气导数字助听器与人工耳蜗关键技术调查

崔杰 张红 郭媛媛

1 引言

我国听力损失患者人数众多，随着老龄化社会的到来，这个数字将进一步增加。为了提高听力损失患者的生活质量，配戴合适的辅助器具是有效的方法。目前市场上使用最多的辅助器具是气导数字助听器和人工耳蜗，国产数字助听器和人工耳蜗与国外产品相比有一定差距[1]。调查影响这两类产品性能的关键技术对于聚焦国产产品的技术突破点有一定指导意义。本文在调研两类产品现有技术的基础上，采用听力专家问卷调查的方式，调查了气导数字助听器和人工耳蜗的关键技术。

2 气导数字助听器相关技术调查

2.1 气导数字助听器技术特点

根据市场上流通的高端数字助听器资料，气导数字助听器涉及的技术汇总如下：①通道数/频带数。助听器将接收到的声音分成不同的频率区域，以分别进行处理。有的厂家除了通道数，还给出频带数的概念，一般一个通道内可对多个频带进行分析和处理。②动态范围压缩。针对听力损伤患者的重振现象提出，即非线性放大，对高强度声音的增益进行不同程度的压缩。目前常用的技术包括宽动态范围压缩（wide dynamic range compression，WDRC）[2]和增强动态范围压缩（enhanced dynamic range compression，EDRC）[3]。③反馈抑制。为了减轻“啸叫”的信号处理技术，目前使用较多的是自适应相位抵消技术[4]。④自适应指向性。采用多个传声器经过阵列处理形成不同的接收指向性，对与目标信号方位不同的噪声进行衰减，提高信号的信噪比[4]。目前大都采用自适应技术，对指向性进行自适应调整。⑤降噪。指单通道语音增强，对背景噪声进行衰减以提高信号信噪比。⑥风噪、瞬噪。对风噪声和瞬时噪声进行针对性抑制的技术。⑦多套程序。针对助听器配戴者所处的不同聆听环境，设置多套程序，每套程序有不同的补偿和信号处理方案，目前高端助听器都借助场景识别技术进行自动切换。⑧双侧声处理。对双耳配戴助听器的双侧传声器信号进行综合处理。除了信号处理技术外，双侧声处理还需要语音信号的无线传输技术作为支撑。⑨开放耳验配。为减轻“堵耳效应”的解决方案，在耳模上加通气孔或者采用开放式耳塞，但这同时可能增加声反馈。⑩主动降低堵耳效应。采用信号处理的方法，例如降低频，来减轻“堵耳效应”。⑪无线控制。利用蓝牙技术或厂家自定义的无线技术对助听器进行音量调整、程序切换等控制，以替代助听器壳体上的按钮或旋钮控制。⑫电子产品无线连接。将手机、电视等电子产品的音频信号通过无线传输的方式传送给助听器，不使用麦克风，一方面可减小噪声的影响，另一方面避免声反馈。有的助听器通过最新的蓝牙技术与智能手机直接相连，有的通过中转设备进行协议转换。⑬数据存储。对助听器的使用数据进行记录存储，例如每天助听器的使用时间、每个程序的使用时间、常用音量大小等，可为助听器的调整提供参考。⑭自我学习。利用助听器存储的数据进行自学习。目前，由于助听器芯片的资源和功耗等问题，可训练的内容较少。⑮集成真耳耦合腔差测试。通过外接细声管、传声器和相应的软件可以对真耳增益进行测试的技术，主要用于配合度较低的儿童患者。⑯耳鸣掩蔽功能。针对既有听力下降又有耳鸣的患者设计，掩蔽声可以是预存储在助听器中的声音，也可以是通过无线传输的手机等音频设备中的声音。

2.2 气导数字助听器关键技术调查

为了分析上述助听器技术在助听器配戴过程中的重要性，采用调查问卷的形式对助听器验配专家进行咨询，专家对影响气导助听器性能的技术的重要性给出评分，每项满分10分。共收回来自多家医院的专家反馈问卷19份，对所有问卷的评分进行平均，结果如表1所示。

表1 气导数字助听器技术重要性专家调查问卷结果

各项技术根据评分高低的排序：降噪＞动态范围压缩=反馈抑制＞开放耳验配＞双侧声信号处理＞听力补偿通道数＞自适应指向性＞手机无线连接=自我学习＞风噪、瞬时噪声抑制＞无线控制＞自动程序切换。另外，还有专家提出其他技术，包括定位（防丢失）、与人工耳蜗协同工作和移频技术。

根据上述调查，影响数字助听器性能的主要因素是降噪、动态范围压缩、反馈抑制、开放耳验配等提高配戴聆听舒适度和言语理解度的相关技术，其中除了开放耳验配，其他技术都属于信号处理相关技术。

3 人工耳蜗相关技术调查

3.1 人工耳蜗技术特点

根据市场上流通的人工耳蜗资料，涉及的技术汇总如下：①编码策略（言语策略）。将声波转换成电脉冲信号的编码规则，决定如何分析言语信号并刺激电极，对提高配戴者言语识别能力起决定性作用[5]。②声窗（动态范围）。能引起受试者听觉反应对应的电流输入值与受试者感觉声音最大但舒适时对应的电流输入值之间的差值。③刺激通道数。一般与电极数量对应，即电极在耳蜗内的分布数量。AB公司的HiRes Fidelity声称的120通道是指声信号处理方面的参数。④刺激速率。单个电极的刺激速率指每秒向一个电极发送的刺激脉冲数。总的刺激速率指所有的电极数乘以单个电极的刺激速率。⑤电极有效长度。电极插入耳蜗内的长度，插入的长度与能刺激的频率范围有关。⑥其他。自动聆听环境切换、降噪和指向性技术与助听器的相关技术相同。另外，人工耳蜗是植入性设备，除了上述技术，还涉及的电极形态、电极工艺、植入体材料、传输线圈等技术。

3.2 人工耳蜗关键技术调查

为了分析上述人工耳蜗相关技术在人工耳蜗使用过程中的重要性，采用调查问卷的形式对人工耳蜗调试专家进行咨询。共收回来自多家医院的专家反馈问卷10份，对所有问卷的评分进行平均，结果如表2所示。

表2 人工耳蜗技术重要性专家调查问卷结果

各项技术根据评分高低排序：编码策略＞声窗＞指向性＞刺激通道数＞刺激速率＞降噪＞自动聆听环境切换＞电极长度。另外，还有专家提出其他技术，包括无线FM、风噪消除、瞬时噪声消除以及传声器防水。

人工耳蜗与气导助听器的刺激方式不同，编码策略决定了利用语音信号的何种特征进行电刺激，因此人工耳蜗的编码策略是决定人工耳蜗性能的最主要因素。

4 结论

本文在充分调研两类产品现有技术的基础上，采用专家问卷咨询的方式调查了气导数字式助听器和人工耳蜗的关键技术，对气导式数字助听器来说，专家认同的影响其性能的最重要因素是降噪；对人工耳蜗来说，专家认同的影响其性能的最重要因素是编码策略。本文调查结果对国产数字助听器和人工耳蜗技术的重点研发方向有一定的指导意义。