Ланцов А.А., Петров С.М., Пудов В.И
Вестн. оторинолар.- 1998.-4.
Кохлеарная имплантация - это последняя мировая разработка в области слуховой реабилитации глухих пациентов. Она имеет многолетнюю историю, а в последние годы ее распространение началось и в России (в настоящее время в нашей стране прооперировано менее 30 человек). Развитие этого направления реабилитации диктует необходимость знаний об особенностях слухового восприятия имплантированных больных. Представление о том, как имплантированный пациент воспринимает речевой сигнал, поможет в разработке реабилитационных мероприятий для достаточно специфического контингента тугоухих больных.
В нашем изложении мы будем опираться на характеристики импланта «Combi-40» австрийской фирмы «Med-el». Его основные параметры: 8 каналов, частота стимуляции в каждом канале 1515 Гц, CIS-стратегия кодирования, полоса частот 300-5500 Гц, уровень входного сигнала 40-100 дБ. Имеющиеся в мире разработки достаточно близки по своим параметрам к рассматриваемому импланту и поэтому проблемы реабилитации пациентов, имплантированных той или иной моделью, не различаются.
Рассмотрим некоторые аспекты функционирования кохлеарного импланта с точки зрения влияния параметров системы «Combi-40» на обработку и кодирование речевого сигнала.
1. Ширина спектра сигналов, обрабатываемых в речевом процессоре, находится в пределах от 300 Гц до 5,5 кГц.
Вполне логично представить, что отсутствие ощущений от более низких и более высоких частотных составляющих спектра речевого сигнала влияет на разборчивость речи.
2. Энергия речевого сигнала измеряется в ограниченном количестве частотных полос.
Это означает, что весь спектр речевого сигнала делится на 8 полос и амплитуда импульса на электроде определяется энергией, содержащейся в данной частотной полосе. Из этого следует, что все частотные составляющие каждой полосы кодируются одним электрическим стимулом и нет различий в ощущениях при стимуляции любым из тональных сигналов, относящихся к одной частотной полосе, т.е. к одному каналу.Например, для 5-го канала электрический стимул, подаваемый на электрод в ответ на любой из равных по амплитуде тональных сигналов в полосе частот 1458-1697 Гц, одинаков и, следовательно, нет различий в слуховых ощущениях, вызываемых частотными составляющими этого диапазона. С учетом того, что рассматриваемый нами имплант имеет 8 каналов, больной может различать только 8 частотных групп без тонкой частотной дифференцировки. Отсюда следует, что частотная структура речевого сигнала, передаваемая в слуховую систему имплантированного пациента кардинально отличается от нормы (в норме дифференциальный порог по частоте не более 1%). У тугоухих больных частотная структура воспринимаемой речи также нарушена дифференциальный порог по частоте у них превышает нормальный в 10 раз [4]), но все-таки в меньшей степени, чем у имплантированных пациентов. Поэтому у тугоухих больных производится более тонкий, чем у имплантированных пациентов, частотный анализ.
3. Мгновенный спектр речевого сигнала поступает на электроды импланта с постоянными временными задержками в 80 мкс, т.е. между восприятием ВЧ и НЧ частей спектра звукового стимула максимальная временная задержка равна 640 мкс. Причем частотные полосы передаются не от высоких к низким, а в иной последовательности. Например, при отсчете каналов от апекса стимулы подаются на электроды в таком порядке: 1-5-2-6-3-7-4-8. Следовательно, частотные полосы передаются не последовательно, от высоких к низким частотам, а вперемешку.
В отличие от этого, в норме, так же как и у тугоухих пациентов, пользующихся слуховым аппаратом, восприятие начинается с высоких частот, причем имеется все большая, нелинейно нарастающая, временная задержка все более низкочастотных составляющих речи. Так, например, стимул частотой 300 Гц воспринимается на более, чем 3 мс позже, чем стимул частотой 5500 Гц, при условии одновременного поступления их на овальное окно [2].
4. В подавляющем большинстве случаев частотные полосы импланта не совпадают по своему местоположению (определяемому размещением электродов) с частотными полосами нормальной улитки в соответствии с ее тонотопической организацией.
Это связано с тем, что в речевой процессор заложены постоянные границы полосовых фильтров и соответствие частотных полос импланта тонотопической организации улитки возможно только при условии соответствия определенных размеров улитки и определенной глубины погружения пучка электродов. Естественно, что соблюдение этого условия возможно в достаточно редких случаях.
5. Несмотря на используемую в речевом процессоре CIS-стратегию кодирования, при которой электрические импульсы, поступающие на электроды, не перекрываются во времени (последовательная стимуляция), нельзя исключить пространственного взаимодействия возбуждения слухового нерва. Т.е. соседние электроды могут раздражать одну и ту же область слухового нерва и, следовательно, частотные полосы речевого процессора будут возбуждать не соответствующие этим полосам волокна слухового нерва.
6. Частота стимуляции в каждом канале равна 1515 Гц, т.е. через каждые 640 мкс на любой, отдельно взятый электрод, поступает электрической стимул.
Однако известно, что минимальный рефрактерный период нервного волокна не превышает 1 мс, т.е. максимальная частота стимуляции, которая может быть однозначно передана по нервному волокну, менее 1000 Гц. Следовательно, любое волокно слухового нерва, возбуждаемое данным электродом, не может реагировать на каждый электрический стимул и можно представить, что они возбуждаются в случайном порядке, т.е. стохастически.
7. И, наконец, еще одно замечание. Тонотопическая организация улитки, опираясь на которую программируется речевой процессор, соответствует нормальному слуху. Но тогда встает вопрос: имеется ли она при врожденной периферической глухоте, т.е. тонотопика закладывается в эмбриогенезе или она формируется после рождения благодаря строению улитки? И как отражается на тонотопике полное отсутствие рецепторных элементов и соответственно изменение тех параметров системы частотной настройки улитки, которые определяются деятельностью волосковых клеток?
Итак, если рассмотреть все эти пункты в совокупности, можно увидеть, что картина речи, воспринимаемая имплантированным пациентом значительно отличается от нормальной по временным и частотным характеристикам. Причем аналогичные отличия можно найти и при сравнении имплантированных пациентов с тугоухими больными, которые пользуются слуховым аппаратом.
Учитывая приведенные особенности переработки речи речевым процессором и соответствующей электрической стимуляции слухового нерва, нельзя не согласиться со словами V.S. Shannon о том, что имеются достаточно веские основания рассматривать то, что и как слышит имплантированный пациент, как восприятие с помощью новой сенсорной системы [3].
Но самое удивительное то, что несмотря на столь значительные отличия кодирования речевой информации имплантированных пациентов от нормы и даже от тугоухих больных, многие пациенты, потерявшие слух после становления речи, через непродолжительное время лишь с небольшими затруднениями воспринимают живую речь только на слух.
Чисто умозрительно мы представляем себе процесс освоения новой речи следующим образом.
Позднооглохший, имея в памяти образы слов, соотносит новые образы, которые ему обеспечивает имплант, с имеющимися и набирает «словарь», опыт. Поскольку прежде он уже имел нормальный словарь, ему, по-видимому, достаточно просто освоиться с новыми образами слов, которые хотя в значительной степени и искажены, но их все-таки можно однозначно соотнести с существовавшими прежде. Возможно, что именно по этой причине возвращение к нормальному общению у большинства позднооглохших пациентов происходит достаточно быстро - в течение месяца. По всей видимости, это связано также с тем фактом, что речь имеет значительную избыточность (до 75% [1]) и устранение или изменение параметров речевого сигнала, происходящее при обработке в речевом процессоре, хотя и усложняет восприятие речи, но достаточно высокая разборчивость все же сохраняется. То есть, пусть и в искаженном виде, но некоторые характеристики речевого сигнала остаются в новых образах слов имплантированных и благодаря этому позднооглохшие пациенты успешно адаптируются к этим искаженным характеристикам. Насколько этого будет достаточно для освоения «нового языка», зависит от индивидуальных особенностей (интеллект, мотивация и т.д.) имплантированного пациента.
Позднооглохший достаточно быстро после первого включения обучается воспринимать речь одного определенного человека, того, с которым он чаще общается в процессе реабилитации. Для понимания речи другого необходимо некоторое время для подстройки восприятия. А после приспособления к восприятию новой картины речи имплантированный позднооглохший в дальнейшем даже может общаться по телефону.
Иное дело ранооглохшие. Они никогда не имели нормальных образов слов, а если когда-нибудь пользовались слуховым аппаратом, то, естественно, имеющиеся у них образы слов значительно искажены по сравнению с нормой. И к тому же эти искаженные образы слов ранее не обеспечивали им нормального речевого общения. После имплантации они начинают слышать, но совсем не так, как, пусть и искаженно, воспринимали речь ранее и поэтому им нужно отказаться от прежних стереотипов восприятия и с нуля осваивать новый язык. Если, в лучшем случае, слуховая депривация не привела к необратимым изменениям в слуховой системе, можно надеяться на успешные результаты реабилитации.
По всей видимости, здесь уместно провести аналогию с реабилитацией тугоухих больных - чем раньше проведена операция имплантации, тем более вероятен положительный результат. Предположительно это можно объяснить тем, что в этом случае имплантированный ребенок еще не имеет искаженных, вследствие нарушения слуха, образов слов, и у него нет необходимости переучиваться - новый словарь набирается на пустом месте.
Исходя из изложенных нами представлений, программу реабилитации глухого с детства ребенка нужно строить так, чтобы в процессе обучения он воспринимал речь ограниченного (небольшого) количества людей и для начала ограниченного количества одних и тех же слов. Во время занятий сурдопедагог должен говорить однообразно, не меняя интонации, не повышая голоса. Это необходимо для постоянства звуковой картины слов и тем самым более простого запоминания их образов. Опыт и образование подскажут сурдопедагогу, каким образом можно ускорить процесс обучения имплантированных пациентов.
И мы думаем, что во время занятий необходимо удерживать ребенка от повторения слов педагога, поскольку произношение ребенка искажено и естественно, что этот искаженный образ он волей-неволей будет пытаться утвердить в своей памяти наряду с нормальным. Этого, по-видимому, необходимо избегать, и с целью проверки правильности восприятия слов можно использовать, например, картинки.
На наш взгляд при обучении ребенка восприятию речи, в том случае если он уже умеет читать, занятие можно построить следующим образом. Необходимо выбрать соответствующую развитию ребенка и, что особенно важно, интересную для него книгу и читать ее вслух, но так, чтобы ребенок следил за текстом. Лучший вариант при таких занятиях - использование двух экземпляров книги.
И в заключение можно привести такое соображение. Попытайтесь понять речь пациента, тугоухого с детства, и вы заметите, что по мере общения с ним вы начинаете понимать его речь все больше и больше. То есть, вы как бы осваиваете новый русский, но искаженный для вас, язык. Можно представить, что нечто аналогичное происходит и с имплантированным пациентом. Как вы слышите речь тугоухого, так, по-видимому, в какой-то степени, и имплантированный пациент слышит вас. Но как вы начинаете понимать речь тугоухого все больше и больше, так и имплантированный подстраивается под свое восприятие вашей речи. Соотнесите эти картины и попытайтесь представить восприятие имплантированного пациента.
Исходя из приведенных рассуждений, одно можно сказать достаточно твердо: нельзя рассматривать имплантированного пациента как тугоухого, воспринимающего усиленную слуховым аппаратом речь и, естественно, ни в коем случае нельзя рассматривать его как нормальнослышащего. Хотя такое заблуждение, особенно среди пациентов, бытует.
В данном сообщении мы изложили наши представления, которые сложились из наших теоретических знаний и некоторого личного опыта, появившегося у нас после работы с имплантированными пациентами.
Литература
1. Фант Г. Акустическая теория речеобразования. Изд-во «Наука» М.: 1964.- 284
2. Цвикер Э., Фельдкеллер Р. Ухо как приемник информации.- М.: Связь, 1971.
3. Shannon V.S. Psychophysics of electrical stimulation // Audiological foundations of cochlear implants. Ed. Tyler R.S. San Diego. 1992.
4. Zurek P.M., Fromby C. Frequency discrimination ability of hearing impaired listeners // J.Speech Hear.Research.- 1981.- Vol.24, N 1.- p.108-112.
Вестн. оторинолар.- 1998.-4.
Кохлеарная имплантация - это последняя мировая разработка в области слуховой реабилитации глухих пациентов. Она имеет многолетнюю историю, а в последние годы ее распространение началось и в России (в настоящее время в нашей стране прооперировано менее 30 человек). Развитие этого направления реабилитации диктует необходимость знаний об особенностях слухового восприятия имплантированных больных. Представление о том, как имплантированный пациент воспринимает речевой сигнал, поможет в разработке реабилитационных мероприятий для достаточно специфического контингента тугоухих больных.
В нашем изложении мы будем опираться на характеристики импланта «Combi-40» австрийской фирмы «Med-el». Его основные параметры: 8 каналов, частота стимуляции в каждом канале 1515 Гц, CIS-стратегия кодирования, полоса частот 300-5500 Гц, уровень входного сигнала 40-100 дБ. Имеющиеся в мире разработки достаточно близки по своим параметрам к рассматриваемому импланту и поэтому проблемы реабилитации пациентов, имплантированных той или иной моделью, не различаются.
Рассмотрим некоторые аспекты функционирования кохлеарного импланта с точки зрения влияния параметров системы «Combi-40» на обработку и кодирование речевого сигнала.
1. Ширина спектра сигналов, обрабатываемых в речевом процессоре, находится в пределах от 300 Гц до 5,5 кГц.
Вполне логично представить, что отсутствие ощущений от более низких и более высоких частотных составляющих спектра речевого сигнала влияет на разборчивость речи.
2. Энергия речевого сигнала измеряется в ограниченном количестве частотных полос.
Это означает, что весь спектр речевого сигнала делится на 8 полос и амплитуда импульса на электроде определяется энергией, содержащейся в данной частотной полосе. Из этого следует, что все частотные составляющие каждой полосы кодируются одним электрическим стимулом и нет различий в ощущениях при стимуляции любым из тональных сигналов, относящихся к одной частотной полосе, т.е. к одному каналу.Например, для 5-го канала электрический стимул, подаваемый на электрод в ответ на любой из равных по амплитуде тональных сигналов в полосе частот 1458-1697 Гц, одинаков и, следовательно, нет различий в слуховых ощущениях, вызываемых частотными составляющими этого диапазона. С учетом того, что рассматриваемый нами имплант имеет 8 каналов, больной может различать только 8 частотных групп без тонкой частотной дифференцировки. Отсюда следует, что частотная структура речевого сигнала, передаваемая в слуховую систему имплантированного пациента кардинально отличается от нормы (в норме дифференциальный порог по частоте не более 1%). У тугоухих больных частотная структура воспринимаемой речи также нарушена дифференциальный порог по частоте у них превышает нормальный в 10 раз [4]), но все-таки в меньшей степени, чем у имплантированных пациентов. Поэтому у тугоухих больных производится более тонкий, чем у имплантированных пациентов, частотный анализ.
3. Мгновенный спектр речевого сигнала поступает на электроды импланта с постоянными временными задержками в 80 мкс, т.е. между восприятием ВЧ и НЧ частей спектра звукового стимула максимальная временная задержка равна 640 мкс. Причем частотные полосы передаются не от высоких к низким, а в иной последовательности. Например, при отсчете каналов от апекса стимулы подаются на электроды в таком порядке: 1-5-2-6-3-7-4-8. Следовательно, частотные полосы передаются не последовательно, от высоких к низким частотам, а вперемешку.
В отличие от этого, в норме, так же как и у тугоухих пациентов, пользующихся слуховым аппаратом, восприятие начинается с высоких частот, причем имеется все большая, нелинейно нарастающая, временная задержка все более низкочастотных составляющих речи. Так, например, стимул частотой 300 Гц воспринимается на более, чем 3 мс позже, чем стимул частотой 5500 Гц, при условии одновременного поступления их на овальное окно [2].
4. В подавляющем большинстве случаев частотные полосы импланта не совпадают по своему местоположению (определяемому размещением электродов) с частотными полосами нормальной улитки в соответствии с ее тонотопической организацией.
Это связано с тем, что в речевой процессор заложены постоянные границы полосовых фильтров и соответствие частотных полос импланта тонотопической организации улитки возможно только при условии соответствия определенных размеров улитки и определенной глубины погружения пучка электродов. Естественно, что соблюдение этого условия возможно в достаточно редких случаях.
5. Несмотря на используемую в речевом процессоре CIS-стратегию кодирования, при которой электрические импульсы, поступающие на электроды, не перекрываются во времени (последовательная стимуляция), нельзя исключить пространственного взаимодействия возбуждения слухового нерва. Т.е. соседние электроды могут раздражать одну и ту же область слухового нерва и, следовательно, частотные полосы речевого процессора будут возбуждать не соответствующие этим полосам волокна слухового нерва.
6. Частота стимуляции в каждом канале равна 1515 Гц, т.е. через каждые 640 мкс на любой, отдельно взятый электрод, поступает электрической стимул.
Однако известно, что минимальный рефрактерный период нервного волокна не превышает 1 мс, т.е. максимальная частота стимуляции, которая может быть однозначно передана по нервному волокну, менее 1000 Гц. Следовательно, любое волокно слухового нерва, возбуждаемое данным электродом, не может реагировать на каждый электрический стимул и можно представить, что они возбуждаются в случайном порядке, т.е. стохастически.
7. И, наконец, еще одно замечание. Тонотопическая организация улитки, опираясь на которую программируется речевой процессор, соответствует нормальному слуху. Но тогда встает вопрос: имеется ли она при врожденной периферической глухоте, т.е. тонотопика закладывается в эмбриогенезе или она формируется после рождения благодаря строению улитки? И как отражается на тонотопике полное отсутствие рецепторных элементов и соответственно изменение тех параметров системы частотной настройки улитки, которые определяются деятельностью волосковых клеток?
Итак, если рассмотреть все эти пункты в совокупности, можно увидеть, что картина речи, воспринимаемая имплантированным пациентом значительно отличается от нормальной по временным и частотным характеристикам. Причем аналогичные отличия можно найти и при сравнении имплантированных пациентов с тугоухими больными, которые пользуются слуховым аппаратом.
Учитывая приведенные особенности переработки речи речевым процессором и соответствующей электрической стимуляции слухового нерва, нельзя не согласиться со словами V.S. Shannon о том, что имеются достаточно веские основания рассматривать то, что и как слышит имплантированный пациент, как восприятие с помощью новой сенсорной системы [3].
Но самое удивительное то, что несмотря на столь значительные отличия кодирования речевой информации имплантированных пациентов от нормы и даже от тугоухих больных, многие пациенты, потерявшие слух после становления речи, через непродолжительное время лишь с небольшими затруднениями воспринимают живую речь только на слух.
Чисто умозрительно мы представляем себе процесс освоения новой речи следующим образом.
Позднооглохший, имея в памяти образы слов, соотносит новые образы, которые ему обеспечивает имплант, с имеющимися и набирает «словарь», опыт. Поскольку прежде он уже имел нормальный словарь, ему, по-видимому, достаточно просто освоиться с новыми образами слов, которые хотя в значительной степени и искажены, но их все-таки можно однозначно соотнести с существовавшими прежде. Возможно, что именно по этой причине возвращение к нормальному общению у большинства позднооглохших пациентов происходит достаточно быстро - в течение месяца. По всей видимости, это связано также с тем фактом, что речь имеет значительную избыточность (до 75% [1]) и устранение или изменение параметров речевого сигнала, происходящее при обработке в речевом процессоре, хотя и усложняет восприятие речи, но достаточно высокая разборчивость все же сохраняется. То есть, пусть и в искаженном виде, но некоторые характеристики речевого сигнала остаются в новых образах слов имплантированных и благодаря этому позднооглохшие пациенты успешно адаптируются к этим искаженным характеристикам. Насколько этого будет достаточно для освоения «нового языка», зависит от индивидуальных особенностей (интеллект, мотивация и т.д.) имплантированного пациента.
Позднооглохший достаточно быстро после первого включения обучается воспринимать речь одного определенного человека, того, с которым он чаще общается в процессе реабилитации. Для понимания речи другого необходимо некоторое время для подстройки восприятия. А после приспособления к восприятию новой картины речи имплантированный позднооглохший в дальнейшем даже может общаться по телефону.
Иное дело ранооглохшие. Они никогда не имели нормальных образов слов, а если когда-нибудь пользовались слуховым аппаратом, то, естественно, имеющиеся у них образы слов значительно искажены по сравнению с нормой. И к тому же эти искаженные образы слов ранее не обеспечивали им нормального речевого общения. После имплантации они начинают слышать, но совсем не так, как, пусть и искаженно, воспринимали речь ранее и поэтому им нужно отказаться от прежних стереотипов восприятия и с нуля осваивать новый язык. Если, в лучшем случае, слуховая депривация не привела к необратимым изменениям в слуховой системе, можно надеяться на успешные результаты реабилитации.
По всей видимости, здесь уместно провести аналогию с реабилитацией тугоухих больных - чем раньше проведена операция имплантации, тем более вероятен положительный результат. Предположительно это можно объяснить тем, что в этом случае имплантированный ребенок еще не имеет искаженных, вследствие нарушения слуха, образов слов, и у него нет необходимости переучиваться - новый словарь набирается на пустом месте.
Исходя из изложенных нами представлений, программу реабилитации глухого с детства ребенка нужно строить так, чтобы в процессе обучения он воспринимал речь ограниченного (небольшого) количества людей и для начала ограниченного количества одних и тех же слов. Во время занятий сурдопедагог должен говорить однообразно, не меняя интонации, не повышая голоса. Это необходимо для постоянства звуковой картины слов и тем самым более простого запоминания их образов. Опыт и образование подскажут сурдопедагогу, каким образом можно ускорить процесс обучения имплантированных пациентов.
И мы думаем, что во время занятий необходимо удерживать ребенка от повторения слов педагога, поскольку произношение ребенка искажено и естественно, что этот искаженный образ он волей-неволей будет пытаться утвердить в своей памяти наряду с нормальным. Этого, по-видимому, необходимо избегать, и с целью проверки правильности восприятия слов можно использовать, например, картинки.
На наш взгляд при обучении ребенка восприятию речи, в том случае если он уже умеет читать, занятие можно построить следующим образом. Необходимо выбрать соответствующую развитию ребенка и, что особенно важно, интересную для него книгу и читать ее вслух, но так, чтобы ребенок следил за текстом. Лучший вариант при таких занятиях - использование двух экземпляров книги.
И в заключение можно привести такое соображение. Попытайтесь понять речь пациента, тугоухого с детства, и вы заметите, что по мере общения с ним вы начинаете понимать его речь все больше и больше. То есть, вы как бы осваиваете новый русский, но искаженный для вас, язык. Можно представить, что нечто аналогичное происходит и с имплантированным пациентом. Как вы слышите речь тугоухого, так, по-видимому, в какой-то степени, и имплантированный пациент слышит вас. Но как вы начинаете понимать речь тугоухого все больше и больше, так и имплантированный подстраивается под свое восприятие вашей речи. Соотнесите эти картины и попытайтесь представить восприятие имплантированного пациента.
Исходя из приведенных рассуждений, одно можно сказать достаточно твердо: нельзя рассматривать имплантированного пациента как тугоухого, воспринимающего усиленную слуховым аппаратом речь и, естественно, ни в коем случае нельзя рассматривать его как нормальнослышащего. Хотя такое заблуждение, особенно среди пациентов, бытует.
В данном сообщении мы изложили наши представления, которые сложились из наших теоретических знаний и некоторого личного опыта, появившегося у нас после работы с имплантированными пациентами.
Литература
1. Фант Г. Акустическая теория речеобразования. Изд-во «Наука» М.: 1964.- 284
2. Цвикер Э., Фельдкеллер Р. Ухо как приемник информации.- М.: Связь, 1971.
3. Shannon V.S. Psychophysics of electrical stimulation // Audiological foundations of cochlear implants. Ed. Tyler R.S. San Diego. 1992.
4. Zurek P.M., Fromby C. Frequency discrimination ability of hearing impaired listeners // J.Speech Hear.Research.- 1981.- Vol.24, N 1.- p.108-112.
