余雙喜 陳霏 王帥

佩戴助聽器是聽力損失患者聽覺補(bǔ)償?shù)淖罴堰x擇[1,2]，然而，目前聽障患者驗(yàn)配助聽器需要前往醫(yī)院或助聽器驗(yàn)配店由專業(yè)人員進(jìn)行,傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配的三大步驟都需要助聽器驗(yàn)配人員進(jìn)行操作，這種助聽器驗(yàn)配方式的驗(yàn)配效果雖然好，但是需要聽障患者多次反饋，耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)[3]，給需要驗(yàn)配助聽器的患者帶來了不便，增加了驗(yàn)配成本,不利于助聽器的普及推廣和及時(shí)對(duì)聽障患者進(jìn)行助聽器的調(diào)試[4,5]。

國(guó)外學(xué)者對(duì)自主驗(yàn)配助聽器進(jìn)行了相關(guān)研究，但是沒有介紹自主驗(yàn)配助聽器系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)部分[6，7]；有研究提出了基于計(jì)算機(jī)平臺(tái)的助聽器自主驗(yàn)配系統(tǒng)[8]。關(guān)于采用智能手機(jī)進(jìn)行助聽器自主驗(yàn)配的研究很少。智能手機(jī)擁有強(qiáng)大的操作系統(tǒng)和優(yōu)秀的音頻編解碼芯片，許多工程師開始將智能手機(jī)應(yīng)用于聽力診斷領(lǐng)域[9,10]，因此本研究將智能手機(jī)應(yīng)用于助聽器驗(yàn)配領(lǐng)域，開發(fā)了一種基于智能手機(jī)的數(shù)字助聽器自主驗(yàn)配系統(tǒng)，旨在解決傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配方法存在的不足，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象 本文的測(cè)試工作在深圳市龍崗耳鼻喉醫(yī)院的支持下進(jìn)行，邀請(qǐng)了11例(22耳)中度到重度的聽障患者參加自主助聽器驗(yàn)配方法和傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配方法的驗(yàn)配測(cè)試，年齡34～71歲，平均50.5±14.67，男5例，女6例，病程1～5年，均為雙耳聽力下降，均為各種原因引起的感音神經(jīng)性聾或傳導(dǎo)性聾，聽力損失程度根據(jù)WHO聽力殘疾標(biāo)準(zhǔn)分為中度聾5例、重度聾5例、極重度聾1例。

1.2助聽器驗(yàn)配 均為雙耳分別驗(yàn)配助聽器。

1.2.1傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配流程 傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配時(shí)的助聽器型號(hào)為Phonak Audeo M，驗(yàn)配方法及流程示意圖見圖1。

1.2.2自主助聽器驗(yàn)配流程 基于智能手機(jī)的數(shù)字助聽器驗(yàn)配系統(tǒng)是通過智能手機(jī)低功耗藍(lán)牙(bluetooth low energy,BLE)與助聽器進(jìn)行無線通信，如圖2所示，聽障患者可以根據(jù)智能手機(jī)端測(cè)聽程序的指導(dǎo)在家自主完成聽力測(cè)試，這種方式可以節(jié)省時(shí)間并且非常方便，使聽障患者產(chǎn)生成就感，并促使他們經(jīng)常進(jìn)行聽力測(cè)試。根據(jù)測(cè)聽結(jié)果，自主驗(yàn)配的驗(yàn)配程序根據(jù)寫入的算法計(jì)算出各個(gè)通道的增益值，并通過BLE配置給耳側(cè)助聽器，最后聽力損失患者根據(jù)自己對(duì)聲音的偏好對(duì)助聽器進(jìn)行微調(diào)。

1.2.3自主驗(yàn)配助聽器硬件設(shè)計(jì) 本研究開發(fā)的自主驗(yàn)配助聽器的數(shù)字信號(hào)處理(digital signal processor,DSP)芯片采用安森美半導(dǎo)體生產(chǎn)的Ezairo 7150SL芯片，這是一個(gè)基于數(shù)字信號(hào)處理的開放式可編程芯片，其內(nèi)部集成了低功耗藍(lán)牙設(shè)備、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，還有一些內(nèi)存模塊可以存儲(chǔ)驗(yàn)配助聽器后的重要參數(shù)，如各個(gè)頻率的增益值、壓縮率等。該DSP內(nèi)部嵌入了濾波器組算法來實(shí)時(shí)對(duì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的語音數(shù)字信號(hào)按頻率、聲強(qiáng)進(jìn)行分類。這樣DSP芯片就可以根據(jù)自主驗(yàn)配軟件給出的各通道增益給分類后的語音數(shù)字信號(hào)配置相應(yīng)的增益值，然后經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)來驅(qū)動(dòng)受話器發(fā)聲。本研究設(shè)計(jì)的助聽器的受話器置于助聽器殼體外，用一根細(xì)導(dǎo)線連接殼體內(nèi)的電路；這種類型的助聽器稱為RIC(receiver in the canal)式助聽器，具有佩戴舒適、音質(zhì)好、隱蔽性好的優(yōu)點(diǎn)。

1.2.4自主驗(yàn)配軟件設(shè)計(jì) 構(gòu)建助聽器驗(yàn)配系統(tǒng)需要開發(fā)與助聽器硬件DSP配套的應(yīng)用軟件，稱之為自主驗(yàn)配軟件，因其可由聽力損失患者自行操作給自己驗(yàn)配助聽器，并根據(jù)個(gè)人偏好進(jìn)行微調(diào)，集測(cè)聽、驗(yàn)配功能于一體。這款驗(yàn)配軟件在Android Studio平臺(tái)上采用java語言編寫而成，在Android 4.0系統(tǒng)以上的安卓機(jī)型均可以適用。安卓操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序接口(application programming interface,API)有大量的低功耗藍(lán)牙操作函數(shù)，比如BLE搜索、連接、讀寫、廣播等[11,12]。BLE設(shè)備使用特征值進(jìn)行通信，一些類似的特征值構(gòu)成了服務(wù)。因此，在這個(gè)應(yīng)用程序中，一些服務(wù)和特征值被定制在智能手機(jī)和助聽器之間進(jìn)行交互。自主驗(yàn)配軟件中包含兩個(gè)重要功能：自主聽力測(cè)試和自主驗(yàn)配。

自主聽力測(cè)試方法：助聽器的BLE能被智能手機(jī)的藍(lán)牙搜索到，聽力損失用戶通過簡(jiǎn)單的點(diǎn)擊選擇操作，智能手機(jī)就會(huì)自動(dòng)連接耳側(cè)助聽器，連接成功之后操作智能手機(jī)可以發(fā)送一系列指令給耳側(cè)助聽器。進(jìn)行聽力測(cè)試時(shí)，助聽器DSP在接收到智能手機(jī)的指令后進(jìn)行解碼，之后控制受話器依次發(fā)出相應(yīng)頻率的(250～8 000 Hz)的純音，并仿照傳統(tǒng)測(cè)聽設(shè)備進(jìn)行測(cè)聽時(shí)的播放順序播放，1、2、4、8、0.5 kHz，最后是0.25 kHz。助聽器最開始播放1 kHz的聲強(qiáng)為15 dB HL的純音，持續(xù)0.8秒，如果聽力損失患者沒有聽到這個(gè)純音信號(hào)，說明聽力損失患者在該頻率的聽閾比當(dāng)前播放的純音的聲強(qiáng)高，需要提高該頻率純音的聲強(qiáng)。因此純音將會(huì)依次持續(xù)增加5 dB并播放0.8秒，直到聽力損失患者點(diǎn)擊圖3a所示的“聽到”按鍵，并將此時(shí)的聲強(qiáng)作為該頻率近似的聽閾，這種模式稱為測(cè)聽的快模式。快模式結(jié)束后得到近似聽閾，為得到更加準(zhǔn)確的聽閾值，則需要進(jìn)入慢模式。在慢模式下，將近似聽閾減去20 dB，并依次增加5 dB并播放2秒，如果患者在某一聲強(qiáng)處點(diǎn)擊圖3b所示的“聽到”按鍵，則將該數(shù)值記錄為1 kHz頻率的聽閾，并在其他頻率重復(fù)這個(gè)過程。各個(gè)頻率播放結(jié)束后，程序會(huì)自動(dòng)保存聽力損失患者各個(gè)頻率點(diǎn)的聽閾值，自主驗(yàn)配軟件根據(jù)測(cè)聽功能保存的聽力圖就可完成助聽器的驗(yàn)配工作。

自主驗(yàn)配具體過程：自主驗(yàn)配時(shí)，智能手機(jī)端的自主驗(yàn)配軟件根據(jù)自主聽力測(cè)試獲得的各頻率聽閾值，經(jīng)內(nèi)置的驗(yàn)配公式計(jì)算出各個(gè)通道的大小聲增益值，如圖4a所示，大聲(80 dB SPL)和小聲(45 dB SPL)都有八個(gè)通道即八個(gè)不同頻段，通道一到通道八頻率逐漸增加，分別是0～500 Hz、500～1 000 Hz、1 000～2 000 Hz、2 000～3 000 Hz、3 000～4 000 Hz、4 000～5 000 Hz、5 000～6 000 Hz、6 000～8 000 Hz，然后單擊確定即可。當(dāng)進(jìn)度條到達(dá)100%(圖4b)時(shí)，表示驗(yàn)配完成。聽力損失患者還可以在驗(yàn)配工作完成后對(duì)各個(gè)通道的增益值進(jìn)行微調(diào)，根據(jù)其自身的聽力需求拖動(dòng)不同通道的進(jìn)度條值，完成之后點(diǎn)擊確定即可，同樣當(dāng)進(jìn)程達(dá)到100%時(shí)表示這次調(diào)整成功。助聽器的DSP接收到智能手機(jī)給出的各通道增益后，根據(jù)濾波器組算法對(duì)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的語音數(shù)字信號(hào)按頻率、聲強(qiáng)進(jìn)行分類處理，放大或壓縮，最后經(jīng)由受話器輸出給聽力損失患者。

1.3助聽器驗(yàn)配效果評(píng)估

1.3.1助聽前后純音聽閾測(cè)試 在本底噪聲小于30 dB A的隔聲室內(nèi)自由聲場(chǎng)環(huán)境下采用專業(yè)的聽力測(cè)試設(shè)備耳?？梢来芜M(jìn)行各個(gè)頻率的純音聽閾測(cè)試，記錄11例聽力損失患者左右耳裸耳、采用自主助聽器驗(yàn)配方法驗(yàn)配助聽器后、采用傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配方法驗(yàn)配助聽器后的各頻率純音聽閾值。

1.3.2助聽前后言語識(shí)別率測(cè)試 在本底噪聲小于30 dB A的隔聲室內(nèi)自由聲場(chǎng)環(huán)境下采用專業(yè)的聽力測(cè)試設(shè)備耳?？刹シ乓唤M雙音節(jié)漢語詞表，播放詞表的言語聲強(qiáng)度為聽力損失患者裸耳聽閾上20 dB，每個(gè)詞匯播放一遍，并間隔5秒。每播放一個(gè)詞匯后讓受試者復(fù)讀一次，整個(gè)詞表(25個(gè)漢字)復(fù)讀結(jié)束后對(duì)其復(fù)讀情況進(jìn)行打分，計(jì)算聽力損失患者復(fù)讀正確的字?jǐn)?shù)占全部播放詞匯字?jǐn)?shù)的百分比[13，14]。記錄11例聽力損失患者左右耳裸耳、采用自主助聽器驗(yàn)配方法驗(yàn)配助聽器后、采用傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配方法驗(yàn)配助聽器后的言語識(shí)別率。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 運(yùn)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，對(duì)22耳的裸耳和采用自主驗(yàn)配方法驗(yàn)配后的純音平均聽閾值、言語識(shí)別率進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，對(duì)自主驗(yàn)配方法驗(yàn)配后和傳統(tǒng)方法驗(yàn)配后的純音平均聽閾值、言語識(shí)別率進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)；P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

由表1可見，22耳自主驗(yàn)配助聽器前后的純音平均聽閾差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，驗(yàn)配助聽器后22耳平均聽閾下降均大于等于20 dB；22耳驗(yàn)配助聽器前后的言語識(shí)別率差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，驗(yàn)配助聽器后22耳言語識(shí)別率提高均大于等于12%。22耳自主驗(yàn)配助聽器和采用傳統(tǒng)方法驗(yàn)配助聽器后的純音平均聽閾值(P=0.755,P>0.05)和言語識(shí)別率(P=0.233,P>0.05)差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，兩種方法驗(yàn)配后11例聽力損失患者左右耳平均聽閾值差值為±3.75 dB，在可接受范圍。

表1 22耳聽力損失耳兩種不同方式驗(yàn)配助聽器前后純音聽閾及言語識(shí)別率結(jié)果

3 討論

傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配方法由專業(yè)的助聽器驗(yàn)配師對(duì)聽障患者面對(duì)面進(jìn)行助聽器驗(yàn)配，驗(yàn)配效果好，但是耗費(fèi)大量時(shí)間成本和人力資源。而自主助聽器驗(yàn)配方法相較于傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配有一些優(yōu)勢(shì)：如聽障患者可在家按照驗(yàn)配軟件的指導(dǎo)自行完成助聽器的驗(yàn)配工作，方便快捷，不需要前往助聽器驗(yàn)配店預(yù)約排隊(duì)，對(duì)于行動(dòng)不便的聽障患者尤為方便。目前我國(guó)助聽器的普及率較低，有部分原因是助聽器驗(yàn)配專業(yè)人員的缺乏，而助聽器自主驗(yàn)配可以有效解決這個(gè)問題，能夠提高助聽器驗(yàn)配的普及率[6]。本研究采用基于智能手機(jī)的助聽器自主驗(yàn)配系統(tǒng)和傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配方法對(duì)11例聽力損失患者的左右耳分別進(jìn)行了助聽器驗(yàn)配，并對(duì)助聽器驗(yàn)配后的驗(yàn)配效果進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果顯示，22耳自主驗(yàn)配助聽器后的平均聽閾值有較大幅度的降低，言語識(shí)別率也有明顯的提高，傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配和自主驗(yàn)配的平均聽閾值和言語識(shí)別率差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，表明這11例聽力損失患者基于智能手機(jī)的數(shù)字助聽器自主驗(yàn)配系統(tǒng)的驗(yàn)配效果與傳統(tǒng)助聽器驗(yàn)配效果無差別。當(dāng)然助聽器自主驗(yàn)配方法也存在一些缺陷，如助聽器自主驗(yàn)配方法對(duì)于不會(huì)使用智能手機(jī)的老人來說比較復(fù)雜，老人可能沒有足夠的耐心進(jìn)行自主驗(yàn)配；另外，聽障患者可能會(huì)存在一些操作失誤而對(duì)助聽器的驗(yàn)配效果產(chǎn)生影響。本文的測(cè)試病例較少，僅能驗(yàn)證助聽器自主驗(yàn)配系統(tǒng)的可行性，具體可靠性還需與醫(yī)院進(jìn)行合作，進(jìn)行較大樣本的臨床測(cè)試。