Novel Benefits in CROS and BiCROS Hearing Aid Fitting Technology

Tech Topic | December 2018 Hearing Review

By Veronika Littmann, PhD, and Alastair Manders, PhD

Single-sided deafness (SSD) is characterized by a substantial loss of functional hearing ability in one ear, to the extent that amplification provides little or no benefit on that side. Podczas gdy wielu pacjentów z SSD ma normalną lub prawie normalną zdolność słyszenia po stronie przeciwnej, stan ten często występuje z ubytkiem słuchu obecnym również w uchu lepszym.

Ogółem, wyniki tego badania dowodzą, że dwa nowe systemy CROS/BiCROS firmy Signia – Pure 312 Nx CROS o wąskiej kierunkowości oraz Silk Nx CROS – stanowią doskonałe rozwiązanie codziennych problemów słuchowych osób z jednostronną głuchotą (SSD).

Osoby z dysfunkcją SSD doświadczają wyjątkowego wachlarza problemów słuchowych. Jednym z głównych problemów jest zmniejszona słyszalność dźwięku pochodzącego z boku gorszego ucha pacjenta. Dzieje się tak ze względu na „efekt cienia głowy”, gdzie poziom dźwięku pochodzącego ze strony ucha słabszego jest tłumiony podczas przemieszczania się wokół głowy do ucha lepiej słyszącego. Efekt ten jest bardziej wyraźny w wyższych częstotliwościach ważnych dla rozumienia mowy, co sprawia, że komunikacja z rozmówcami zwróconymi w stronę ucha gorzej słyszącego jest szczególnie trudna.

Oprócz zmniejszonej wrażliwości na dźwięki pochodzące ze strony ucha źle słyszącego, utrata obuusznej informacji akustycznej powoduje dalsze deficyty. Rozumienie mowy w hałasie ulega znacznemu pogorszeniu, a zdolność lokalizacji dźwięku jest również znacznie upośledzona.

Efektywnymi nieoperacyjnymi rozwiązaniami problemów związanych z SSD są systemy CROS (Contralateral Routing of Signals) i BiCROS (Bilateral CROS). CROS polega na obustronnym dopasowaniu aparatu słuchowego, w którym dźwięk odbierany z urządzenia noszonego na uchu słabym jest przekazywany do urządzenia noszonego na uchu lepszym. Użytkownicy są w stanie odbierać dźwięki pochodzące ze strony ucha słabego w uchu dobrym, przezwyciężając w ten sposób efekt cienia głowy.

W dopasowaniu CROS zazwyczaj nie występuje bezpośrednie wzmocnienie dźwięku docierającego do aparatu noszonego na uchu lepszym. W przypadku pacjentów z SSD, którzy mają również ubytek słuchu w uchu lepszym, systemy BiCROS zapewniają wzmocnienie dźwięku docierającego do mikrofonu aparatu noszonego na uchu lepszym, umożliwiając kompensację dodatkowego ubytku słuchu po „dobrej” stronie pacjenta.

Wielki postęp technologiczny w zakresie dopasowań CROS i BiCROS dokonał się od czasu początków tej metody w latach 60. ubiegłego wieku, kiedy to łączność między obustronnie noszonymi aparatami była możliwa jedynie przy użyciu styków elektrycznych opartych na przewodach. Po wprowadzeniu technologii e2e Wireless 3.0 przez firmę Sivantos w 2014 roku, osiągnięto znaczny postęp w technologii formowania wiązki w obuusznych aparatach słuchowych. Rozwój ten znacznie poprawił rozumienie mowy w hałasie tła, nawet w sytuacjach, gdy mowa pochodzi z azymutów innych niż przed użytkownikiem.1

Wraz z wprowadzeniem platformy Signia Primax w 2016 roku, technologia ta została zintegrowana w wysoce efektywnym bezprzewodowym rozwiązaniu CROS/BiCROS. Wydajność systemu Primax CROS/BiCROS zarówno pod względem korzyści w zakresie mowy w szumie, jak i satysfakcji użytkownika została przedstawiona przez Petrausch i wsp.2. Oprócz wymiernej korzyści w zakresie zrozumiałości mowy w hałasie (SNR) wynoszącej ponad 5 dB, w badaniu stwierdzono, że użytkownicy preferencyjnie oceniali system Primax w porównaniu z systemem wiodącego konkurenta, w takich obszarach jak rozumienie mowy w ciszy i hałasie, jakość dźwięku i zdolność lokalizacji.

Dwie nowe opcje dopasowania aparatów słuchowych SSD

Pure 312 Nx z wąską kierunkowością dla BiCROS. Kolejnym osiągnięciem technologicznym w platformie Signia Nx jest dodanie Wąskiej Kierunkowości do BiCROS, która została zaprojektowana w celu dalszej poprawy selektywnej kierunkowości dopasowań BiCROS w hałaśliwych sytuacjach akustycznych, w aparatach słuchowych typu RIC (receiver-in-the-canal).

Silk Nx, nowe rozwiązanie CROS/BiCROS dla użytkowników aparatów słuchowych CIC. Wprowadzenie urządzeń Signia Silk z tulejkami typu „click sleeves” odzwierciedla nową koncepcję w rozwoju dopasowania CIC. Te aparaty CIC typu instant-fit łączą w sobie zalety aparatów wewnątrzusznych (ITE) z łatwością procesu dopasowania gotowego urządzenia (T. Lotter, white paper, „Silk and Click Sleeves-A New Concept for In-the-Ear Fittings,” 2016). Dzięki dodaniu funkcjonalności CROS/BiCROS i zmniejszeniu rozmiarów o 20%, nowy Silk Nx zapewnia wydajność rozwiązania CROS/BiCROS firmy Signia Nx w systemie dostosowanym do specyficznych potrzeb współczesnego użytkownika CIC.

Metody badań dwóch prób terenowych

Uczestnicy i dopasowanie aparatów słuchowych. W celu oceny rozumienia mowy przy dopasowaniu BiCROS dla aparatów Pure Nx, w tym z funkcją wąskiej kierunkowości oraz nowych aparatów Silk Nx, przeprowadzono badanie kliniczne z udziałem 12 uczestników z SSD. W badaniu wzięło udział 8 mężczyzn i 4 kobiety w wieku od 63 do 91 lat (średnia wieku 75 lat). Uczestnicy mieli ciężki/głęboki ubytek słuchu po jednej stronie oraz lekki do umiarkowanego ubytek słuchu po drugiej stronie. Średni audiogram dla uczestników pokazano na Rysunku 1.

Zestawy BiCROS były testowane przy użyciu aparatów słuchowych Signia CROS Pure 312 Nx i Silk Nx CROS. Połączenie z uchem zostało zrealizowane przy użyciu standardowych, zamkniętych tulejek Signia. Aparaty słuchowe zostały dopasowane do indywidualnych audiogramów uczestników z wykorzystaniem formuły dopasowania NxFit dla doświadczonych użytkowników aparatów słuchowych. Wszystkie funkcje przetwarzania dźwięku pozostawiono na ustawieniach domyślnych. Wyniki dopasowania BiCROS porównano z wynikami uzyskanymi przy konwencjonalnym dopasowaniu monofonicznym na lepszym uchu.

Pure 312 Nx CROS – BiCROS z wąską kierunkowością

Do dopasowania BiCROS w tym badaniu użyto aparatów słuchowych Signia CROS Pure 312 Nx na słabym uchu oraz aparatów słuchowych Signia Pure 312 7Nx M na lepszym uchu. Przełączanie pomiędzy różnymi trybami kierunkowymi odbywało się za pomocą konfiguratora przestrzennego w aplikacji Signia myHearing App.

Metoda eksperymentalna. Aby ocenić działanie Wąskiej Kierunkowości w dopasowaniu BiCROS, zastosowano metodę podobną do poprzednich badań, takich jak Froehlich i wsp,3 Littmann i Høydal,4 oraz Mejia i wsp5. Rozpoznawanie mowy oceniano w czterech różnych warunkach. Obejmowały one wszechkierunkowość i konwencjonalną kierunkowość przy wyłączonym urządzeniu CROS (dopasowanie monofoniczne) oraz konwencjonalną kierunkowość i wąską kierunkowość przy włączonym urządzeniu CROS (dopasowanie BiCROS).

Materiał mowy stanowił Oldenburski Test Zdań (OLSA), w którym docelowy materiał mowy był prezentowany z przedniego głośnika (azymut 0°) w odległości 1 metra od uczestnika. Sygnał konkurencyjny składał się z tego samego materiału mowy, bez przerw między zdaniami, z dodatkiem szumu kawiarnianego. Sygnał konkurencyjny prezentowany był z siedmiu głośników otaczających uczestnika, z przesunięciem kątowym 45° pomiędzy sąsiednimi głośnikami (z wyłączeniem głośnika przedniego). Stałe, losowe przesunięcie początkowe było używane dla dźwięku prezentowanego z każdego głośnika, aby stworzyć stały szum. Łączny hałas tła wynosił 68 dBA w pozycji słuchacza.

Wyniki i dyskusja. W przypadku pacjentów z dysfunkcją SSD rozwiązanie BiCROS nie tylko zapewnia bardzo potrzebne wsparcie w sytuacjach, gdy mowa lub inne znaczące sygnały pochodzą ze strony ucha o gorszej jakości, ale również oferuje korzyści wynikające z obustronnego współdzielenia danych audio przez aparaty słuchowe. Wyniki przedstawione na Rysunku 2 pokazują, że zgodnie z oczekiwaniami, adaptacyjna kierunkowość już teraz poprawia rozumienie mowy o znaczące 4 dB SNR w porównaniu do przetwarzania wszechkierunkowego. Jednak po zastosowaniu Wąskiej Kierunkowości uzyskano znaczącą poprawę zrozumiałości mowy o 2 dB SNR (test t-testu dwuczynnikowego, p<0.001).

Zgodnie z wynikami poprzednich badań,3,4 stwierdzono, że uczestnicy, którzy mieli największe trudności w warunkach wielokierunkowości, wykazywali największe korzyści z adaptacyjnej i wąskiej kierunkowości. Wyniki te ilustruje rysunek 3, na którym porównano poprawę zrozumiałości mowy (w SNR) dla różnych trybów pracy mikrofonu. Na rys. 3 przedstawiono średnie wyniki dla pięciu uczestników, którzy uzyskali najlepsze i najgorsze wyniki dla trybu wszechkierunkowego, zaznaczone odpowiednio kolorem niebieskim i zielonym. Wśród 5 uczestników, którzy osiągnęli najgorsze wyniki, na szczególną uwagę zasługuje przewaga wąskiej kierunkowości w zakresie SNR wynosząca 8 dB. Podkreśla to, że warto zwracać uwagę nie tylko na średnią, ale również na indywidualne wyniki. Pacjenci, którzy mają największe problemy, wydają się również odnosić największe korzyści z korzystania z zaawansowanych funkcji aparatów słuchowych.

Silk Nx CROS/BiCROS

Drugim rozwiązaniem CROS/BiCROS oferowanym przez firmę Signia jest Silk Nx CROS/BiCROS. W tej części badania na słabszym uchu uczestnika zastosowano aparat słuchowy Signia CROS Silk Nx, a na lepszym uchu aparat Signia Silk 7Nx.

Metoda eksperymentalna. Sytuacje konwersacyjne dla słuchaczy z dysfunkcją SSD mogą stanowić wyzwanie na różne sposoby. Podczas gdy w przypadku urządzeń Pure Nx skupiono się na rozumieniu mowy w bardzo wymagającym, hałaśliwym otoczeniu, w badaniu Silk Instant Fit CIC skupiono się na innej sytuacji, która również jest szczególnie trudna dla tych pacjentów: gdy osoba niedosłysząca rozmawia z kilkoma osobami w grupie. Podczas rozmowy w cztery oczy, osoby z dysfunkcją SSD zazwyczaj ustawiają się w taki sposób, że ich dobre ucho jest zwrócone w stronę rozmówcy. W rozmowie z grupą osób pacjent nie zawsze jest w stanie przewidzieć, z której strony nadejdzie następny sygnał mowy, co znacznie utrudnia zadanie.

Aby zasymulować tę sytuację, sprawdzono rozumienie mowy za pomocą specjalnego testu matrycowego, Testu Zdań Oldenburga (OLSA) z przeplotem, w którym mowa docelowa była prezentowana losowo albo z przodu (0°), albo od strony ucha słabszego (90° lub -90°, w zależności od „złego” ucha uczestnika). Podczas jednej serii testowej wypełniano dwie listy 20 zdań, po jednym dla każdej pozycji. Hałas OLSA był prezentowany z trzech głośników w płaszczyźnie czołowej, pod kątami +45°, -45° oraz +90° lub -90° (tj. diametralnie naprzeciwko słabego ucha uczestnika), tworząc rozproszone pole hałasu. Łączny hałas tła wynosił 55 dBA w miejscu, w którym znajdował się słuchacz. Zadanie przeprowadzono dwukrotnie: raz przy użyciu dopasowania BiCROS i raz przy użyciu standardowego dopasowania monofonicznego na lepszym uchu.

Urządzenia Silk Nx są o 20% mniejsze od swoich poprzedników i – wraz z nowo wprowadzonymi rękawami XS click – zaprojektowane tak, aby jeszcze mniej rzucać się w oczy niż ich poprzednicy. Z tego powodu przeprowadzono dodatkowy eksperyment z udziałem 20 uczestników. Badanym założono wkładki Silk Nx i Silk px, dobierając odpowiednią tulejkę, a następnie wykonano zdjęcia ucha pod różnymi kątami (odstępy ~10°), jak pokazano na Rysunku 4. Dziewięciu audiologów otrzymało zdjęcia w losowej kolejności (mieszane Silk px i Silk Nx) i zostało poproszonych o ocenę, czy urządzenie jest widoczne czy niewidoczne w uchu. Na podstawie tych ocen, obliczono zakres widoczności dla każdego aparatu.

Wyniki i dyskusja. Wyniki testu rozpoznawania mowy OLSA można zobaczyć na Rysunku 5. Jak można było się spodziewać, rozumienie jest najgorsze, gdy mowa dociera ze strony ucha słabszego, a uczestnik nie posiada rozwiązania BiCROS. Włączenie urządzenia BiCROS całkowicie eliminuje ten problem, poprawiając próg odbioru mowy średnio o 5 dB SNR (sparowany test t, p<0,0001). Rozumienie mowy w tym stanie jest w istocie podobne do sytuacji, w której główny sygnał mowy znajduje się przed uczestnikiem. Gdy mowa jest prezentowana z przodu, różnica pomiędzy dopasowaniem BiCROS a dopasowaniem monofonicznym dla rozumienia mowy jest mniejsza. Jednak rozwiązanie BiCROS, dzięki połączeniu istotnych informacji z obu stron, nadal skutkuje znaczną poprawą rozumienia o blisko 2 dB SNR. Dodatkowym czynnikiem może być nieco asymetryczny układ, który został wybrany w celu umożliwienia zastosowania OLSA z przeplotem. Nieco lepszy SNR występuje przy uchu słabszym, ponieważ źródło hałasu znajdujące się obok ucha dobrego jest tłumione przez efekt cienia głowy.

Patrząc na wyniki przedstawione na rycinie 5, można zauważyć, że w przypadku dopasowania BiCROS próg odbioru mowy (SRT) dla mowy docierającej z przodu jest nadal lepszy niż dla mowy docierającej od strony małżowiny usznej. Może to być przypisane efektowi pinny oraz faktowi, że mowa pochodząca z przodu jest bardziej skorelowana pomiędzy obiema stronami, co skutkuje lepszym SNR.

Przy użyciu tego samego zestawu głośników i bodźców, uczestnicy zostali również poproszeni o podanie subiektywnej oceny wysiłku słuchowego. W tym zadaniu mowa była zawsze prezentowana od strony ucha słabszego przy stałej wartości SNR. SNR był ustalony jako średnia indywidualna SRT (tj. SNR, przy którym rozumiano 50% mowy) dla warunków monofonicznych i BiCROS z poprzedniego eksperymentu. Zastosowana skala ocen składała się z siedmiu stopni od „brak wysiłku” do „ekstremalny wysiłek”. Wyniki były jednoznaczne: bez systemu CROS uczestnicy oceniali, że rozumienie mowy jest dla nich bardzo trudne, podczas gdy z rozwiązaniem BiCROS rozumienie mowy było oceniane jako wymagające jedynie niewielkiego lub umiarkowanego wysiłku (rys. 6).

Wyniki eksperymentu z widocznością dodatkowo potwierdzają dyskretne właściwości urządzeń Silk Nx. Nowy projekt spowodował 21% redukcję kątowego zakresu widoczności (Rysunek 7), czyniąc go niewidocznym dla większości kierunków patrzenia. Odpowiada to 20% redukcji rozmiaru w porównaniu do Silk px.

Podsumowanie i wnioski

Pacjenci z SSD często doświadczają znaczących problemów z rozumieniem mowy w codziennych sytuacjach akustycznych, w których czynnikiem jest hałas. Wyniki tego badania pokazują, że dwa najnowsze rozwiązania CROS/BiCROS oferowane przez firmę Signia – Pure 312 Nx CROS z wąską kierunkowością oraz Silk Nx CROS – zapewniają wyraźne i znaczące korzyści w zakresie rozumienia mowy w trudnych warunkach akustycznych.

Chełm Pure 312 Nx CROS zapewnia wysoce efektywny i reaktywny system CROS/BiCROS w uznanym formacie RIC. W naszych badaniach wykazaliśmy, że sam ten system zapewnia korzyści o 4 dB w stosunku do konwencjonalnego dopasowania monofonicznego. Jednakże, z dodatkiem Wąskiej Kierunkowości, korzyść ta została zwiększona do 6 dB. Przekładając to na rzeczywiste korzyści, stanowi to znaczącą pomoc dla użytkowników z dysfunkcją SSD, którzy zwykle mają problemy ze zrozumieniem mowy w obliczu negatywnych skutków hałasu – poprawa SNR o 6 dB może skutkować korzyścią w rozumieniu mowy o 50% lub więcej w wielu sytuacjach akustycznych.

Silk Nx CROS oferuje rozwiązanie CROS/BiCROS z wszystkimi korzyściami płynącymi z formatu CIC w połączeniu z elastycznością i wydajnością produktu RIC, co jest możliwe dzięki zastosowaniu zatrzaskowych tulejek. Dzięki temu systemowi wykazano poprawę zrozumiałości w hałasie dla mowy docierającej od strony niedosłuchu o 5 dB w porównaniu do standardowego dopasowania monofonicznego. Ponadto, algorytmiczne połączenie składowych dźwięku z pary aparatów obuusznych zapewnia korzyść o 2 dB w stosunku do dopasowania monofonicznego, nawet dla dźwięków docierających z przodu. Wyniki subiektywnych ocen są równie jednoznaczne: rozwiązanie to zostało odebrane jako zapewniające znaczną redukcję wysiłku słuchowego, od średniej oceny „bardzo dużego” lub „ekstremalnego” wysiłku przed dopasowaniem, do bliskiej „niewielkiego wysiłku” po dopasowaniu.

W dodatku wykazano, że widoczność Silk Nx została zredukowana o 21% w porównaniu z Silk px, co czyni go wyjątkowo dyskretnym.

Ogółem wyniki tego badania dowodzą, że dwa nowe systemy CROS/BiCROS firmy Signia, Pure 312 Nx CROS z wąską kierunkowością i Silk Nx CROS, stanowią doskonałe rozwiązanie codziennych problemów słuchowych, z którymi borykają się pacjenci z SSD.

1. Littmann V, Junius D, Branda E. SpeechFocus: 360° w 10 pytaniach. Hearing Review. 2015;22(11):38. Dostępne na: http://www.hearingreview.com/2015/10/speechfocus-360-10-questions

2. Petrausch S, Manders A, Jacobus K. Nowe rozwiązanie bezprzewodowe CROS i BiCROS. Canadian Audiologist. 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, jest kierownikiem zespołu R&D Audiology System Development Team w firmie Sivantos GmbH w Erlangen, Niemcy. Posiada tytuł doktora neurofizjologii Uniwersytetu Cambridge. Alastair Manders, PhD, posiada tytuł magistra audiologii i doktora w dziedzinie przetwarzania sygnałów audio, pracuje w zespole R&D w Sivantos GmbH.