Петров С.М.

Отдел патофизиологии уха Санкт-Петербургского НИИ уха, горла, носа и речи Санкт-Петербургского политехнического университета

Щукина А.А.

Факультет медицинской физики и биоинженерии, кафедра физико-химических основ медицины Санкт-Петербургского политехнического университета

Алгоритм настройки речевого процессора кохлеарных имплантов

Журнал: Вестник оториноларингологии. 2012;77(3): 15-19

Просмотров : 54

Загрузок : 4

Как цитировать

Петров С. М., Щукина А. А. Алгоритм настройки речевого процессора кохлеарных имплантов. Вестник оториноларингологии. 2012;77(3):15-19.

Авторы:

Петров С.М.

Отдел патофизиологии уха Санкт-Петербургского НИИ уха, горла, носа и речи Санкт-Петербургского политехнического университета

Все авторы (2)

Собственно настройка речевого процессора имплантированного пациента заключается в определении порогов слышимости и максимально комфортных уровней громкости (МКУ) или Most Comfortable Level (MCL) электрических стимулов в каждом канале системы кохлеарной имплантации и записи этих значений в программу процессора. Менее всего проблем возникает при настройке постлингвальных пациентов, поскольку они знают, что такое звук и речь, понимают, чего лишены. Эти факторы определяют их большую заинтересованность в положительном результате, и поэтому с ними достаточно просто установить контакт и оптимально настроить их речевой процессор по четким субъективным оценкам.

Самое сложное — настройка процессора у прелингвальных пациентов. Они имеют слабое представление о том, что такое звук и как его оценивать, и поэтому при их настройке необходимо быть очень внимательными и осторожными. Как добиться оптимальной настройки процессора у таких пациентов? Ответу на этот вопрос посвящена предлагаемая работа.

В литературе имеются описания тех или иных способов, применяемых в процессе настройки, например для определения конфигурации карты настройки [1], нахождения порогов восприятия [2], порогов комфортных уровней громкости [3, 4], уровней дискомфорта [5], но нет цельного описания процедуры настройки, т.е. последовательного изложения манипуляций и операций — от первого подключения до окончательного результата.

В данной работе описывается процедура настройки, которая сложилась с учетом мирового опыта и на основании результатов исследований, проведенных в Санкт-Петербургском НИИ ЛОР. За более чем 15-летний срок работы с имплантированными пациентами в институте разработаны и запатентованы несколько новых способов настройки процессоров кохлеарного импланта [6, 7], а также получены патенты, по которым написаны пособия по работе с родителями [8, 9].

Первоочередная задача в настройке — определение МКУ, т.е. таких параметров стимуляции, при которых возникают ощущения громких звуков, чуть ниже порога дискомфорта. Следует иметь в виду, что дискомфорт — это субъективная категория, и поэтому каждый пациент имеет собственные, отличные от других людей, МКУ и, уже хотя бы по одному этому параметру, свои настройки.

Еще один важный параметр настройки — порог слышимости. Определение порогов слышимости у имплантированных детей — задача гораздо более сложная, чем у тугоухих пациентов. Как правило, тугоухие дети слышат двумя ушами, имеют слуховой опыт, умеют определять положение источника звука в пространстве. В отличие от тугоухих, имплантированные пациенты воспринимают звуки через один ненаправленный микрофон, что почти исключает локализацию источника звука, и поэтому определение пороговых уровней восприятия по ориентировочной реакции затруднено. Первичное ознакомление с пороговой проблемой и способах ее решения у имплантированных пациентов можно получить из опубликованных ранее работ [10, 11].

Понятно, что у маленьких пациентов без достаточного слухового опыта при первых настройках точно определить пороги слышимости затруднительно (нет надежного способа измерения порога слышимости у имплантированных пациентов), и поэтому при первых настройках можно установить пороговые значения по току на 15—20 дБ ниже МКУ. При таких значениях комфортных и пороговых уровней, записанных в программе процессора, имплантированный пациент будет без негативной реакции воспринимать достаточно громкие звуки, а тихие — около порогового уровня срабатывания процессора. Таким образом, он получает реальную возможность обучаться пониманию речи и осваиваться в звуковой среде. После накопления слухового опыта ребенок с бо`льшим пониманием сможет оценивать пороговые и надпороговые стимулы при последующих настройках.

Если у любого имплантированного пациента провести пороговую тональную аудиометрию, то, посмотрев на аудиограмму, можно сказать, что он имеет I—II степени тугоухости. Причем такую аудиограмму можно получить и при неправильной настройке — при завышенных пороговых уровнях [10]. Но на этом сходство тугоухого и имплантированного пациентов заканчивается, поскольку восприятие надпороговых стимулов у них совершенно различное.

Как производится первое подключение (ПП) и последующие настройки?

Новый процессор пациента подключается к установке DIB (diagnostic interface box), которая работает с программой настройки Maestro. На клавиатуре компьютера набираются данные пациента, с помощью программы Maestro определяется номер импланта и эти параметры сохраняются. После их записи в речевой процессор проводится телеметрия, а именно измерение сопротивления электродов импланта и падения напряжения на них. Эти результаты также сохраняются и далее используются в работе процессора, поскольку величина сопротивления электродов определяет нагрузку передатчика (процессора) и, соответственно, параметры работы системы кохлеарного импланта. В редких случаях возможны некоторые отклонения от нормы — короткое замыкание или обрыв — такие электроды сразу исключаются из настройки.

Далее начинается ПП. Во всех каналах процессора создаются небольшие по амплитуде импульсы тока и производится стимуляция с отслеживанием реакции пациента. Как правило, при небольших уровнях стимулов реакции у пациента не наблюдается. Эти параметры стимулов сохраняются как карта (таблица уровней стимулов) с номером 1. Маленький пациент не может дать оценку восприятия по отдельным каналам: «Громко, тихо или хорошо», поэтому при ПП уровни стимуляции увеличиваются на 0,5—0,7 дБ от значений первой карты одинаково на всех каналах (растут параллельно). Вновь производится стимуляция с отслеживанием реакции ребенка. Уровни стимулов сохраняются как карта с порядковым номером 2. Аналогично создаются третья и четвертая карты. Если не наблюдается никаких ответных реакций при стимуляции на 4-й карте, то создаются следующие карты. Во время ПП у многих пациентов можно заметить реакцию на стимуляцию при некоей карте: ребенок настораживается, поворачивается к маме, начинает крутить головой, трогает рукой антенну на голове и т.д., т.е. явно меняет свое поведение при появлении стимуляции, что отмечают и сами родители. На таких уровнях стимуляции ПП заканчивается. Карта, при которой отмечалась реакция, записывается как четвертая программа, остальные программы с меньшими МКУ. Перед родителями ставится задача: постепенно увеличивая номера программ, отслеживать реакцию ребенка в различных акустических условиях.

Поскольку ребенок самостоятельно и пусть неосознанно осваивается в новых ощущениях, то при первых настройках — от дня ко дню — он сам безотчетно изменяет оценку своего восприятия, и то, что было на 4-й программе достаточно громко вчера, сегодня может оказаться очень тихим. В соответствии с отчетом родителей и отслеживанием реакции ребенка на новые — более высокие — уровни стимуляции происходят последующие настройки. Поэтому задача родителей — внимательно наблюдать за ребенком! Основная цель на этом этапе настройки — определить, какая максимальная программа не вызывает негативных реакций.

По мере проведения настройки — увеличения уровней стимуляции, наблюдения за реакциями пациента — с учетом родительских описаний поведения ребенка и результатов интраоперационного измерения порогов стапедиального рефлекса аудиолог определяет, когда следует начинать импедансометрическое обследование, а именно проводить измерение порогов стапедиального рефлекса на электрическую стимуляцию. Из объективных методов, применяемых при настройке кохлеарного импланта, рефлексометрия является наиболее приемлемой, поскольку уровни тока, при которых регистрируются пороги стапедиального рефлекса, в первом приближении можно использовать как МКУ. Необходимо иметь в виду, что иногда визуальные уровни порогов рефлекса (наблюдаемые хирургом во время операции) превосходят реальные импедансометрические пороги, получаемые в процессе настройки, и такое возможное расхождение необходимо учитывать при ПП.

Однако имеются проблемы и при импедансометрии. Обычно рефлексометрия проводится по стандартной методике: стимул — реакция или ее отсутствие — соответствующее изменение амплитуды стимулов и повторение этой же последовательности действий до получения необходимого результата — порога рефлекса. Как правило, такая процедура неоднократно повторяется на каждом из 12 электродов.

Принимая во внимание время, необходимое для изменения уровней электрического тока при каждой стимуляции для подачи стимула, для регистрации и анализа ответа на каждый электрический импульс и многократного повторения таких же манипуляций в каждом из 12 каналов импланта, совершенно определенно можно сказать, что у детей такая процедура представляет значительные сложности, главным образом из-за ее продолжительности. Нами разработана и запатентована модификация способа рефлексометрии, значительно сокращающая время обследования [7].

По предложенному нами способу рефлексометрия выполняется следующим образом. В программе создается последовательность стимулов длительностью 300 мс с интервалом между ними, равным 600 мс. В первой Sweep-сессии уровни стимуляции — это установленные в процессоре максимальные уровни электрических стимулов в каждом канале. Далее одновременно с запуском импедансометра в режиме Decay производится последовательная стимуляция 12 электродов в режиме Sweep. Таким образом, в одной сессии стимуляции—регистрации на экране импедансометра АА-220 можно видеть наличие или отсутствие стапедиального рефлекса в каждом из 12 каналов.

При обнаружении в каком-либо канале порогового рефлекса измерение уровня стимулов в данном канале не производится. В тех каналах, где был обнаружен явный рефлекс, уровни стимуляции уменьшают, а там, где рефлекс отсутствовал, уровни увеличивают. Таким образом, соответствующее изменение амплитуды стимулов в каждом канале проводится по окончании сессии регистрации стапедиального рефлекса по каждому из электродов. Далее при скорректированных параметрах стимулов сессия повторяется, и эта процедура продолжается до тех пор, пока во всех каналах не будут зарегистрированы пороговые уровни рефлекса. Как правило, обследование завершается за 3—5 сессий. Более подробно данная методика описана в ранее опубликованной статье [12]. Значения амплитуд стимулов, при которых получены пороги рефлекса на каждом электроде, записываются в программу процессора как максимально комфортные уровни. При таких уровнях электрических стимулов появляется реальная возможность проводить эффективные реабилитационные мероприятия, ориентировочно установив пороговые уровни восприятия на 15 дБ ниже комфортных.

Однако во многих исследованиях и в нашей практической работе также регулярно подтверждается, что в подавляющем большинстве случаев пороговые уровни рефлекса находятся ниже МКУ [13], что не противоречит нормальным психофизиологическим характеристикам. Также необходимо иметь в виду, что конфигурация карты, т.е. ломаная линия субъективных максимально комфортных уровней не повторяет конфигурацию пороговых уровней рефлекса [14]. Очевидно, что пороговые уровни рефлекса — это не оптимальные МКУ, и, следовательно, необходимо искать новые подходы к настройке.

В качестве объективных методов в настройке применяется электрофизиологический способ телеметрии нервного ответа.

Результаты тестирования также используются при первом подключении и дальнейших настройках для определения конфигурации карты настройки речевого процессора. Однако и этот способ имеет недостатки.

Во-первых, вызванные потенциалы регистрируются лишь у 80% пациентов [15], во-вторых, этот метод дает возможность только ориентировочно устанавливать необходимые уровни электрических стимулов по отдельным каналам, т.е. конфигурация карты стимуляции очень приблизительная. Это подтверждается слабой корреляционной связью между установками уровней по объективным измерениям и субъективным оценкам — коэффициент корреляции не превышает 50—60% [16]. Таким образом, ни телеметрия нервного ответа, ни импедансометрия не дают окончательных МКУ стимуляции и, следовательно, необходимо искать новые подходы к настройке.

Максимально комфортный уровень — это фактически порог дискомфорта. Отсюда следует, что для оптимальной настройки нам необходимо прикоснуться к слуховому дискомфорту, используя звуковые сигналы, которые являются адекватными раздражителями для слуховой системы. Необходимо учитывать тот факт, что даже опытные взрослые пациенты отмечают трудности при сравнении и оценке громкости одноканальных стимулов разной спектральной окраски [17], из чего следует, что для настройки необходимо использовать звуковые стимулы с большей, чем одноканальная, шириной полосы.

Мы провели спектральный анализ многочисленных источников звука и обнаружили, что различные музыкальные игрушки, музыкальные инструменты, фонемы, логотомы, речевые стимулы, которыми пользуются педагоги на занятиях, имеют широкий спектр (иногда гребенчатый) со значительно неравномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Понятно, что уровень звукового давления (УЗД) таких «игровых» сигналов не контролируется.

Естественно, что при тестировании ребенка такими стимулами нельзя определить спектральную точку негатива (и даже спектральную полосу негатива), и поэтому оценка восприятия таких сигналов с точки зрения комфорта—дискомфорта не содержит для аудиолога никакой информации, на основании которой можно проводить корректное изменение уровней стимулов по отдельным каналам. И это понятно, поскольку определение уровней комфорта и дискомфорта не входит в задачи педагогов, их работа — завлечь пациента в звуковую среду, чтобы он захотел слушать (понимать) и говорить (так, чтобы его понимали).

Что касается использования белого шума (БШ) с постоянной спектральной плотностью для оценки комфорта—дискомфорта, то с учетом ширины полос импланта, на которые процессор разделяет речевой спектр, такой БШ для этой цели не годится. Анализ показал, что при постоянной спектральной плотности полоса 1-го канала на 12—15 дБ ниже по УЗД, чем 12-го.

Совершенно очевидно, что при тестировании белым шумом, речевыми сигналами, звучащими игрушками и музыкальными инструментами не может быть надежных данных как об уровнях звукового давления, так и о границах спектральных полос сигналов, при которых отмечается негативная реакция ребенка. С учетом АЧХ речи (максимум энергии в спектральной области вокруг 500 Гц) по результатам оценки восприятия речевого материала можно получить только самое общее представление о настройке в этой полосе частот (громко—негромко). Естественно, что широкополосные звуки, относящиеся к «высокочастотным» — Ф-С-Ш и др. — при произнесении их голосом не могут достичь 100—105 дБ — порогового уровня дискомфорта у имплантированных пациентов [7]. И естественно, что если не обнаружена негативная реакция на такие голосовые звуки, это никак не означает, что необходимо повышать МКУ в ВЧ-каналах. Следует также иметь в виду, что в соответствии с АЧХ таких звуковых сигналов при их предъявлении пациент может слышать их в любой зоне речевого диапазона, а не только в высокочастотной области.

В Санкт-Петербургском НИИ ЛОР разработан новый способ настройки, который дает возможность оценивать громкостное восприятие калиброванных по интенсивности спектральных полос нескольких каналов импланта одновременно, и, следовательно, позволяет более точно и значительно надежнее корректировать настройку МКУ в этих каналах. По предложенному нами способу настройки получен патент [7].

Разработка данного способа производилась следующим образом [17]. Из белого шума с постоянной спектральной плотностью были вырезаны полосы, по ширине равные ширине полос, обрабатываемых в каждом канале системы КИ. С помощью искусственного уха уровни интенсивности каждой из этих полос были приведены к одному и тому же УЗД. Далее в результате суммирования полос трех отдельных соседних каналов были получены ступенчатые трехканальные суммы полос равной интенсивности. Испытуемые сами устанавливали МКУ этих сигналов. Средняя величина уровня звукового давления, которую опытные имплантированные пациенты устанавливали как максимально комфортный уровень, равна 104+1,5 дБ. Это значение мы приняли как опорную точку.

В практической работе с детьми мы помещаем включенный имплант под облегающий амбушюр телефона. Подаем на излучатель суммарные полосы и, увеличивая интенсивность звука, отслеживаем реакцию ребенка. Если при УЗД, равном 104 дБ, негативная реакция отсутствует, мы увеличиваем уровни комфорта в соответствующих полосах. При обнаружении негативной реакции уменьшаем комфорт в этих же полосах. После такой корректировки комфортных уровней вновь проверяем восприятие ступенчатых полосовых шумов.

В заключение мы хотим сказать, что подход к оценке комфортных уровней громкости с помощью полосовых звуков более адекватен, чем настройка по оценке громкости электрических стимулов, подаваемых на отдельные электроды. При стимуляции полосовыми звуками пациент по частям оценивает громкость того, что он полностью слышит через речевой процессор, т.е. данный способ оценки комфортных уровней громкости максимально приближен к реальным условиям жизни. Более подробно данная методика описана в ранее опубликованной статье [17].

После определения конфигурации карты необходимо определиться с оптимальной программой. Иногда звуки кажутся нам слишком громкими. Но мы же не используем беруши круглосуточно. Почему же эти ощущения не могут быть у имплантированных пациентов? Могут. И должны быть. Поэтому на оптимальной программе вполне может иногда отмечаться негативная реакция на громкие звуки. Если такая реакция отмечается достаточно часто, необходимо перейти на меньшую программу.

В заключение несколько слов о работе с родителями. Многие родители хотят понять, как слышат их имплантированные дети и как они научаются понимать речь. Чтобы провести четкое физиологическое объяснение особенностей слухового восприятия имплантированных пациентов и проистекающих отсюда проблем, изложение ответа на такие вопросы необходимо начинать с азов акустики и физиологии, что едва ли возможно. Реальный выход из этой ситуации — создать условия, в которых оказывается пациент после включения системы КИ, и продемонстрировать такое положение родителям. Для этой цели нами разработана программа МИМИК [18]. Подробно с нею можно ознакомиться, прочитав «Методические рекомендации» [19]. В настоящий момент более 100 человек — родители, педагоги, врачи — приняли участие в программе МИМИК и высоко ее оценили. Родители-участники сами говорят, что стали лучше понимать проблемы своих имплантированных детей.

В данной работе в общих чертах описан алгоритм настройки и наиболее общие процедуры, которые используются при настройке речевого процессора у имплантированных пациентов. Естественно, что детальное изложение алгоритма настройки невозможно вследствие индивидуальных различий между всеми испытуемыми, настройка которых — не просто механическое изменение амплитуды электрических стимулов, а сотрудничество аудиолога с каждым отдельно взятым пациентом.

И в заключение кратко обозначим вехи настройки.

1. Постепенно увеличивая уровни стимуляции, приближаемся к интраоперационным уровням рефлекса, не превышая их. Интраоперационные «визуальные» пороги могут быть выше реальных.

2. Пороги рефлекса регистрируем с помощью программы SWEEP [6] и используем их для первичной установки МКУ.

3. Пороговые уровни восприятия устанавливаем на 15—20 дБ ниже МКУ.

4. МКУ — порог дискомфорта — определяем ступенчатыми шумами [7].

5. Объяснением проблем слухового восприятия имплантированных пациентов их родителям служит демонстрационная программа МИМИК [9, 18].

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail