.
Профессионализм специалистов является одной из составляющих успеха помощи людям с нарушенным слухом.
Взаимодействие с сурдологами, лор-врачами, сурдопедагогами - важнейшее направление нашей деятельности.
Это позволяет быть «на острие» проблем и своевременно предлагать специалистам необходимые решения.
OTICON OPN. Клинические исследования

OTICON OPN. Клинические исследования

В статье представлены сводные данные клинических исследований об эффективности для пользователя нового алгоритма обработки звука в аппаратах Oticon OPN в плане когнитивной нагрузки, запоминания и воспроизведения из памяти и распознавания речи.

Помимо нового алгоритма обработки звука также был создан новый алгоритм шумоподавления под названием OpenSound Navigator (OSN). Он является частью новой системы, т.н. Multiple Speaker Access Technology (MSAT), работающей по другому принципу, нежели классические системы направленности и подавления шума.
 
Речевой тест – повсеместно применяемый метод оценки эффективности слуховых аппаратов. Его же использовали в процессе исследования эффективности аппаратов Opn. Тем не менее, традиционный речевой тест далек от тех трудностей, с которыми сталкивается человек при повседневном общении, к тому же проводится он зачастую при отрицательных соотношениях сигнала к шуму (SNR), что значительно ниже показателей реальных ситуаций слушания. Чтобы избежать подобного рода ограничения, специалисты Oticon провели два исследования с учетом когнитивной нагрузки и воспроизведения из памяти для оценки когнитивной эффективности OSN при положительных соотношениях сигнала к шуму.

Когнитивная нагрузка


Доротеа Вент, Томас Лунер,
Исследовательский центр Эрикшолм (Eriksholm)

Цель исследования – оценить позитивное влияние алгоритма подавления шума (noise reduction – NR), применяемого в слуховых аппаратах, на когнитивную нагрузку на мозг людей со сниженным слухом. Исследование проводилось с помощью речевого теста путем измерения размера зрачка пациента. Пупиллометрия – широко используемый метод для оценки усилий, затраченных на выполнение задания, например, на распознавание речи при фоновом шуме. Это означает, что если при восприятии речи возрастает нагрузка, например, из-за фонового шума, увеличение когнитивной нагрузки приведет к расширению зрачка.

Эксперимент

Влияние подавления шума на усилия слушания участников оценивалось при использовании собственных слуховых аппаратов с соответствующим алгоритмом подавления шума. Преимущество от подавления шума было измерено при помощи двух различных слуховых аппаратов Alta 2 Pro и Opn. В то время как аппараты семейства Opn используют новый алгоритм подавления шума – Open sound navigator (OSN), Alta 2 Pro применяет более традиционный и более медленный алгоритм, основанный на направленности. В эксперименте участвовали 24 человека со сниженным слухом, средний возраст которых составил 59 лет (от 35 до 80 лет). Все участники имели симметричное снижение слуха от среднего до сильного сенсоневрального характера (от 34 до 70 дБ ПС со средним показателем в 47 дБ ПС).

Участникам нужно было слушать предложения на датском (по методике HINT – тест разборчивости речи в шуме), воспроизводимые в шуме, и после повторять услышанное. Им было предложено два списка, по одному для каждого из аппаратов, содержащие 25 тестовых предложений. Шум был представлен четырехголосным бормотанием, транслируемым с помощью пространственной конструкции из пяти динамиков, расположенных под углами 0°, +/-90° и +/-150° относительно испытуемого (Рис. 1). В дополнение к бормотанию был добавлен немодулированный повторяющий спектр речи шум (SSN) для имитации фонового шума. SSN транслировался через два противоположных динамика, расположенных +/-150° относительно испытуемого, с такой интенсивностью, чтобы соотношение сигнала к шуму (SNR) было равно -1.8 дБ, а общее SNR речи и четырехголосного бормотания в немодулированном шуме было равно -4 дБ. Во время теста на разборчивость речи фиксировалось изменение диаметра зрачка при помощи системы слежения за глазами (iView X RED System компании Senso-Motoric Instruments).

Рисунок 1

Рис. 1. Пространственная конструкция из динамиков. Четыре динамика расположены сбоку и сзади испытуемого, т.е. под углом +/-90° и +/-150°, для трансляции голосов четырех различных дикторов (один голос на один динамик) и шума. Целевой динамик расположен перед испытуемым (0°). Расстояние между системой слежения и глазами около 60 см. Эксперимент проводился в безэховой камере.


Общий уровень речи находился на отметке 70 дБ УЗД, и SNR был настроен для каждого участника таким образом, чтобы обеспечивалась 95% разборчивость речи (сред. = 7.1 дБ SNR, SD = 2.3). Разборчивость речи ввиду этого достигала предельных величин, и ожидалось, что алгоритмы подавления шума будут способствовать процессу разборчивости речи – уменьшать когнитивную нагрузку, участвующую в этом процессе.

Анализ и результаты

Данные измерений зрачков фиксировались для всех 25 попыток каждого участника. Данные первых пяти измерений не принимались в расчет, чтобы уменьшить погрешность от процесса обучения. Среди оставшихся попыток более 20% данных были удалены из анализа из-за частых морганий или движений глаз (были исключены два участника). Для оставшихся измерений моменты моргания были заменены линейной интерполяцией данных, а в дальнейшем данные, полученные без морганий, проходили через смягчающий фильтр для устранения каких-либо высокочастотных артефактов.

Все оставшиеся кривые были построены с поправкой на базовое значение (исходный размер зрачка). Это значение было определено размером зрачка в момент за 1 секунду до начала новой фразы, т.е. когда испытуемый слышал только шум. Пиковое значения расширения зрачка (PPD) было рассчитано для каждого испытуемого и каждого слухового аппарата. PPD определялся как максимальный размер зрачка во временном интервале между началом предложения и началом представления шума (Рис. 2).

Рисунок 2

Рис. 2. Пример нормированной кривой размера зрачка, построенной по среднестатистическим данным всех испытуемых. Размер зрачка нормирован относительно исходного размера, когда испытуемый слушал только шум.


Результат показывает, что среднее значение PPD составляло 0,93 мм для Alta 2 Pro и 0,69 мм для OPN (Рис. 3). T-критерий показал значительную разницу между обоими PPD. Это указывает на значительное уменьшение значения PPD при использовании подавления шума в OPN по сравнению с Alta 2 Pro.

Рисунок 3

Рис. 3. Макс. усредненные значения расширения зрачков. Показатели при использовании Alta 2 Pro слева, Opn – справа.

Воспроизведение из памяти

Шум оказывает негативное влияние на разборчивость речи и запоминание услышанного. Это влияние можно снизить с помощью агрессивного алгоритма подавления шума. Настоящее исследование призвано оценить положительное влияние алгоритмов подавления шума в аппаратах OPN на когнитивную функцию мозга (в плане воспроизведения памяти). Более того, целью данного исследования является сравнение когнитивного преимущества SNR при 95% и 70% разборчивости в шуме.

Метод

В исследовании участвовали 26 опытных пользователей слуховых аппаратов (возрастная группа от 38 до 69 лет) с симметричным сенсоневральным снижением слуха от 37 до 66 дБ ПС на частотах 0.5, 1, 2 и 4 кГц. Задание для этого теста, известного как «Идентификация и воспроизведение последнего слова из предложения», было таковым:
  1. повторять последнее слово после последовательного прослушивания каждого из семи предложений;
  2. повторить в любом порядке те самые «последние» слова.
В Рис. 4 приведены эти предложения.

Рисунок 4

Рис. 4. Пример шведского теста SWIR, список предложений. У всех предложений одинаковая грамматическая структура. Например, первое предложение означает «Отец должен починить мой стул».


Все предложения были разновидностью шведского HINT теста с четырехголосным бормотанием. Уровни воспроизведения были индивидуально настроены для обеспечения единой нагрузки слушания для всех участников. Уровень шума был зафиксирован на отметке 70 дБ УЗД (С). Речевой стимул воспроизводился с 4 дБ SNR и 1.8 дБ SNR, что соответствует средним значениям SNR предположительно с 95% и 70% разборчивостью речи при четырехголосном бормотании соответственно. Во время исследования применили два режима обработки звука (подавление шума) – с включенным OSN и с выключенным OSN.
 
Испытуемые рассаживались в центре безэховой камеры, оснащенной семью громкоговорителями (0°, 45°, 90°, 135°, 225°, 270° и 315°), по кругу с радиусом в один метр. Речевой стимул подавался через центральный громкоговоритель (0°). Четыре дорожки одноголосного бормотания воспроизводились из четырех громкоговорителей 90°, 135°, 225°и 270°.

Возможности воспроизведения для двух ситуаций SNR, двух ситуаций обработки звука, а также с учетом позиций фраз в списке (короткая, средняя, долгосрочная память) были проанализированы. Средние значения показаны на Рис. 4.

Дисперсионный анализ (ANOVA) показал значительный эффект от OSN и уровня прослушивания, при котором лучшее воспроизведение памяти было показано для включенного OSN и 95% разборчивости речи. OSN показал влияние на оба уровня воспроизведения и позиции в списке, указывая на то, что при 95% разборчивости речи OSN улучшает воспроизведение слов из памяти для всех позиций из списка. При 70% разборчивости были получены идентичные результаты, однако больший эффект был достигнут для слов из первичного раздела. Исследование показало, что алгоритм шумоподавления OSN освобождает когнитивные ресурсы и значительно улучшает запоминаемость услышанного в шуме. Когда ситуация слушания становится сложной, OSN помогает кодировать информацию в долгую память, что является важной составляющей разборчивости речи в сложной обстановке.

Разборчивость речи

Это исследование призвано выявить преимущества новой технологии обработки сигнала OPN по сравнению с таковой у Alta 2 Pro при использовании теста разборчивости речи в шуме.

Метод

В этом исследовании участвовали те же люди, что и при исследовании воспроизведения памяти. Граница разборчивости речи была установлена на 50% и 80% по методике, предложенной Хагерманом. Два списка с десятью предложениями в каждом применялись для каждого уровня разборчивости и технологии. Фоновым шумом являлся SSN, описанный в 1982 г., который имеет аналогичный человеческой речи долгосрочный усредненный спектр. Тестирование проводилось в той же безэховой камере. Речевой стимул представлялся на уровне 65 дБ УЗД (С) из центрального (0°) громкоговорителя. Шум представлялся из оставшихся шести громкоговорителей.

Результаты и анализ

Результаты показаны на Рис. 5. ANOVA снова продемонстрировала основной эффект от технологии, показывающей лучшую разборчивость речи в шуме при сравнении OPN с Alta 2 Pro, и основной эффект уровня разборчивости, показывающий лучший результат разборчивости речи в шуме при 80% по сравнению с 50%.

Рисунок 5

Рис. 5. Процент правильно воспроизведенных слов при включенном и выключенном OSN при общем уровне разборчивости 95% и 75% соответственно.

Выводы

Подобные исследования, показывающие снижение когнитивной нагрузки и увеличение возможностей памяти, являются первыми в мире (июнь 2016): никакие другие исследования не показывают прямого положительного эффекта от обработки сигнала в современных слуховых аппаратах при использовании пупиллометрии или теста воспроизведения памяти.

Исследования когнитивной нагрузки показали усредненное снижение пикового значения диаметра зрачка на 26% во время проведения теста разборчивости речи в шуме при использовании Opn по сравнению с Alta 2 Pro. Согласно исследованиям 2010-2014 годов, уменьшение пикового значения размера зрачка доказывает уменьшение когнитивной нагрузки.

Исследование воспроизведения памяти показывает улучшение в среднем на 25% воспроизведения слов из долговременной памяти (начальные слова – (Рис. 4), 70% SNR) и на 5% воспроизведения слов из кратковременной памяти (конечные слова, 70% SNR). Эти результаты полностью соответствуют данным по воспроизведению памяти, когда система подавления шума была отключена. Исследования, посвященные разборчивости речи, показали, что при использовании аппаратов Opn испытуемые смогли справиться с ухудшением соотношения сигнала к шуму на 2 дБ (сохранив разборчивость на том же уровне) по сравнению с Alta 2 Pro, что соответствует приблизительно 30% разницы в разборчивости речи.

Рисунок 6

Рис. 6. Усредненные показатели разборчивости речи при использовании аппаратов OPN и ALTA 2 PRO при соответствующих SNR.


Новая MSAT – это технология Brain Hearing. Полученные результаты убедительно доказывают, что она не только улучшает разборчивость речи, но и уменьшает затраты энергии мозга, которая тратится во время слушания и обработки информации. Уменьшение затрачиваемой энергии означает освобождение в мозге когнитивных ресурсов, которые теперь могут быть использованы для выполнения других задач, например, запоминания разговора.

Николас Ле Гофф, материал предоставлен компанией Oticon

ВКонтакт Facebook Одноклассники Twitter Яндекс Livejournal Liveinternet Mail.Ru



<-Назад в раздел

facebook  instagram  ВКонтакте  Твиттер  Youtube




Оптовые поставки оборудования Доступная среда
Создание доступной среды

Контактная информация

141195 , г. Фрязино, МО
Заводской проезд, д.3а

+7 (495) 792-02-10