной слуховой системой, сниженными когнитивными способностями и/или слишком сложной для них акустической обстановкой. Поэтому важно использовать результаты субъективных и объективных тестов в процессе консультации, чтобы определить реалистичные ожидания пациента. Если у слабослышащего имеется значительная потеря соотношения сигнал/шум, он может получить пользу от вспомогательных слуховых средств, слуховой реабилитации/консультации или компьютерных программ слухового тренинга, которые дополнят его собственные слуховые аппараты. В последнее время предлагается много новых дополнительных средств, которые могут улучшить отношение сигнал/шум, обеспечивая прямую связь слухового аппарата с телевизором, телефоном, iPod или внешними микрофонами. Кроме того, исследования показали, что если владельцы слуховых аппаратов посещают групповую программу поддержки, они реже возвращаются к слухопротезисту, а также заявляют, что их аппараты приносят пользу в большем количестве ситуаций. Помочь улучшить способность понимать речь в шуме могут и компьютерные программы слухового тренинга.
Хотя техника и тренинг помогают улучшить соотношение сигнал/шум для слабослышащих людей, шум всегда будет оставаться проблемой, так как даже нормально слышащим людям ежедневно приходится иметь с ним дело. Самое лучшее решение — выбрать комфортную окружающую обстановку с хорошим соотношением сигнал/шум и управлять восприятием окружающей ситуации через слуховой аппарат, регулируя его настройки, когда это необходимо.
Слухопротезисты принесут гораздо больше пользы слабослышащим пациентам, если будут предлагать комплекс мероприятий: использование слуховых аппаратов, вспомогательных технических устройств и адекватную сопутствующую реабилитацию.
Доктор Рина Эплби
Журнал Hearing Review № 5, 2012 год
