Nové výhody technologií CROS a BiCROS pro naslouchátka

Tech Topic | December 2018 Hearing Review

Od Veroniky Littmann, PhD, a Alastaira Manderse, PhD

Jednostranná hluchota (SSD) je charakterizována výraznou ztrátou funkční schopnosti slyšení na jednom uchu, a to do té míry, že zesílení na této straně přináší jen malý nebo žádný prospěch. Zatímco mnoho pacientů se SSD má normální nebo téměř normální kontralaterální sluchové schopnosti, tento stav se často vyskytuje se ztrátou sluchu přítomnou i na lepším uchu.

Závěry této studie celkově ukazují, že dva nové systémy CROS/BiCROS od společnosti Signia – Pure 312 Nx CROS s úzkou směrovostí a Silk Nx CROS – poskytují vynikající řešení každodenních problémů s poslechem, se kterými se setkávají lidé s jednostrannou hluchotou (SSD).

Lidé se SSD zažívají jedinečnou škálu sluchových problémů. Jednou z výrazných obtíží je snížená slyšitelnost zvuku vycházejícího ze strany horšího ucha pacienta. K tomu dochází v důsledku „efektu stínu hlavy“, kdy je úroveň zvuku vycházejícího ze strany špatného ucha zeslabena, když se šíří kolem hlavy k lépe slyšícímu uchu. Tento efekt je výraznější na vyšších frekvencích důležitých pro porozumění řeči, což ztěžuje zejména komunikaci s mluvčími směřujícími k pacientovu horšímu uchu.

Kromě snížené citlivosti na zvuk na straně špatného ucha vede ztráta binaurální akustické informace k dalším deficitům. Výrazně se zhoršuje porozumění řeči v hluku a výrazně se zhoršuje i schopnost lokalizace zvuku.

Efektivním nechirurgickým řešením problémů spojených s SSD jsou systémy CROS (Contralateral Routing of Signals) a BiCROS (Bilateral CROS). Systém CROS se skládá z oboustranného nasazení sluchadla, při kterém je zvuk detekovaný ze zařízení nošeného na horším uchu přenášen do zařízení nošeného na lepším uchu. Uživatelé jsou pak schopni vnímat zvuk vycházející z jejich špatného ucha na straně dobrého ucha, čímž je překonán efekt stínu hlavy.

Při nasazení CROS obvykle nedochází k přímému zesílení zvuku vstupujícího do přístroje nošeného na lepším uchu. U pacientů se SSD, kteří mají ztrátu sluchu také na svém lepším uchu, poskytují systémy BiCROS zesílení zvuku přicházejícího do mikrofonu přístroje na lepším uchu, což umožňuje kompenzovat další ztrátu sluchu na „dobré“ straně pacienta.

Od počátku vzniku této metody v 60. letech 20. století, kdy bylo propojení mezi oboustranně nošenými přístroji možné pouze pomocí elektrických kontaktů na bázi drátů, došlo v kováních CROS a BiCROS ke značnému technologickému pokroku. Po zavedení technologie e2e Wireless 3.0 společností Sivantos v roce 2014 bylo dosaženo značného pokroku v technologii binaurálního formování paprsku sluchadla. Tento vývoj výrazně zlepšil porozumění řeči v okolním hluku, a to i v situacích, kdy řeč vychází z jiných azimutů než před uživatelem.1

S uvedením platformy Signia Primax na trh v roce 2016 byla tato technologie integrována do vysoce účinného bezdrátového řešení CROS/BiCROS. O výkonnosti systému Primax CROS/BiCROS z hlediska přínosu řeči v šumu i spokojenosti uživatelů informovali Petrausch et al.2. Kromě měřitelného přínosu srozumitelnosti řeči v šumu (SNR) o více než 5 dB studie zjistila, že uživatelé dávali systému Primax vysoce přednostní hodnocení před systémem předního konkurenta, a to v oblastech zahrnujících porozumění řeči v tichu i hluku, kvalitu zvuku a schopnost lokalizace.

Dvě nové možnosti pro vybavení sluchadel SSD

Pure 312 Nx s úzkou směrovostí pro BiCROS. Následného technologického vývoje bylo dosaženo v platformě Signia Nx přidáním funkce Narrow Directionality pro BiCROS, která je určena k dalšímu zvýšení selektivní směrovosti tvarovek BiCROS pro hlučné poslechové situace, ve sluchadle s přijímačem v kanálu (RIC).

Silk Nx, nové řešení CROS/BiCROS pro uživatele sluchadel CIC. Uvedení přístrojů Signia Silk s click objímkami odráží novou koncepci ve vývoji CIC tvarovek. Tyto přístroje CIC s okamžitým nasazením kombinují výhody přístrojů do uší (ITE) se snadným procesem nasazování hotových přístrojů (T. Lotter, bílá kniha, „Silk and Click Sleeves-A New Concept for In-the-Ear Fittings“, 2016). Díky přidání funkcí CROS/BiCROS a zmenšení velikosti o 20 % přináší nový Silk Nx výkon řešení CROS/BiCROS od společnosti Signia Nx v systému přizpůsobeném specifickým potřebám moderního uživatele CIC.

Studijní metody dvou terénních studií

Účastníci a nasazení sluchadel. K posouzení porozumění řeči s nasazením BiCROS pro přístroje Pure Nx, včetně funkce Narrow Directionality a nových přístrojů Silk Nx, byla provedena klinická studie s 12 účastníky se SSD. Celkem bylo testováno 8 mužů a 4 ženy ve věku od 63 do 91 let (průměr: 75 let). Účastníci měli těžkou/závažnou ztrátu sluchu na jedné straně a lehkou až středně těžkou ztrátu sluchu na straně druhé. Průměrný audiogram účastníků je znázorněn na obrázku 1.

BiCROS fitting byl testován pomocí sluchadel Signia CROS Pure 312 Nx a Silk Nx CROS. Spojení s uchem bylo provedeno pomocí standardních uzavřených klipových návleků Signia. Sluchadla byla přizpůsobena individuálním audiogramům účastníků podle vzorce pro přizpůsobení NxFit pro zkušené uživatele sluchadel. Všechny funkce zpracování zvuku byly ponechány ve výchozím nastavení. Výsledky nastavení BiCROS byly porovnány s výsledky získanými při běžném monofonním nastavení na lepším uchu.

Pure 312 Nx CROS – BiCROS s úzkou směrovostí

Pro nastavení BiCROS v této studii byla použita sluchadla Signia CROS Pure 312 Nx na horším uchu a sluchadla s přijímačem Signia Pure 312 7Nx M na lepším uchu. Přepínání mezi různými směrovými režimy bylo dosaženo pomocí prostorového konfigurátoru v aplikaci Signia myHearing.

Experimentální metoda. K vyhodnocení výkonu úzké směrovosti při nasazení BiCROS byla použita podobná metoda jako v předchozích studiích, například Froehlich et al,3 Littmann a Høydal4 a Mejia et al5. Rozpoznávání řeči bylo hodnoceno ve čtyřech různých podmínkách. Ty zahrnovaly všesměrovost a konvenční směrovost s vypnutým zařízením CROS (monofonní přizpůsobení) a konvenční směrovost a úzkou směrovost se zapnutým zařízením CROS (přizpůsobení BiCROS).

Použitým řečovým materiálem byl Oldenburg Sentence Test (OLSA), přičemž cílový řečový materiál byl prezentován z předního reproduktoru (azimut 0°) ve vzdálenosti 1 metr od účastníka. Konkurenční signál se skládal ze stejného řečového materiálu bez mezer mezi větami s přidaným kavárenským šumem. Tento konkurenční signál byl prezentován ze sedmi reproduktorů obklopujících účastníka s úhlovým posunem 45° mezi sousedními reproduktory (kromě předního reproduktoru). Pro zvuk prezentovaný z každého reproduktoru byl použit pevný náhodný počáteční posun, aby se vytvořil konstantní šumový blábol. Kombinovaný hluk na pozadí byl v místě posluchače 68 dBA.

Výsledky a diskuse. Pro pacienty se SSD poskytuje řešení BiCROS nejen tolik potřebnou podporu v situacích, kdy řeč nebo jiné smysluplné signály přicházejí ze strany s horším sluchem, ale nabízí také výhodu oboustranného sdílení zvukových dat sluchadel. Výsledky na obrázku 2 ukazují, že podle očekávání adaptivní směrování již zlepšuje porozumění řeči o podstatné 4 dB SNR ve srovnání s všesměrovým zpracováním. Po přidání úzké směrovosti však bylo dosaženo dalšího významného přínosu pro srozumitelnost řeči o 2 dB SNR (dvouvýběrový párový t-test, p<0,001).

V souladu s předchozími studiemi3,4 bylo zjištěno, že účastníci, kteří měli největší potíže ve všesměrovém režimu, měli tendenci vykazovat největší přínos při adaptivním a úzkém směrovém režimu. Tyto výsledky jsou znázorněny na obrázku 3, který porovnává zlepšení srozumitelnosti řeči (v SNR) u různých režimů mikrofonů. Znázorněny jsou průměrné výsledky pro pět nejlepších a pět nejhorších účastníků v podmínce všesměrovosti, které jsou vyneseny modře, resp. zeleně. Mezi pěti „nejhoršími“ účastníky je obzvláště pozoruhodná průměrná výhoda SNR Úzké směrovosti o 8 dB. To poukazuje na to, že se vyplatí sledovat nejen průměrné hodnoty, ale také individuální výkonnost. Zdá se, že pacienti, kteří mají největší problémy, také nejvíce získávají používáním pokročilých funkcí sluchadel.

Silk Nx CROS/BiCROS

Druhým řešením CROS/BiCROS, které společnost Signia nabízí, je Silk Nx CROS/BiCROS. V této části studie bylo na horším uchu účastníka použito sluchadlo Signia CROS Silk Nx a na lepším uchu sluchadlo Signia Silk 7Nx.

Experimentální metoda. Konverzační situace mohou být pro posluchače se SSD různě náročné. Zatímco v případě zařízení Pure Nx byl kladen důraz na porozumění řeči ve velmi náročném hlučném prostředí, ve studii Silk Instant Fit CIC se jednalo o jinou situaci, která je pro tyto pacienty také obzvláště obtížná: když jedinec se sluchovým postižením hovoří s několika lidmi ve skupině. Při individuálním rozhovoru se osoby se SSD obvykle staví tak, aby jejich zdravé ucho bylo otočeno směrem k partnerovi v rozhovoru. Při rozhovoru se skupinou lidí však pacient nemůže vždy předvídat, ze které strany přijde další řečový signál, což mu tento úkol velmi ztěžuje.

Pro simulaci této situace bylo porozumění řeči testováno pomocí speciálního maticového testu, prokládaného Oldenburského testu vět (OLSA), v němž byla cílová řeč náhodně prezentována buď zepředu (0°), nebo ze strany s horším uchem (90° nebo -90°, v závislosti na „špatném“ uchu účastníka). Během jednoho testu byly vyplněny dva seznamy 20 vět, pro každou polohu jedna. Šum OLSA byl prezentován ze tří reproduktorů ve frontální rovině pod úhly +45°, -45° a +90° nebo -90° (tj. diametrálně naproti špatnému uchu účastníka), čímž vzniklo difúzní šumové pole. Kombinovaný hluk pozadí byl v místě posluchače 55 dBA. Úkol byl proveden dvakrát: jednou s nasazením BiCROS a jednou s použitím standardního monofonního nasazení na lepším uchu.

Zařízení Silk Nx jsou o 20 % menší než jejich předchůdci a spolu s nově představenými klikacími pouzdry XS jsou navržena tak, aby byla ještě méně nápadná než jejich předchůdci. Z tohoto důvodu byl proveden další experiment s 20 účastníky. Účastníkům byly nasazeny Silk Nx i Silk px, přičemž si zvolili příslušný click sleeve, a byly pořízeny fotografie ucha z různých úhlů (s rozestupem ~10°), jak ukazuje obrázek 4. Devíti audiologům byly předloženy fotografie v náhodném pořadí (Silk px a Silk Nx smíšené) a měli posoudit, zda je zařízení v uchu viditelné nebo neviditelné. Na základě těchto úsudků byl pro každý přístroj vypočítán rozsah viditelnosti.

Výsledky a diskuse. Výsledky testu rozpoznávání řeči OLSA jsou vidět na obrázku 5. Jak se dalo očekávat, porozumění je nejhorší, když řeč přichází ze strany s horším sluchem účastníka a účastník nemá řešení BiCROS. Zapnutí zařízení BiCROS tento problém zcela překonává a zlepšuje práh příjmu řeči v průměru o 5 dB SNR (párový t-test, p<0,0001). Porozumění řeči v této podmínce je ve skutečnosti podobné situaci, kdy je primární řečový signál před účastníkem. Když je řeč prezentována zepředu, je rozdíl mezi přizpůsobením BiCROS a monofonním přizpůsobením pro porozumění řeči menší. Řešení BiCROS však stále vede k výraznému zlepšení porozumění o téměř 2 dB SNR, a to díky kombinaci relevantních informací z obou stran. Dalším faktorem může být mírně asymetrické nastavení, které bylo zvoleno pro umožnění prokládaného OLSA. Poněkud lepší SNR existuje u horšího ucha, protože zdroj šumu umístěný vedle dobrého ucha je utlumen efektem stínu hlavy.

Podíváme-li se na výsledky na obrázku 5, můžeme vidět, že u montáže BiCROS je práh příjmu řeči (SRT) pro řeč přicházející zepředu stále lepší, než když řeč přichází ze strany slabého ucha. To lze přičíst efektu pinny a skutečnosti, že řeč přicházející zepředu je více korelovaná mezi oběma stranami, což vede k lepšímu SNR.

Při použití stejné sestavy reproduktorů a podnětů byli účastníci také požádáni, aby subjektivně ohodnotili náročnost poslechu. Při tomto úkolu byla řeč prezentována vždy ze strany s horším sluchem při pevně stanoveném SNR. SNR byl nastaven jako individuální průměr SRT (tj. SNR, při kterém bylo rozumět 50 % řeči) pro monofonní a BiCROS podmínky z předchozího experimentu. Použitá hodnotící stupnice se skládala ze sedmi stupňů od „žádné snahy“ po „extrémní snahu“. Výsledky byly jednoznačné: bez řešení CROS účastníci hodnotili, že je pro ně porozumění řeči velmi obtížné, zatímco s řešením BiCROS bylo porozumění řeči hodnoceno jako vyžadující pouze malé až střední úsilí (obr. 6).

Výsledky experimentu s viditelností dále potvrzují diskrétní vlastnosti zařízení Silk Nx. Nová konstrukce vedla ke zmenšení úhlového rozsahu viditelnosti o 21 % (Obrázek 7), takže je pro většinu směrů pohledu neviditelná. To pěkně koresponduje s 20% zmenšením velikosti ve srovnání se zařízením Silk px.

Shrnutí a závěry

Pacienti se SSD mají často značné problémy s porozuměním řeči v každodenních poslechových situacích, kde působí hluk. Výsledky této studie ukazují, že dvě nejnovější řešení CROS/BiCROS nabízená společností Signia – Pure 312 Nx CROS s úzkou směrovostí a Silk Nx CROS – poskytují jasný a významný přínos pro srozumitelnost řeči v náročných poslechových prostředích.

Pure 312 Nx CROS poskytuje vysoce účinný a reaktivní systém CROS/BiCROS v zavedeném formátu RIC. V naší studii se ukázalo, že tento systém sám o sobě přináší výhodu 4 dB ve srovnání s běžnou monofonní montáží. Po přidání systému Narrow Directionality se však tento přínos ještě zvýšil na 6 dB. Převedeme-li to na přínos v reálném životě, představuje to významnou pomoc uživatelům se SSD, kteří obvykle bojují s porozuměním řeči proti negativním účinkům konkurenčního hluku – zlepšení SNR o 6 dB může v mnoha poslechových situacích znamenat přínos pro porozumění řeči ve výši 50 % nebo více.

Silk Nx CROS nabízí řešení CROS/BiCROS se všemi výhodami formátu CIC v kombinaci s flexibilitou a efektivitou montáže výrobku RIC, což je možné díky použití click objímek. U tohoto systému bylo prokázáno, že srozumitelnost v hluku pro řeč přicházející ze strany špatného ucha se ve srovnání se standardní monofonní montáží zlepšila o SNR 5 dB. Algoritmická kombinace zvukových složek z dvojice binaurálních zařízení navíc poskytuje výhodu 2 dB oproti monofonní montáži, a to i pro zvuky přicházející zepředu. Stejně jednoznačné jsou i výsledky subjektivních hodnocení: řešení bylo vnímáno jako řešení poskytující podstatné snížení námahy při poslechu, a to z průměrného hodnocení mezi „velmi velkou“ nebo „extrémní“ námahou před nasazením na téměř „malou námahu“ po nasazení.

Kromě toho se ukázalo, že viditelnost zařízení Silk Nx byla snížena o 21 % ve srovnání se zařízením Silk px, takže je mimořádně diskrétní.

Celkově výsledky této studie ukazují, že dva nové systémy CROS/BiCROS od společnosti Signia, CROS Pure 312 Nx s úzkou směrovostí a CROS Silk Nx, poskytují vynikající řešení každodenních problémů s poslechem, se kterými se setkávají pacienti se SSD.

1. Littmann V, Junius D, Branda E. SpeechFocus: 360° v 10 otázkách. Sluchová revue. 2015;22(11):38. Dostupné na: http://www.hearingreview.com/2015/10/speechfocus-360-10-questions

2. Petrausch S, Manders A, Jacobus K. Nové bezdrátové řešení CROS a BiCROS. Kanadský audiolog. 2016;3(4). http://www.canadianaudiologist.ca/a-new-wireless-cros-and-bicros-solution

3. Froehlich M, Freels K, Powers T. Speech recognition benefit obtained from binaural beamforming hearing aids: comparison to omnidirectional and individuals with normal hearing. May 28, 2015. Available at: https://www.audiologyonline.com/articles/speech-recognition-benefit-obtained-from-14338

4. Littmann V, Høydal E. Comparison study of speech recognition using binaural beamforming narrow directionality. Hearing Review. 2017; 24(5):34-37. Available at: http://www.hearingreview.com/2017/05/comparison-study-speech-recognition-using-binaural-beamforming-narrow-directionality

5. Mejia J, Carter L, Dillon H, Littman V. Listening effort, speech intelligibility, and narrow directionality. Hearing Review. 2017; 24(1):22-24. Available at: http://www.hearingreview.com/2017/01/listening-effort-speech-intelligibility-narrow-directionality

About the Authors: Veronika Littmann, PhD, je vedoucí týmu R&D Audiology System Development Team společnosti Sivantos GmbH v Erlangenu, Německo. Je držitelkou doktorátu z neurofyziologie na univerzitě v Cambridge. Doktor Alastair Manders má magisterský titul z audiologie a doktorát ze zpracování zvukových signálů a pracuje v oddělení R&D ve společnosti Sivantos GmbH.