真耳测试评估助听器方向性麦克风降噪效果

张国军



真耳测试评估助听器方向性麦克风降噪效果

张国军1

【摘要】目的用真耳测试法比较助听器在方向性麦克风模式开启和关闭状态下真耳助听响应(real-ear aided response，REAR)的差值，得到不同频率、不同角度下方向性麦克风的衰减值。方法受试者为30例19～23岁听力正常者，测试时模拟40 dB HL平坦型听力损失，受试者在言语噪声下配戴畅听方向性麦克风助听器，使用真耳测试的方法，在0°、90°、135°、180°的方位上分别测试并比较助听器在方向性麦克风模式开启和关闭状态下250～6 000 Hz各频率的REAR值。结果与0°比较，当受试者面部与扬声器方位角呈90°时，助听器方向性麦克风在1 500、2 000、4 000、6 000 Hz的降噪水平有显著提高(P<0.05)；135°时降噪水平在1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 Hz有显著提高(P<0.05)；135°与90°比较，前者的降噪水平只在2 000、3 000 Hz处有显著提高(P<0.05)。扬声器方位角为180°时降噪水平在1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 Hz处较方位角0°时显著提高(P<0.05)；在3 000、4 000 Hz处较90°时有显著提高(P<0.05)；180°与135°比较，各频率降噪水平都无显著提高(P>0.05)。结论助听器方向性麦克风对于来自正后方和侧后方声音的衰减大于正前方和两侧。

【关键词】真耳测试；方向性麦克风；助听器

网络出版时间：2015-12-2815：132

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20151228.1512.020.html

早在上世纪70年代方向性麦克风就已经应用于助听器，方向性麦克风的应用可以提高信噪比，从而提高患者在噪声环境下的言语识别率[1～3]。上世纪90年代初，双麦克风在助听器指向性技术上的应用逐渐开始发展，许多学者开始对这一新技术的效果进行研究，通过一些实验发现在噪声环境下这一技术的确具有较好的效果[4]。随着助听器方向性麦克风技术的发展，出现了大量新的操作模式，如：自适应方向性麦克风、可编程极性图以及特定频率指向性。为进一步评估助听器方向性麦克风的效果，本研究应用真耳测试法探讨方向性麦克风助听器对不同角度、不同频率噪声的降噪效果。

1对象与方法

1.1测试对象受试者为听力正常者30例(30耳)，男女各15例，年龄19～23岁，平均21.13±1.07岁。测试前去除外耳道耵聍，既往均无耳外伤史、急慢性中耳炎等病史，经耳科检查无耳科疾病。

1.2真耳测试方法

1浙江中医药大学医学技术学院听力系(杭州310053)

1.2.1助听器调试在安静房间内(环境噪声控制在40 dB A以下)打开电脑，进入NOAH 3软件平台，输入250～8 000 Hz听阈皆为40 dB HL的听力图(在助听器适配范围内)，模拟平坦型听力损失；使用编程线将助听器(畅听11 BTE耳背式助听器)连接于已与电脑连接的Hi-Pro编程器上；用助听器调试软件(Inspire)中“最佳选配”的功能调试助听器，并关闭除方向性麦克风以外的其他降噪系统，助听器方向性麦克风模式开启和关闭也在调试软件中完成。

1.2.2测试真耳助听响应(real-ear aided response，REAR)在满足GB/T 16296-1996声场测听的标准隔声室(背景噪声在30 dB A以下)内，受试者坐于隔声室正中间，面对测试者，便于观察受试者表情及测试状态。丹麦尔听美公司FreeFit(瑞霏)真耳测试仪及测试所用扬声器置于隔声室内，扬声器中心与受试者外耳道口等高且距离1米，连接测试仪、扬声器的电脑置于隔声室外。测试时受试者单耳配戴使用导声管和硅胶耳塞连接的助听器，测试者进入瑞霏真耳测试仪操作软件的REAR测试界面，调整扬声器与受试者角度，分别在扬声器与受试者面部成0°、90°、135°、180°方位角的位置上(图1)测试在方向性麦克风模式开启和关闭状态下的REAR值，并计算两种模式下的REAR差值，REAR差值=方向性麦克风关闭状态REAR-方向性麦克风开启状态REAR。测试刺激声为瑞霏真耳测试仪自带言语噪声，强度为60 dB SPL，测试频率为250、500、750、1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 Hz。

图1　真耳测试扬声器方位示意图

1.3统计学方法 采用统计学分析软件SPSS17.0对结果进行单因素ANOVA分析，以P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

表1和表2为通过真耳测试法测得的扬声器位于不同角度下方向性麦克风开启或关闭模式下各频率的REAR值，扬声器位于不同角度下方向性麦克风开启和关闭模式下的REAR平均差值见表3。

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注：*与0°各频率REAR差值比较，P<0.05；△与90°各频率REAR差值比较，P<0.05

通过比较可见，方向性麦克风对0°角的作用最弱，即方向性麦克风不会削弱来自正前方的噪声，所以当噪声和言语信号同时来自正前方时，方向性麦克风的降噪效果并不明显，且0°角最大REAR平均差值出现在750 Hz，为0.77。当受试者面部与扬声器刺激信号呈90°时，与0°相比较，方向性麦克风在1 500、2 000、4 000、6 000 Hz上的降噪水平显著提高(P<0.05)，2 000 Hz处REAR差值最大，为1.5。当受试者面部与扬声器刺激信号呈135°时，较0°时方向性麦克风降噪水平在1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 Hz有显著提高(P<0.05)，以2 000 Hz处REAR差值最大，为3.4；扬声器方位角为135°时在2 000、3 000 Hz处降噪水平比90°时有显著提高(P<0.05)。当受试者面部与扬声器刺激信号呈180°时，在1 000、1 500、2 000、3 000、4 000、6 000 Hz处降噪水平较0°时有显著提高(P<0.05)，在3 000、4 000 Hz处降噪水平较90°时有显著提高(P<0.05)，以4 000Hz处REAR差值最大，为2.83；135°与180°比较，各频率降噪水平差异无统计学意义(P>0.05)，说明方向性麦克风对于来自正后方、侧后方声音的降噪作用相近；此外，在低频区域(250、500、750 Hz)各个方向上REAR差值相比较差异均无统计学意义(均为P>0.05)。

3讨论

在嘈杂环境中获得较好的言语识别率一直是许多助听器配戴者所期盼的[5]。助听器方向性麦克风能够提高信噪比、增加噪声环境下言语识别率。近年来，有许多国内外学者利用不同的测试方法来评估方向性麦克风的效果，主要包括主观测试和客观测试评估；其中主观测试包括自我评估量表、方向性麦克风的使用时间、配戴者对方向性麦克风的偏爱程度、噪声下的言语测试等；客观测试包括测试方向性指数(directional index，DI)、方向性比(front-to-back ratios，FBRs)和真耳助听响应(REAR)[5]。相对于主观测试而言，虽然客观测试不能非常直观有效地评估方向性麦克风在配戴者言语识别中的效果，但客观测试却可以避免主观测试中许多无法避免的影响因素，例如：受试者测试时的状态、注意力、理解力、文化程度、听力损失的类型和程度、听力损失的时间等等，而这些影响因素也会很大程度上影响配戴者对方向性麦克风效果的评估。

作为评估方向性麦克风效果的一种客观测试方法，真耳测试已经被公认为评价助听器性能的首选方法。应用真耳测试结果确定助听器的增益和输出，比使用功能增益(未助听听阈与助听听阈之差)更准确和可靠[6]。每个人都有特定的外耳道形态、容积和阻抗，这些会使不同频率、不同强度的声音在外耳道产生不同的增益，并在鼓膜表面产生不同的声压。通过真耳测试可以对助听器在真实使用中的放大性能进行客观评估，明确助听器在个体耳中是怎样对声音进行处理的。真耳测试结果主要与受试者听力损失程度、耳廓与外耳道生理特性及助听器增益设置等因素有关，具有客观、迅速等特点，可避免受试者听力损失性质、听力损失时间、未助听言语识别率等因素的影响，因此，虽然本研究的受试者是以听力正常人模拟40 dB HL平坦型听力损失来进行REAR测试，但不同受试者的外耳道形态、容积、阻抗等各不相同，仍可较好的反映40 dB HL平坦型听力损失者方向性麦克风助听器的配戴效果。另外，真耳测试作为一种能够真实地反映出配戴者近鼓膜处增益的客观测试方法，临床上常常能提供一些主观测试无法了解的信息，在评估方向性麦克风方面，真耳测试是一种快速便捷的方法，而客观测试中 FBRs就是通过正前方的REAR和正后方的REAR而快速获得。希望今后能够在不同性质、不同程度听力损失者中进一步展开真耳测试评估方向性麦克风效果的研究。

本实验所使用的助听器采用自适应方向性麦克风模式，可在全向性和方向性两种不同的麦克风模式之间切换。本实验所采用的测试角度分别是0°、90°、135°、180°，通过不同角度的测试能体现方向性麦克风模式开启和关闭状态下助听器对不同方位声源所进行的不同处理和放大。从文中结果可以看到方向性麦克风在不同角度、不同频率的衰减都不一样，对不同频率上各个角度的REAR差值两两比较，可见方向性麦克风在扬声器方位角为135°和180°的角度时，相对于0°与90°而言，对噪声的衰减有显著的提高，而135°与180°比较，没有显著差异(P>0.05),说明方向性麦克风对于来自正后方和侧后方噪声的衰减作用相近。 0°与180°的REAR差值一般在10～20 dB之间，但本实验的差值偏小。分析其原因，首先，可能与实验所用助听器方向性麦克风模式下极性的切换、测试时所使用耳模声学耦合系统有关，本研究所用畅听11 BTE采用自适应方向性系统，该系统能够自动捕捉和分析噪声源，并根据环境的变化自动选择极性图，当极性图从心形到超心形再到超级心形时，方向性麦克风对来自受试者180°声音的敏感性逐渐加强，但对来自0°声音的敏感性减弱；本研究调整扬声器测试角度时，方向性麦克风极性图是否调整为最佳并未进行检测；其次，本实验受试者佩戴的耳背式助听器皆以导声管和硅胶耳塞固定，并未为每位受试者定制耳模，硅胶耳塞对助听器声学效果的提升作用与定制式耳模相比较弱；另外，本实验所有受试者测试时全部模拟平坦型听力损失，250～8 000 Hz各频率听阈都为40 dB HL，依据此绝对平坦型听力图所做的助听器最佳选配与各频率听阈不同的听力图所做的助听器增益设置不同，也是导致本实验0°与180°REAR差值偏小的可能原因。

文中结果显示方向性麦克风对低频声音的衰减并不明显，但对于中高频声音的衰减却非常明显，这与方向性麦克风存在低频衰减的理论产生了分歧。低频衰减就是低频信号的灵敏度呈坡度下降，即在信号通过差分器时除了对后方的声音抵消之外，其他方向的低频信号也被部分抵消了，而且频率越低，抵消的越多，两个麦克风口间的距离越近，抵消的也越多[7]。造成本研究结果的原因，首先，可能与助听器方向性麦克风系统低频补偿功能有关，此功能在助听器开启方向性麦克风功能时会自动增加低频增益以补偿患者对低频声音的聆听需求。本实验过程中并未将此功能关闭，在方向性麦克风开启后助听器低频区域增益额外增加使得相应REAR值有所增加，最终导致低频REAR差值比高频REAR差值小。其次，可能与真耳测试仪自带言语噪声的频谱有关，本研究所用言语噪声与常规REAR测试所用扫频纯音有所区别，常规REAR测试一般采用200～8 000 Hz的扫频纯音为刺激信号，该测试音每个频率纯音的声强相同，与纯音相比，以言语噪声做测试音能够更好的体现助听器佩戴者在日常生活环境中的实际聆听效果；本研究采用瑞霏真耳测试仪自带言语噪声作为刺激信号，而言语噪声是通过对白噪声进行滤波处理而获得的噪声信号，该信号在250～1 000 Hz间声强相同，而在1 000～6 000 Hz间每倍频程递减12 dB[8]，由于该测试信号本身高频区域强度递减的特点，可能导致本研究结果的产生。再次，可能与该助听器所使用麦克风的声学特性、方向性麦克风的匹配等有关；助听器的频率响应能力和范围受到内部组成元件频率响应特性的影响，麦克风的频率响应就是其中之一，本研究助听器方向性麦克风系统所用两个麦克风对高频音响应能力较低频音弱可能导致现有结果的产生。另外，方向性麦克风的匹配是在使用过程中不断监测两个或多个麦克风的输出，并加以校正，使得几个麦克风的输出信号在相位、振幅上保持一致。本研究结果中，方向性麦克风对高频声衰减比低频明显也可能是由于所用助听器方向性麦克风失匹配而产生。

综上所述，本研究所使用助听器的方向性麦克风对于来自正后方和侧后方声音的衰减大于正前方和两侧。

参考文献4

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2孟娟，蒋涛．影响指向性传声器效果的因素[J]．听力学及言语疾病杂志，2005，13：273.

3Ricketts TA, Dittberner AB. Directional amPlification for improved signal-to-noise ratio: strategies, measurement, and limitations[M]. In: Valente M, ed. Strategies for selecting and verifying hearing aid.Fittings 2nd. New York:Thieme Medical Publishers, 2002.274~346.

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5Bentler RA. Effectiveness of directional micro phones and noise reduction schemes in hearing aids:a systematic review of the evidence[J]. J Am Acad Audiol, 2005, 16: 473.

6张敏，段吉茸．小儿助听器选配中RECD(真耳- 耦合腔差值)的运用[J]．中国听力语言康复科学杂志，2004(5)：27.

7顾军，段吉茸．助听器指向性技术[J]．中国听力语言康复科学杂志，2005(3)：28.

8王树峰，郗昕．助听器验配师(基础知识)[M]．北京：中国劳动社会保障出版社，2009.116~117．

(2014-12-25收稿)

(本文编辑周涛)

·听力康复·

【中图分类号】R764.5

【文献标识码】A

【文章编号】1006-7299(2016)01-0071-04

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.01.018