自適應(yīng)非線性頻率壓縮助聽器對成人耳聾患者音素感知和助聽聽閾的影響及驗證

戚爽 陳雪清 徐立 尤妍顏 孟超 郭倩倩 李煬

臨床上，許多感音神經(jīng)性聾患者的高頻(≥2 kHz)聽力損失較為嚴(yán)重，而高頻聲信號的感知能力對聽力損失患者正常的言語交流非常重要，如Monson等[1]總結(jié)了高頻能量在言語和音樂中的作用，并指出高頻能量對聲音音質(zhì)、定位以及言語可懂度等有深遠影響；Moore[2]概述了3 kHz以上的聽力對患者噪聲下言語感知和理解以及聲源定位的重要性；Stelmachowicz等[3, 4]發(fā)現(xiàn)高頻聽力對兒童/s/、/z/等高頻音的感知以及語音學(xué)習(xí)的發(fā)展有重要意義。Amos等[5]探討了高頻信息對不同程度高頻聽力損失患者言語識別的影響，發(fā)現(xiàn)在未助聽條件下，患者言語識別表現(xiàn)的好壞與高頻聽力損失程度成反比；在助聽條件下，當(dāng)接收到的聲刺激從窄帶條件(200～1 600 Hz)變?yōu)橹卸葞挆l件(200～3 200 Hz)時，所有參與者的言語識別能力改善顯著，但從中度帶寬條件(200～3 200 Hz)變?yōu)閷拵l件(200～6 400 Hz)時，所有聽力損失患者的言語識別能力卻無明顯改善，但聽力正常者的言語識別表現(xiàn)隨著帶寬增加而顯著改善。

由于助聽器技術(shù)的局限[6, 7]以及耳蝸死區(qū)[8]的存在，傳統(tǒng)助聽器針對高頻聽力損失嚴(yán)重的耳聾患者的高頻補償(5 kHz以上)大多不足[9]，因此，自適應(yīng)非線性頻率壓縮(adaptive nonlinear frequency compression, ANFC)技術(shù)應(yīng)運而生，其原理是將高頻聲信號從感知較差的高頻區(qū)域壓縮至感知相對較好的中低頻區(qū)域，從而實現(xiàn)患者的高頻重塑[10]。本研究的目的是探討助聽器ANFC功能對耳聾患者音素感知和助聽聽閾的影響，并通過真耳分析進行驗證，為臨床助聽器驗配提供參考。

1 資料與方法

1.1研究對象 以20例雙耳輕度到極重度感音神經(jīng)性聾患者為研究對象，男14例，女6例，年齡29～80歲，平均65±14歲，其中13例無助聽器使用經(jīng)驗，余7例均有超過半年的助聽器使用經(jīng)驗。所有患者耳聾病程0.5～60年，平均18±17年。入選標(biāo)準(zhǔn)：雙耳聽力基本對稱(左右耳對應(yīng)頻率氣導(dǎo)聽閾差不超過20 dB)，雙耳鼓室導(dǎo)抗圖為A型或As型，認知功能及言語表達無障礙，可對聽到的聲音做出明確反應(yīng)。20例對象中輕度、中度、重度、極重度聽力損失分別有 2、7、9和2例，左、右耳平均聽閾(0.5、1、2和4 kHz平均值)分別為63±15 dB HL和64±13 dB HL。

1.2研究方法

1.2.1測試環(huán)境及設(shè)備 在標(biāo)準(zhǔn)隔聲室內(nèi)測試，背景噪聲小于30 dB A。通過揚聲器播放一系列測試音，患者正對揚聲器(0°角)，距離揚聲器1 m，耳部與揚聲器高度保持齊平。基于Noah平臺(4.8版本)，使用Aurical真耳測試儀(Freefit)和耳遂聽(OTOsuite4.8.2版本)探管麥克風(fēng)測試模塊進行真耳測試及驗證，在Phonak軟件(5.1版本)中利用真耳測試所得數(shù)據(jù)進行客觀驗配。采用GSI-61純音聽力計測試患者的助聽聽閾。

1.2.2助聽器驗配及設(shè)置 所有患者不論有無助聽器使用經(jīng)驗，均現(xiàn)場雙耳統(tǒng)一選配Phonak Sky V50系列耳背式助聽器(根據(jù)聽力損失程度選配Sky V50 P或Sky V50 SP)，使用定制硬耳模并根據(jù)患者聽力損失程度決定是否打通氣孔。驗配公式為APDT，ANFC參數(shù)雙耳分開設(shè)置，根據(jù)單耳聽力默認給出，其它參數(shù)均采用默認設(shè)置。先關(guān)閉ANFC進行“反饋和真耳測試”，之后基于Noah平臺，使用Phonak和OTOsuite兩個軟件間的自動匹配功能進行真耳驗配，實現(xiàn)目標(biāo)曲線與實際曲線差距在±5 dB范圍內(nèi)；增益級別設(shè)置為患者的舒適強度(70%～100%)。完成驗配后，分別在ANFC功能打開和關(guān)閉條件下進行音素感知測試和真耳分析驗證。

1.2.3音素感知及助聽聽閾測試方法 本研究采用Phonak公司開發(fā)的音素感知測試2.1(Phoneme Perception Test, PPT)軟件，經(jīng)揚聲器依次播放“搭”、“發(fā)”、“哈”、“喀”、“媽”、“沙(3 kHz)”、“沙(5 kHz)”、“蝦”、“撒(6 kHz)”以及“撒(9 kHz)”10種不同頻率的測試音，使用降4升2的方法分別測得患者對這10種測試音的音素感知閾值，測試界面見圖1；之后用GSI-61純音聽力計，使用降10升5的方法測得患者0.25、0.5、1、2、3、4、6及8 kHz 8個頻率的助聽聽閾。測試時采用“單盲”原則，ANFC功能打開或關(guān)閉測試順序隨機，患者并不知曉，測試人員通過Phonak軟件打開或關(guān)閉ANFC功能，音素感知閾值由PPT軟件保存記錄，助聽聽閾值由測試者單獨記錄。

圖1 PPT測試界面

1.2.4真耳分析驗證方法 所有患者均在音素感知和助聽聽閾測試完成后進行真耳分析驗證。在OTOsuite探管麥克風(fēng)測試模塊的“freestyle”板塊，分別在ANFC功能打開和關(guān)閉條件下，測得強度為65 dB SPL的窄帶噪聲(narrow-band noise,NBN)/s/和/sh/兩種測試音的頻響曲線，觀察并比較兩種條件下的曲線峰值位置，以判斷助聽后患者是否可以聽到這兩種測試音，從而驗證ANFC對/s/、/sh/等高頻音的助聽效果。

1.3統(tǒng)計學(xué)方法 使用SPSS 22.0軟件對測試結(jié)果進行統(tǒng)計學(xué)分析，采用配對樣本t檢驗分析患者在ANFC功能打開和關(guān)閉兩種條件下的音素感知閾值和助聽聽閾值，并根據(jù)線性回歸分析患者在ANFC功能關(guān)閉和打開兩種條件下，5 kHz以上的助聽聽閾(6和8 kHz助聽聽閾平均值)差值與音素感知閾[“沙(5 kHz)”、“蝦”、“撒(6 kHz)”和“撒(9 kHz)”音素感知閾平均值]差值的相關(guān)性。

2 結(jié)果

2.1音素感知閾值及助聽閾值 20例患者音素感知閾值和助聽聽閾值見表1、2，配對樣本t檢驗結(jié)果表明，在ANFC功能打開和關(guān)閉兩種條件下，患者0.25～4 kHz助聽聽閾比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而在6 kHz和8 kHz，ANFC功能打開時的助聽聽閾均值較關(guān)閉時分別降低約23和28 dB，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。兩種條件下的音素感知閾值比較結(jié)果顯示，“搭”、“發(fā)”、“哈”、“喀”、“媽”和“沙(3 kHz)”6種中低頻測試音的音素感知閾值差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而后4種高頻測試音——“沙(5 kHz)”、“蝦”、“撒(6 kHz)”和“撒(9 kHz)”在ANFC功能打開時的音素感知閾值均值較關(guān)閉時分別降低約6、12、15和16 dB，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。線性回歸分析結(jié)果顯示，患者在ANFC功能關(guān)閉和打開條件下，5 kHz以上的助聽聽閾(6和8 kHz助聽聽閾平均值)差值與音素感知閾[“沙(5 kHz)”、“蝦”、“撒(6kHz)”和“撒(9 kHz)”音素感知閾平均值]差值呈線性相關(guān)(r=0.68，t=3.94，P=0.001)。

ANFC功能“搭”“發(fā)”“哈”“喀”“媽”“沙”(3 kHz)“沙”(5 kHz)“蝦”“撒”(6 kHz)“撒”(9 kHz)關(guān)閉43.0±6.243.3±4.347.4±5.848.4±5.158.9±7.441.2±10.943.0±13.748.8±14.556.3±14.677.8±5.0打開43.4±6.243.4±4.448.4±5.649.1±4.558.5±7.339.7±9.137.5±9.037.0±9.341.3±9.362.0±9.6

ANFC功能0.25 kHz0.5 kHz1 kHz2 kHz3 kHz4 kHz6 kHz8 kHz關(guān)閉36.8±9.729.0±8.431.0±7.943.3±12.647.5±11.756.9±21.175.4±20.479.5±9.7打開36.8±9.428.5±8.431.5±8.143.3±11.846.3±10.251.9±12.252.0±11.852.0±12.5

2.2真耳驗證結(jié)果 真耳分析結(jié)果顯示， ANFC功能打開后所有患者對/s/音和/sh/音的感知結(jié)果存在差異。為了直觀地表明ANFC功能開閉對/s/音和/sh/兩音峰值曲線的變化，選取其中2例聽力接近所有患者聽力平均值且高頻聽力損失相對嚴(yán)重的患者(患者1左、右耳平均聽力均為64 dB HL,1 kHz聽閾較8 kHz聽閾低30 dB；患者2左右耳平均聽閾分別為66和65 dB HL，1 kHz聽閾較8 kHz聽閾低40 dB)，其右耳/s/音和/sh/音的真耳分析驗證結(jié)果見圖2、3。兩圖中最上面的曲線均代表該患者右耳的純音聽閾，其余四條曲線均在助聽條件下獲得，其中兩條實線代表患者在ANFC功能關(guān)閉時/s/音或/sh/音的頻響曲線，兩條虛線則代表患者在ANFC功能打開時/s/音或/sh/音的頻響曲線。圖2中3～4 kHz范圍內(nèi)，如曲線相對位置所示，/s/音峰值在ANFC打開時超過純音聽閾，而關(guān)閉時卻低于純音聽閾，表明在ANFC功能打開后患者1對/s/音感知的頻率范圍擴大；而/sh/音峰值在ANFC功能打開前后均位于純音聽閾上方，但相對位置變化不明顯，表明患者1在ANFC功能打開前后均可以感知到/sh/音，且ANFC功能開閉時/sh/音感知頻率范圍變化較小。同理可得圖3中患者2在ANFC功能打開前后對/s/、/sh/音感知的頻率范圍均變化較小，與患者1的感知結(jié)果存在差異。

圖2 例1患者右耳/s/音、/sh/音的真耳分析驗證

圖3 例2患者右耳/s/音、/sh/音的真耳分析驗證

3 討論

本研究結(jié)果顯示，在ANFC功能打開時患者5 kHz以上的助聽聽閾值和音素感知閾值較ANFC功能關(guān)閉時明顯降低，說明ANFC對患者5 kHz以上高頻音的感知能力有改善作用。這與尤妍顏等[11, 12]以及Schmitt等[13]的研究結(jié)論一致。ANFC技術(shù)的壓縮參數(shù)主要包括兩個壓縮頻率(compression frequency, CF)—CF1和CF2以及壓縮比(compression ratio, CR)。CF指的是壓縮開始的頻率位置，頻率低于CF的聲音將保持不變，高于CF的則要被壓縮，助聽器可以根據(jù)接收到的聲音頻率動態(tài)地選擇使用CF1或CF2，即如果接收到高頻聲音，則按照壓縮強度更大的CF1進行壓縮；如果接收到的是中低頻的聲音，則根據(jù)壓縮強度稍弱的CF2進行壓縮，因而將更自然的處理中低頻聲音。CR則是壓縮的指數(shù)比率，CR越大，壓縮的強度越大[14, 15]。

本研究中由于所有患者聽力損失程度不同，導(dǎo)致其ANFC功能的默認參數(shù)存在差異，繼而真耳分析驗證結(jié)果中的/s/、/sh/音的頻譜感知結(jié)果也存在差異。患者1的CF1為2.7 kHz，CF2為4 kHz，CR為1.2，增益級別為100%目標(biāo)增益；患者2的CF1為2.3 kHz，CF2為3.7 kHz，CR為1.2，增益級別為100%目標(biāo)增益?？梢姡瑑苫颊咴贏NFC功能打開和關(guān)閉兩種條件下/sh/音峰值變化均不明顯，這是由于/sh/音峰值位于2 kHz到4 kHz的位置，在ANFC功能打開后聲音按照CF2壓縮，因而壓縮比例較?。欢鴥苫颊邔?s/音峰值感知存在差異，雖然兩患者/s/音峰值均從5 kHz被壓縮至3.15 kHz，對比其純音聽閾值，發(fā)現(xiàn)患者1的/s/音峰值在ANFC功能打開時位于純音聽閾上方，卻在ANFC功能關(guān)閉時位于純音聽閾下方，這表明患者1對/s/音感知的頻譜范圍擴大，ANFC功能幫助其聽到了之前聽不到的高頻聲音?；颊?的/s/音峰值則在ANFC功能開閉前后均位于純音聽閾下方，對/s/音感知的頻譜范圍變化不明顯，無論ANFC功能打開還是關(guān)閉，該患者/s/音的輸出曲線峰值都沒有超過其純音聽閾，這表明打開ANFC功能并未直接給患者提供足夠的放大，使得鼓膜處收集到的輸出值可以超過患者本身的聽閾，從而利用其本身的聽覺細胞捕捉到外界聲音的刺激。對此，主要有幾種可能的解釋，其中的一個解釋是該患者的2、4和8 kHz的聽閾分別為65、85、100 dB HL，其高頻聽力損失程度較重，按照CF1(2.3 kHz)進行壓縮后借助的中頻區(qū)域的聽力損失也較重，從而造成對65 dB SPL的刺激聲感知不足。而對于中度至重度高頻聽力損失的患者，可能其在ANFC功能關(guān)閉時就可以聽到/s/音(峰值超過聽閾)，如本研究中的部分聽力損失程度較輕的患者，其真耳分析驗證結(jié)果顯示，無論ANFC功能關(guān)閉還是打開，患者/s/音的峰值均超過其純音聽閾值，只是ANFC功能打開時/s/音峰值和聽閾差值較關(guān)閉時大。因此，雖然基于ANFC功能的工作原理，理論上斜坡式聽力下降的患者應(yīng)有較好的臨床助聽效果[16]，但事實上并不是所有斜坡式聽力的患者都如此，如：Simpson等[17]針對7例雙耳高頻聽力損失程度超過100 dB HL患者的研究發(fā)現(xiàn)，無論是在安靜環(huán)境下還是噪聲環(huán)境下，非線性頻率壓縮處理對其聲音識別的幫助都非常有限，且大部分患者(6/7)更喜歡傳統(tǒng)助聽器處理的音質(zhì)。因此，具體針對什么樣的聽力損失程度患者可以在ANFC功能開啟時獲得更大的收益，仍需進一步研究驗證。另一個可能的解釋是壓縮強度不足，即如果壓縮強度設(shè)置更強，有可能使患者在鼓膜處直接感知到/s/音；國外一些學(xué)者已經(jīng)開展了針對不同患者壓縮參數(shù)的個體化設(shè)置研究[18, 19]，而本研究中采用的參數(shù)設(shè)置是驗配軟件默認給出的，可能導(dǎo)致壓縮不足。提示在未來的研究中可以考慮個體參數(shù)設(shè)置的優(yōu)化，以期能以更合適的設(shè)置改善患者聽辯理解的效果。

另外，良好的高頻聲感知將為患者的聽辯理解打下堅實的基礎(chǔ)，很多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)雖然患者的言語識別受多重因素的影響，但高頻音感知的改善對其有顯著的正面影響。Alexander等[20]和Mao等[21]總結(jié)指出患者對經(jīng)非線性頻率壓縮處理的言語識別能力受助聽器參數(shù)設(shè)置、患者年齡、聽力損失程度和頻率分布、助聽器使用經(jīng)驗以及認知功能等多重因素影響。Danielle等[22]分別評估了高頻聽力損失嚴(yán)重的13例成人和11例兒童使用非線性頻率壓縮助聽器的言語感知和言語識別能力等，結(jié)果顯示患者對高頻聲的言語感知以及元音和輔音識別能力有改善，個體結(jié)果的差異與其聽力損失的程度和頻率分布以及年齡等相關(guān)。Mccreery等[23]發(fā)現(xiàn)非線性頻率壓縮助聽器有利于改善輕度至重度聽力損失的兒童和成人的言語識別能力，這種改善與患者高頻可聽度的提升有密切聯(lián)系。尤妍顏等[12]的研究表明患者高頻可聽度改善程度與言語識別率呈線性相關(guān)，本研究驗證了ANFC助聽器可以有效改善患者的高頻聽力(特別是5 kHz以上的聲音感知)，但沒有具體探討患者的聽辯理解能力，未來需要考慮在提升患者高頻音感知的基礎(chǔ)上，進一步提升其言語識別和理解能力。