Ihmisen puheen ymmärrettävyyden heikkeneminen, erityisesti taustamelun yhteydessä, on yksi käyttäjien suurimmista ongelmista. Kuulolaitteet. Nykyaikaisten kuulolaitteiden suunnittelijat ja valmistajat ovat hyvin tietoisia tästä ja tekevät kaikkensa ratkaistakseen tämän vaikean tehtävän. Lähes kaikki nykyaikaiset digitaaliset kuulokojeet on varustettu erityisillä järjestelmillä, ns. melunvaimennusjärjestelmät”, mikä vähentää vieraiden äänten vaikutusta puhesignaaliin. Valitettavasti useimmat näistä järjestelmistä perustuvat kuitenkin kuulokojeen vahvistuksen vähentämiseen tietyillä taajuusalueilla. Toisin sanoen laite vaimentaa melunvaimennuksen lisäksi osittain myös puhetta. Tämän seurauksena puheen ymmärrettävyys on edelleen epätyydyttävä.

Widex-yhtiön audiologit tarjoavat jälleen epätyypillisen ratkaisun tähän ongelmaan. puhun ...-sta ainutlaatuinen järjestelmä « Puheen vahvistin", jotka on varustettu nykyaikaiset laitteet Widex-sarja Mind, Inteo, Passion. Tämä järjestelmä käyttää kehittynyttä täysin automaattista algoritmia, joka perustuu käyttäjän kuulon heikkenemistä, keskustelukumppanin puheen luonteeseen ja taustamelun ominaisuuksiin liittyvien tietojen analysointiin. Tämän seurauksena kuulokoje optimoi kaikkien järjestelmiensä suorituskyvyn siten, että missä tahansa ääniympäristössä, jopa meluisimmissa, puheen vahvistus on aina huomattavasti suurempi kuin kohinasignaalin. Tällä tavalla Widex varmistaa parhaan mahdollisen puheen ymmärrettävyyden jokaiseen akustiseen tilanteeseen.

Toinen Widexin ainutlaatuinen kehitys on järjestelmä, joka perustuu ns. lineaarisen taajuuden transponointiin. Tätä järjestelmää kutsutaan Kuulon laajentaja". Tosiasia on, että joskus edes edistyneimmän ja tehokkaimman kuulokojeen käyttö ei täysin kompensoi käyttäjän kuulon heikkenemistä. Se on noin vaikeasta kuulonalenemasta korkeataajuisella alueella. Muutama vuosi sitten olisimme sanoneet sellaisille potilaille: Valitettavasti et voi kuulla korkeataajuisia ääniä.". Kun puhumme korkeataajuisista äänistä, emme tarkoita vain linnunlaulua, herätyskelloa tai huilumelodiaa. Ajattelemme myös korkeataajuisia ääniä, jotka muodostavat ihmisen puheen. Ilman näitä ääniä ei pysty saavuttamaan riittävää puheen ymmärrettävyyttä ja mikä on erityisen tärkeää, lapsen puheen oikea ja täysi kehitys on mahdotonta.

« Kuulon laajentaja»siirtää osan merkittävimmistä äänisignaaleista korkeataajuisesta osasta tausta-alueelle. Se on alueella, jolla ääniherkkyys säilyy. Siis jopa henkilö täydellinen kuulon puute korkean taajuuden alueella, alkaa taas kuulla näitä ääniä. Tietenkin näiden äänien ääni eroaa alkuperäisestä. Ne pysyvät kuitenkin samanlaisina kuin alkuperäinen alkuperäinen signaali. Järjestelmä on läpäissyt pitkäaikaisia ​​kliinisiä tutkimuksia, joissa on ollut mukana lapsia ja aikuisia monissa audiologisissa laboratorioissa, mukaan lukien Yhdysvalloissa ja Australiassa, joiden tulokset osoittavat sen korkean tehokkuuden.

On kuitenkin muistettava, että jokaisessa käyttötapauksessa " Kuulon laajentaja" tulisi käyttää yksilöllinen lähestymistapa potilaan erityiseen kuulon heikkenemiseen sekä käyttäjän pitkään sopeutumisjaksoon (joissakin tapauksissa 2-3 kuukautta). Viime aikoihin asti tällainen järjestelmä esiteltiin Inteo-sarjan Widex-laitteissa. Meillä on ilo ilmoittaa, että nyt uusien kuulokojesarjan, Mind-440 ja Mind-330, julkaisun myötä järjestelmä on tullut kuulokojeidemme käyttäjien saataville.

Widexin Venäjän edustuston audiologi
Bronyakin Stanislav Jurievich

Puheen ymmärrettävyys ja ymmärrettävyys

Selkeys puheita - pääominaisuus, joka määrittää polun soveltuvuuden puheensiirtoon. Tämän ominaisuuden suora määrittäminen voidaan suorittaa tilastollisella menetelmällä, johon osallistuu suuri määrä kuulijoita ja puhujia. Puheen ymmärrettävyyden kvantifiointi - ymmärrettävyyttä.

luettavuus puheita nimeä oikein vastaanotettujen puheelementtien suhteellinen tai prosenttimäärä kokonaismäärä välitetään polun varrella. Puheen elementtejä ovat monimutkaiset äänet, sanat, lauseet, numerot. Sen mukaisesti ne erottavat tavuinen, ääni, sanallinen, semanttinen Ja digitaalinen ymmärrettävyyttä. Niiden välillä on tilastollinen suhde. Käytännössä käytetään pääasiassa tavua, sanallista ja semanttista ymmärrettävyyttä.

Ymmärrettävyyden mittaamiseksi on kehitetty erityisiä tavutaulukoita, joissa on otettu huomioon niiden esiintyminen venäjän puheessa. Näitä taulukoita kutsutaan artikuloiva. Ymmärrettävyyttä mitataan koulutetun kuulo- ja puhevammattoman kuuntelijaryhmän avulla suorittamalla subjektiivis-tilastollisia tutkimuksia. Tässä tapauksessa mittaukset voidaan suorittaa erilaisilla menetelmillä, esimerkiksi pisteytysmenetelmällä, menetelmällä oikein vastaanotettujen sanojen prosenttiosuuden määrittämiseksi jne.

Puheen ymmärrettävyyden ja sen ymmärrettävyyden välinen suhde on esitetty taulukossa. 16.1. Tässä taulukossa puheen ymmärrettävyys on luokiteltu neljään luokkaan:

1) erinomainen, jos ymmärrettävyys on täydellinen, ilman kysymyksiä;

2) hyvä, jos kuulijat tarvitsevat harvinaisten sanojen tai yksittäisten nimien erillisen uudelleenkyselyn;

3) tyydyttävä, jos kuuntelijat ilmoittivat, että heidän oli vaikea ymmärtää, oli usein toistuvia kysymyksiä;

4) suurin sallittu, jos samasta materiaalista vaadittaisiin toistuvia kuulusteluja yksittäisten sanojen lähettämisessä kirjaimella täydellä kuulolla.

Taulukko 16.1

Syitä ymmärrettävyyden heikkenemiseen ovat huoneen akustiset äänet, jälkikaiunta- ja hajaäänihäiriöt sekä ensisijaisen äänilähteen signaalien riittämätön vahvistus.

Äänen ja äänenvahvistusjärjestelmien tulee tarjota vaadittu puheen ymmärrettävyys. Tiedotusohjelmia välitettäessä, mielenosoituksia ja kokouksia pidettäessä vaaditaan erinomaista puheen ymmärrettävyyttä, joka saavutetaan 80 %:lla tavulla ja 98 %:lla sanalla. Välittäjäviestinnässä saavutetaan täysi puheen ymmärrettävyys (tyydyttävä ymmärrettävyys) 40 ... 50 % tavulla ja 87 ... 93 % verbaalisella ymmärrettävyydellä. Siksi lähetysviestintää laskettaessa niitä ohjaavat pienemmät ymmärrettävyyden arvot kuin laajan sovelluksen järjestelmiä laskettaessa.

Puheen ymmärrettävyyden, vastaanotto-olosuhteiden ja siirtoreittien ominaisuuksien välillä on suhde, joka määritettiin käyttämällä Fletcherin ja Collardin kehittämää formanttiteoriaa.

Energian keskittymisalueita tietyssä taajuusalueen osassa kutsutaan formantit. Niiden sijainti riippuu sekä äänen sijainnista sanassa tai lauseessa että ihmisen artikulaatiolaitteen yksilöllisistä ominaisuuksista. Jokaisella äänellä on useita formantteja. Puheäänien muodot täyttävät taajuusalueen 150 - 7000 Hz.

Tämä taajuusalue sovittiin jaettavaksi 20 kaistaan, joissa jokaisessa formanttien ilmaantumisen todennäköisyys on sama. Näitä taajuuskaistoja kutsutaan raidat yhtä suuri ymmärrettävyyttä. Ne on määritelty useille kielille, mukaan lukien venäjäksi. Olemme todenneet, että fomanttien ilmaantumisen todennäköisyys noudattaa additiivisuussääntöä. Riittävän suurella määrällä äänimateriaalia formanttien esiintymisen todennäköisyys kussakin kaistassa on 0,05.

Formanteilla on eri intensiteettitasot: ne ovat korkeampia soinnillisissa äänissä kuin kuuroissa. Kun taso nousee akustinen melu formantit, joilla on matalat tasot, peitetään ensin ja sitten korkeammilla. Maskauksen seurauksena formanttien havaitsemisen todennäköisyys pienenee. Kerroin, joka määrittää tämän laskun Vastaanottaja- kaistaa kutsutaan havainto- tai ymmärrettävyyskertoimeksi Vastaanottaja f . Toisin sanoen sisään Vastaanottaja- Auts formantin vastaanoton todennäköisyyskaista

missä on formanttihavaintokerroin Vastaanottaja f riippuu aistimistasosta, jonka puolestaan ​​määrää puheen keskimääräisen spektritason ero SISÄÄN R kaistalla, jonka ymmärrettävyys on sama ja kohinan ja häiriön spektritaso samalla kaistalla SISÄÄN sh :

E f = SISÄÄN R - SISÄÄN sh . (16.2)

Havaintokerroin (ymmärrettävyys) voidaan määrittää kuvassa 2 esitetystä kaaviosta. 16.1. Tämä kaavio näyttää tunnetasot E f ja niitä vastaavat havaintokertoimet Vastaanottaja f .

Tunnetasoille 0-18 dB Vastaanottaja f voidaan määrittää suunnilleen kaavalla k f =(E+ 6)/30.

Kuva 16.1 Puhetasojen integraalijakauma.

Yleisesti ottaen kunkin yhtäläisen ymmärrettävyyden kaistan havaintokerroin on erilainen. Puheen taajuusalueen formanttien yleinen ymmärrettävyys määritetään

(16.3)

Kuva 16.2 Tavun ymmärrettävyyden riippuvuus formantista.

Formantin ja muun ymmärrettävyyden välinen suhde löydettiin kokeellisesti. Tällainen riippuvuus tavun ymmärrettävyydestä on esitetty kuvassa. 16.2. Tämä kuva osoittaa, että puheen lähes täydellinen ymmärrettävyys (tavujen ymmärrettävyys on 80%) saadaan vastaanottamalla vain puolet kaikista formanteista (formanttien ymmärrettävyys on 0,5), mikä osoittaa puheen redundanssia ja aivojen yhdistelmäkykyä.

Äänitettävien tilojen puheen ymmärrettävyyden määritys tehdään ensisijaisesti äänipinnan kohdille, joissa suoran äänen vähimmäistaso ja akustisen melun enimmäistaso on. Tällaisessa kohdassa sijaitsevan kuuntelijan suoran äänen spektritaso,

, (16.4)

Missä SISÄÄN rm - puheen spektritaso mikrofonissa (määritetty taulukoista);

,

Missä r m - mikrofonin poistaminen kaiuttimesta; - puheen spektritaso 1 m:n etäisyydellä (määritetty vertailutaulukoista);
- vahvistusindeksi (polkuindeksi on ero kuuntelijan korvassa olevan äänenvahvistusjärjestelmän kaiuttimen ja mikrofonitulon ensisijaisen äänilähteen tuottamien äänitasojen välillä).

Nämä tiedot määritetään jokaiselle yhtä ymmärrettävälle kaistalle. Samoilla kaistoilla kohinan ja häiriön spektritasot kuuntelupaikassa

Missä SISÄÄN tuhka - akustisen kohinan spektritaso (määritetty vertailutaulukoista); SISÄÄN P - puheen aiheuttamien häiriöiden spektrinen taso (puheen itsepeitto),

Missä
- hajaäänihäiriön korjaus (R - akustinen suhde suunnittelupisteessä); N d - diffraktiokorjaus, kuuntelijan pään heijastuksen korjaus (määritetty vertailutaulukoista);
- jälkikaiuntahäiriön korjaus (T R - jälkikaiuntaaika).

Akustisen kohinan taso ei riipu traktiindeksistä, kun taas puhehäiriön taso kasvaa traktiindeksin kasvaessa (16,4), (16,6). Siksi tunnetason lisäämiseksi on suositeltavaa nostaa kanavaindeksiä. Kunto on saavutettu

SISÄÄN P = B tuhka + 6 (16.7)

Traktioindeksin lisääminen edelleen ei ole järkevää, koska tunnetaso rajassa voi kasvaa vain 1 dB. Tämä ehto, ottaen huomioon (16.4), (16.6), (16.7), määrittää polkuindeksin

Tätä polkuindeksiä kutsutaan järkevää. Sen määrää pääasiassa akustisen suhteen maksimiarvo
lasketussa kohdassa ja jälkikaiunta-ajassa.

Rationaalisella vahvistuksella (16.5) seuraa, että

SISÄÄN sh = B P + 1, (16.9)

nuo. akustisen melun osuus SISÄÄN tuhka melun ja häiriön yleinen taso on mitätön.

Tuloksena olevien lausekkeiden avulla voit määrittää puheen ymmärrettävyyden ja ymmärrettävyyden. Tätä varten kaavojen (16.4), (16.6), (16.9) mukaan löydetään puheen, kohinan ja häiriön tasot, minkä jälkeen määritetään kaavan (16.2) mukaan formanttien aistimistaso. E f jokaiselle yhtä luettavalle kaistalle. Kuvassa esitetty graafinen riippuvuus. 16.1, voit löytää ymmärrettävyyskertoimet Vastaanottaja f , jotka vastaavat vastaanotettuja arvoja E f . Yleinen formanttien ymmärrettävyys A puheen taajuusalueella löydetään lausekkeesta (16.3), ja vastaava tavu ymmärrettävyys määritetään kuvasta 16.3. 16.2. Puheen ymmärrettävyys määräytyy taulukon mukaan. 16.1.

menetelmät nostaa ymmärrettävyyttä puheita

Vähentynyt häiriötaso. (Käytännössä tätä ei aina saavuteta). Yritetään lisätä L s kuuntelijassa (mikrofoni, puhujan äänenvoimakkuuden nosto).

Kuuntelijan äänenpainetason nostaminen suoralla äänellä, lähestymällä mikrofonia äänilähteeseen, lisäämällä puhujan äänen tasoa, lisäämällä kanavaindeksiä.

Puristus D puhesignaali - lisää heikkojen äänten äänenpainetasoja säilyttäen samalla äänenpaineen enimmäistasot.

Pakkauksen rajoittava tapaus D on amplitudirajoitus - leikkaus. Kun tämä puhesignaali muunnetaan pulssisarjaksi, jonka amplitudi on vakio, mutta vaihtelevilla aikaväleillä nollasiirtymien välillä (lennätintila). Tämän seurauksena kaikilla puheäänillä on sama (maksimi) taso, kun ne vastaanotetaan. Äänenlaatu tässä tapauksessa huononee, mutta ymmärrettävyys kasvaa jyrkästi, koska vaimeita ääniä Leikkaamaton puhe, häiriön peittämä, tällä lähetysmenetelmällä on häiriötason yläpuolella.

Vokooderien käyttö.

Vokooderi on laite, jonka lähettävässä osassa puhesignaalista poimitaan puheen informaatiosisällön määrittävät parametrit: puheäänten spektriverhokäyrät ja puheen päääänen parametrit, eli puheen päääänen parametrit. hitaasti muuttuvat puhemerkit ajan myötä.

Vokooderin vastaanottavassa osassa on monimutkainen suodatin, joka simuloi äänikanavan akustista järjestelmää soinnillisille puheäänille ja kuuroille. Syntetisoitujen äänten tasoa ja suodattimien parametreja ohjataan vokooderin lähetyspäässä erotetuilla signaaleilla, minkä seurauksena puhesignaalin spektriverhokäyrä palautuu. Palautetun signaalin laatu ja ymmärrettävyys ovat melko korkeat.

Keskimääräisen signaalin tehon ja siten ymmärrettävyyden lisääminen erottamalla signaali verhokäyrä- ja hetkellisiksi vaiheiksi ja niiden erityiskäsittelyksi.

Puheen ymmärrettävyyden laskenta

Laskemme puheen spektritasot, korjattuna etäisyydellä mikrofonista

, (16.10)

Missä SISÄÄN' s – puheen spektritaso 1 m:n etäisyydellä (määritetty vertailutaulukoista).

2. Tietyn spektrin ja akustisen kohinan tason perusteella löydämme sen spektritasot SISÄÄN A(määritetty viitetaulukoista).

3. Määritä kokonaiskorjaus ΣΔ L.

4. Määritä todellinen polkuindeksi K neiti .

5. Kaikki tiedot syötetään taulukkoon.

6. Laskemme kuuntelijan puheen spektritasot

(16.11)

7. Laske kohinan spektritasot

. (16.12)

8. Yhteenveto häiriön spektritasoista akustisen kohinan spektritasojen kanssa

9. Vähennämme puheen spektritasosta kokonaishäiriön ja kohinan spektritason ja saamme formanttien aistimustason

. (16.14)

10. Löydetyn aistinvaraisen tason perusteella löydämme ymmärrettävyyskertoimen k f;

hintaan 0 . (16.15)

tai etsi sen tarkat arvot taulukosta. Kaikki lasketut arvot syötetään pivot-taulukkoon.

11. Teemme yhteenvedon saaduista ymmärrettävyyskertoimien arvoista ja löydämme formantin ymmärrettävyyden

. (16.16)

Formantin ymmärrettävyyden perusteella määritämme tavun S ja sanallinen W puheen ymmärrettävyys ja ymmärrettävyys.

Ymmärrettävyyskerrointietojen analysoinnista seuraa, että alemmat taajuudet välittyvät paljon huonommin kuin ylemmät. Koska näillä taajuuksilla on marginaali rajoittavalle polkuindeksille, on mahdollista suunnitella niitä noin 4 dB:llä. Tämän ymmärrettävyys ei käytännössä muutu, mutta äänenlaatu paranee.

Puheen ymmärrettävyyden likimääräiseen määritykseen voit käyttää lyhennettyä laskentamenetelmää. Jos puheen ja kohinan spektrit eivät muutu taajuudessa kovin jyrkästi, ei ole mitään järkeä laskea niitä kaikille saman ymmärrettävyyden kaistoille, mutta riittää, kun ne lasketaan oktaavitaajuuksilla.

Oktaavi 173-350 Hz vastaa yhtä selkeää kaistaa (200-350 Hz).

350-700 Hz oktaavi kattaa kolme kaistaa (330-465);

Oktaavi 700-1400 Hz sisältää 4 kaistaa (750-900);

Oktaavi 1400-2800 Hz → 6 kaistaa (1410-2840).

Oktaavi 2800-5600 Hz → 5 kaistaa (2840-5640).

Alue 5600-7000 Hz vastaa viimeistä yhtä ymmärrettävää kaistaa (5640-7000).

Tässä mielessä formanttien ymmärrettävyys määräytyy kaavan mukaan

Missä k f1 - k f6 ovat ymmärrettävyyskertoimet oktaavitaajuuksilla.

Zhilinskaya Ekaterina Viktorovna

Tutkimusaiheen relevanssi

Maailman terveysjärjestön (WHO) mukaan maailmassa on tällä hetkellä noin 360 miljoonaa kuulovammaista ihmistä, ja yli 65-vuotiaista noin kolmannes kärsii vammaisesta kuulon heikkenemisestä (WHO, 2017).
Yksi kuulovammapotilaiden pääongelmista, joka heikentää merkittävästi heidän elämänlaatuaan, on puheen ymmärtämisen heikkeneminen, mikä johtaa potilaiden sosiaaliseen eristäytymiseen. On yleisesti hyväksyttyä, että valtaosa tapauksista, joissa puheen ymmärrettävyyden heikkeneminen johtuu perifeerisistä häiriöistä (simpukkatasolla), mutta yhä useammat tutkimukset osoittavat, että puheen ymmärryshäiriöiden esiintyvyys on korkea, mikä johtuu keskusosien patologiasta. kuulojärjestelmään, kun taas sävykynnysaudiometrian tulosten perusteella potilaiden kuulokynnykset voivat olla jopa normaalin rajoissa. Keskuskuulohäiriöiden ilmaantuvuus on erityisen korkea vanhuksilla ja seniileillä: niitä esiintyy 74 %:lla yli 55-vuotiaista (Golding M. et al., 2004).
Tällä hetkellä ei ole kehitetty tehokasta huumehoitoa keskushermoston toimintahäiriöihin, jotka johtavat puheen ymmärrettävyyden heikkenemiseen (Chermak G.D., Musiek F.E., 2014), joten jopa hyvin viritetyllä kuulokojeella esiintyy viestintäongelmia. potilaat jäävät usein ratkaisematta. Tämä edellyttää uusien lähestymistapojen etsimistä puheen ymmärtämishäiriöiden diagnosointiin ja korjaamiseen potilailla, joilla on krooninen sensorineuraalinen kuulonmenetys.
Tutkimusaiheen kehitysaste. Puheen ymmärtämishäiriöiden tutkimuksella on tärkeä paikka audiologiassa ja neurologiassa; edistystä on havaittu uusien menetelmien luomisessa näiden häiriöiden diagnosointiin ja korjaamiseen. Kertyvä tieteellinen ja kliininen aineisto lisää ymmärrystämme puheen ymmärtämishäiriöiden syistä, mukaan lukien keskussynty, niiden esiintymismekanismit ja puutteen kompensointimahdollisuudet. Keskeisiä kuulohäiriöitä, mukaan lukien puheen ymmärtämisen heikkenemistä, koskevien tutkimusten ja julkaisujen määrä on lisääntynyt merkittävästi viime vuosina, mikä osoittaa kasvavaa kiinnostusta tätä aihetta, diagnostisia kriteerejä ja kuntoutuksen menetelmiä kohtaan (Musiek F.E., Chermak G.D., 2014). Suurin osa tutkimuksista ja julkaisuista tehdään kuitenkin ulkomailla, ja valtaosa diagnostisista ja korjausmenetelmistä kehitetään englanninkielisille potilaille, mutta Venäjällä tähän aiheeseen ei tällä hetkellä kiinnitetä riittävästi huomiota, hyväksyttyjä testejä on vähän ja kuntoutusmenetelmiä saatavilla.
Tarkempien menetelmien etsiminen puheen ymmärtämishäiriöiden diagnosoimiseksi, keinot korjata puutetta lisäävät kuntoutuksen tehokkuutta.

Tutkimuksen tarkoitus– puheen ymmärtämishäiriöiden paikallisdiagnostiikan ja kuntoutuksen tehokkuuden parantaminen potilailla, joilla on krooninen sensorineuraalinen kuulonalenema (CSHL).

UDC 534,773

I.V. PRASOL, Ph.D. tekniikka. Tieteet, KNURE (Kharkov),

KUTEN. NECHIPORENKO, KNURE (Harkov)

MENETELMÄ POTILASTEN PUHEEN YMMÄRRÄTYKSEN LISÄÄMISEKSI

sensorineuraalinen kuulonmenetys

Neurosensorisesta kuulovauriosta kärsivien potilaiden liikenopeuden lisäämiseksi on ehdotettu uutta menetelmää, joka perustuu liikesignaalin suodattamiseen. Suodatuksen seurauksena kielispektrin merkittävimmät alueet todetaan vesitetyksi, mikä tulee lisätä kielen mukavuutta. Tanskalainen menetelmä sallii polypsittisen spriynyattya movin vaivoissa, joiden toinen herkkyys on yli 1 kHz:n taajuusalueella.

Ehdotetaan uutta menetelmää sairaiden ihmisten fraasien ymmärtämisen parantamiseksi neurokirurgia sensorinen kuulonalenema. Se perustuu suodattavaan ääneen. Suodatuksen tuloksena havaitaan puhespektrin merkittävimmät alueet, jotka vaikuttavat potilaiden puhehavaintoon. Tämä menetelmä auttaa parantamaan yli 1 kHz:n kuulon heikkenemistä kärsivien potilaiden puhehavaintoa.

Ongelman muotoilu. Nykyään yhä useammat ihmiset kärsivät kuulon heikkenemisestä. Kuulon heikkenemisen syyt voivat olla erilaisia, kuten pitkäaikainen altistuminen liialliselle melulle ja yleinen ympäristön rappeutuminen sekä komplikaatiot sairauksien, vammojen ja geneettisten häiriöiden jälkeen. Kuulojärjestelmän patologioiden joukossa sensorineuraalinen kuulonmenetys on johtava - kuulon heikkeneminen, jolla on säilynyt puhehavainto, joka johtuu äänen havaitsevan laitteen tai kuuloanalysaattorin keskiosan vaurioista. Se voi olla seurausta sekä spiraalisen elimen neurosensoristen epiteelisolujen että subkortikaalisten ja aivokuoren kuulokeskusten vaurioista. Useimmiten sensorineuraalinen kuulonmenetys johtuu kuitenkin vestibulokokleaarisen hermon reseptorin ja juuren patologiasta. Tätä sairautta ei voida parantaa leikkauksella, joten potilaalle määrätään kuulolaitteita. Kuulokojeen tulee korjata tämäntyyppiselle patologialle ominaiset yksilölliset kuuloominaisuudet. Näitä tarkoituksia varten analogisissa kuulokojeissa on useita äänenkäsittelyalgoritmeja. Nämä ovat taajuusriippuvaisen vahvistuksen, amplitudipakkauksen ja kohinan suodatuksen algoritmeja. Kuitenkin monimutkaisten puhesignaalin käsittelyalgoritmien toteuttaminen, jotka on mukautettu potilaiden kuulonaleneman yksilölliseen luonteeseen, on mahdollista vain digitaalisissa kuulokojeissa. Digitaalinen signaalinkäsittely mahdollistaa erittäin tehokkaiden adaptiivisten algoritmien käytön, joilla on mahdollisuus säätää yksilöllisesti parametreja samalla laitteistoytimellä.

Kirjallisuuden analyysi. Digitaalisten signaalinkäsittelymenetelmien analyysi suoritettiin. Puhesignaalin havaitsemisen ominaisuudet, olemassa olevat menetelmät formanttien erottamiseksi sen spektristä sekä menetelmät

puhesignaalin käsittely, joka mahdollistaa signaalin ymmärrettävyyden lisäämisen sekä normaalikuuloisille että kuulovammaisille potilaille, joilla on sensorineuraalinen kuulonalenema. Olemassa olevat menetelmät puheen ymmärrettävyyden lisäämiseksi eivät kuitenkaan ota huomioon sellaista neurosensorisen patologian ominaisuutta kuin kuulon heikkeneminen yli 1 kHz:n alueella. Formanttianalyysiä ei ole käytetty luomaan adaptiivisia algoritmeja sanallisen ymmärrettävyyden parantamiseksi.

Tämän artikkelin tarkoituksena on kehittää menetelmä puheen ymmärrettävyyden parantamiseksi potilailla, joilla on sensorineuraalinen kuulonalenema.

Puheen ymmärrettävyys potilailla, joilla on sensorineuraalinen kuulonalenema.

Tiedetään, että sensorineuraaliselle kuulonalenemalle on tunnusomaista kuulokynnysten nousu sekä kuulon heikkeneminen yli 1 kHz:n alueella, mikä puolestaan ​​johtaa tällaisilla potilailla korkeataajuisten puhekomponenttien havaitsemisen menettämiseen. . Tämän rajallisen havainnon seurauksena puheen ymmärrettävyyden merkittävä heikkeneminen. Syynä tähän on puhesignaalin äänten lokalisoinnin erityispiirteet, nimittäin: konsonantit ovat enimmäkseen yli 1 kHz:n taajuusalueella ja vokaalit matalalla taajuusalueella. Koska puheen ymmärrettävyyteen vaikuttaa pääasiassa konsonanttien havainto, jäljelle jääneestä puhespektristä tulee vokaalien yleisyyden vuoksi sumeaa ja vaikeasti ymmärrettävää. Edellä olevan perusteella ehdotetaan puhesignaalin ymmärrettävyyden parantamista lisäämällä selkeyttä poistamalla osia spektristä.

Puhesignaalin havaitsemisen erityispiirteet. Mikä tahansa puhesignaali koostuu yksinkertaisimmista puheäänistä, joita kutsutaan foneemiksi. Tiedetään, että jokaisella foneemilla on oma muotonsa ihmisen äänikanavasta, joka vaihtelee kielen, huulten, hampaiden asennon muutoksen mukaan ja myös äänikanavan taajuudet, mukaan lukien resonanssit, muuttuvat riippuen Tämä. Äänikanavan resonanssitaajuuksia vastaavia puhesignaalin spektrimaksimien alueita kutsutaan formantteiksi. Formantille on ominaista taajuus, leveys ja amplitudi. Foneemin tunnistus perustuu formanttien näkemiseen puhesignaalin informatiivisimpina ominaisuuksina. On myös huomattava, että kunkin foneemin tunnistaminen tapahtuu pääasiassa kahden ensimmäisen formantin sijainnin perusteella. Ottaen huomioon nämä tekijät sekä sensorineuraalisen kuulon heikkenemisestä kärsivien potilaiden ominaisuuden, kuten taajuusselektiivisyyden heikkenemisen, ehdotetaan, että puhespektristä poistettaisiin formanttikaistat.

Puhesignaalin suodatus. Kokeen aikana käsiteltiin useita erilaisia ​​signaaleja eri kaiuttimista. Puhesignaali muunnettiin digitaaliseksi koodiksi ja käsiteltiin tietokoneella. varten

Vokaalien formanttihuippujen tunnistamiseen käytettiin Cool Edit Pro -ohjelmistopakettia, joka mahdollistaa puhesignaalin spektrianalyysin. Diskreetissä muodossa esitetyn analogisen signaalin spektriominaisuuksien saamiseksi käytettiin nopeaa Fourier-muunnosta (FFT), jonka tuloksena signaali esitetään n taajuuden joukkona.

F = (F1,F2,...,Fn). (1)

Kohinalähteiden vaikutus puhesignaaliin voi johtaa hetkellisten spektrihuippujen muodostumiseen, jotka eivät kuulu puhesignaaliin. Tällaisia ​​huippuja kutsutaan vääriksi huipuiksi.

Määrittelemme huipun signaalienergian maksimiintensiteetiksi tietyllä aikavälillä d taajuusakselilla ja ilmaisemme maksimin tarkistuksen funktion P(Fk, d) välillä d seuraavasti:

G1, kohdassa A, > max L, k Ф j,

Minä k-d

P(Fk, d) = \ j (2)

10, osoitteessa Ak< ІШХ Aj , k ф j.

^k-d

Tällöin kaikkien huippujen löytäminen pelkistetään hajoamistaajuuksien F є F löytämiseen, joille ehto P(F, d) = 1. Tätä huippujen löytämismenetelmää kutsutaan peräkkäiseksi passiksi.

Koska kahdella ensimmäisellä formantilla on suurin vaikutus puhesignaalin tunnistukseen, suodatamme kahden ensimmäisen huipun formanttialueet. Kuvassa Kuva 1 esittää hetkellisen spektrin

signaali (yksi valittu formantti) ennen suodatusta. Kuvassa 2 kuvassa

hetkellinen spektri suodatuksen jälkeen. Suodatus suoritettiin seuraavien kaavojen mukaan:

Fa = Fk - mx2 1, (3)

F = F + _2--------maxL (4)

A b i max 1 2’ ^"

jossa Fa, F1, Fb, F2 ovat poistettavien formanttialueiden rajoja; Fmax - huippu-formanttitaajuus.

F = F + F 2 F max (4)

Suodatuksen tuloksena valitaan puhespektrin merkittävimmät alueet sekä seuraavien formanttikaistoiksi jäävien kaistojen alarajataajuuksien peittämisen väheneminen.

Tarvittavien suodattimien luomiseksi suoritettiin vokaalien ja konsonanttien taajuusanalyysi. Spektriverhokäyrä sisältää suuren määrän yksittäisten taajuuksien huippuja, mutta useimmat niistä eivät ole informatiivisia ja ovat yli 1500 Hz:n alueella. Puheen päätiedot viedään sisään

itse huippunsa suhteellisen suurella amplitudilla alueella 70 Hz - 900 Hz. Kuvassa Kuvassa 3 on esitetty äänen "E" spektri, jossa tämän alueen formanttihuiput ovat selvästi erotettavissa.

Riisi. 2. Muotoile viiva suodatuksen jälkeen

Riisi. 3. Äänispektri "E" ennen suodatusta 163

Riisi. 4. Äänen "E" spektri suodatuksen jälkeen

Taajuuskaistojen poisto tehtiin suodattimilla, jotka luotiin PBT-suodatin-valikon vaihtoehdossa laskettujen tietojen mukaan. Tuloksena saatiin kuviossa 1 esitetty signaalin spektriominaisuus. 4, josta voidaan päätellä, että formanttialueet ovat kaventuneita, sekä että signaalin amplitudi kasvaa kahden ensimmäisen formanttihuipun alueella.

Kuvassa Kuviot 5 - 8 esittävät Zh, B -äänien spektriominaisuudet ennen ja jälkeen suodatuksen.

Riisi. 5. Äänen "Ж" spektri ennen suodatusta 164

Tällä tavalla koko puhejakson jokainen ääni käsiteltiin. Koska kuultavuuskäyrän lasku potilailla, joilla on sensorineuraalinen kuulonalenema, alkaa 1 kHz:stä, spektriin laitettiin myös suodatin, joka katkaisi yli 1 kHz:n taajuudet.

Riisi. 6. Äänen "Ж" spektri suodatuksen jälkeen

Riisi. 7. Äänen spektri "B" ennen suodatusta

Riisi. 8. Äänen "B" spektri suodatuksen jälkeen

Ehdotetun käsittelymenetelmän vaikutuksen arviointi havaintoon

puhetta. Arvioidakseen ehdotetun prosessointimenetelmän vaikutusta puhesignaalin havaitsemiseen 20 hengen neurosensorista kuulonalenemaa sairastavien potilaiden ryhmää pyydettiin kuuntelemaan ja vertailemaan kahta signaalia: alkuperäistä ja esikäsiteltyä. Kaikilla potilailla oli kokemusta kuulolaitteiden käytöstä useiden vuosien ajalta. On huomattava, että potilaiden puheen alussa oli alhainen ymmärrettävyys (alle 51 %). Ymmärrettävyyden arvioinnissa käytettiin Greenbergin monitavuisten sanojen puhetaulukoita ottaen huomioon venäjän puheen foneettiset ominaisuudet. Lähtösignaaliin ei tehty muita muutoksia, paitsi äänenvoimakkuuden säätäminen, jotta tietty potilas havaitsee miellyttävästi. Tutkimuksen tulokset 6 hengelle on esitetty taulukossa.

Tutkimustulokset

Koehenkilöt, joilla on diagnosoitu sensorineuraalinen kuulonalenema Alkuperäisen puhesignaalin ymmärrettävyys (%) Käsitellyn puhesignaalin ymmärrettävyys (%)

Kuulonaleneman aste Tutkittavan ikä

Johtopäätökset. Saatuja tietoja analysoimalla voidaan päätellä, että puheen ymmärrettävyyden kasvu potilailla on 5 - 18 %. Muiden potilaiden tutkimuksen tulokset ovat samankaltaisia, ymmärrettävyysarvot ovat yllä mainitulla alueella. Näin ollen formantteja rajaavien spektrin taajuuskaistojen suodatuksen seurauksena puhesignaalin selkeys paranee. Spektrin informatiivisimpien alueiden eristäminen parantaa puhesekvenssin havaintoa, puhe tulee ymmärrettävämpää ja ymmärrettävämpää. Ehdotetun menetelmän käyttö puhesignaalin käsittelyyn mahdollistaa puhesignaalin ymmärrettävyyden lisäämisen merkittävästi potilailla, joilla on sensorineuraalinen kuulonalenema. Siten tämä avaa mahdollisuuden luoda adaptiivinen algoritmi sanallisen ymmärrettävyyden parantamiseksi.

Viitteet: 1. Neiman L.V., Bogomilsky M.R. Kuulo- ja puheelinten anatomia, fysiologia ja patologia. - "Vlados", 2001. - 224 s. 2. Prasol I.V., Kobylinskiy A.V. Tekniikka biolääketieteellisten laitteiden digitaalisten piirien optimoimiseksi // Applied Radioelectronics. - 2007. -T. 6. - nro 1. - S. 51-55. 3. Prasol I.V., Kobylinskiy A.V. Algoritmit adaptiivisten digitaalisten kuulolaitteiden suunnitteluun / 7. tieteellinen ja tekninen konferenssi "Lääketieteen teknologiat terveyden vartiossa". Kokoelma tieteellisiä artikkeleita. - M.: MSTU im. N.E. Bauman, 2005. - S. 54-56. 4. Rabiner L., Gould B. Digitaalisen signaalinkäsittelyn teoria ja sovellus. - M.: Mir, 1978. - 848 s. 5. Gelfand S.A. Kuulo: Johdatus psykologiseen ja fysiologiseen akustiikkaan. - M.: Lääketiede, 1984. 6. Petrov S.M. Puhesignaalin kaistanpäästösuodatus - puheen havaitseminen normaalissa ja sensorineuraalisessa kuulonalenemassa Bulletin of Otorhinolaryngology. - 2000. - N° 3. - S. 55-56. 7. Rabiner L.R., Shafer R.V. Puhesignaalien digitaalinen käsittely. - M.: Radio ja viestintä, 1981. - 496 s. 8. ttp://www.adobe.com/special/products/audition/syntrillium.html. 9. Serdjukov V.D. Puhesignaalien tunnistus häiritsevien tekijöiden taustalla. - Tbilisi: Tiede, 1987. - 142 s. 10. Chistovich L.A., Ventsov A.V., Granstrem M.P. Puheen fysiologia. Ihmisen puheen käsitys. - L.: Nauka, 1976. - 388 s. 11. James L. Flanagan Puheen analyysi, synteesi ja havainto. - M.: Viestintä, 1968. - 396 s.

Infektiosta tai ototoksisten antibioottien käytöstä johtuvalla keskuskuulovammalla sekä ikääntymisestä johtuvalla kuulovauriolla puheen ymmärrettävyys ei saavuta 100 % edes merkittävällä äänenvoimakkuudella, kun taas äänenvoimakkuuden kasvaessa on mahdollista jopa heikentää ymmärrettävyyttä. Kirjallisuudessa tätä kuvataan kiihtyneen äänenvoimakkuuden kasvun (FUNG) ilmiönä ja se on merkki heikentyneestä äänen havaitsemisesta.

Mitä kauemmin tämä prosessi kestää, sitä vaikeampia ja kalliimpia tehokkaat kuulokojeet ovat. Aivojen kuulokeskukset "unohtavat" äänet, eivätkä ne "yhty" puheen ymmärtämiseen. Se vaatii myös pidempää sopeutumista kuulokojeeseen sekä uusiin äänituntemuksiin. Jopa täydellä kuulonkorjauksella joillakin potilailla kuulokoje ei aina takaa puheen ymmärrettävyyden täydellistä palautumista. Samaan aikaan potilaalla on edelleen ongelmia puheen havaitsemisessa huolimatta siitä, että hän alkoi kuulla ääniä paremmin. Syvemmät häiriöt vaativat laadukkaiden kuulolaitteiden lisäksi myös lisäkompensaatiota - huulten lukemista, tekstitystä televisiossa, asennon valintaa kommunikoinnissa, lisääntynyttä huomioimista keskustelukumppaniin, ympäristön taustaäänien vähentämistä.

Nykyaikaisilla kuulokojeilla on kyky säädettäessä rajoittaa kovien äänten vahvistusta, ylläpitää miellyttävää äänenvoimakkuutta keskikovalle äänelle ja tarjota hyvä äänenvoimakkuus hiljaisille äänille. Tätä ominaisuutta kutsutaan WDRC (Wide Dynamic Range Compression) -signaalinkäsittelystrategiaksi, ja on mahdollista muuttaa pakkaussuhdetta miellyttävämmän äänen saamiseksi. Tällä saavutetaan korkea puheen ymmärrettävyys.

Myös nykyaikaisissa kuulokojeissa on otettu käyttöön epälineaarisen taajuuden kompressointitekniikka (SoundRecover), jonka avulla voit kuulla ääniä, joihin ei päästä laajalle taajuusalueelle. Tämä menetelmä pakkaa ja siirtää korkeita taajuuksia annostetulla tavalla, mikä tarjoaa kuuluvuuden ja luonnollisen äänen. Laitetta asennettaessa on myös mahdollista asettaa riittävä epälineaarisen taajuuden pakkauskerroin laadukkaan ja miellyttävän äänen saamiseksi.

Laitteiden monikanavaisuus myötävaikuttaa myös puheen ymmärrettävyyden lisääntymiseen, koska eri kanavilla on muodostettu eri vahvistus, mikä saa aikaan tarvittavan vahvistuksen erilaisten herkkyyshäviöiden mukaisesti eri taajuuksilla. Näin voit saavuttaa paremman puheen ymmärrettävyyden pienemmällä äänenvoimakkuudella, mikä tekee kuulokojeen käytöstä mukavampaa.

Jatkuvaa harjoittelua tarvitaan, ts. laitteen käyttöajan pidentäminen, uusiin ääniin totuttelu, äänen selektiivisyyden lisääminen ja puheen korostaminen. Taajuusselektiivisyydellä on suuri merkitys puheen ymmärtämisessä, erilaistuminen lisääntyy ja sitä kautta puheen ymmärtäminen.

Aikaväli vaikuttaa myös kykyyn erottaa ääniä, joiden äänen havaitseminen on heikentynyt. Havaintohäiriöillä (heikentynyt havainto) kyky erottaa ääniä heikkenee, joten henkilö, jolla on aistivamma, pyytää keskustelukumppania puhumaan ei kovemmin, vaan hitaammin. Ajan myötä tekstinkäsittelynopeus kasvaa, mikä on myös osa koulutusta.

Mitä aikaisemmin laadukas kuulokoje suoritetaan, sitä suurempi vaikutus voidaan saavuttaa ja lyhentää sopeutumisaikaa ja palauttaa puheen ymmärrettävyyden.