随着人们生活水平的提高和健康意识的普及,传导性听力损失的发病率在我国逐年下降,耳科学的发展使绝大数的传导性听力损失可以通过药物或手术的方式得以治愈,并在一定程度上保留或提高听力。但对于感音神经性听力损失的患者来说,目前尚无明确可靠的药物或手术治疗手段可以治愈,只能依靠助听器、人工耳蜗等听觉辅助装置帮助听力障碍者实现听力补偿或重建。
助听器是一种补偿听障患者听力损失的小型扩音设备,也是目前相对经济且使用广泛的听觉辅助设备。助听器的发展过程是应用日新月异的新科技以满足听障患者对听力要求不断提高的过程。按照助听器的发展历程可分为以下5个时代:原始集声时代、炭元素时代、真空电子管时代、晶体管和集成电路时代、数字助听器时代。
原始集声时代
翻开助听器的发展史,古代时,如果人们听力有障碍,他们唯一能做的就是简单地将其中一只手呈杯状,并摆在耳朵的后面以扩大声音。最初的助听器外观受到这种以手掌集音方式的启发,有像喇叭或螺号一样的“耳喇叭”,木制的“听板”、“听管”;像帽子和瓶子一样的“听帽”、“听瓶”;像动物翅膀一样的“耳扇翼”;以及很长(长达几十厘米,甚至一米多)的像听诊器一样的“讲话管”。这种简单的机械助听装置一直使用了几百年,直到19世纪,才逐渐被碳元素助听器取代。
炭元素时代
1892年第一个电话型助听器申请专利。它是采用电学放大原理的炭精助听器,以电池供电,由炭精传声器、磁性耳机组成。由于炭精助听器的增益较小,同时噪声较大,失真较多,且炭精易受湿度影响,所以使用了较短的时间后,便被真空电子管助听器所取代。
真空电子管时代
1907年,真空电子管助听器问世,1921年英国生产出第一台电子管助听器。它具有更大的增益和更好的清晰度。刚面世的电子管助听器体积较大,需要携带较重的电池,几乎无法随身使用。
随着时间的推移,电子管和电池的体积越来越小。1938年,电子管的小型化是助听器发展史上的一个转折点。汞电池的出现,使得助听器体积显著减小,电池和助听器终于可以合为一体了。同时问世的还有小型晶体耳机,这使得制造可以携带的盒式助听器成为了可能。
晶体管和集成电路时代
由于二战中涌现出的各种新技术新材料,使得一体化助听器的体积显著变小。在这一时期,出现了半导体眼镜式助听器及眼镜式助听器。20世纪50年代晶体管的问世取代了电子管,使得助听器外观更小、不宜破碎,而且使用寿命延长。
1964年问世的集成电路助听器,具有更小的体积、更低的耗电量、更好的稳定性。集成电路使电子产品产生了革命性的变化。同时,随着集成电路的发展,助听器的外形也有了多种多样的变化。从最早期晶体管时期的发夹式和眼镜式,到集成电路时期出现的耳背式,其后20世纪80年代又产生了耳道式,直至90年代,完全耳道式的诞生使得助听器在外观上达到了近乎看不到的程度。
数字助听器时代
20世纪80年代中后期,数字信号处理(DSP)芯片开始应用,助听器进入了“可编程”助听器时代。DSP芯片有存储和运算的功能:一方面存储听力数据及选配后确定的各种参数;另一方面可动态的分析外界输入信号的不同,确定电路中其他模拟部件的工作过程。
90年代中期,数字信号处理芯片的功能日臻强大,体积也越来越小。1996年,Widex公司和Oticon公司几乎同时推出的Senso和Digifocus是最早的全数字助听器。除了体积微小(如CIC可完全放置于耳道内)外,还是以硬件为基础的专用DSP封闭式平台,完全用数字电路硬件实现。软件完全嵌入硬件线路,结构中没有多余部分,因此处理速度很高(1s内作上千万次运算,而感觉不到延迟)。
如今的助听器采用微小芯片,完全取代了100年前的庞大身躯,科技的进步不仅改变了品质,更表现在外观设计的不断突破。从电子管助听器、真空管助听器、集成式助听器、晶体管助听器、可编程助听器,到现今的全数字助听器,助听器越做越小,越做越时尚。同时,现在常见的全数字助听器大多采用专用DSP芯片,运算速度约在每秒1亿次以上。运用数字技术噪声低、失真小的特点,开发出不少以人耳听觉感知模型为基础的“人工智能”处理器,并在选配方法上提出了新概念。
欧洲助听器行业协会主席恩斯特先生2006年所述:“众所周知,昔日的助听器除了名字外,和今天复杂的助听系统已经不可同日而语”。今天的助听系统不仅在硬件上和传统的助听器有巨大差别,更重要的是,在其功能和使用范围方面取得了突破性进展,软件的强大功能对助听器起到了革命性的再创作用。
下文介绍目前主要的助听技术。
●真耳原位测听:是指在患者配戴助听器后的实际听阈测试。纯音测听时,常用头戴式耳机进行测试,未考虑到实际配戴助听器后外耳道堵塞及授话器位置的影响,与实际配戴助听器后的听阈有所差异。故在进行真耳原位测听后,能够准确地获得配戴助听器后的实际听阈,使后续助听器的调试更加准确。
●高精度定位系统:是方向性技术的升级版本。在助听器选配过程中提高噪声环境下的言语分辨率一直是助听技术发展的目标之一,因此方向性麦克风技术在助听器领域的运用始终被人所关注,其是唯一一项被反复证明能有助于提高助听器信噪比、帮助助听器配戴者提升言语识别率的助听技术。高精度定位系统是在传统的方向性技术上做了提升,能够实时区分各频段的噪声位置,实时进行方向性的更改,更加有效提高噪声环境中的整体信噪比,以及实现后方的声音轻松聆听。
●降噪-SII言语增强:降噪技术是把噪声从带噪音语音的信号中区分开来,并把噪声去除的技术。在助听器领域,如何使助听器在噪音环境中更好地处理声音,从而帮助助听器使用者获得更为清晰的言语信号的问题,一直是听力学临床工作者和助听器使用者所关注的。这是因为高品质的降噪能力是促使助听器配戴者更易接受并使用助听器的重要原因之一,也因为助听器使用中用户最大的问题就是在各种噪声环境中对语言的理解。传统的降噪方法是减少助听器在噪声环境中的增益补偿,但在降低的同时也可能会影响对言语的拾取。因此,目前在传统降噪方法的基础上,出现了通过计算言语清晰度指数(speech intelligibility index,SII)实现弥补本身计算方法的新型计算方法。该降噪方法的设计厂家将其称之为言语增强降噪方法(speech enhance)。SII言语增强降噪技术对于不同程度听力损失的使用者采用不同的增益减少量,帮助各类听损用户得到的最佳的言语可听度,从而进一步增强其言语可懂度。
●移频技术:是指将无高频残余听力或高频残余听力较差的助听器配戴者无法通过普通助听器听到的重要的高频言语信号转移到其仍存有较好残余听力的中低频频段。目前的助听器移频技术可按不同的信号压缩处理模式大致分为线性移频技术和非线性压缩移频技术。线性移频技术即可听度扩展技术,是线性移频助听器技术,主要是将无高频残余听力或高频残余听力较差的高频声音线性移动到仍存有一定残余听力的中低频区域。非线性压缩移频技术是将无高频残余听力或高频残余听力较差的高频声音通过频率压缩将其压缩至相邻较低频率区域。
●智能风噪声处理技术:在风声环境中时因为风在助听器麦克风处产生旋涡,直接撞击麦克风,造成助听器配戴者感觉到比实际风声更大的撞击噪声。风噪声的影响是助听器行业不断探索解决的难题。目前常用的解决方法是降低低频增益,并将助听器的方向性改为全向性,从而改善风噪声的影响。或是采用声音互传技术将信噪比高侧的声音传输到信噪比低的一侧,但这需要双耳配戴助听器,并且不同的双耳信噪比,局限了降低风噪的效果。同时,也有新出的智能风噪声处理技术,它是通过双麦克风分别探测风噪,经分类器区分麦克风输入信号的相关性,检测言语声或风噪声,从而实现在风噪声环境下的信噪比提升。为用户提供更优的风噪声环境下的言语识别,无论是单耳配戴还是迎风骑行,都能实现畅意、清晰的聆听。
●声音分类技术:是指助听器能够在不同的环境中进行自动的功能调整,减少助听器使用者对不同环境的程序切换,更加智能的进行声音处理,使助听器配戴者能够更好地适应助听器及各类不同环境。
●耳鸣治疗方案:目前耳鸣的发病率不断提升,平均每20个人中就有3个耳鸣患者。治疗耳鸣的方法有声治疗、掩蔽疗法及习服疗法,目前很多的助听器厂家都在助听器中增加了耳鸣的掩蔽或习服方式,甚至有专门关于耳鸣的治疗方案帮助解决耳鸣对于用户的影响。
●MFi无线直连技术:MFi是指助听器能够通过低功耗2.4G蓝牙传输技术将iPhone手机里的信号(包括打电话等语音信号/音乐视频等音频信号)直接传输到助听器中,而不需要通过其他任何辅助设备;同时,助听器配戴者也可以通过手机APP对声音进行个性化调整,实现便捷化、个性化及智能化。
●可充电技术:助听器配戴者无需因更换电池而烦恼,它能够像手机一样,直接通过充电座进行充电。目前可充电电池可在3~4小时充满后实现全天使用,而无需担心耗尽电量。未来,也将出现十几秒内即可充电完成的燃料电池问世。同时,也会有具备2.4 GHz无线直接和可充电功能的助听器,这将给助听器配戴者带来更加先进、智能、便捷的选择。
未来助听器的发展
未来,助听器是辅助听力设备还是时尚的数码电子产品。时尚、便利、高科技逐渐会成为放在助听器前面的定语。