現(xiàn)代聽力保護(hù)的基本原理和技術(shù)

蔣濤

聽力學(xué)是探討和研究人的聽覺生理、病理及康復(fù)的一門學(xué)科，究其本質(zhì)首先是保護(hù)聽力，其次才是聽力康復(fù)。在聽力保護(hù)不足，導(dǎo)致聽力損失的前提下，聽力康復(fù)應(yīng)運而生。聽力學(xué)家的首要任務(wù)是驗配聽力保護(hù)器械，其次是驗配助聽器。即將啟動的2018年“愛耳日”主題“聽見未來，從預(yù)防開始”，將預(yù)防和保護(hù)提升到一個全新高度。由噪聲等引起的聽力損失大部分是可通過預(yù)防和保護(hù)而避免，但是，無論國外還是國內(nèi)聽力保護(hù)實踐依然滯后，學(xué)術(shù)研究和臨床工作重點集中在診斷和康復(fù)。鑒于此，本期小詞典介紹聽力保護(hù)所涉的基本原理和核心技術(shù)，希望能將未來的聽力水平和當(dāng)前的聽力保護(hù)放在具有協(xié)同效應(yīng)的戰(zhàn)略層面思考和實踐。

1 聽力保護(hù)基本原理

Hearing conservation和hearing protection是聽力學(xué)常見并混用的兩個術(shù)語，雖然中文含義均指對聽力保護(hù)，英文原文還是有差別。Conservation一般指對現(xiàn)狀的保留、維系和保護(hù)，就聽力而言，所涉范圍更廣；hearing conservation的英文定義是prevention or reduction of hearing impairment through a program of identification of risk,monitoring of hearing，protection from hazardous noise，and education[1]，譯成中文是通過危險因素鑒定、聽力監(jiān)測、有害噪聲防護(hù)和教育等計劃來預(yù)防或減少聽力受損；不僅需要對現(xiàn)有聽覺能力的維護(hù)，使其正常工作，還需采取相應(yīng)措施和手段避免或防治任何外來或其他損害聽力的威脅。hearing protection的定義指broad category of devices and techniques designed to attenuate hazardous levels of noise，中文可以譯成衰減有害噪聲級的各種類型裝置和技術(shù)，聽力保護(hù)是指一種裝置或行為。二者差別在于前者描述的是保護(hù)聽力的一系列行為措施，后者主要是用于保護(hù)聽力的器械或裝置。由于中文習(xí)慣，這兩個英文均被譯為聽力保護(hù)。

聽力保護(hù)采用先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗實現(xiàn)。我國最新頒布的《國家職業(yè)病防治規(guī)劃（2016-2020年）》[2]鼓勵通過科研及成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用提高職業(yè)病防治水平，支持職業(yè)病防治基礎(chǔ)性科研工作，推進(jìn)發(fā)病機理研究，在重點人群和重點行業(yè)開展流行病學(xué)調(diào)查，開展早期職業(yè)健康損害、新發(fā)職業(yè)病危害因素和疾病負(fù)擔(dān)等研究，為制定防治政策提供依據(jù)，其中攻克噪聲聾等疾病的防治技術(shù)尤為重要。

保護(hù)作業(yè)人員聽力有兩種方法：一是從噪聲源入手，采用合理的工程技術(shù)，改造噪聲源設(shè)備、噪聲環(huán)境、傳播途徑和噪聲接受位置達(dá)到降噪目的。由于大部分噪聲源設(shè)備固有運行特點，降噪效果有限，難以達(dá)到聽力保護(hù)最佳效果，如渦輪噴氣飛機起飛瞬間加速產(chǎn)生的噪聲聲功率級高達(dá)150～160 dB，現(xiàn)有的工程技術(shù)很難控制這種巨大的氣動力聲源。第二種方法采用聽力保護(hù)裝置，在噪聲傳播過程中實施有效衰減，確保噪聲進(jìn)入人耳前的強度符合現(xiàn)行的聽力保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。這種方法因人而異、因地而行，具有較大的靈活性，是聽力保護(hù)的常用方法。

1.1 聽力保護(hù)器械（hearing protection devices，HPD）

是對用于人體耳際處噪聲衰減裝置的統(tǒng)稱，又稱為護(hù)聽器（ear protector）。聽力保護(hù)裝置的工作原理和工程降噪一樣，采用具有噪聲傳播能量衰減的聲學(xué)材料和參照人耳結(jié)構(gòu)的外形設(shè)計，達(dá)到降噪效果。如果保護(hù)裝置性能好，驗配準(zhǔn)確，使用得當(dāng)?shù)脑?，聲衰減量值可以達(dá)到20～30 dB，換言之，當(dāng)外部噪聲為100 dB（A）時，如果所選的護(hù)聽器衰減值為25 dB，實際進(jìn)入人耳的噪聲級約為75 dB（A），按理想狀態(tài)，如果該作業(yè)人員正確使用護(hù)聽器的話，其噪聲暴露將低于80 dB（A），從而達(dá)到聽力保護(hù)的目的。當(dāng)然這僅僅是簡單計算，具體使用中尚有許多技術(shù)問題需要解決。培訓(xùn)是聽力保護(hù)項目主要工作之一。

1.2 工程聽力保護(hù)（engineering protection,EP）

是利用工程技術(shù)改造噪聲源設(shè)備、噪聲環(huán)境、傳播途徑和噪聲接受位置等的統(tǒng)稱。改善噪聲源設(shè)備是首先考慮的措施。工業(yè)生產(chǎn)使用的各種電機設(shè)備和動力機械是最常見的噪聲源，根據(jù)這些設(shè)備特點，一般按照動力設(shè)備噪聲控制、風(fēng)機噪聲控制、空氣壓縮機噪聲控制、泵類機械噪聲控制等分類實施工程技術(shù)改造。

鑒于篇幅有限，將不對工程技術(shù)做過多介紹，需要強調(diào)以下三點：①在做任何工程改造前，必須對所涉設(shè)備的噪聲性質(zhì)、特點及其使用有詳細(xì)了解，包括噪聲源的頻率特性和時間特點，比如常見的電動機噪聲為寬頻頻譜，隨著電機功率增加，會發(fā)生頻率變化，大功率電機低頻噪聲更顯著一些；一臺電機功率180 kW，轉(zhuǎn)速為960 r/m的電動機，可產(chǎn)生超過90 dB（A）的噪聲級；②工程聽力保護(hù)的目的是確保傳入人耳的噪聲級小于85 dB（A）的聽力保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。如果過分強調(diào)降噪，不考慮噪聲暴露級和時間，會造成資源浪費，并影響生產(chǎn)；③工程聽力保護(hù)必須和其它措施結(jié)合實施，包括聽力保護(hù)、聽力監(jiān)測和教育培訓(xùn)等，才能達(dá)到預(yù)期效果。

1.3 行政聽力管理（administration protection，AP）

聽力保護(hù)在采用技術(shù)和器械同時，還需政府監(jiān)管部門的積極參與和企業(yè)嚴(yán)格管理，才能達(dá)到顯著效果。行政聽力管理通過制訂一系列以聽力保護(hù)為目的員工工作崗位安排、時間調(diào)整、定期聽力檢測和教育以及聽力保護(hù)裝置使用培訓(xùn)等措施和規(guī)定，按照政府的聽力保護(hù)法規(guī)，定期檢測工作場所噪聲級和對環(huán)境影響，對新采購設(shè)備實施使用前評估，對長期使用的設(shè)備實施對比的年度檢測和調(diào)整等。

我國原衛(wèi)生部制定的《工業(yè)企業(yè)職工聽力保護(hù)規(guī)范》[3]（簡稱“保護(hù)規(guī)范”）對行政聽力管理有詳細(xì)規(guī)定?！侗Ｗo(hù)規(guī)范》首先對于符合行政聽力管理作業(yè)人員的噪聲暴露級有明確界定：要求暴露于LAeq，8≥85 dB的職工，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行基礎(chǔ)聽力測定和定期聽力監(jiān)測。

對暴露于作業(yè)場所LAeq，8≥90 dB的情況，應(yīng)優(yōu)先考慮采用工程措施降低作業(yè)場所噪聲。噪聲控制設(shè)備必須定期維修保養(yǎng)，確保噪聲控制效果；應(yīng)當(dāng)配備具有足夠聲衰減值、佩戴舒適的護(hù)聽器，并定期進(jìn)行聽力保護(hù)培訓(xùn)、檢查護(hù)聽器使用和維護(hù)情況，確保聽力保護(hù)效果。企業(yè)應(yīng)當(dāng)建立聽力保護(hù)檔案，按規(guī)定記錄、分析和保存噪聲暴露監(jiān)測數(shù)據(jù)和聽力測試資料；此外，應(yīng)每年對作業(yè)場所噪聲及職工噪聲暴露情況至少進(jìn)行監(jiān)測。在作業(yè)場所噪聲水平可能發(fā)生改變時，應(yīng)當(dāng)及時監(jiān)測。

對于首次在LAeq，8≥85 dB場所中從事工作的職工，應(yīng)當(dāng)在3個月內(nèi)接受聽力測試，記錄并保存基礎(chǔ)聽力圖。對已在LAeq，8≥85 dB場所中工作而未對基礎(chǔ)聽力檢查的職工，應(yīng)盡快在一年內(nèi)補做基礎(chǔ)聽力測定。同時，這些作業(yè)人員應(yīng)當(dāng)每兩年進(jìn)行一次跟蹤聽力測定；暴露于LAeq，8≥100 dB者，應(yīng)當(dāng)每年進(jìn)行一次跟蹤聽力測定。并將跟蹤聽力圖與基礎(chǔ)聽力圖進(jìn)行對比，排除其他影響因素，按GB-7582《聲學(xué)—耳科正常人的氣導(dǎo)閾與年齡和性別的關(guān)系》[5]的規(guī)定進(jìn)行修正以后，作為評定職工是否發(fā)生因職業(yè)性噪聲危害引起高頻標(biāo)準(zhǔn)聽閾偏移的依據(jù)。對于已發(fā)生高頻標(biāo)準(zhǔn)聽閾偏移的職工，應(yīng)當(dāng)在14天內(nèi)以書面形式將測試結(jié)果通知本人，并采取相應(yīng)聽力保護(hù)措施。

2016年12月我國頒布的職業(yè)病防治規(guī)劃，對于類似噪聲聾聽力檢查這種監(jiān)測提出具體要求，用人單位必須保證工作場所職業(yè)病危害因素定期檢測率達(dá)到80%以上，接觸職業(yè)病危害的勞動者在崗期間職業(yè)健康檢查率達(dá)到90%以上[2]，同樣適用于聽力保護(hù)項目。

2 護(hù)聽器簡介

護(hù)聽器是替人耳安裝了一道防噪的聲學(xué)阻攔。隨著噪聲管理和聽力保護(hù)法律法規(guī)的完善，護(hù)耳器制作材料和技術(shù)的提高，無論工業(yè)場所還是日常生活中，其使用率均顯著增長。加拿大對音樂家長期使用耳塞的案例分析顯示，從1990年起最初只有32%音樂家同意使用耳塞，1995年上漲到64%，1997年增加到72%，到了2005年已經(jīng)上升到94%，其中425名使用耳塞的音樂家中83%在14年后仍繼續(xù)使用，說明大多數(shù)音樂家意識到聽力保護(hù)重要性[5]。

護(hù)聽器的驗配和使用是一門嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)問，涉及材料學(xué)、聲學(xué)、工程設(shè)計、聽力學(xué)和醫(yī)學(xué)解剖學(xué)等多學(xué)科，護(hù)聽器必須通過正確驗配和全面培訓(xùn)，才能達(dá)到預(yù)期效果。對護(hù)聽器使用的評估和助聽器一樣，通過循證醫(yī)學(xué)客觀、科學(xué)和系統(tǒng)的方法實現(xiàn)。

2.1 護(hù)聽器分類

護(hù)聽器有不同分類方法。首先根據(jù)護(hù)聽器外形和佩戴位置，可分成耳罩式護(hù)聽器（earmuffs）和耳塞（earplugs）。

耳罩式護(hù)聽器（圖1）由耳罩或耳杯及頭繃組成，耳罩內(nèi)裝有向聚氨酯海綿、或玻璃棉，或液體等吸聲材料，用于衰減2000 Hz以上的高頻噪聲。

圖1 耳罩式護(hù)聽器

低于2000 Hz的噪聲，耳罩越小聲衰減較好。頭繃張力越大，其隔聲效果越好，但會影響其舒適性。市場常見的耳罩護(hù)聽器的平均聲衰減值在25 dB～28 dB，最高可達(dá)到39 dB，由于無法長時間保持理想狀態(tài)的佩戴方式，加之骨導(dǎo)或者空氣漏泄作用，很難在現(xiàn)實環(huán)境中實現(xiàn)最高的聲衰減效果。

耳塞式護(hù)聽器是插入外耳道內(nèi)，或置于外耳道口處的一種護(hù)聽器，由塑料、橡膠、硅膠和玻璃纖維等多種材料制成。這些材料具有較好的隔聲性，不易破損，強度、硬度和彈性適當(dāng)，容易清洗，消毒，不易產(chǎn)生永久性變形，老化和破裂，與皮膚接觸時不會有刺激性。耳塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計充分考慮到佩戴時容易放進(jìn)和取出，使用時不容易滑脫失落。攜帶方便。如果使用得當(dāng)，耳塞的聲衰減值一般在25～35 dB，對于高頻噪聲的強度衰減高于2000 Hz以下的噪聲。

耳塞式護(hù)聽器可分成標(biāo)準(zhǔn)型和定制型。標(biāo)準(zhǔn)型分大、中、小三個型號；標(biāo)準(zhǔn)型耳塞可進(jìn)一步分為可塑式（formable earplugs）和非可塑式（premolded earplugs）兩種，可塑式用防聲玻璃棉或橡皮泥等材料制成（圖2）非可塑式耳塞無法變形，需選擇不同大小型號使用。有些耳塞附帶有一個頭繃（圖3），能起到固定耳塞的作用，能提高佩戴穩(wěn)定性和密封性。

定制型耳塞可以在個體耳朵取模基礎(chǔ)上，用硅膠或者光合成材料制作，這種耳塞密封性好，配搭舒適，聲衰減性能較好。但是如果耳模樣獲取質(zhì)量不高，會大大影響降噪效果。

圖2 可塑性性耳塞護(hù)聽器 圖3 頭繃耳塞護(hù)聽器

此外，還有一些其它用途的耳塞，如音樂家常用的高保真耳塞（hi-fi earplugs），這是一種特殊聽力保護(hù)裝置，通過耳塞的過濾器，使頻段內(nèi)各頻率聲均衡聲衰減，以保證音樂的高度真實再現(xiàn)，常用的有Er-15和Er-25高保真耳塞等（圖4）。

圖4 Hi-Fi耳塞護(hù)聽器

按照護(hù)聽器對聲音處理和衰減技術(shù)，可以分成被動式降噪護(hù)聽器和主動式降噪護(hù)聽器。被動式降噪技術(shù)采用無動力的機械裝置，比如護(hù)聽器耳罩表面開一通氣孔，或內(nèi)裝一個機械閥門，當(dāng)噪聲級低于110～120 dB時，在1000 Hz以下，無明顯聲衰減，一旦噪聲級超過120 dB時，通氣孔內(nèi)形成渦流產(chǎn)生低頻聲音衰減，可實現(xiàn)輸入每增加2～4 dB，可提高1 dB的衰減。主動式降噪護(hù)聽器采用有源動力降噪，可采用數(shù)字信號處理技術(shù)達(dá)到相同效果。這種在拐點以上才開始降噪的裝置又被稱為非線性降噪護(hù)聽器，主要用在火器射擊或者渦流噴氣飛機噪聲環(huán)境，作業(yè)人員還需保持一定的言語溝通能力。

2.2 護(hù)聽器驗配及使用

護(hù)聽器是一個必須充分考慮上述噪聲暴露環(huán)境、噪聲源性質(zhì)、噪聲傳播方式和作業(yè)人員工作性質(zhì)等各個因素而定制的個人防護(hù)裝置，預(yù)期聲衰減值必須精準(zhǔn)才能保證在降噪同時，安全有效地進(jìn)行作業(yè)。需要按照規(guī)定對所選護(hù)聽器進(jìn)行客觀評估，確定不同頻率的聲衰減值及頻率特性，作為個體驗配基礎(chǔ)。

所謂聲衰減指在一個特定測試信號下，比較受試者使用與不使用護(hù)聽器時，兩者聽閾之差的平均分貝值不同國家有不同標(biāo)準(zhǔn)。

美國國家標(biāo)準(zhǔn)局制定的《聽力保護(hù)器和耳罩物理衰減的實際護(hù)耳能力的測量方法（ANSI S3.19-1984）》以及ANSI Z24.22 和ANSI 12.6標(biāo)準(zhǔn)、歐洲ISO4869標(biāo)準(zhǔn)以及美國聲學(xué)會的ASA STD-1等標(biāo)準(zhǔn)都提出如何鑒定護(hù)聽器聲衰減值的算法，這些標(biāo)準(zhǔn)的核心是以佩戴和不佩戴護(hù)聽器受試者的聽力閾值差值作為基礎(chǔ)來推算該護(hù)聽器的聲衰減能力。這種方法被稱為真耳聽閾衰減法(real ear attenuation at threshold，REAT)，用于對護(hù)聽器評估和作業(yè)人員護(hù)聽器驗配。

噪聲衰減評估值(noise reduction rating，NRR)通過上述方法決定護(hù)聽器的聲衰減值或降噪實際能力（表1）。護(hù)聽器聲衰減值的計算除了需要獲得護(hù)聽器主要倍頻率的衰減值外，還需有噪聲環(huán)境C計權(quán)網(wǎng)絡(luò)和A計權(quán)網(wǎng)絡(luò)的實際噪聲級；其中3 dB校正值是保證計算的噪聲衰減評估值應(yīng)盡量真實反映出實際噪聲的暴露程度。

我國采用的護(hù)聽器評估標(biāo)準(zhǔn)為《聲學(xué)、護(hù)聽器(第1部分):聲衰減測量的主觀方法(GB/T 7584.1-2004/ISO 4869-1:1990)》，這是從ISO4869標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的，基本測試方法與前面提到的真耳聽閾衰減法近似，對受試者的聽力閾值有嚴(yán)格規(guī)定：參加測試的受試者，用耳機測聽時，在2000 Hz和2000 Hz以下各頻率測得的每一耳的聽閾級，應(yīng)不大于15 dB，2000 Hz以上各頻率應(yīng)不大于25 dB。

美國聽力保護(hù)協(xié)會推薦護(hù)聽器驗配公式如下[6]：

期望達(dá)到噪聲級dB（A）=生產(chǎn)場所噪聲級（dB（A））-（噪聲衰減評估值-7 dB）

假設(shè)希望達(dá)到噪聲級為85 dB（A），生產(chǎn)場所噪聲級為110 dB（A），暴露于該噪聲人員所需護(hù)聽器的噪聲衰減評估值不得低于32 dB NRR。

研究表明，NRR是在理想靜止環(huán)境下獲得的，與現(xiàn)實效果有明顯差別，在評估使用效果時，有研究發(fā)現(xiàn)84%的護(hù)聽器使用者報道在現(xiàn)實生活中，耳罩護(hù)聽器的噪聲衰減評估值只有10～12 dB NRR，而耳塞護(hù)聽器還不到10 dB，廠家標(biāo)示的噪聲衰減評估值和實際效果評價相差13 dB。

歐盟提出參照ISO 4969-2標(biāo)準(zhǔn)制定的“單值聲衰減評估值”（single number rating，SNR），與NRR不同的是SNR最終采用的一個數(shù)據(jù)表示，而不是一組基于倍頻程降噪值；另一顯著區(qū)別是將護(hù)聽器頻率聲衰減特征分別用“高頻”（H）、“中頻”（M）和“低頻”（L）表示，比如護(hù)聽器標(biāo)示為SNR30（H=32，M=23，L=15），說明聲衰減評估值為30 dB，高頻降噪為32 dB，中頻23 dB，低頻15 dB。這也是我國目前采用的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《保護(hù)規(guī)范》，企業(yè)應(yīng)當(dāng)提供三種以上護(hù)耳器（包括不同類型不同型號的耳塞或耳罩），供暴露于LAeq，8≥85dB作業(yè)場所的職工選用。職工佩戴護(hù)耳器后，其實際接受的等效聲級應(yīng)當(dāng)保持在85 dB以下。

《保護(hù)規(guī)范》對于護(hù)耳器現(xiàn)場使用實際聲衰減值，建議按以下方法計算：將護(hù)耳器聲衰減量的試驗室測試值或者廠家標(biāo)稱值，換算為國際標(biāo)準(zhǔn)《佩戴護(hù)耳器時有效A計權(quán)聲級的評價》（ISO 4869-2）所定義的護(hù)耳器單值噪聲降低數(shù)（SNR），再乘以0.6。護(hù)耳器單值噪聲降低數(shù)可按該ISO標(biāo)準(zhǔn)或者有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算。

與美國和歐洲不同，澳大利亞和新西蘭采用SLC80（sound level conversion）表示護(hù)聽器聲衰減值。這種體系將護(hù)聽器分成不同級別，每當(dāng)噪聲級增加5 dB，護(hù)聽器級別提高1級，比如1級護(hù)聽器用于不高于90 dB的噪聲，2級用于不高于95 dB噪聲，3級用于不高于100 dB噪聲等，于是某護(hù)聽器可表示為SLC80 29，Class 5。

當(dāng)噪聲超過110 dB（A）時，幾乎沒有任何單一護(hù)聽器能有效地將噪聲衰減到85 dB（A）以下，這時須考慮雙重護(hù)聽器，即同時使用兩種聽力保護(hù)裝置，大都是耳塞和耳罩結(jié)合使用。雙重護(hù)聽器的聲衰減總值不是兩個護(hù)聽器的算術(shù)總和，最多比單一護(hù)聽器提高5～15 dB，而在2000 Hz，不會超過3 dB。

表1 噪聲衰減評估值（NRR）計算方法

3 結(jié)語

聽力保護(hù)不是簡單地佩戴耳罩或耳塞，而是根據(jù)噪聲測量鑒定結(jié)果，參照相關(guān)法律法規(guī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因人而異，因地而異，因器而異，驗配而成。聽力保護(hù)在控制噪聲、保護(hù)聽力、維護(hù)社會安靜環(huán)境中起到關(guān)鍵作用，需要更多的專業(yè)人士參與。只有嚴(yán)守聽力保護(hù)這個最后防線，才能降低聽障患病率，達(dá)到維護(hù)聽力健康的目的。

[1]吳展元，蔣濤，楊強，聽力學(xué)詞典[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2005.181-185.

[2]國務(wù)院辦公廳.《國家職業(yè)病防治規(guī)劃（2016-2020年）》.國辦發(fā)〔2016〕100號.2016-12-26.

[3]原中華人民共和國衛(wèi)生部.《工業(yè)企業(yè)職工聽力保護(hù)規(guī)范》.衛(wèi)法監(jiān)發(fā)[1999]第620號.1999-12-24.

[4]王永華，宏觀聽力學(xué)與市場營銷學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社,2018.

[5]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.《聲學(xué)聽閾與年齡關(guān)系的統(tǒng)計分布(GB/T 7582-2004/ISO 7029:2000)》[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004-12-01.

[6]D.Lipscomb.Hearing Conservaiton in Industry,Schools and Military[M],San Diego:Singular,1994.82.