21 Август 2017

Нелинейные слуховые аппараты в детском слухопротезировании

С момента появления на рынке первых полностью автоматических слуховых аппаратов прошло уже десять лет, но дискуссии о возможности их применения в детском слухопротезировании все еще продолжаются. И это несмотря на то, что опыт протезирования сотен тысяч взрослых пациентов свидетельствует о существенно лучших результатах коррекции такими аппаратами. Клинические испытания также подтверждают многочисленные преимущества нелинейных систем по сравнению с классическими слуховыми аппаратами с линейным усилением. Несмотря на все это, многие дети по — прежнему протезируются простыми, линейными аппаратами. Насколько оправдана такая ситуация?

Что означает «автоматический, нелинейный»

Прежде всего, необходимо дать определения основным терминам и понятиям, используемым в данной статье. Единого стандарта понятий до сих пор не существует, точное определение употребляемых терминов — спорный вопрос. Поэтому определим термины так, как они понимаются в данной статье.
Линейные слуховые аппараты усиливают все звуки одинаково ( линейно ) по всему динамическому диапазону. Величина усиления указывается в децибелах ( дБ ). Если слуховой аппарат имеет усиление 60 дБ, то и тихий шепот, и грохот хлопающей двери будут усилены на одинаковую величину 60 дБ. Чтобы уровень громкости усиленного звука не превысил болевой порог пациента, такие слуховые аппараты оснащаются специальными системами — ограничителями ( системы пик — клиппирования ), отсекающими или приглушающими слишком громкие звуки.
Наличие такого ограничителя также можно рассматривать как некий переход к использованию нелинейного усиления, поскольку усиление при » отсекании » громких звуков действительно уменьшается. Однако в дальнейшем, при описании нелинейных слуховых аппаратов, системы с ограничителями как таковые не рассматриваются.
Нелинейные слуховые аппараты представляют собой устройства, в которых величина усиления меняется в зависимости от громкости звука, поступающего на микрофон слухового аппарата ( «уровень входного сигнала» ): тихие звуки усиливаются в большей степени, громкие — в меньшей, или совсем не усиливаются. В этом заключается основное отличие нелинейных слуховых аппаратов от линейных. Линейные аппараты с системами пик — клиппирования могут корректировать уровень громкости ( понижая его ) только при поступлении на микрофон звука, превышающего максимально допустимый предел. Нелинейные системы действуют уже при достаточно низком уровне громкости звука ( начиная примерно с 50 дБ ). Практически это означает, что усиление нелинейных слуховых аппаратов в обычной звуковой ситуации постоянно изменяется — ведь уровень громкости окружающего шума составляет, по меньшей мере, 50 дБ. Уровень громкости фонового шума в школьном классе составляет 65 — 75 дБ.
Усилитель с компрессией — это тип усилителя, который при повышении уровня громкости входного сигнала на определенное значение увеличивает уровень выходного сигнала на меньшую величину.
Так, если громкость звука на входе ( на микрофоне слухового аппарата ) увеличивается с 60 до 110 дБ, то громкость звука на выходе ( в телефоне ) повышается только со 100 до 120 дБ и более не увеличивается.
Усилители с компрессией применяются как в качестве автономных ограничителей громкости звука в аппарате, так и в качестве компонента полностью автоматического слухового аппарата.
Полностью автоматический слуховой аппарат представляет собой систему, самостоятельно ( автоматически ) и постоянно регулирующую уровень громкости таким образом, что самому пользователю более не нужно принимать никакого участия в данном процессе. Поскольку это возможно только в том случае, когда громкость звука в слуховом аппарате действительно автоматически регулируется для всего спектра входных звуковых сигналов, для выполнения нелинейных преобразований в таком аппарате должны использоваться системы компрессии.
Остаточный динамический диапазон представляет собой диапазон звуков, которые человек со сниженным слухом еще может расслышать. При тугоухости этот диапазон с одной стороны ограничен порогом слуха ( Hearing Level = HL ), с другой — порогом дискомфорта ( UnComfortable Level = UCL ). Фактически, в слуховых аппаратах используется еще более узкий диапазон, так как звуки в области порога дискомфорта воспринимаются пациентами как неприятные. С учетом этого момента динамический диапазон, остающийся для настройки слуховых аппаратов, ограничивается верхней границей зоны комфортного слухового восприятия ( Most Comfortable Range = MCR ).

Все современные цифровые слуховые аппараты являются нелинейными. Такие аппараты сочетают в себе преимущества полностью автоматических систем с еще более многочисленными преимуществами цифровых технологий. К таковым относятся, например : расширенный динамический диапазон, подавление шумов — помех и обратной связи ( свиста аппарата ), значительное увеличение разборчивости речи и практически неограниченная гибкость в настройке.

Сколько дБ Вы желаете?

Если заглянуть в учебник по аудиологии или в таблицу с техническими данными слуховых аппаратов, то появляется впечатление, что существуют только два значения громкости звука : 60 дБ и 90 дБ.
60 дБ — так как, согласно распространенному мнению, нормальная речь имеет примерно такой уровень громкости. 90 дБ — поскольку предполагается, что при таком уровне шума слуховой аппарат уже не способен передавать никаких полезных сигналов. Кроме того, считается, что при таком уровне входного сигнала усилитель слухового аппарата достигает своего предела мощности ( так называемое насыщение ) [2].
Обе эти гипотезы с современной точки зрения выглядят неверными или, по крайней мере, слишком упрощенными. Действительно ли громкость речи составляет всего 60 дБ ? Для нормальной речи средней громкости, измеренной на удалении одного метра от говорящего, это утверждение является верным. Келлер (Keller) на основании исследований, проведенных в Германии, приводит показатель 65 дБ [3], а Эльберлинг (Elberling)[4] — по данным тестирования группы датчан — 63 дБ. При этом датчане, как принято считать, являются менее темпераментной нацией, чем их южные соседи. А разве речь наших южных друзей — итальянцев и испанцев — не звучит более громко?
Кроме того, почему громкость звука должна измеряться именно с расстояния в один метр?
Дело в том, что именно таким расстоянием определяется так называемое «межличностное пространство». Так называется та «безопасная» дистанция, которую человек неосознанно сохраняет при общении с другими людьми. Только если собеседники находятся между собой в очень близких отношениях, это расстояние может быть меньше. К детскому слухопротезированию правило одного метра, к сожалению, неприменимо. Ушки грудных детей, которых родители носят на руках, находятся на расстоянии всего лишь нескольких сантиметров от рта матери или отца. Когда ребенок со слуховым аппаратом учится говорить, он использует аппарат не только для того, чтобы слушать чью — то речь ( учителя, воспитателя, родителя и т. д.), но и для того, чтобы слушать и контролировать собственный голос. А ведь рот пользователя слухового аппарата намного ближе к аппарату, чем рот собеседника, находящегося на расстоянии одного метра. Датские коллеги установили, что среднее расстояние между ртом и слуховым аппаратом составляет 170 мм у взрослых женщин и 181 мм у взрослых мужчин [4].

Они также измерили, какое влияние этот фактор оказывает на повышение уровня громкости сигнала в собственном слуховом аппарате. Собственный голос пользователя аппарата звучит примерно на 15 дБ громче ! При звуке 80 дБ уровень громкости собственного голоса едва укладывается в установленный верхний предел громкости, равный 90 дБ. У детей расстояние от рта до микрофона слухового аппарата еще меньше, и соответственно, уровень громкости сигнала еще выше.
Есть и другая причина, по которой расстояние в один метр не может рассматриваться в качестве дистанции, оптимальной для измерения громкости звука. И воспитатель в детском саду, и учитель в школьном классе довольно редко находятся на расстоянии в один метр от ребенка. Такая небольшая дистанция обычно выбирается взрослым, когда он хочет сказать что — то, предназначенное только этому ребенку ( например, делая ребенку выговор за какой — нибудь проступок ). В остальных случаях расстояние между ребенком и взрослым, как правило, больше. Даже в школах для слабослышащих такое расстояние составляет от трех до четырех метров. В обычной же школе, где дети со слуховыми аппаратами учатся наравне с остальными, расстояние от говорящего до слушающего может достигать восьми метров — там и классы больше, и учитель не стоит на одном месте, и одноклассникам порой есть что сказать. При таком расстоянии громкость звука падает катастрофически. Как сказали бы физики, громкость звука в таком случае уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Вот как это выглядит в цифрах : голос учителя, излагающего материал с расстояния в один метр с громкостью 65 дБ, будет восприниматься с расстояния в восемь метров как тихий шепот, уровень громкости которого составит всего 47 дБ.

До сих пор речь шла только о средней величине уровня громкости звукового сигнала, однако применительно к речи человека такой подход является абсолютно неприемлемым.
Речь характеризуется не только уровнем громкости. Речь бывает громкая и тихая, это может быть крик или шепот. Наконец, речь обладает определенным динамическим диапазоном. Человек, произносящий фразу как будто бы с одинаковой громкостью, на самом деле производит звуковые сигналы, уровень громкости которых колеблется в очень больших пределах. В паузах между отдельными словами звуковое давление вообще не создается ( при этом рот может быть вообще закрыт ), что соответствует уровню сигнала в 0 дБ. Затем может последовать какой — либо громкий звук в 70 дБ, и т. д. Постоянное повышение и понижение громкости звука представляет собой одну из характеристик, благодаря которым мы можем узнавать и понимать отдельные слова.
Динамический диапазон речи может характеризоваться значением 70 дБ и более, однако при указании средних значений громкости звука об этом совершенно забывают. Считается, что для понимания речи необходимо, чтобы до барабанной перепонки дошли, по меньшей мере, верхние 30 ( а лучше 35) децибел динамического диапазона речи [5]. Нижняя область динамического диапазона может теряться в шуме классной комнаты, однако присутствие верхних 30 дБ является необходимым.
Если подойти с этих позиций к рассмотрению динамического диапазона громкости звуков нормальной речи, то получится совсем другая картина.

Громкость голоса, производящего звуковой сигнал, суммарный уровень громкости которого равен 65 дБ, в области высоких частот составляет всего 20-50 дБ. Следовательно, указав в качестве нормы значение 65 дБ, мы ошиблись на величину порядка 15-45 дБ в отношении согласных, несущих очень важную информацию для понимания речи. Таким образом, мы имеем дело со звуком, уровень громкости которого значительно меньше, чем можно было бы ожидать при использовании среднестатистических данных.
Что же является нормой?

Здесь возникают дальнейшие проблемы. Допущение, что ребенок всегда слышит речь нормальной громкости, также является неверным. Из соображений удобства и легкости воспроизведения, исследования громкости речи обычно проводятся в спокойной обстановке [6]. Участникам тестирования предлагается разговаривать с нормальной громкостью в тишине сурдокамеры. Такой подход основан просто на интуиции исследователя. Отсюда и возникло пресловутое значение 65 дБ. Однако дети крайне редко оказываются в звуконепроницаемых помещениях (пусть этого подчас так желают некоторые родители или учителя). Обычно там, где находятся дети, регистрируется достаточно высокий уровень громкости окружающего шума. Если попробовать задокументировать с помощью специального прибора для измерения порогов громкости один день из жизни ребенка, можно ожидать, что будет зарегистрировано достаточно много шумов. На микрофон прибора обрушатся звуки громкостью до 110 децибел, и в таких условиях ребенок должен будет еще воспринимать человеческую речь!
Поскольку уровень громкости окружающих звуков в среде, в которой в большинстве случаев используется слуховой аппарат, как раз у детей очень высок, необходимо исследовать, как реально происходит разговор именно в такой шумной обстановке. Наблюдение за визжащими детсадовцами или же кричащими продавцами на рыбном базаре позволяет сделать вывод о том, что громкая речь звучит иначе, чем тихая. Это подтвердило исследование Пирсонса (Pearsons)идр.: громкая речь звучит примерно на 20 дБ громче, чем нормальная ( повышается также и ее частота ) [7].

Итак, если неверно предположение о том, что речь всегда звучит в тихой и спокойной обстановке, какова же в действительности громкость голоса, который требуется услышать?
Если попытаться зарегистрировать громкость всех звуков речи, которые ребенку приходится за день услышать, а очень часто — и понять, получится весьма пестрая картина.
Громкость звуков в значительной степени зависит от обстановки — находится ли ребенок дома, в пригородной электричке или в школе (на первой или на последней парте). Реально мы имеем дело со звуками громкостью от 22 до 106 дБ (включая необходимый для понимания речи динамический диапазон 30 дБ).
Если же принять во внимание внешние шумы, удаленные голоса, которые требуется расслышать, расстояние, с которого могут звучать голоса других людей или собственный голос, то получится динамический диапазон от 0 до 115 дБ. Конечно, о конкретных цифрах можно спорить, и возможно, в приведенное значение следует внести поправку в несколько децибел. Однако бесспорным является тот факт, что диапазон колебания громкости звуков, доходящих до уха ребенка, составляет, по меньшей мере, 100 дБ.

Именно с таким диапазоном в 100 дБ и должен справиться слуховой аппарат. Это больше, чем динамический диапазон компакт — диска, составляющий всего около 96 дБ. Вернемся теперь к вопросу линейности.

Строение слухового аппарата в изложении для начинающих

В первый год ( или даже в первый семестр ) обучения будущий разработчик слуховых аппаратов знакомится с понятием динамического диапазона. А также с усилением и выходной мощностью. Изучает связи между ними. Он узнает, что максимальная выходная мощность линейного слухового аппарата определяется как суммарное значение усиления и ожидаемого уровня входного сигнала. Усилитель всегда пытается усилить входной сигнал, однако для этого не всегда имеется необходимый динамический резерв, и, как следствие, усилитель работает на пределе своей мощности. В таком случае часто будут слышны искажения, полностью изменяющие входной сигнал. Приведем цифровой пример:

60дБ входного сигнала + 60дБ усиления= 120 дБ максимальной выходной мощности

Тут опять возникают пресловутые три проблемы : входной сигнал, усиление, выходная мощность.
В стандартном примере с 60 дБ входного сигнала и таким же значением усиления пока никаких противоречий не наблюдается.
Однако, как показали приведенные выше многочисленные примеры, представление о том, что стандартный уровень громкости входного сигнала находится в пределах 60 дБ, является абсолютно неверным. Если ребенок со слуховыми аппаратами сам что — то произносит с нормальной громкостью — а это исключительно важная ситуация в процессе освоения речи и развитии словарного запаса — уровень звукового сигнала будет составлять уже 80 дБ.

80дБ входного сигнала + 60дБ усиления = 140дБ максимальной выходной мощности

Итак, выходная мощность линейного слухового аппарата, усиление которого всего 60 дБ, должна составлять, по меньшей мере, 140 дБ. Насколько нам известно, сегодня на мировом рынке ни один аппарат не обладает такой выходной мощностью при усилении 60 дБ.
Кроме того, очевидно, что не в каждом слуховом аппарате используется его максимально возможная громкость. С учетом порога дискомфорта также требуется ограничить максимальный уровень громкости аппарата приблизительно до 120 дБ. В таком случае, продолжая приведенный нами пример, все сигналы, у которых входной уровень громкости составляет от 60 дБ и выше, будут полностью искажаться. Под полным искажением понимают случай, когда коэффициент искажения ( общее гармоническое искажение ) превышает 10%, что приводит к столь сильному искажению исходного сигнала, что его зачастую уже невозможно распознать. В случае с речью это означает, что ее становится невозможно понять. Контроль собственного голоса в данной ситуации становится также невозможным. Именно по этой причине многие дети с нарушениями слуха, несмотря на то, что они пользуются слуховыми аппаратами, имеют нечеткое произношение. Тот, кто постоянно слышит свой голос в совершенно искаженном виде, не может говорить отчетливо.

При ограничении максимальной громкости звука в 120 дБ SPL ( куплер 711) следует ожидать, что, начиная с уровня входного сигнала в 55 дБ, коэффициент искажений будет составлять более 10%. Даже при отсутствии ограничения уровня выходного сигнала каждый сигнал, начиная с уровня в 70 дБ, будет значительно искажаться.
Такие высокие значения искажения могут удивить, хотя сведения о них приводятся в технических данных любого слухового аппарата. Известно, что технические данные, руководства и инструкции по эксплуатации никто, как правило, не изучает, однако иногда весьма полезно заглядывать в эти документы. Из них можно, например, узнать, с какого уровня входного сигнала коэффициент искажений линейного слухового аппарата начинает превышать 10%. В зависимости от типа аппарата и настройки уровня предельной громкости коэффициент искажений может быть таким уже при уровне входного сигнала в 55 дБ (!).
Здесь снова можно поспорить о точном значении приведенного выше показателя, можно также приводить доказательства в пользу утверждения о том, что любая модель слухового аппарата при определенных условиях искажает звуковой сигнал. Однако общий вывод в результате будет вполне определенным: линейный слуховой аппарат дает искажения уже при относительно низком уровне громкости входного сигнала. Если же принять во внимание величину динамического диапазона входного сигнала, обрабатываемого детским слуховым аппаратом, сказанное фактически означает, что ребенок слышит в искаженном виде все звуки, громкость которых превышает «нормальный» уровень ( а как было показано выше, такой уровень при реальном общении практически не используется ).

Нелинейные слуховые аппараты новейших моделей обеспечивают передачу звуков с уровнем входного сигнала до 115 дБ практически без искажений!

Собственные шумы

Все линейные аппараты, до сих пор применяемые в детском слухопротезировании, являются аналоговыми. В них используются усилители с классической аналоговой схемой обработки сигнала. Такие усилители отличаются высоким уровнем собственных шумов.
Если в цифровом аппарате бесшумность работы усилителя обеспечивается самой цифровой технологией, а собственные шумы микрофона ослабляются с помощью специальных технических приспособлений, то в случае аналогового аппарата приходится считаться с высоким уровнем собственных шумов усилителя.
Значения до 30 дБ так называемого «эквивалентного входного уровня собственного шума» — не редкость. Тут, правда, зачастую приводится аргумент, что при потере слуха данное значение в большинстве случаев лежит ниже уровня слухового порога. Однако при этом забывают, что «эквивалентный уровень» — это величина, получаемая в результате вычислений. Реальный же уровень собственных шумов слухового аппарата корректируется путем вычитания значения усиления. Эта корректировка позволяет сравнивать уровни шумов слуховых аппаратов с различными значениями усиления. Однако на слух ребенка воздействует не «эквивалентный уровень» шумов, а вполне реальный шум, усиленный слуховым аппаратом. Так, при усилении в 60 дБ и эквивалентном шуме в 30 дБ общий уровень сигнала составляет уже 90 дБ. И этот шум, к сожалению, слышен при очень многих видах нарушения слуха, особенно низкочастотных.
В современных нелинейных системах, благодаря системам подавления шумов и цифровой обработке сигнала, уровень остаточных шумов составляет всего от 4 до 12 дБ.

Полезный остаточный динамический диапазон

Полезный остаточный динамический диапазон очень сильно ограничен снизу собственным шумом аппарата, а сверху — искажением усилителя, работающего на пределе своих возможностей.
В слуховом аппарате с линейным усилением 60 дБ и ограничением уровня выходного сигнала в 120 дБ остается, в лучшем случае, 30 дБ входного динамического диапазона, которые могут быть переданы без искажений.
Однако, для понимания речи до уха должны доходить, по меньшей мере, 30 дБ ее динамического диапазона. Для слухового аппарата, полезный динамический диапазон которого составляет всего 30 дБ, выполнение этого требования возможно только в идеальных условиях. Уже при самом незначительном изменении громкости речи величина усиления слухового аппарата должна была бы корректироваться. Что совершенно нереально. Во всех шумных местах — а именно в таких обычно и находятся дети — пришлось бы постоянно регулировать уровень громкости слухового аппарата. К тому же полезный динамический диапазон, свободный от искажений, имеется только при очень низких уровнях входного сигнала — ниже 60 дБ ! Дети же обычно находятся в более шумной обстановке. Если слуховой аппарат из нашего примера использовать в школьном классе, то величина коэффициента общего гармонического искажения будет постоянно превышать 10%.
Полностью автоматический слуховой аппарат может существенно расширить полезный динамический диапазон. Новейшие модели цифровых аппаратов имеют очень низкий уровень собственных шумов, при этом максимальный уровень входного сигнала, который может быть передан без искажений, достигает 115 дБ.

Стимуляция слухового нерва и его созревание

К моменту рождения человека его слуховая система еще не окончательно сформирована. В первые три года жизни для развития слуха требуется внешняя стимуляция. Без этой стимуляции невозможно оптимальное развитие механизмов понимания и воспроизведения речи. Поэтому важно, чтобы дети с нарушениями слуха протезировались слуховыми аппаратами в как можно более раннем возрасте.
Линейные слуховые аппараты усиливают все звуковые сигналы в одинаковой степени. Очень маленькие дети обычно находятся в спокойной обстановке, например, в тихой и защищенной от посторонних шумов детской комнате. В такой обстановке ребенок с линейным аппаратом не сможет услышать даже нежного мурлыкания кошки, поскольку соответствующий входной сигнал окажется слишком тихим для микрофона слухового аппарата. Нелинейный аппарат в этой ситуации усилил бы тихие звуки и вызвал бы, таким образом, значительно более эффективное возбуждение слухового нерва. Преимущество полностью автоматических слуховых аппаратов состоит в том, что они непрерывно обеспечивают стимуляцию слухового нерва полезными звуковыми сигналами. Полезными — поскольку тихий шепот важен для развития речи, а собственные шумы линейных слуховых аппаратов — нет. Таким образом, продолжительность возбуждения слухового нерва увеличивается, и возможности для его формирования и развития слуховых ощущений существенно повышаются.

Фиксатор регулятора громкости

Поскольку громкость линейного слухового аппарата необходимо постоянно регулировать, все аппараты данного типа снабжены регулятором громкости. Регулятор громкости является неотъемлемой составной частью слухового аппарата, поскольку только с его помощью может поддерживаться приемлемый хотя бы в минимальной степени динамический диапазон входного сигнала. Поэтому применение фиксатора регулятора громкости для маленьких детей может рассматриваться как неправильная мера. Десять лет назад, когда еще не было полностью автоматических систем, такая блокировка была единственной возможностью обеспечить для аппарата «защиту от детей». Однако за прошедшее десятилетие информация о нелинейных слуховых аппаратов должна была дойти до самых отдаленных уголков мира.
Разумеется, ребенок в принципе способен успешно пользоваться регулятором громкости и устанавливать для входного сигнала того или иного уровня громкости подходящее значение усиления, позволяющее оптимальным образом использовать остаточный динамический диапазон. Однако что делать ребенку, когда на уроке ему приходится слушать учителя, записывать его слова и одновременно их повторять? Получается, что ребенок должен постоянно держать обе руки на регуляторах громкости, делая звук громче, когда говорит учитель, и тише, когда говорит он сам?
Из этого следует, что обслуживание слухового аппарата возможно лишь начиная с определенного возраста. Младенцы и вовсе не способны самостоятельно регулировать громкость звука. В некоторых ситуациях — во время игры или учебы — и дети более старшего возраста не могут или не хотят регулировать громкость слухового аппарата.
Обсуждается также вопрос, могут ли родители или, например, воспитатели осуществлять за детей регулировку громкости звука ( например, с помощью дистанционного управления ). Подобная возможность представляется нам абсолютно нереальной. Поскольку уровень сигнала постоянно и очень сильно колеблется, значение усиления необходимо тоже постоянно изменять. Другие лица, не имея возможности самостоятельно контролировать акустическую ситуацию, вряд ли смогут практически осуществлять регулировку громкости слухового аппарата.
Нелинейные системы постоянно и самостоятельно регулируют громкость звука аппарата, оптимально используя остаточный динамический диапазон.

Соотношение сигнал-шум(SNR — Signal to Noise Ratio)

Для понимания речевого сигнала необходимо, чтобы его уровень громкости, по возможности, превышал уровень окружающих шумовых помех. В таком случае говорят о положительном соотношении сигнал — шум. Люди с нормальным слухом способны понимать речь, если она тише окружающего шума не более чем на 15 дБ. В этом случае ( когда уровень шума превышает громкость речи ) соотношение сигнал — шум отрицательное. Для слабослышащих величина данного соотношения должна составлять +15 дБ [8]. Линейный слуховой аппарат усиливает все сигналы одинаково — и шумовые помехи, и речь. Линейный аналоговый аппарат не может улучшить соотношение сигнал — шум!
В некоторых случаях соотношение сигнал — шум может даже ухудшиться. Ведь важнейшая для понимания речи информация располагается, как правило, в области высоких частот. Это относится, например, к согласным звукам типа «с» или «ф», а также к шипящим ( «ш» ).

Однако именно высокочастотные сигналы большинством линейных аппаратов передаются особенно плохо. Тут доминируют низкие частоты. Шум как раз относится к низкочастотным звукам. Получается, что шум перекрывает высокие частоты. Именно из — за шума затруднено понимание речи у большинства пользователей линейных слуховых аппаратов. Новейшие нелинейные системы обладают существенно более широким динамическим диапазоном и намного лучше передают высокочастотные сигналы.

В многоканальных нелинейных аппаратах эффект перекрывания шумом высокочастотных сигналов может быть существенно снижен благодаря использованию динамической компрессии в области низких частот.

Цифровые аппараты, снабженные специальными системами обработки речи, позволяют выделить полезный ( речевой ) сигнал из окружающего шума и усилить его, одновременно подавляя шумовые помехи.

Физика, чистая физика

Все приведенные выше аргументы свидетельствуют о том, что на сегодня не осталось ни одной причины к использованию линейных слуховых аппаратов в детском слухопротезировании.
При равномерном линейном усилении невозможно обеспечить хорошее качество звука для восприятия чужой и своей речи. Для восприятия чужой речи аппарат еще можно настроить; но своя речь будет слышна с очень большими искажениями.
Все вышеперечисленные аргументы имеют чисто физическую природу, так что дискутировать о них нет необходимости. В зависимости от производителя и типа аппараты не слишком различаются между собой — тут одним децибелом меньше, там одним децибелом больше — спорить не о чем. Неоспоримым фактом является то, что линейный слуховой аппарат не может обеспечить ребенку адекватное восприятие звуков во всех акустических ситуациях его повседневной жизни.
Аргументы против автоматических слуховых аппаратов: какие из них являются обоснованными?

Наряду с чисто физическими проблемами, а именно — сильными колебаниями громкости окружающих звуков, собственными шумами и узким динамическим диапазоном, в дискуссиях о возможности применения нелинейных аппаратов в детском слухопротезировании приводятся и другие аргументы. По поводу наиболее распространенных из них хотелось бы сделать несколько замечаний.

Искажение — не беда?

Линейные аппараты уже при относительно низком уровне входного звукового сигнала начинают искажать звук. В зависимости от типа аппарата и его настройки уже при уровне окружающего звука 60 дБ коэффициент искажений аппарата может превышать 10%. То есть в обычной школьной обстановке такой аппарат работает с постоянным искажением звука. Именно так это и происходило в течение многих лет, когда других слуховых аппаратов еще просто не существовало. Тем не менее, поскольку многие слабослышащие дети научились говорить при помощи этих аппаратов, многие до сих пор считают, что техника такого уровня достаточна. Конечно же, благодаря длительной тренировке и при большой фантазии можно, по крайней мере, догадаться, что скрывается за сильно искаженным звуком. В этом может убедиться каждый, включив радиоприемник. Если слегка изменить настройку частоты принимаемой радиостанции, звук сразу же начнет искажаться, к тому же вдобавок слышится сильный шум. Даже если слова еще можно как — то разобрать, слушать такую передачу, постоянно напрягая слух, во — первых, очень сложно, а во — вторых, не очень приятно. Линейный слуховой аппарат искажает звук так же, как неправильно настроенный на радиоволну приемник. Услышать что — то можно, но при большом усилии. При таком искажении распознать некоторые звуки вообще невозможно : «нас…ш» и «наш…ш».
Дети, пользующиеся при освоении речи такими линейными «источниками искажений», никогда не научатся различать некоторые звуки. Поэтому они так нечетко говорят, поэтому им приходится читать по губам, поэтому они так медленно расширяют свой словарный запас.

Учиться видеть в солнцезащитных очках?

Противники автоматических слуховых аппаратов утверждают, что такие аппараты якобы передают речь неестественно. По их мнению, компрессия искажает речь, поэтому дети никогда не смогут научиться говорить «правильно». Они полагают, что в таком случае и слух будет развиваться неправильно — так, как если бы человек учился видеть окружающий мир в солнцезащитных очках.
Выше уже было сказано об очень небольшом полезном динамическом диапазоне линейных слуховых аппаратов. Аргумент с солнцезащитными очками подходит как раз для этих аппаратов. Линейный аппарат передает тихие звуки или слишком тихо, или заглушает их фоновым шумом. Все естественные шумы громкостью более 60 дБ полностью искажаются. Особенно это заметно тем, кто слышит собственный голос, контролируя его звучание через слуховой аппарат.
Поэтому именно линейный слуховой аппарат можно сравнить даже не просто с солнцезащитными очками, а, скорее, с очками для сварки. Очень уж немного света они пропускают.

Автоматические аппараты слишком слабы?

Бытует мнение, что автоматические аппараты слишком слабы. И это лишь потому, что многие считают, что аппараты для детского слухопротезирования должны быть супермощными. Для детей предлагаются аппараты с усилением более 80 дБ ( по ITC 711).
К сожалению, раньше потеря слуха у детей зачастую обнаруживалась слишком поздно, так как обследовались только дети, поражение слуха у которых было очевидным. В результате слуховые аппараты получали дети лишь с большой потерей слуха. И получали они сверхмощные аппараты. Дети с менее очевидными нарушениями слуха вообще не попадали в поле зрения врача — аудиолога. Когда родители беспокоились, почему их ребенок так плохо говорит — или не говорит вообще — они слышали уверенный ответ педиатра: «Ребенок ребенку рознь. Ваш ребенок просто не торопится начать разговаривать».

А если ребенок говорил плохо, то получал укоры матери: «Не шепелявь!»

Если ребенок плохо учился в школе и оставался на второй год, он считался лентяем. Или глупцом. Сегодня известно, что даже малейшие нарушения слуха у ребенка могут привести к серьезным негативным последствиям для его общего развития [9]. Сейчас обследование детей на предмет имеющихся у них проблем со слухом ведется намного основательней, педиатры и отоларингологи намного осторожней относятся к постановке диагноза. Хотя снижение слуха у детей в среднем пока все еще устанавливается слишком поздно, в большинстве случаев оно по крайней мере диагностицируется [10]. В результате принципиально изменился ассортимент слуховых аппаратов для детского протезирования. Имеются аппараты и для крутонисходящей высокочастотной потери слуха, и для легких, средних и тяжелых степеней снижения слуха, вплоть до аппаратов для детей с остаточным слухом.

Следствие: по оценкам производителей, сверхмощные слуховые аппараты в детском слухопротезировании составляют сейчас всего лишь около 10 процентов. Автоматические аппараты в эти 10 процентов не входят, потому что их пока еще нет, а нелинейные аппараты являются слишком слабыми.

Для 90 процентов случаев потери слуха ( до 100-110 дБ ) подходят аппараты с максимальным усилением до 78 дБ. Полностью автоматические, нелинейные. Кстати: все кохлеарные имплантанты, так называемые «слуховые аппараты для тяжелых потерь слуха» являются нелинейными.

Автоматические аппараты звучат слишком тихо?

Даже если объективно усиления до 78 дБ в автоматических аппаратах достаточно для компенсации определенной потери слуха, зачастую при вторичном протезировании такими аппаратами их звучание воспринимается как слишком тихое.
Причина этому ясна: ранее для детского слухопротезирования использовались исключительно ( да и сейчас это делается довольно часто ) линейные слуховые аппараты. Дети, пользовавшиеся такими аппаратами, привыкли к большой громкости звука. Линейные аппараты настраиваются, обычно, по таким формулам, как Pogo II или NAL.
Эти формулы определяют оптимальное значение усиления для речи. Однако, как уже было сказано ранее, дети постоянно находятся в окружении, уровень громкости звука в котором очень высок и постоянно меняется. В таком окружении следовало бы постоянно менять громкость звука с помощью регулятора, что либо невозможно либо слишком обременительно. Вывод: линейные слуховые аппараты работают постоянно с повышенной громкостью. Дети привыкают к этому и становятся зависимыми от мощности, подобно наркоманам.
После протезирования новыми нелинейными аппаратами, попадая в шумное окружение и не получая привычное большое усиление, сначала эти дети будут ощущать раздражение. Подобно тому, как раздражает наркомана внезапное исчезновение привычного наркотика.
На время «отвыкания» высококачественные цифровые автоматические слуховые аппараты можно настроить на линейный режим работы. Таким образом, дети будут слышать привычные им звуки, а затем постепенно их можно будет приучить ко всем преимуществам автоматического режима работы.

Автоматические аппараты не подходят для детей с кондуктивной тугоухостью?

Уже для первых нелинейных аппаратов изготовители предлагали формулы настройки, разработанные на основе чистой сенсоневральной тугоухости. Этот факт привел многих к ошибочной мысли о том, что эти аппараты не подходят для кондуктивной или смешанной тугоухости. То, что любая предлагаемая изготовителем предварительная настройка аппарата не только может, но даже должна корректироваться врачом — аудиологом, само собой разумеется, так что упоминать об этом лишний раз не стоит.
При настройке аппарата на более высокий уровень усиления можно выравнивать также и костно — воздушные интервалы.

Как настраивать аппараты?

В детской аудиологии на сегодняшний день не существует единого общепринятого правила настройки слуховых аппаратов, обеспечивающего оптимальную компенсацию потери слуха ребенка. Практически все специалисты имеют свои собственные методы настройки. В основном все они сводятся к постоянной проверке всех имеющихся данных и внимательному наблюдению за реакциями ребенка. В результате выбирается вариант настройки, обеспечивающий ребенку наилучшую возможность приобрести новые речевые навыки. Настройки, гарантирующей оптимальную коррекцию слуха ребенка, не существует ни для линейных, ни для автоматических аппаратов.
Извлечь из слухового аппарата максимальную пользу для ребенка можно лишь в ходе постоянного контроля над развитием речи ребенка. Это правило действует для любого аппарата, линейного или нелинейного.
И еще один аспект: разнообразие вариантов настройки. Линейные аппараты в большинстве своем имеют конструкцию, принципы которой разрабатывались 15-20 лет назад. Эти аппараты оснащены триммерами, которые позволяют осуществить лишь очень ограниченное количество вариантов настройки.
При протезировании ребенка линейным аппаратом уже по истечении относительно небольшого промежутка времени выясняется, что аппарат для него не подходит. Тогда ребенку подбирают новый слуховой аппарат. Новый аппарат стоит денег, которые в большинстве случаев можно было бы не тратить.
Самые современные цифровые автоматические слуховые аппараты обладают практически неограниченной гибкостью в настройке. Один цифровой аппарат легко может заменить целое семейство линейных аналоговых аппаратов. Его настройки всегда можно легко изменить, например, при получении новых данных диагностики, при изменении характеристик потери слуха и т. д.

Не хватает опыта?

Опыт настройки линейных слуховых аппаратов накапливался в течение нескольких десятилетий. Опыта настройки новых автоматических аппаратов пока недостаточно.
Чем дольше отстаивать это мнение, тем более некорректным оно становится. Опыт настройки автоматических аппаратов приобретался годами при протезировании такими аппаратами взрослых и детей, причем возраст маленьких пациентов постоянно снижался [11]. Как уже подчеркивалось, у маленьких детей необходимо постоянно проверять настройку аппарата и при необходимости ее корректировать. Это касается абсолютно всех аппаратов.
Положительный опыт настройки нелинейных слуховых аппаратов собирался на протяжении последних десяти лет.
Настройка осуществляется в интерактивном режиме. Значит, она не подходит для маленьких детей?
С развитием новых технологий слуховых аппаратов совершенствовались и методы их настройки. Линейные аппараты в большинстве своем настраивались с помощью простых формул, разработанных на основе значений порога слухового восприятия. Эти формулы не учитывают то, что нарушение слуха характеризуется не только снижением порога слухового восприятия, но зачастую сопровождается сужением слухового динамического диапазона, ухудшением временной и частотной разрешающей способности, колебаниями порога слухового восприятия, явлениями частой усталости, тиннитусом ( шумом в ушах ) и т. д. Поэтому были разработаны как специфические — для определенных аппаратов, так и общие методы точной настройки. К таковым относятся, например, метод категоризации громкости, метод анкетирования, ведение дневников адаптации к аппаратам, постановка личных целей при выборе окончательной настройки аппарата ( например, COSI — Client Oriented Scale of Improvement ( Ориентированная на клиента шкала улучшения ) [12]. Все эти новые методы, призванные облегчить тонкую настройку аппарата, ориентированы на субъективные ощущения пациента и предполагают интерактивный диалог с ним. Маленькие дети участвовать в такой работе не могут. Отсюда делается вывод, что тому, кто не может участвовать в настройке аппарата в интерактивном режиме, такой аппарат не годится.
При этом забывают, что интерактивный режим применяется лишь дополнительно, для тонкой настройки аппарата.
К тому же, многие из вышеперечисленных методов — в зависимости от интеллектуальных способностей детей — можно применять с трех — шестилетнего возраста.
Настройка аппарата в интерактивном режиме подходит и для детей, если ее соответствующим образом адаптировать. А для детей, не готовых к такому сотрудничеству, действует, как и всегда, общее правило : постоянное наблюдение и внимательный контроль над речевым и общим развитием ребенка.

Формула DSL

Одним из признанных методов настройки слуховых аппаратов для детей является формула Desired Sensation Level ( DSL ), разработанная Сивальдом ( Seewald ) [13].
Сивальд исходит из того, что для различных уровней входного сигнала должны быть рассчитаны соответствующие уровни усиления. Сама конструкция линейных аппаратов этого не позволяет. Нелинейные аппараты, напротив, имеют такую возможность.

Параметры автоматических аппаратов нельзя измерить ?

Когда в 1991 году на рынке появились первые автоматические слуховые аппараты, большой популярностью пользовались системы для измерения In situ.

С помощью этих систем впервые стало возможным измерение фактического усиления («Insertion Gain») слухового аппарата непосредственно перед барабанной перепонкой уха. Измерение проводилось с использованием зонда — трубки, соединенного с микрофоном. Многие считали тогда, что такая система обеспечивает полную надежность измерений. Предполагалось, что ошибки, которые неизбежно возникали при измерениях на искусственном ухе ( с объемом 2 куб. см или согласно 711) из — за его стандартизированных параметров, порой значительно отличающихся от индивидуальных размеров уха конкретного пациента, устранены раз и навсегда. Оказалось, однако, что и измерения In situ скрывают в себе различные «подводные камни»: неточное положение измерительного зонда — трубки перед барабанной перепонкой, ушная сера, которая может забить трубку, вкладыш, который может пережать трубку — вот только несколько примеров различных факторов, которые могут повлиять на результаты измерения. В царившей тогда эйфории от новой методики измерений никто не хотел слышать предостережения практиков, указывавших на эти возможные источники ошибок. Что пользователи приняли тогда с действительно большим воодушевлением, была так называемая целевая кривая.
Уже первое поколение оборудованных мониторами измерительных систем «In situ Rastronics» предлагало возможность расчета необходимого усиления аппарата. Целевая кривая усиления рассчитывалась по таким известным формулам, как Berger, POGO и NAL, и могла быть немедленно отображена на экране монитора. После этого оставалось лишь, вращая триммеры аппарата, настроить усиление по целевой кривой или, по крайней мере, максимально приблизиться к ней.
Однако, перечисленные выше формулы для расчета целевых кривых были разработаны для линейных аппаратов и, конечно же, совершенно не подходили для автоматических аппаратов. Отсутствие в то время специальных формул расчета целевых кривых для нелинейных аппаратов и стало поводом для утверждения, что характеристики этих аппаратов невозможно измерить. Любой нелинейный слуховой аппарат может быть измерен в измерительной камере, с помощью In Situ или в свободном звуковом поле. Независимо от того, делается ли это для проверки влияния модификаций отопластики на характеристики аппарата, для контроля параметров усиления или максимальной громкости для определения границы дискомфорта, или же для рассчета целевой кривой, такие измерения всегда возможны.
Невозможен только простой перенос критериев измерения линейного аппарата на автоматический аппарат. Например, при уровне входного сигнала в 90 дБ автоматический аппарат необязательно доводить до верхнего предела его мощности — насыщения. А усиление, измеренное при входном сигнале в 60 дБ, будет другим, чем при входных сигналах в 50 или 70 дБ. Необходимо разрабатывать иные, более совершенные методы измерения, способные более реалистично отображать возможности этих аппаратов. Данная критика в равной степени относится и к простым аппаратам с AGC.
Этот пример полностью подтверждает то, чему учат азы метрологии, а именно : любой результат измерения должен быть интерпретирован.
20 градусов по Цельсию — это много ? Для льда — да, он тает. Для стали — нет, она не плавится.

А 60 дБ — это много или мало?

Для автоматических слуховых аппаратов действует правило: каждый аппарат можно измерить! Но полученные при этом данные должны соответствующим образом интерпретироваться.

В противном случае эти аппараты не имели бы технических данных, а Германский Институт слуховых аппаратов ( DHI ) не присваивал бы им типовые номера. DHI проводит измерения предоставляемых на испытания аппаратов по действующим правилам измерений и при использовании стандартных измерительных технологий. Так что необходимо отказаться от заученного ранее старого простого правила о постоянном усилении для всех уровней входного сигнала, вплоть до границы насыщения. Отказаться также, как люди давно отказались от догмы о том, что земля плоская.

Компрессия снижает разборчивость речи?

Понимание речи основывается на анализе и оценке самой разнообразной информации. Частотно — временные образцы, спектральные составляющие, логический и грамматический порядок слов в смысловом сочетании помогают понимать речь.
При этом большую роль играет и динамика речи. Различие между громкими и тихими звуками, а также так называемая огибающая. Огибающая, которую физики называют еще и оболочкой ( enveloppe ), представляет в виде кривой изменение общей громкости слова в зависимости от времени и частоты. Такие звуки, как «ш» и «с», различаются между собой только этой огибающей.
Если эти звуки изменяются вследствие быстродействующей компрессии, кривые становятся очень похожими друг на друга ( Рис. 18). Компрессия, которая реагирует даже на такие кратковременные изменения уровня сигнала, как, например, при произношении шипящих звуков, известна под названием динамической, или слоговой, компрессии. В результате действия такой компрессии звуки «ш» и «с» звучат действительно почти одинаково. Это может привести к ухудшению разборчивости речи, то есть компрессия может стать причиной снижения разборчивости речи. Чтобы этого не происходило, уже первые автоматические аппараты были сконструированы таким образом, чтобы важные высокочастотные составляющие согласных звуков по возможности не изменялись в своих огибающих.

С течением времени эта идея постоянно развивалась и была доведена до совершенства в современных цифровых слуховых аппаратах. Эти аппараты имеют системы цифровой обработки речи, которые «умеют» выделять полезные, речевые сигналы из окружающего шума и усиливать их, одновременно подавляя шумы — помехи. Такие алгоритмы настройки не изменяют огибающие речевых звуков. Поэтому звук «с» можно четко отличить от звука «ш». Слова «ваш» и «вас» очень похожи друг на друга и различаются только различными огибающими.
Поскольку динамика речи является важным фактором для ее разборчивости, она, по возможности, не должна изменяться в результате действия компрессии. В настроенных на максимальную разборчивость речи слуховых аппаратах это обеспечивается цифровым процессором обработки речевых сигналов. Кратковременное повышение уровня входного сигнала до максимального значения, вызываемое шипящими звуками, остается неизменным во всем динамическом диапазоне. Если вся речь вдруг становится громче или тише, автоматика регулирует громкость в рамках заранее выбранного пользователем диапазона. Именно это и обеспечивается цифровым процессором обработки речевых сигналов. Звук хлопающей двери или звон тарелки слуховой аппарат распознает как шум и очень быстро снижает его громкость.

Простая ( динамическая ) компрессия, которая изменяет огибающие речевых сигналов, действительно может ухудшить разборчивость речи. Но не все автоматические аппараты одинаковы. Если динамика речи в зависимости от ситуации будет оставаться неизменной, а в лучших цифровых аппаратах даже будет усилена, то и понимание речи значительно повысится.

Аппараты слишком дороги для родителей?

Нелинейные слуховые аппараты предлагаются в настоящее время по самым различным ценам. Каждый слухопротезист сам рассчитывает свои цены. Жесткая политика цен отсутствует. Ведомство по надзору за деятельностью картелей в официальной форме запретило заключение соглашений о ценах. Кроме этого, цена слухового аппарата всегда рассчитывается вместе с ценой за очень трудоемкую — особенно для маленьких детей — работу по настройке слухового аппарата. Поэтому цены слуховых аппаратов могут быть очень разными.
За бинауральное протезирование ребенка больничные кассы выплачивают 3 300 немецких марок. Во многих центрах слухопротезирования за эту сумму проведут настройку двух простых автоматических аппаратов. Без каких — либо дополнительных расходов для родителей.
Дорогие цифровые аппараты могут стоить до 4 000 марок, то есть за бинауральное протезирование такими аппаратами придется заплатить почти 8 000 марок, что является на сегодняшний момент максимальной суммой. При оплате больничной кассой 3 300 марок родителям все равно придется доплачивать 4 700 марок. Хотя и здесь наметилась новая тенденция. В последнее время от детских слухопротезистов появляется информация о том, что больничные кассы оплачивают дорогие аппараты. Конечно, при условии, что преимущества цифровых аппаратов могут быть с очевидностью доказаны. В зависимости от возраста детей этими преимуществами могут быть : лучшие реакции в игровой аудиометрии, значительно лучшее восприятие звуков ребенком, а также улучшение успеваемости в школе. Немаловажное значение при этом имеют положительные отзывы наблюдающего за ребенком врача — аудиолога. При наличии доказательств всех этих преимуществ во многих случаях больничные кассы полностью оплачивают слуховые аппараты, освобождая таким образом родителей от расходов на его приобретение.

Аппараты слишком дорого обходятся больничным кассам?

Некоторые представители больничных касс, да и некоторые отоларингологи, аудиологи и другие специалисты продолжают говорить о том, что нелинейные аппараты «ничего не дают». Они, якобы, не стоят затраченных на них денег, а более дешевые аппараты работают не хуже. В большинстве случаев это мнение высказывается безапелляционно. О физических преимуществах нелинейных аппаратов выше было сказано более чем достаточно. Здесь хотелось бы вкратце остановиться на связанных с их приобретением затратах. Если родители ребенка ничего не доплачивают, а больничные кассы выплачивают вместо 3 300 марок сумму до 8 000 марок на приобретение двух аппаратов, то, на первый взгляд, расходы действительно очень велики.
Другое дело, когда мы говорим о том, что слуховые аппараты служат взрослым от пяти до шести лет, в то время как аппараты детей, подвергаясь значительно большим механическим нагрузкам, естественно служат намного меньше. Играя в песочнице, дети зарывают свои аппараты в песок, заматывают их в пеленки, скармливают их домашним животным, берут с собой в ванну купаться. Почти все мастерские по ремонту слуховых аппаратов имеют свои маленькие коллекции » раритетов «, состоящие из «красивейших» куч аппаратного лома. Очень часто рассказываемая история на фирмах, обеспечивающих ремонт слуховых аппаратов : слуховой аппарат, который носил ребенок, взорвался и загорелся. Слуховой аппарат, собственно говоря, взорваться не может, и ребенок тут ни при чем. Запрашивается служба контроля за качеством производства. А история с этим аппаратом, как удалось выяснить после некоторых опытов и исследований, выглядела следующим образом : в аппарат попала вода. Мальчик, которому стало очень жаль свой дорогой аппарат, начал искать решение проблемы. На кухне стояла микроволновая печь, что было дальше, остается только додумать….