08 Август 2017

Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов на базе BestSound Technology

История инноваций Сименс началась в 1878 году, когда Вернер фон Сименс, основатель компании Сименс, изобрел специальный телефонный ресивер для своей жены с потерей слуха. Фонофор был запущен в серийное производство, прокладывая путь другим инновациям радикально изменившим подход к слухопротезированию. С тех пор инженеры и научные работники компании, используя все свои знания и накопленный опыт, продолжают непрерывно работать над инновационными решениями, чтобы помочь людям с нарушениями слуха. В результате более 130-ти лет успешной работы компания Сименс зарекомендовала себя как технологический лидер индустрии. Только за последние 2 года компанией Сименс было подано вдвое больше заявок на патент, чем каким-либо другим производителем.
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов

Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
BestSound Technology – новая планка возможностей на рынке слухопротезирования.

Однако, количество патентов – это не единственное, чем может гордиться компания Сименс. Гораздо более важным аспектом для нее является то, насколько эффективно все эти инновации отвечают требованиям пациентов с потерями слуха. Традиционно, требованием номер является лучшая разборчивость. При этом при улучшении разборчивости звук должен оставаться комфортным. Выполнение этого требования способствует регулярному ношению слухового аппарата, и как следствие, наиболее эффективному его использованию. К сожалению, во многих случаях не так-то просто найти оптимальный баланс между хорошей разборчивость и комфортом. Для это необходимо учитывать индивидуальные предпочтения и потребности каждого отдельного пациента в различных жизненных ситуациях. Новая платформа BestSound Technology – в дополнение к технологиям, уже доказавшим свою эффективность – предлагает уникальный набор революционных алгоритмов: SpeechFocus, FeedbackStopper and SoundLearning™ 2.0.

SpeechFocus инновация BST для лучшей разборчивости

Большинство микрофонных систем - в том числе адаптивных и многоканальных – как правило, выделяют речь только с фронтального направления, подавляя шумы с других сторон. Во многих случаях это наиболее эффективно, так как мы почти всегда интуитивно поворачиваемся лицом к собеседнику. Но, если пациент не может повернуть голову в сторону собеседника, традиционные направленные микрофоны могут даже существенно ухудшить разборчивость. Рассмотрим специфическую, но часто имеющую место ситуацию, когда пациент находится за рулем автомобиля, и пассажир обращается к водителю сзади. Другой распространенный пример - пациент прогуливается под руку со своим собеседником, и источник речи сбоку от слухового аппарата. В этих ситуациях обычный направленный микрофон усилит гул мотора и другие шумы, уменьшая при этом интенсивность голоса собеседника.
SpeechFocus преодолевает ограничения традиционных микрофонов. В дополнение к 4-х канальному адаптивному направленному микрофону, в случае необходимости эта технология может фокусироваться на речи, источник которой находится не только во фронтальном направлении. SpeechFocus постоянно отслеживает окружающую акустическую обстановку с целью найти направление, в котором обеспечивается наиболее высокое отношение сигнала к шуму. А затем по результатам анализа автоматически выбирается наиболее оптимальную конфигурацию микрофона, чтобы предложить пользователю наилучшую разборчивость речи вне зависимости от того, с какой стороны находится собеседник: спереди, сзади или сбоку.
SpeechFocus одновременно оперирует 3-мя конфигурациями: ненаправленным, адаптивным направленным и инвертированным направленным режимом микрофона. В отличии от типичного направленного микрофона с диаграммой направленности фронтальный кардиоид, инвертированный направленный микрофон действует как «обратное акустическое зеркало», т.е. фокусируется на речи, которая слышится сзади, подавляя при этом шум спереди.
Таким образом, когда речь слышится спереди, используется адаптивный направленный микрофон, снижающий шум сбоку и сзади. Если источник речевого сигнала находится сзади, выбирается режим инвертированного направленного микрофона.И наконец, в случае когда речь определяется непосредственно слева или справа, то задействуется ненаправленная режим (Рисунок 1).
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
Рис. 1

Эффективность SpeechFocus оценивалась в ходе исследования с участием 20 опытных пользователей слуховых аппаратов.Результаты показали преимущество SpeechFocus приблизительно в 10 дБ для соотношения сигнал-шум (p<0.001) над обычным направленным микрофоном и улучшение в 5 дБ по сравнению с всенаправленным микрофоном, когда речь слышалась сзади (Рисунок 2). Этот результат также получил подтверждение в реальных условиях, когда предпочтение отдавалось SpeechFocus по сравнению с традиционными направленными микрофонами после испытания в домашних условиях (Branda и Hernandez 2010).
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
Рис. 2. Эффективность SpeechFocus по сравнению с различными микрофонными режимами

FeedbackStopper инновация для комфортного звука.

Акустическая обратная связь является одним из наиболее негативных аспектов, связанных со слуховыми аппаратами. Во многих случаях неудобство и затруднение, вызванные обратной связью, даже могут перевесить преимущество усиления слухового аппарата. Это одна из причин, почему многие слуховые аппараты в итоге оказываются «в ящике стола». Обратная связь возникает, когда усиленный звук с телефона слухового аппарата через слуховой проход (например, через вент) возвращается на микрофон, и снова проходит через усилитель. Главная задача любого Менеджера обратной связи - быстро разорвать эту петлю. Многие современные системы подавления ОС принимают во внимание индивидуальную акустику уха и учитывают особенности конкретной настройки, что позволяет препятствовать статической петле обратной связи. При самые большие сложности вызывает подавление обратной связи в динамически меняющихся условиях: когда пациент разговаривает, жует, подносит к слуховому аппарату трубку телефона, одевает шляпу и т. д. Для того чтобы нейтрализовать обратную связь в этих ситуациях до того, как она начнет мешать пользователю, важно, чтобы система срабатывала в течение миллисекунд и при этом отсутствовали бы артефакты.
Новая уникальная быстродействующая система подавления обратной связи FeedbackStopper обеспечивает наиболее эффективное избавление от нежелательного «свиста» даже в самых критических ситуациях за счет совмещения проверенной технологии Акустического отпечатка пальца и новейшей технологии Кратковременного частотного сдвига.
FeedbackStopper представляет собой адаптивную систему подавления обратной связи в противофазе с технологией кратковременного частотного сдвига. Адаптивный противофазный фильтр непрерывно контролирует работу слухового аппарата и при возникновении петли обратной связи генерирует соответствующий противофазный сигнал. Процесс адаптации протекает практически мгновенно благодаря кратковременному частотному сдвигу всего выходного сигнала на 25 Гц. Этот сдвиг разрывает петлю и помогает подавить обратную связь. Не менее важно то, что частотный сдвиг способствует исключению артефактов. Дело в том, что адаптивный фильтр может генерировать артефакты, если внешний сигнал - это тональные стимулы, например музыка. Сдвиг частоты выходного сигнала, в т.ч. обратной связи делает его более непохожим на внешние звуки, поэтому адаптивный фильтр может реагировать очень быстро без риска возникновения артефактов.
Гарантировать отсутствие артефактов, и тем самым более комфортный звук, можно только, если адаптация остановлена и частотный сдвиг отключен вообще. Поэтому FeedbackStopper прекращает адаптацию и частотный сдвиг, когда нет риска появления акустической обратной связи. Чтобы отличать ситуации с риском обратной связи от «безопасных» ситуации, менеджер обратной связи FeedbackStopper использует патентованную технологию Акустического отпечатка пальца. Усиленный сигнал, покидающий телефон слухового аппарата имеет незначительную фазовую модуляцию, и этот «отпечаток пальца» позволяет системе определить, что на микрофон вернулся сигнал, который уже проходил через усилитель. Многочисленные психоакустические эксперименты показали, что такая фазовая модуляция не слышна для человеческого уха. Но детектора модуляции, обнаружив «отпечаток», передает эту информацию системе FeedbackBlocker, который в свою очередь включает частотный сдвиг и адаптацию.
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
Рис. 3. Иллюстрация работы системы FeedbackBlocker

Feedback Stopper был протестирован во время исследования, которое воспроизводило реальные условия (Branda и Herbig, 2010 г.). Двенадцать человек с умеренно нисходящей аудиограммой слушали речь на фоне шума интенсивностью 50 дБ SPL, при этом двигали головами, жевали и разговаривали.Было измерено дополнительное стабильное усиление, которое обеспечивал FeedbackStopper с и без частотного смещения.Полученные результаты показали значительное улучшение на 7 дБ для FeedbackStopper с технологией частотного сдвига (настройка «fast» в Connexx) по сравнению с адаптивным фильтром в противофазе но без технологии частотного сдвига (настройка в Connexx «slow»). FeedbackStopper с кратковременным частотным сдвигом обеспечивает примерно 25 дБ дополнительного стабильного усиления в динамических ситуациях.
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
Рис. 4. Дополнительное стабильное усиление при различных настройках системы FeedbackBlocker

Подавление обратной связи фундаментально важно для слуховых аппаратов, поэтому FeedbackStopper используется для всех ценовых категорий слуховых аппаратов на основе чипа BestSound Technology.

SoundLearning 2.0 – инновация для индивидуальности.

Современные алгоритмы расчета целевого усиления проверены временем и хорошо подходит для первого шага настройки слуховых аппаратов. Однако, за основу для настроек берется «среднестатистический» пациент. Тем не менее, пациенты с одинаковыми потерями слуха (по порогам слышимости чистого тона) могут испытывать совершенно разные потребности и иметь разные предпочтения в отношении усиления.
Наиболее рациональным решением проблемы является использование слухового аппарата, способного запоминать нужные настройки в результате повседневных манипуляций пользователя (для более подробной информации см. Диллон и соавторы,2006 г.).
В 2006 году Сименс выпустил на рынок первый самообучающийся слуховой аппарат Centra, учитывающий индивидуальные предпочтения по усилению. Алгоритм второго поколения SoundLearning стал доступен в 2008 году и позволял запоминать в дополнение к желаемому усилению настройки компрессии и частотную характеристику, выбранные самим пациентом, а затем применять их автоматически. Теперь с SoundLearning 2.0 все эти параметры запоминаются отдельно для трех различных акустических ситуаций.
SoundLearning 2.0 – самый совершенный обучающийся алгоритм на сегодняшний день, который лучше всего адаптирует слуховой аппарата к индивидуальности пользователя. Автоматически управляемый интеллектуальным детектором акустических ситуаций, SoundLearning 2.0 позволяет пользователю настроить предпочтительное усиление, компрессию и частотную характеристику независимо для различных акустических ситуаций: музыки, речи и шума.
В зависимости от окружающей акустической обстановки пациенты имеются различные предпочтения по качеству звука. В ситуациях, когда звучит речь (неважно, в тишине или в шумной обстановке) наиболее важным является понимание речи. В шумной обстановке посторонние шумы должны быть слышны, но на комфортном уровне. Для музыки очевидным приоритетом является качество звука. Отсюда следует, что в зависимости от того, какой является акустическая обстановка - речь, шум или музыка - пациент выберет различные настройки. Тип акустической обстановки определяется на основании данных классификатора ситуации высокой точности.
Каждый раз, когда пациент регулирует громкость и SoundBalance* своего слухового аппарата с функцией SoundLearning 2.0, эти изменения регистрируются наряду с уровнем входного сигнала и типом акустической ситуации. В результате формируются частотные ответы и настройки компрессии независимо для музыки, шума и речи. Соответствующая настройка будет вызываться, когда система определит одну из вышеперечисленных ситуаций. То есть настройки для музыки, шума и речи переключаются в рамках одной Универсальной программы автоматически.
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
Рис. 5. Алгоритм работы технологии SoundLearning 2.0.
* с помощью пульта дистанционного управления Tek Connect

Основываясь на данных исследований, проведенных Национальной Акустической Лабораторией, можно оценить процентный показатель ситуаций с комфортным уровнем громкости. В то время как алгоритмы самообучения DataLearning и SoundLearning были уже довольно успешными в повышении процентного показателя ситуаций с комфортным уровнем громкости (Mueller и др., 2008 г.), SoundLearning 2.0 явно превосходит их и обладает потенциалом достижения оптимальной громкости практически во всех акустических обстановках (см. рисунок 6).
Компания Сименс представляет новые линейки слуховых аппаратов
Рис. 6. Процентный показатель ситуаций с комфортным уровнем громкости для различных алгоритмов самообучения

BestSound Technology воплощает в себе самые востребованные технологические решения и является основой для последнего поколения слуховых аппаратов Сименс.