Опубликовано 20 апреля 2015 г.
www.hearingreview.com/2015/04/proprietary-hearing-aid-gain-prescriptions-changes-time
Обзор изменений, произошедших с формулами NAL, DSL и собственными алгоритмами расчета звукоусиления с 1998 г. по настоящее время
Karolina Smeds, PhD, Martin Dahlquist, MS, Carsten Paludan-Müller, MS, Josefina Larsson, Sofia Hertzman, Sara Båsjö
Введение
Как в общепризнанных, так и в собственных расчетных формулах, с течением времени произошло снижение предписанного усиления; при этом наибольшие изменения затронули достаточно широкий частотный диапазон в районе 1 кГц. Некоторые изменения в собственных формулах произошли раньше, чем в общепризнанных, в основном, за счет использования особых настроек усиления для первичных пользователей слуховых аппаратов. Кроме того, исходное усиление в собственных формулах многих производителей слуховых аппаратов приблизилось к значениям, задаваемым NAL-NL2 и DSL v5. Степень снижения усиления для первичных пользователей слуховых аппаратов неодинакова у разных производителей.
Начальный этап подбора и настройки слухового аппарата, как правило, подразумевает использование параметров, заданных расчетной формулой. Для исходной настройки параметров звукоусиления, подходящих большинству людей с одинаковыми аудиограммами, используются расчеты, основанные на порогах слышимости. Позднее эту первоначальную настройку можно изменить в соответствии с индивидуальными особенностями восприятия громкости, практическими ограничениями и предпочтениями пользователя.
Расчетные формулы могут быть общепризнанными (стандартными), например, NAL и DSL, или собственными, т.е. используемыми только данным производителем слуховых аппаратов. Общепризнанные формулы, как правило, основаны на теоретических предпосылках, иногда подтвержденных эмпирическими данными. Собственные формулы производителей учитывают особенности используемых слуховых аппаратов.
В последних версиях формул NAL и DSL – NAL-NL2 и DSL v5 (для взрослых) – предусмотрено меньшее усиление, чем в прежних версиях. Эти изменения частично основаны на эмпирических данных1-3. Предыдущие версии этих формул существенно различались по усилению, например формула DSL v4 предусматривала значительно большее усиление, чем NAL-NL1. Последние версии этих двух формул стали намного более схожими4, главным образом, за счет того, что DSL v5 предусматривает гораздо меньшее усиление для взрослых по сравнению с DSL v4¹.
В конце 1990-х годов некоторые производители слуховых аппаратов стали использовать в своем программном обеспечении функции «адаптации усиления» или «привыкания». Термин «привыкание» изначально использовался для описания потенциального повышения эффективности использования слуховых аппаратов пользователем без какого-либо изменения их настройки5.
С начало 2000-х годов этим термином стали также описывать процесс адаптации первичного пользователя слуховых аппаратов к своим новым ощущениям. Менеджер «адаптации усиления» или «привыкания» снижает предписанное усиление и настраивает остальные параметры в соответствии с потребностями неопытного пользователя6. С появлением версии NAL-NL2 в 2011 году формула NAL также предусматривает меньшее усиление для первичных пользователей.
Описанные изменения общепризнанных формул навели нас на мысль проверить, что происходило в эти годы с собственными формулами производителей. А именно, мы хотели ответить на следующие вопросы:
1. Насколько отличаются собственные формулы от общепризнанных и друг от друга и как эти изменения менялись с течением времени?
2. Отражают ли собственные формулы производителей наблюдаемую в общепризнанных формулах тенденцию к снижению усиления?
3. Похоже ли используемое в современных слуховых аппаратах снижение усиления для первичных пользователей на соответствующие рекомендации формулы NAL-NL2?
Знание изменений, произошедших с течением времени с предписанным усилением, позволит аудиологам понять замечания опытных пользователей, привыкших к другим исходным настройкам. Это же относится и к первичным пользователям, которым необязательно может потребоваться снижение усиления на первичном этапе ношения слуховых аппаратов.
Резюме проводившихся измерений
Мы трижды измеряли усиление слуховых аппаратов – в 1998, 2008 и 2013 годах. Каждый раз мы выбирали слуховые аппараты, позиционировавшиеся как премиальные (табл. 1).
1998
2008
2013
Табл 1: Слуховые аппараты, использовавшиеся на трех этапах исследования. После названия слухового аппарата приведены использовавшиеся варианты настройки для неопытного и опытного пользователя.
Рис. 1: Аудиограмма, по которой настраивались слуховые аппараты. Подразумевалась сенсоневральная тугоухость.
Все слуховые аппараты настраивались на нисходящую тугоухость в соответствии с предлагаемой производителем исходной настройкой с использованием предлагаемой по умолчанию расчетной формулы (рис. 1). Использовали по одному слуховому аппарату каждого производителя, запрограммированному на монауральное использование. Микрофоны слуховых аппаратов работали в ненаправленном режиме; все остальные функции соответствовали задаваемым по умолчанию параметрам.
После программирования характеристики слуховых аппаратов измеряли в тестовой камере с использованием куплера. Затем производился расчет вносимого усиления по методу, описанному Smeds и Leijon7.
При измерениях использовали различные типы входных сигналов. Сигналы должны были соответствовать следующим вариантам акустической обстановки:
1. Тихая речь в спокойной обстановке;
2. Речь средней громкости в спокойной и умеренно шумной (несколько говорящих) обстановке;
3. Громкая речь в шумной (несколько говорящих) обстановке.
Расчетные формулы NAL
Все измерения сравнивали с общепризнанными формулами, разработанными в Национальных акустических лабораториях (NAL) в Сиднее (Австралия). На момент первой серии измерений (1998 год) не существовало формулы NAL, разработанной для нелинейных слуховых аппаратов; поэтому использовалась формула NAL-R для линейных слуховых аппаратов 8. Ко времени второй серии измерений (2008 год) широкое распространение получила первая версия формулы NAL для нелинейных слуховых аппаратов (NAL-NL1) 9. К моменту третьей серии измерений (2013 год) стала доступной вторая версия формулы NAL для нелинейных слуховых аппаратов (NAL-NL2) 2,3.
Рис. 2: Предписанное вносимое усиление реального уха (REIG) для аудиограммы, представленной на рис. 1, и речевого сигнала 65 дБ УЗД. Слева представлены расчеты для NAL-R, NAL-NL1 (автономная программа v1.4) и NAL-NL2 (автономная программа v2.0). Справа представлены расчеты для DSL v4.1 (версия от июня 2006 г.) и DSL v5a (версия от ноября 2009 г.).
При средних уровнях входного сигнала (65 дБ УЗД) NAL-NL1 предписывает усиление, сходное с усилением, предписываемым NAL-R. Предложенная позднее формула NAL-NL2 изменила форму амплитудно-частотной характеристики: общее усиление понизилось, в основном в диапазоне от 700 до 2000 Гц. На частотах свыше 3 кГц NAL-NL2 предписывает несколько большее усиление, чем NAL-NL1. Усиление, предписываемое формулой NAL-NL2 для неопытных пользователей, на 3 дБ ниже, чем для опытных пользователей слуховых аппаратов (рис. 2).
В дальнейшем мы будем пользоваться предписаниями NAL в качестве «опорных точек». Это облегчит сравнение отдельных графиков. Мы не хотим, чтобы вы расценивали предписание NAL prescription should not be interpreted as providing the «correct gain» to which the proprietary prescriptions should be compared. Since the measurement conditions vary slightly between the three studies, level-appropriate NAL prescriptions were derived. Расчетные формулы DSL
На рис. 6 будут представлены сравнения с общепризнанными формулами расчетного усиления, разработанными в Университете Западного Онтарио (Лондон, провинция Онтарио, Канада). На момент первой серии измерений (1998 г.) существовала формула DSL[i/o] v4 для слуховых аппаратов с компрессией в широком динамическом диапазоне10; один из таких аппаратов был включен в исследование (табл. 1). Ко времени проведения второй и третьей серий измерений (2008 и 2013 годы) появилась новая версия – DSL m[i/o] v5¹.
По сравнению с формулой DSL v4, в версии DSL v5 существенно снизилось предписываемое усиление для взрослых пользователей (рис. 2). Предписываемое усиление для младенцев и детей осталось сходным с усилением, предлагаемым формулой DSL v4.
Серия измерений 1998 года
Рис. 3: Результаты измерений, выполненных на 6 слуховых аппаратах (табл. 1) в 1998 г. Вверху представлены результаты измерений для Ситуации А (тихая речь в спокойной обстановке). Средний график соответствует Ситуации В (речь средней громкости в тихой или умеренно шумной обстановке). Внизу представлена Ситуация С (громкая речь в шумной обстановке). Во всех трех случаях серые линии отображают измеренное усиление слуховых аппаратов для исходных настроек согласно собственным формулам производителей. Для сравнения приведены уровни усиления, рассчитанные для каждой ситуации по формуле NAL-NL1 (пунктир).
На рис. 3 представлены результаты измерений, выполненных в 1998 г. Измеряли параметры шести слуховых аппаратов (табл. 1). Можно заметить значительный (почти до 20 дБ) разброс отдельных предписанных значений. При уровне входа 65 дБ УЗД NAL-NL1 попадает приблизительно в середину диапазона предписанных значений для частоты 2 кГц. Для частот свыше 2 кГц предписанные значения усиления, как правило, выше, чем у NAL-NL1. В особенности это касается частоты 4 кГц. Для входных уровней 55 и 76 дБ УЗД измеренное усиление сходно с предписанием формулы NAL-NL1 в большем диапазоне частот.
Серия измерений 2008 года
Результаты измерений 2008 года представлены на рис. 4. Измерялись параметры десяти слуховых аппаратов (табл. 1). Слева показаны результаты измерений для слуховых аппаратов, настроенных для опытных пользователей, справа – для неопытных (если аппараты обладали такой опцией).
По сравнению с измерениями 1998 года, разброс данных несколько снизился, особенно в области 2 кГц. При самом низком уровне входного сигнала (верхние графики) предписанные формулами производителей значения усиления были сходны с усилением, предписанным NAL-NL1 для опытных пользователей. Для неопытных пользователей усиление было существенно ниже, по сравнению с NAL-NL1.
Рис. 4: Результаты измерений 2008 года, выполненных на 10 слуховых аппаратах (табл. 1). Слева показано предписанное усиление для опытных пользователей, слева – для неопытных (для тех слуховых аппаратов, которые обладали функцией раздельной настройки для этих двух групп пользователей). См. подпись к рис. 3.
Когда слуховые аппараты были запрограммированы для опытных пользователей, а измерения проводились при средних и высоких уровнях речевого сигнала (средний и нижний графики слева), предписанное собственными формулами усиление было схоже с предписанием NAL-NL1 в среднечастотном диапазоне, тогда как в высокочастотной области предписанное собственными формулами усиление было выше, чем предписание NAL-NL1. Что же касается неопытных пользователей (средний и нижний графики справа), картина была иной – высокочастотный диапазон собственных формул и NAL-NL1 был схожим, а в среднечастотной области предписанное собственными формулами усиление было ниже, чем усиление, предписанное NAL-NL1.
Серия измерений 2013 года
На рис. 5 представлены результаты измерений, выполненных в 2013 году. Измеряли параметры шести слуховых аппаратов (табл. 1). Слева показано предписанное усиление для опытных пользователей, справа – для неопытных.
Рис. 5: Серия измерений2013 года, включавшая 6 слуховых аппаратов (табл. 1). Слева показано предписанное усиление для опытных пользователей, справа – для неопытных. Представлено также предписанное усиление NAL-NL2 для опытных (Exp) и неопытных (inexp) пользователей слуховых аппаратов. Подробное описание на рис. 3.
Разброс данных оказался меньше, чем в предыдущих сериях измерений. Как правило, усиление, предписанное опытным пользователям (слева), ниже предписаний NAL-NL1 на частотах до 2 кГц и выше предписаний NAL-NL1 в более высокочастотном диапазоне. Усиление, предписанное неопытным пользователям (справа), существенно ниже предписаний NAL-NL1, особенно в области 1 кГц.
Для сравнения на рисунке представлено также усиление, предписанное формулой NAL-NL2 (для опытных и неопытных пользователей слуховых аппаратов). Для опытных пользователей (слева) собственные расчетные формулы предписывают примерно такое же усиление, что и NAL-NL2, при низком и среднем входном уровне речевого сигнала. Для неопытных пользователей собственные предписания очень похожи на предписание NAL-NL2 при уровне входа 65 дБ УЗД (средний график справа), тогда как при низком уровне входного сигнала (верхний график справа) предписываемое собственными формулами усиление ниже. При высоких уровнях входного сигнала (нижние графики) собственные расчетные формулы предписывают большее высокочастотное усиление по сравнению с NAL-NL2, как для опытных, так и для неопытных пользователей слуховых аппаратов.
Изменение предписываемого усиления со временем
Для облегчения сравнения изменений, происходивших с общепризнанными и собственными расчетными предписаниями с течением времени, мы вычисляли среднее усиление каждого слухового аппарата в 1/3-октавных полосах с центральными частотами 0,5, 1, 2 и 4 кГц. На основании этих расчетов производился статистический анализ. Затем полученные результаты сравнивали с предписаниями NAL и DSL. Результаты для входного уровня речевого сигнала 65 дБ УЗД представлены на рис. 6.
Прямоугольниками на рис. 6 обозначены диапазоны усиления, предписанные собственными формулами. Серые прямоугольники соответствуют усилению аппаратов, запрограммированных для опытных пользователей. Со временем медиана усиления на частотах 2 и 4 кГц оставалась практически постоянной, однако разброс данных существенно снизился. Наибольшие изменения со временем наблюдаются на частоте 1 кГц, где усиление существенно снизилось согласно измерениям 2013 года.
Белые прямоугольники на рис. 6 соответствуют усилению, предписанному собственными формулами для неопытных пользователей. Медианные значения усиления для неопытных пользователей ниже на 5-6 дБ как в 2008, так и в 2013 годах, за исключением частоты 500 Гц, где более низкое усиление по сравнению с опытными пользователями не так очевидно. На некоторых частотах белые прямоугольники больше серых, что свидетельствует о различном мнении производителей о необходимом снижении усиления для первичных пользователей слуховых аппаратов.
На графиках отражены также общепризнанные предписания NAL и DSL. Предписания NAL обозначены синими линиями, а DSL – красными. Черными ромбами отмечены годы появления новых версий этих расчетных формул.
DSL v4 предписывает очень высокие значения усиления. Предложенная в 2005 году формула DSL v5 предлагает значительно более низкое усиление. Формула NAL-NL1, появившаяся в 2001 году, предписывает очень схожие с NAL-R значения усиления для уровня речевого входа 65 дБ УЗД. После появления NAL-NL2 в 2011 году наблюдается существенное снижение усиления на частотах 1 и 2 кГц, тогда как усиление на частоте 4 кГц повысилось. Собственные расчетные формулы производителей предписывают (как в среднем, так и для каждого отдельного производителя) очень схожие с NAL-NL2 значения усиления для частоты 4 кГц.
В результате изменений, произошедших с формулами NAL и DSL (по крайней мере, для изучавшихся нами условий), NAL-NL2 и DSL v5 в настоящее время предписывают очень близкие значения усиления на частотах 1, 2 и 4 кГц, тогда как на частоте 500 Гц предписание DSL v5 выше, чем у NAL-NL2.
Рис. 6: Сравнение изменений, произошедших с общепризнанными и собственными расчетными формулами с течением времени (сверху вниз – 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц; уровень входного речевого сигнала 65 дБ УЗД). Прямоугольниками обозначено усиление, предписываемое собственными расчетными формулами производителей в 1998, 2008 и 2013 годах. Жирная черная линия внутри каждого прямоугольника соответствует медиане, усиками отмечены максимальные и минимальные значения. Серыми прямоугольниками обозначено предписанное усиление слуховых аппаратов, запрограммированных для опытных пользователей, белыми (2008 и 2013 годы) – для неопытных пользователей. Красными линиями отмечено усиление, предписанное формулой DSL, начиная с DSL v4, доступной во время проведения первой серии измерений. В 2005 году появилась формула DSL v5 (черный ромб), что привело к снижению усиления. Синими линиями отмечено усиление, предписанное формулой NAL, начиная с NAL-R, доступной во время проведения первой серии измерений. В 2001 году появилась формула NAL-NL1 (черный ромб), предписывавшая усиление, сходное с NAL-R для уровня входа 65 дБ УЗД. В 2011 году появилась формула NAL-NL2 (черный ромб), предписывавшая боле низкое усиление на частотах 0,5, 1 и 2 кГц и несколько более высокое усиление – на частоте 4 кГц.
Обсуждение
Эти измерения и сравнения позволяют нам ответить на вопросы, заданные в начале статьи. Повторим, что к общепризнанным расчетным формулам следует относиться не как к единственно верным, а как к хорошо документированным отправным точкам.
Вопрос № 1: Насколько различаются собственные формулы производителей?
В целом, сегодня собственные формулы больше похожи друг на друга, чем в 1998 году, когда разброс предписываемых значений усиления мог достигать 20 дБ. В 2013 году такой разброс не превышал 10 дБ. Это – важный практический вывод, означающий, что сегодня различия первичной настройки слуховых аппаратов разных производителей менее выражены, чем прежде. Однако, это не значит, что все слуховые аппараты одинаковы с точки зрения функций и эффективности.
В 2013 году усиление, предписанное собственными формулами для опытных пользователей слуховых аппаратов (рис. 5, левая половина), близко соответствует предписаниям NAL-NL2 вплоть до частоты 5 кГц при входных уровнях 55 и 65 дБ УЗД, тогда как при уровне входного сигнала 76 дБ УЗД все собственные расчетные формулы предписывают большее усиление, чем NAL-NL2 (рис. 5, левый нижний график).
Эти результаты несколько противоречат данным, опубликованным Sanders и соавт11, отметившими, что пять слуховых аппаратов, запрограммированных по формуле NAL-NL2, заметно отличались по усилению от целевых значений, задаваемых NAL-NL2. Это может быть связано с тем, что Sanders с коллегами использовали измерения в реальном ухе, когда начинает действовать фактор индивидуальных различий, тогда как мы проводили измерения в куплере и пересчитывали их для получения вносимого усиления реального уха.
Вопрос № 2: Является ли снижение усиления, наблюдаемое в последнее время в собственных расчетных формулах, отражением изменений, происходящих с общепризнанными формулами?
Да, предписываемое усиление слуховых аппаратов в последнее время снизилось. Больше всего оно затрагивает широкий участок в области 1 кГц. Еще раньше производители слуховых аппаратов существенно уменьшили усиление для первичных пользователей слуховых аппаратов.
Отсюда вытекают два последствия. Во-первых, первичный пользователь может не нуждаться в столь значительном снижении усиления. Во-вторых, опытный пользователь может расценить усиление как слишком низкое, особенно в области 1 кГц.
Вопрос № 3: Аналогично ли используемое в современных слуховых аппаратах снижение усиления для первичных пользователей соответствующим предписаниям формулы NAL-NL2?
Нет, различия усиления, предписываемого опытным и неопытным пользователям собственными формулами производителей, как правило, больше, чем в предписаниях формулы NAL-NL2 (рис. 2 и 6). Это может быть результатом использования разнообразных алгоритмов привыкания или адаптации.
В процессе создания NAL-NL2 было принято решение использовать различное усиление для опытных и неопытных пользователей. При этом разработчики опирались на публикацию, в которой отмечался весьма незначительный эффект адаптации в течение периода от нескольких месяцев до года³. Можно предположить, что первичные пользователи слуховых аппаратов, участвовавшие в данном исследовании, уже успели привыкнуть к своим аппаратам к моменту начала исследования, и эта первоначальная адаптация не отразилась на результатах.
С другой стороны, некоторые производители слуховых аппаратов задались целью облегчить процесс привыкания к аппаратам для первичных пользователей. Для этого в ряде случаев используется автоматическая адаптация, при которой усиление автоматически повышается, как правило, в течение месяца. При этом исходный уровень усиления существенно снижен, но автоматически доводится до расчетного в течение заданного промежутка времени. В то же время другие производители пошли по пути разработчиков формулы NAL-NL2. Они опираются на данные длительной адаптации и снижают исходное усиление лишь на 2-3 дБ относительно расчетного. Как правило, они не используют автоматическую адаптацию в своих программах настройки.
Заключение
Как общепризнанные, так и собственные расчетные формулы со временем снизили предписываемое усиление, главным образом, в достаточно широком частотном диапазоне вокруг 1 кГц. Некоторые производители снизили усиление, предписываемое собственными расчетными формулами, еще до изменения общепризнанных предписаний, в основном, путем использования особых настроек для первичных пользователей слуховых аппаратов. Очевидно также, что многие производители слуховых аппаратов используют исходное усиление, аналогичное предписываемому формулами NAL-NL2 и DSL v5. Степень снижения исходного усиления для первичных пользователей неодинакова у разных производителей.
Благодарность
Авторы благодарны Francis Kuk, Arne Leijon, Florian Wolters и Erik Schmidt за ценные замечания по первой версии этой статьи.
Литература
Оригинальная статья: Smeds, K et al. Proprietary Hearing Aid Gain Prescriptions: Changes Over Time. Hearing Review. 2015;22(5):16.
www.hearingreview.com/2015/04/proprietary-hearing-aid-gain-prescriptions-changes-time
Обзор изменений, произошедших с формулами NAL, DSL и собственными алгоритмами расчета звукоусиления с 1998 г. по настоящее время
Karolina Smeds, PhD, Martin Dahlquist, MS, Carsten Paludan-Müller, MS, Josefina Larsson, Sofia Hertzman, Sara Båsjö
Введение
Как в общепризнанных, так и в собственных расчетных формулах, с течением времени произошло снижение предписанного усиления; при этом наибольшие изменения затронули достаточно широкий частотный диапазон в районе 1 кГц. Некоторые изменения в собственных формулах произошли раньше, чем в общепризнанных, в основном, за счет использования особых настроек усиления для первичных пользователей слуховых аппаратов. Кроме того, исходное усиление в собственных формулах многих производителей слуховых аппаратов приблизилось к значениям, задаваемым NAL-NL2 и DSL v5. Степень снижения усиления для первичных пользователей слуховых аппаратов неодинакова у разных производителей.
Начальный этап подбора и настройки слухового аппарата, как правило, подразумевает использование параметров, заданных расчетной формулой. Для исходной настройки параметров звукоусиления, подходящих большинству людей с одинаковыми аудиограммами, используются расчеты, основанные на порогах слышимости. Позднее эту первоначальную настройку можно изменить в соответствии с индивидуальными особенностями восприятия громкости, практическими ограничениями и предпочтениями пользователя.
Расчетные формулы могут быть общепризнанными (стандартными), например, NAL и DSL, или собственными, т.е. используемыми только данным производителем слуховых аппаратов. Общепризнанные формулы, как правило, основаны на теоретических предпосылках, иногда подтвержденных эмпирическими данными. Собственные формулы производителей учитывают особенности используемых слуховых аппаратов.
В последних версиях формул NAL и DSL – NAL-NL2 и DSL v5 (для взрослых) – предусмотрено меньшее усиление, чем в прежних версиях. Эти изменения частично основаны на эмпирических данных1-3. Предыдущие версии этих формул существенно различались по усилению, например формула DSL v4 предусматривала значительно большее усиление, чем NAL-NL1. Последние версии этих двух формул стали намного более схожими4, главным образом, за счет того, что DSL v5 предусматривает гораздо меньшее усиление для взрослых по сравнению с DSL v4¹.
В конце 1990-х годов некоторые производители слуховых аппаратов стали использовать в своем программном обеспечении функции «адаптации усиления» или «привыкания». Термин «привыкание» изначально использовался для описания потенциального повышения эффективности использования слуховых аппаратов пользователем без какого-либо изменения их настройки5.
С начало 2000-х годов этим термином стали также описывать процесс адаптации первичного пользователя слуховых аппаратов к своим новым ощущениям. Менеджер «адаптации усиления» или «привыкания» снижает предписанное усиление и настраивает остальные параметры в соответствии с потребностями неопытного пользователя6. С появлением версии NAL-NL2 в 2011 году формула NAL также предусматривает меньшее усиление для первичных пользователей.
Описанные изменения общепризнанных формул навели нас на мысль проверить, что происходило в эти годы с собственными формулами производителей. А именно, мы хотели ответить на следующие вопросы:
1. Насколько отличаются собственные формулы от общепризнанных и друг от друга и как эти изменения менялись с течением времени?
2. Отражают ли собственные формулы производителей наблюдаемую в общепризнанных формулах тенденцию к снижению усиления?
3. Похоже ли используемое в современных слуховых аппаратах снижение усиления для первичных пользователей на соответствующие рекомендации формулы NAL-NL2?
Знание изменений, произошедших с течением времени с предписанным усилением, позволит аудиологам понять замечания опытных пользователей, привыкших к другим исходным настройкам. Это же относится и к первичным пользователям, которым необязательно может потребоваться снижение усиления на первичном этапе ношения слуховых аппаратов.
Резюме проводившихся измерений
Мы трижды измеряли усиление слуховых аппаратов – в 1998, 2008 и 2013 годах. Каждый раз мы выбирали слуховые аппараты, позиционировавшиеся как премиальные (табл. 1).
1998
- Danavox Danasound
- Oticon DigiFocus
- ReSound BT4
- Siemens Prisma (DSL[i/o])
- Unitron Ikon K (FIG6)
- Widex Senso
2008
- Beltone ONE 75 D (для опытных и неопытных пользователей)
- Bernafon Icos 105 (этапы привыкания 1 и 4)
- Oticon Epoq (этапы привыкания 1 и 3)
- Phonak Savia Art 211 dSZ (этапы привыкания 1 и 4)
- ReSound Azure 70D (без настройки привыкания)
- Siemens Centra S (этапы привыкания 1 и 4)
- Sonic Velocity (этапы привыкания 1 и 4)
- Starkey Destiny 1200 (для опытных и неопытных пользователей)
- Unitron Indigo (этапы привыкания 1 и 4)
- Widex Inteo (для опытных и неопытных пользователей)
2013
- Oticon Epoq XW (этапы привыкания 1 и 3)
- Phonak Ambra microP (70% и 100% предписанного усиления)
- Resound Alera AL977 («Комфорт» and «Нелинейный, для опытного пользователя»)
- Siemens Motion 700 M (Новичок и Опытный пользователь)
- Starkey Xseries 110 Vibrant (этапы привыкания 1 и 3)
- Widex DREAM 440 (этапы привыкания 1 и 4)
Табл 1: Слуховые аппараты, использовавшиеся на трех этапах исследования. После названия слухового аппарата приведены использовавшиеся варианты настройки для неопытного и опытного пользователя.
Рис. 1: Аудиограмма, по которой настраивались слуховые аппараты. Подразумевалась сенсоневральная тугоухость.
Все слуховые аппараты настраивались на нисходящую тугоухость в соответствии с предлагаемой производителем исходной настройкой с использованием предлагаемой по умолчанию расчетной формулы (рис. 1). Использовали по одному слуховому аппарату каждого производителя, запрограммированному на монауральное использование. Микрофоны слуховых аппаратов работали в ненаправленном режиме; все остальные функции соответствовали задаваемым по умолчанию параметрам.
После программирования характеристики слуховых аппаратов измеряли в тестовой камере с использованием куплера. Затем производился расчет вносимого усиления по методу, описанному Smeds и Leijon7.
При измерениях использовали различные типы входных сигналов. Сигналы должны были соответствовать следующим вариантам акустической обстановки:
1. Тихая речь в спокойной обстановке;
2. Речь средней громкости в спокойной и умеренно шумной (несколько говорящих) обстановке;
3. Громкая речь в шумной (несколько говорящих) обстановке.
Расчетные формулы NAL
Все измерения сравнивали с общепризнанными формулами, разработанными в Национальных акустических лабораториях (NAL) в Сиднее (Австралия). На момент первой серии измерений (1998 год) не существовало формулы NAL, разработанной для нелинейных слуховых аппаратов; поэтому использовалась формула NAL-R для линейных слуховых аппаратов 8. Ко времени второй серии измерений (2008 год) широкое распространение получила первая версия формулы NAL для нелинейных слуховых аппаратов (NAL-NL1) 9. К моменту третьей серии измерений (2013 год) стала доступной вторая версия формулы NAL для нелинейных слуховых аппаратов (NAL-NL2) 2,3.
Рис. 2: Предписанное вносимое усиление реального уха (REIG) для аудиограммы, представленной на рис. 1, и речевого сигнала 65 дБ УЗД. Слева представлены расчеты для NAL-R, NAL-NL1 (автономная программа v1.4) и NAL-NL2 (автономная программа v2.0). Справа представлены расчеты для DSL v4.1 (версия от июня 2006 г.) и DSL v5a (версия от ноября 2009 г.).
При средних уровнях входного сигнала (65 дБ УЗД) NAL-NL1 предписывает усиление, сходное с усилением, предписываемым NAL-R. Предложенная позднее формула NAL-NL2 изменила форму амплитудно-частотной характеристики: общее усиление понизилось, в основном в диапазоне от 700 до 2000 Гц. На частотах свыше 3 кГц NAL-NL2 предписывает несколько большее усиление, чем NAL-NL1. Усиление, предписываемое формулой NAL-NL2 для неопытных пользователей, на 3 дБ ниже, чем для опытных пользователей слуховых аппаратов (рис. 2).
В дальнейшем мы будем пользоваться предписаниями NAL в качестве «опорных точек». Это облегчит сравнение отдельных графиков. Мы не хотим, чтобы вы расценивали предписание NAL prescription should not be interpreted as providing the «correct gain» to which the proprietary prescriptions should be compared. Since the measurement conditions vary slightly between the three studies, level-appropriate NAL prescriptions were derived. Расчетные формулы DSL
На рис. 6 будут представлены сравнения с общепризнанными формулами расчетного усиления, разработанными в Университете Западного Онтарио (Лондон, провинция Онтарио, Канада). На момент первой серии измерений (1998 г.) существовала формула DSL[i/o] v4 для слуховых аппаратов с компрессией в широком динамическом диапазоне10; один из таких аппаратов был включен в исследование (табл. 1). Ко времени проведения второй и третьей серий измерений (2008 и 2013 годы) появилась новая версия – DSL m[i/o] v5¹.
По сравнению с формулой DSL v4, в версии DSL v5 существенно снизилось предписываемое усиление для взрослых пользователей (рис. 2). Предписываемое усиление для младенцев и детей осталось сходным с усилением, предлагаемым формулой DSL v4.
Серия измерений 1998 года
Рис. 3: Результаты измерений, выполненных на 6 слуховых аппаратах (табл. 1) в 1998 г. Вверху представлены результаты измерений для Ситуации А (тихая речь в спокойной обстановке). Средний график соответствует Ситуации В (речь средней громкости в тихой или умеренно шумной обстановке). Внизу представлена Ситуация С (громкая речь в шумной обстановке). Во всех трех случаях серые линии отображают измеренное усиление слуховых аппаратов для исходных настроек согласно собственным формулам производителей. Для сравнения приведены уровни усиления, рассчитанные для каждой ситуации по формуле NAL-NL1 (пунктир).
На рис. 3 представлены результаты измерений, выполненных в 1998 г. Измеряли параметры шести слуховых аппаратов (табл. 1). Можно заметить значительный (почти до 20 дБ) разброс отдельных предписанных значений. При уровне входа 65 дБ УЗД NAL-NL1 попадает приблизительно в середину диапазона предписанных значений для частоты 2 кГц. Для частот свыше 2 кГц предписанные значения усиления, как правило, выше, чем у NAL-NL1. В особенности это касается частоты 4 кГц. Для входных уровней 55 и 76 дБ УЗД измеренное усиление сходно с предписанием формулы NAL-NL1 в большем диапазоне частот.
Серия измерений 2008 года
Результаты измерений 2008 года представлены на рис. 4. Измерялись параметры десяти слуховых аппаратов (табл. 1). Слева показаны результаты измерений для слуховых аппаратов, настроенных для опытных пользователей, справа – для неопытных (если аппараты обладали такой опцией).
По сравнению с измерениями 1998 года, разброс данных несколько снизился, особенно в области 2 кГц. При самом низком уровне входного сигнала (верхние графики) предписанные формулами производителей значения усиления были сходны с усилением, предписанным NAL-NL1 для опытных пользователей. Для неопытных пользователей усиление было существенно ниже, по сравнению с NAL-NL1.
Рис. 4: Результаты измерений 2008 года, выполненных на 10 слуховых аппаратах (табл. 1). Слева показано предписанное усиление для опытных пользователей, слева – для неопытных (для тех слуховых аппаратов, которые обладали функцией раздельной настройки для этих двух групп пользователей). См. подпись к рис. 3.
Когда слуховые аппараты были запрограммированы для опытных пользователей, а измерения проводились при средних и высоких уровнях речевого сигнала (средний и нижний графики слева), предписанное собственными формулами усиление было схоже с предписанием NAL-NL1 в среднечастотном диапазоне, тогда как в высокочастотной области предписанное собственными формулами усиление было выше, чем предписание NAL-NL1. Что же касается неопытных пользователей (средний и нижний графики справа), картина была иной – высокочастотный диапазон собственных формул и NAL-NL1 был схожим, а в среднечастотной области предписанное собственными формулами усиление было ниже, чем усиление, предписанное NAL-NL1.
Серия измерений 2013 года
На рис. 5 представлены результаты измерений, выполненных в 2013 году. Измеряли параметры шести слуховых аппаратов (табл. 1). Слева показано предписанное усиление для опытных пользователей, справа – для неопытных.
Рис. 5: Серия измерений2013 года, включавшая 6 слуховых аппаратов (табл. 1). Слева показано предписанное усиление для опытных пользователей, справа – для неопытных. Представлено также предписанное усиление NAL-NL2 для опытных (Exp) и неопытных (inexp) пользователей слуховых аппаратов. Подробное описание на рис. 3.
Разброс данных оказался меньше, чем в предыдущих сериях измерений. Как правило, усиление, предписанное опытным пользователям (слева), ниже предписаний NAL-NL1 на частотах до 2 кГц и выше предписаний NAL-NL1 в более высокочастотном диапазоне. Усиление, предписанное неопытным пользователям (справа), существенно ниже предписаний NAL-NL1, особенно в области 1 кГц.
Для сравнения на рисунке представлено также усиление, предписанное формулой NAL-NL2 (для опытных и неопытных пользователей слуховых аппаратов). Для опытных пользователей (слева) собственные расчетные формулы предписывают примерно такое же усиление, что и NAL-NL2, при низком и среднем входном уровне речевого сигнала. Для неопытных пользователей собственные предписания очень похожи на предписание NAL-NL2 при уровне входа 65 дБ УЗД (средний график справа), тогда как при низком уровне входного сигнала (верхний график справа) предписываемое собственными формулами усиление ниже. При высоких уровнях входного сигнала (нижние графики) собственные расчетные формулы предписывают большее высокочастотное усиление по сравнению с NAL-NL2, как для опытных, так и для неопытных пользователей слуховых аппаратов.
Изменение предписываемого усиления со временем
Для облегчения сравнения изменений, происходивших с общепризнанными и собственными расчетными предписаниями с течением времени, мы вычисляли среднее усиление каждого слухового аппарата в 1/3-октавных полосах с центральными частотами 0,5, 1, 2 и 4 кГц. На основании этих расчетов производился статистический анализ. Затем полученные результаты сравнивали с предписаниями NAL и DSL. Результаты для входного уровня речевого сигнала 65 дБ УЗД представлены на рис. 6.
Прямоугольниками на рис. 6 обозначены диапазоны усиления, предписанные собственными формулами. Серые прямоугольники соответствуют усилению аппаратов, запрограммированных для опытных пользователей. Со временем медиана усиления на частотах 2 и 4 кГц оставалась практически постоянной, однако разброс данных существенно снизился. Наибольшие изменения со временем наблюдаются на частоте 1 кГц, где усиление существенно снизилось согласно измерениям 2013 года.
Белые прямоугольники на рис. 6 соответствуют усилению, предписанному собственными формулами для неопытных пользователей. Медианные значения усиления для неопытных пользователей ниже на 5-6 дБ как в 2008, так и в 2013 годах, за исключением частоты 500 Гц, где более низкое усиление по сравнению с опытными пользователями не так очевидно. На некоторых частотах белые прямоугольники больше серых, что свидетельствует о различном мнении производителей о необходимом снижении усиления для первичных пользователей слуховых аппаратов.
На графиках отражены также общепризнанные предписания NAL и DSL. Предписания NAL обозначены синими линиями, а DSL – красными. Черными ромбами отмечены годы появления новых версий этих расчетных формул.
DSL v4 предписывает очень высокие значения усиления. Предложенная в 2005 году формула DSL v5 предлагает значительно более низкое усиление. Формула NAL-NL1, появившаяся в 2001 году, предписывает очень схожие с NAL-R значения усиления для уровня речевого входа 65 дБ УЗД. После появления NAL-NL2 в 2011 году наблюдается существенное снижение усиления на частотах 1 и 2 кГц, тогда как усиление на частоте 4 кГц повысилось. Собственные расчетные формулы производителей предписывают (как в среднем, так и для каждого отдельного производителя) очень схожие с NAL-NL2 значения усиления для частоты 4 кГц.
В результате изменений, произошедших с формулами NAL и DSL (по крайней мере, для изучавшихся нами условий), NAL-NL2 и DSL v5 в настоящее время предписывают очень близкие значения усиления на частотах 1, 2 и 4 кГц, тогда как на частоте 500 Гц предписание DSL v5 выше, чем у NAL-NL2.
Рис. 6: Сравнение изменений, произошедших с общепризнанными и собственными расчетными формулами с течением времени (сверху вниз – 500 Гц, 1 кГц, 2 кГц, 4 кГц; уровень входного речевого сигнала 65 дБ УЗД). Прямоугольниками обозначено усиление, предписываемое собственными расчетными формулами производителей в 1998, 2008 и 2013 годах. Жирная черная линия внутри каждого прямоугольника соответствует медиане, усиками отмечены максимальные и минимальные значения. Серыми прямоугольниками обозначено предписанное усиление слуховых аппаратов, запрограммированных для опытных пользователей, белыми (2008 и 2013 годы) – для неопытных пользователей. Красными линиями отмечено усиление, предписанное формулой DSL, начиная с DSL v4, доступной во время проведения первой серии измерений. В 2005 году появилась формула DSL v5 (черный ромб), что привело к снижению усиления. Синими линиями отмечено усиление, предписанное формулой NAL, начиная с NAL-R, доступной во время проведения первой серии измерений. В 2001 году появилась формула NAL-NL1 (черный ромб), предписывавшая усиление, сходное с NAL-R для уровня входа 65 дБ УЗД. В 2011 году появилась формула NAL-NL2 (черный ромб), предписывавшая боле низкое усиление на частотах 0,5, 1 и 2 кГц и несколько более высокое усиление – на частоте 4 кГц.
Обсуждение
Эти измерения и сравнения позволяют нам ответить на вопросы, заданные в начале статьи. Повторим, что к общепризнанным расчетным формулам следует относиться не как к единственно верным, а как к хорошо документированным отправным точкам.
Вопрос № 1: Насколько различаются собственные формулы производителей?
В целом, сегодня собственные формулы больше похожи друг на друга, чем в 1998 году, когда разброс предписываемых значений усиления мог достигать 20 дБ. В 2013 году такой разброс не превышал 10 дБ. Это – важный практический вывод, означающий, что сегодня различия первичной настройки слуховых аппаратов разных производителей менее выражены, чем прежде. Однако, это не значит, что все слуховые аппараты одинаковы с точки зрения функций и эффективности.
В 2013 году усиление, предписанное собственными формулами для опытных пользователей слуховых аппаратов (рис. 5, левая половина), близко соответствует предписаниям NAL-NL2 вплоть до частоты 5 кГц при входных уровнях 55 и 65 дБ УЗД, тогда как при уровне входного сигнала 76 дБ УЗД все собственные расчетные формулы предписывают большее усиление, чем NAL-NL2 (рис. 5, левый нижний график).
Эти результаты несколько противоречат данным, опубликованным Sanders и соавт11, отметившими, что пять слуховых аппаратов, запрограммированных по формуле NAL-NL2, заметно отличались по усилению от целевых значений, задаваемых NAL-NL2. Это может быть связано с тем, что Sanders с коллегами использовали измерения в реальном ухе, когда начинает действовать фактор индивидуальных различий, тогда как мы проводили измерения в куплере и пересчитывали их для получения вносимого усиления реального уха.
Вопрос № 2: Является ли снижение усиления, наблюдаемое в последнее время в собственных расчетных формулах, отражением изменений, происходящих с общепризнанными формулами?
Да, предписываемое усиление слуховых аппаратов в последнее время снизилось. Больше всего оно затрагивает широкий участок в области 1 кГц. Еще раньше производители слуховых аппаратов существенно уменьшили усиление для первичных пользователей слуховых аппаратов.
Отсюда вытекают два последствия. Во-первых, первичный пользователь может не нуждаться в столь значительном снижении усиления. Во-вторых, опытный пользователь может расценить усиление как слишком низкое, особенно в области 1 кГц.
Вопрос № 3: Аналогично ли используемое в современных слуховых аппаратах снижение усиления для первичных пользователей соответствующим предписаниям формулы NAL-NL2?
Нет, различия усиления, предписываемого опытным и неопытным пользователям собственными формулами производителей, как правило, больше, чем в предписаниях формулы NAL-NL2 (рис. 2 и 6). Это может быть результатом использования разнообразных алгоритмов привыкания или адаптации.
В процессе создания NAL-NL2 было принято решение использовать различное усиление для опытных и неопытных пользователей. При этом разработчики опирались на публикацию, в которой отмечался весьма незначительный эффект адаптации в течение периода от нескольких месяцев до года³. Можно предположить, что первичные пользователи слуховых аппаратов, участвовавшие в данном исследовании, уже успели привыкнуть к своим аппаратам к моменту начала исследования, и эта первоначальная адаптация не отразилась на результатах.
С другой стороны, некоторые производители слуховых аппаратов задались целью облегчить процесс привыкания к аппаратам для первичных пользователей. Для этого в ряде случаев используется автоматическая адаптация, при которой усиление автоматически повышается, как правило, в течение месяца. При этом исходный уровень усиления существенно снижен, но автоматически доводится до расчетного в течение заданного промежутка времени. В то же время другие производители пошли по пути разработчиков формулы NAL-NL2. Они опираются на данные длительной адаптации и снижают исходное усиление лишь на 2-3 дБ относительно расчетного. Как правило, они не используют автоматическую адаптацию в своих программах настройки.
Заключение
Как общепризнанные, так и собственные расчетные формулы со временем снизили предписываемое усиление, главным образом, в достаточно широком частотном диапазоне вокруг 1 кГц. Некоторые производители снизили усиление, предписываемое собственными расчетными формулами, еще до изменения общепризнанных предписаний, в основном, путем использования особых настроек для первичных пользователей слуховых аппаратов. Очевидно также, что многие производители слуховых аппаратов используют исходное усиление, аналогичное предписываемому формулами NAL-NL2 и DSL v5. Степень снижения исходного усиления для первичных пользователей неодинакова у разных производителей.
Благодарность
Авторы благодарны Francis Kuk, Arne Leijon, Florian Wolters и Erik Schmidt за ценные замечания по первой версии этой статьи.
Литература
- Scollie S, Seewald R, Cornelisse L, Moodie S, Bagatto M, Laurnagaray D, Beaulac S, and Pumford J. The Desired Sensation Level multistage input/output algorithm. Trends Amplif. 2005;9(4):159-97. doi: http://dx.doi.org/10.1177/108471380500900403
- Keidser G, Dillon H, Flax M, Ching T, Brewer S. The NAL-NL2 prescription procedure. Audiol Research. 2011;1(e24):88-90. doi: http://dx.doi.org/10.4081/audiores.2011.e24
- Keidser G, Dillon H, Carter L, O’Brien A. NAL-NL2 empirical adjustments. Trends Amplif. 2012;16(4):211-23. doi: http://dx.doi.org/10.1177/1084713812468511
- Johnson EE, Dillon H. A comparison of gain for adults from generic hearing aid prescriptive methods: Impacts on predicted loudness, frequency bandwidth, and speech intelligibility. J Am Acad Audiol. 2011;22(7):441-59. doi: 10.3766/jaaa.22.7.5.
- Gatehouse S. The time course and magnitude of perceptual acclimatization to frequency responses: evidence from monaural fitting of hearing aids. J Acoust Soc Am. 1992. 92(3):1258-68. doi: http://dx.doi.org/10.1121/1.403921
- Eberwein CA, Mack HA, Pallett S, and Lindley GA. Adaptation managers in hearing aid fitting software. Seminars in Hearing. 2001;22(2):199-207. doi: http://dx.doi.org/10.1055/s-2001-14982
- Smeds K, Leijon A. Threshold-based fitting methods for non-linear (WDRC) hearing instruments–comparison of acoustic characteristics. Scand Audiol. 2001;30(4):213-22. doi: http://dx.doi.org/10.1080/01050390152704733
- Byrne D, Dillon H. The National Acoustic Laboratories’ (NAL) new procedure for selecting the gain and frequency response of a hearing aid. Ear Hear. 1986. 7(4):257-65. doi: http://dx.doi.org/10.1097/00003446-198608000-00007
- Byrne D, Dillon H, Ching T, Katsch R, Keidser G. NAL-NL1 procedure for fitting nonlinear hearing aids: Characteristics and comparisons with other procedures. J Am Acad Audiol. 2001;12(1):37-51.
- Cornelisse LE, Seewald RC, Jamieson DG. The input/output formula: A theoretical approach to the fitting of personal amplification devices. J Acoust Soc Am. 1995. 97(3):1854-64. doi: http://dx.doi.org/10.1121/1.412980
- Sanders J, Stoody T, Weber JE, Mueller HG. Manufacturers’ NAL-NL2 fittings fail real-ear verification. Hearing Review. 2015. 21(3):24-32. Available at: http://www.hearingreview.com/2015/02/manufacturers-nal-nl2-fittings-fail-real-ear-verification
Оригинальная статья: Smeds, K et al. Proprietary Hearing Aid Gain Prescriptions: Changes Over Time. Hearing Review. 2015;22(5):16.
