topics in amplification

Październik 2013
TOPICS IN AMPLIFICATION
Słyszenie dźwięków wysokotonowych z
zastosowaniem Frequency Composition™
Najważniejszą funkcją aparatu słuchowego jest
odpowiednie wzmocnienie i przetworzenie
sygnału, zapewniające odbiór różnych dźwięków
oraz poprawę rozumienia mowy. W większości
sytuacji maksymalizacji korzyści z aparatu
dokonuje się przez odpowiednie modelowanie
wzmocnienia. Niestety w przypadku głębokich
ubytków wysokotonowych lub/i tzw. częściowej
głuchoty w zakresie wysokich częstotliwości
stosowanie dużych wzmocnień nie przynosi
pożądanych efektów, nierzadko przyczyniając
się jednocześnie do powstania niekorzystnych
efektów ubocznych (sprzężenie).
W praktyce klinicznej głębokie niedosłuchy
wysokoczęstotliwościowe obserwowane są
często. Davis (1995) stwierdził, iż tego typu ubytek
słuchu pojawia się u aż 24 % Pacjentów w wieku
60+ (średni niedosłuch dla częstotliwości 4,6 i 8
kHz wynosił 75 dB HL lub więcej). Głęboki niedosłuch wysokotonowy najczęściej związany jest z
tzw. martwymi polami ślimaka (Vinay i Moore,
2007), czyli takimi obszarami narządu spiralnego,
dla których obserwuje się dysfunkcje komórek
słuchowych lub/i odpowiadających im włókien
Sygnał oryginalny
(niewzmocniony)
nerwu słuchowego (Moore i Glasberg, 1997).
Ponieważ komórki słuchowe martwych obszarów
nie reagują na stymulację akustyczną, klasyczne
wzmocnienie tych częstotliwości wydaje się być
bezcelowe. Wykazano, że osoby z wysokoczęstotliwościowym martwym obszarem nie słyszą
wysokotowych spółgłosek trących jak np. /s/ i /z/
(Stelmachowicz i in., 2002; Stelmachowicz i in.,
2004). Wysokoczęstotliwościowy niedosłuch
zawsze prowadzi do problemów ze zrozumiałością
mowy, myleniem słów itp. Opracowany przez
Bernafon układ Frequency Composition™ jest
systemem poprawy percepcji dźwięków wysokotonowych, dedykowanym właśnie Pacjentom z
głębokimi ubytkami wysokotonowymi (Rys. 1).
Frequency Composition™ jest algorytmem
przenoszącym wysokoczęstotliwościową
informację, "niedostępną percepcyjnie" dla osób z
martwymi polami, w zakres średnich częstotliwości, dla których próg słyszenia jest zazwyczaj o
wiele lepszy. Jednakże, w odróżnieniu od innych
tego typu układów dostępnych na rynku,
­Frequency Composition™ nie zawęża całkowitego pasma częstotliwościowego dźwięku.
LF
MF
HF
Duplikacja wysokich
częstotliwości (pasmo źródłowe)
HF
Kompresja częstotliwościowa
wys.częst.
HF
HF
Przeniesienie wys.częst. w
średnie częst. (pasmo docelowe)
LF
Rysunek 1: Zasada funkcjonowania Frequency Composition™.
www.bernafon.com
MF
HF
30
Średnie wzmocnienie funkcjonalne dla Frequency CompositionTM
Średnie wzmocnienie funkcjonalne bez Frequnecy CompositionTM
Wzmocnienie funkcjonalne [dB]
25
20
15
10
5
0
1000
1500
2000
3000
4000
6000
8000
Częstotliwość [Hz]
Rysunek 2: Porównanie wzmocnienia funkcjonalnego otrzymanego w pomiarze z włączonym i wyłączonym Frequency Composition™.
Dzięki temu, Frequency CompositionTM zwiększa
znacznie rozumienie mowy, minimalizując jednocześnie niepożądane zniekształcenia sygnału.
Poprawa percepcji dźwięków
wysokoczęstotliwościowych
Korzyści wynikające ze stosowania Frequency
Composition™ przeanalizowano wykorzystując
pomiar tzw. funkcjonalnego wzmocnienia.
W odróżnieniu od typowo “obiektywnego”
REM (real ear measurements – akustyka ucha
rzeczywistego), pomiar wzmocnienia
funkcjonalnego ma charakter o wiele bardziej
“subiektywny” oraz lepiej charakteryzuje
percepcję dźwięku przez Klienta.
Procedura określenia wzmocnienia funkcjonalnego
bazuje na pomiarze progów słyszenia w polu
swobodnym. W ogólności można przyjąć, iż
wzmocnienie funkcjonalne jest różnicą progów
detekcji wyznaczonych z aparatem i bez aparatu.
Im większe wzmocnienie funkcjonalne, tym
większa korzyść z aparatu słuchowego. W niniejszym przypadku wzmocnienie funkcjonalne
oznaczało różnicę progów detekcji z włączonym i
wyłączonym Frequency Composition™.
Rys. 2 przedstawia uśrednione krzywe wzmocnienia funkcjonalnego otrzymane dla grupy 15
Użytkowników aparatów słuchowych. Wypełnione oraz niewypełnione symbole przedstawiają
- odpowiednio - dane otrzymane dla włączonego i
BERNAFON
wyłączonego układu Frequency Composition™.
W przypadku najwyższych częstotliwości
wzmocnienie funkcjonalne otrzymane dla
Frequency Composition™ jest większe. Dla
niskich częstotliwości (czyli w paśmie, na które
nie ma wpływu Frequnecy Composition™) nie
stwierdzono statystycznie istotnych różnic pomiędzy
wartościami wzmocnienia funkcjonalnego.
Jakość i barwa dźwięku
Przesunięcie składowych wysokotonowych w
pasmo średnich częstotliwości zmienia znacznie
strukturę widmową sygnału. W ogólnym przypadku
modyfikacja tego typu powinna wpłynąć na
percypowaną barwę dźwięku.
Frequency Composition™ zaprojektowano w ten
sposób, iż wprowadzane zniekształcenia sygnału
są zaniedbywalnie małe. Pasmo docelowe
zostało ograniczone “oddolnie” tak, że informacja
wysokotonowa nie może być przeniesiona w
zakres poniżej 1,5 kHz. Dzięki temu uniknięto
zniekształceń struktury formantowej mowy,
bardzo istotnej dla rozpoznawania głosek (Dillion,
2012). Wysokoczęstotliwościowa informacja jest
dodawana do pasma średnich częstotliwości, lecz
nie niższych niż 1,5 kHz. Ponadto, oryginalna
informacja wysokoczęstotliwościowa nie jest
usuwana z sygnału, tak więc pasmo dźwięku
przetworzonego Frequency Composition™
nie zostaje zawężone, czego dowodzi analiza tzw.
spektrogramów różnicowych.
TOPICS IN AMPLIFICATION
Spektrogram różnicowy wyznacza się w oparciu
o dwa “standardowe” spektrogramy obrazujące
czasowe zmiany widma dźwięku. Spektrogram
różnicowy przedstawia różnicę spektrogramów
określonych w tym samym przedziale czasu, przy
czym w omawianym przypadku każdy z nich
zawierał dane dla włączonego i wyłączonego
Frequency Composition™ (Rys. 3).
została zmodyfikowana. Frequency Composition™ przetwarza więc sygnał wtedy, kiedy jest
to konieczne, nie zniekształcając głosek, które są
dla Użytkownika słyszalne nawet bez włączenia
tego układu.
Jakość oraz naturalność barwy dźwięku jest
bardzo ważna dla większości Klientów. Celem
subiektywnej oceny brzmienia sygnałów
przetworzonych przez Frequency Composition™
przeprowadzono badanie kwestionariuszowe
wykorzystujące protokół SSQ (Speech, Spatial,
and Qualities of Hearing questionnaire;
Gatehouse i Noble, 2004). Doświadczenie to
wykazało brak statystycznie istotnych różnic
pomiędzy subiektywną oceną jakości dźwięku
dla włączonego i wyłączonego Frequency
Composition™. Wynik eksperymentu dowiódł
więc, iż układ ten nie wpływa niekorzystnie na
barwę dźwięku.
Indywidualizacja ustawień
Rysunek 3: Przykładowy spektrogram różnicowy
wyznaczony w pomiarach.
Największa intensywność spektrogramu
różnicowego (a więc największa czasowoczęstotliwościowa różnica) zauważalna jest dla
pasma średnich częstotliwości. Różnica ta
obrazuje informację wysokoczęstotliwościową
przeniesioną w pasmo średnich częstotliwości.
Dla pozostałych częstotliwości spektrogram
różnicowy oscyluje wokół 0 dB, co oznacza brak
wpływu (zniekształceń) dźwięku Frequency
Composition™ na te pasma częstotliwościowe.
Dopasowanie Frequency Composition™ w Oasis
jest procesem w zasadzie całkowicie zautomatyzowanym. W razie konieczności, Oasis aktywizuje
Frequency Composition™ oraz dobiera odpowiednie parametry działania układu (pasmo docelowe,
intensywność, Rys. 4). Oasis porównuje dane
audiometryczne obydwóch uszu, a w przypadku
asymetrii niedosłuchu, ustawia Frequency
Composition™ podług danych dla ucha gorszego
Jak widać na Rys. 3, Frequency Composition™
nie redukuje pasma sygnału oraz nie “usuwa”
informacji wysokoczęstotliwościowej, dzięki
czemu sygnał oryginalny nie jest zniekształcany.
Ponadto, pasmo poniżej 1,5 kHz pozostaje
“nietknięte”, co ma niebagatelne znaczenie dla
percepcji mowy.
Analizując przebieg całej rejestrowanej wypowiedzi
dochodzimy do wniosku, że Frequency
Composition™ przetworzył głoski /z/ i /s/, czyli
fonemy, które są niesłyszalne dla Pacjenta.
Jednocześnie, dobrze słyszalna niskoczęstotliwościowa i relatywnie “głośna” głoska /a/ (pomiędzy
0,4 i 0,6 sekundy nagrania) praktycznie nie
BERNAFON
Rysunek 4: Dane audiometryczne oraz wyznaczone na ich
podstawie pasma źródłowe i docelowe
TOPICS IN AMPLIFICATION
54_PL - 03.06.2013
Od 1946 roku z wielką pasją projektujemy, ulepszamy oraz wprowadzamy na rynek nowoczesne systemy
wspomagające słyszenie, które umożliwiają osobom z uszkodzonym słuchem powrót do świata
dźwięków. Szwajcarska technologia, precyzja oraz otwartość na nowe wyzwania sprawiają, iż nasze
LIteratura
oraz
synchronizuje
w prawym
i lewym
produkty
doceniło ustawienia
wielu Protetyków
Słuchu
oraz Pacjentów.
Naszym nadrzędnym celem jest ciągły
aparacie.
Davis,
A.
(1995).
Hearing
Adults
. London:
Whurr.
rozwój,
udoskonalanie
naszych ulepszamy
produktów oraz
oraz wprowadzamy
usług.
Nasi
pracownicy
oraz
przedstawiciele
Od
1946nieustanne
roku z wielką
pasją projektujemy,
nainrynek
nowoczesne
systemy
obecni są w ponad
70 państwach.
To właśnieosobom
dzięki nim
osoby
dotknięte
niedosłuchem
mogą
swobodnie
wspomagające
słyszenie,
które umożliwiają
zDillon,
uszkodzonym
słuchem
powrót
do
świata
H. (2012). Hearing Aids, Second Edition. Thieme,
Rys.
4 przedstawia
audiogramy
typowych
komunikować
się oraz
cieszyć
się
pełnią
życia.oraz otwartość
dźwięków.
Szwajcarska
technologia,
precyzja
na nowe
wyzwania
sprawiają, iż nasze
Boomerang
Press
Aus.
wysokoczęstotliwościowych
niedosłuchów
produkty doceniło wielu Protetyków
Słuchu oraz Pacjentów.
Naszym
nadrzędnym
celem jest ciągły
Moore, B. C. J., Glasberg, B. R. (1997). A model of
(górne
panele)
oraz
wyznaczone
na
ich
podstawie
rozwój, nieustanne udoskonalanie naszych produktów oraz
usług.perception
Nasi pracownicy
przedstawiciele
loudness
applied tooraz
cochlear
hearing loss.
optymalne
obecni są wustawienia
ponad 70 Frequency
państwach.Composition™
To właśnie dzięki nimAuditory
osoby dotknięte
niedosłuchem
mogą swobodnie
Neurosci, 3,
289–311.
(dolne
panele).się
Kolor
czerwony
(rozważamy
komunikować
oraz
cieszyć się
pełnią życia.
Stelmachowicz, P. G., Pittman, A. L., Hoover, B. M.,
w tym przypadku ucho prawe) oznacza pasmo
Lewis, D. E. (2002). Aided perception of /s/ and /z/ by
docelowe, tzn. zakres częstotliwości do którego
hearing-impaired children. Ear Hear, 23(4), 316–324.
przenoszona jest wysokotonowa informacja
Stelmachowicz, P. G., Pittman, A. L., Hoover, B. M.,
z pasma źródłowego (kolor szary). Pasmo
Lewis, D. E., Moeller, M. P. (2004). The importance of
docelowe jest parametrem bezpośrednio prograhigh-frequency audibility in the speech and language
mowalnym, natomiast pasmo źródłowe zależy
development of children with hearing loss. Arch
pośrednio od dobranego pasma docelowego.
Otolaryngol Head Neck Surg, 130(5), 556–562.
Im większy zakres częstotliwościowy ubytku
Vinay, S. N., Moore B. C. J. (2007). Prevalence of dead
słuchu, tym szersze pasmo źródłowe oraz większe
regions in subjects with sensorineural hearing loss.
przesunięcie składowych wysokoczęstotliwościoEar Hear, 28, 231–241.
wych w kierunku niższych częstotliwości.
Efektywne protezowanie głębokich
niedosłuchów wysokotonowych
Bernafon AG
Morgenstrasse 131
3018 Bern
Phone +41 Siedziba
31 998 15 15
Światowa
Fax +41 31 998 15 90
Szwajcaria
Bernafon AG
Morgenstrasse 131
3018 Bern
Phone +41 31 998 15 15
Fax +41 31 998 15 90
Acustica Sp. z o.o.
ul. Hynka 73A
80-465 Gdańsk
Tel. +48 58 511 08 03
Faks +48 58 511 17 81
Polska
Acustica Sp. z o.o.
ul. Hynka 73A
80-465 Gdańsk
Tel. +48 58 511 08 03
Faks +48 58 511 17 81
Bernafon Companies
Australia ∙ Canada ∙ China ∙ Denmark ∙ Finland ∙ France ∙ Germany ∙ Italy ∙ Japan ∙ Korea ∙ Netherlands ∙ New Zealand ∙ Poland ∙ Spain ∙ Sweden ∙
Switzerland ∙ Turkey ∙ UK ∙ USA
Bernafon Companies
Australia ∙ Canada ∙ China ∙ Denmark ∙ Finland ∙ France ∙ Germany ∙ Italy ∙ Japan ∙ Korea ∙ Netherlands ∙ New Zealand ∙ Poland ∙ Spain ∙ Sweden ∙
Switzerland ∙ Turkey ∙ UK ∙ USA
www.bernafon.com
10.13/BAG/PL/subject to change
Frequency Composition™ jest system poprawiającym percepcję sygnałów wysokotonowych,
dedykowanym Pacjentom z dużymi ubytkami
w zakresie wysokich częstotliwości. Układ ten
zaprojektowano w ten sposób, iż “obróbka”
sygnału nie wpływa negatywnie na jakość
odbieranego dźwięku. Wyznaczone
wzmocnienie funkcjonalne dowodzi, iż Frequency
Composition™ znacznie poprawia percepcję
dźwięków wysokoczęstotliwościowych u
Pacjentów
z głębokim niedosłuchem w tym
Światowa
Siedziba
zakresie
częstotliwości.
Szwajcaria
Polska