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助聽器科技最新進展~數位式助聽器
 醫師分享劉殿楨 教授

現任台大醫院耳鼻喉科主治醫師、台大醫學院兼任助理教授,專欄內容:認識助聽器、談小耳症及感音性/傳導性聽障...等。

問:媒體上常常見到"全數位式助聽器"或"電腦化助聽器" ,聽起來像是一個高科技時代的產品,究竟它的原理與一般傳統助聽器有什麼不同?它的發展過程又是如何?

答:所謂全數位化(digital)助聽器即是將聲音的訊號先轉變成數字訊號,加以處理後再轉回類比訊號的一種助轉器。

與傳統助聽器不同的是多了類比/數位及數位/類比二個轉換器。數位訊號即是○與1。數位訊號比類比訊號有一些好處,比如說訊號本質相當簡潔,雜訊少並且易於處理或進行較複雜的計算。並且透過適當的取樣及解析,數位訊號並不會有失真的問題。在音響的數位化方面事實上早已行之有年。

數位化助聽器的發展大約始於八○年代初期,但當時的電腦科技不甚發達,做出來的東西只有研究的價值而無實用的價值。但當電腦晶片愈做愈小,所需的能量也愈來愈少時,能夠配戴在耳上的數位式助聽器就美夢成真了。

廠商生產的全數位助聽器在一九九六年正式上市,開始只有二種,到了一九九八年底已有近十種不同廠牌、機型的數位式助聽器可供選擇。 在最開始發展數位化訊號處理時,所要解決的問題

  1. 利用數位訊號處理降低噪音,並增加在環境噪音中的語音辨識能力。
  2. 利用數位方式偵測並消除反饋聲。
  3. 可以將助聽器置入耳中,與外面的電腦連線,直接選配,不再使用聽力圖或稱合器的資料。事實上這三種特色在某些目前生產的數位式助聽器上仍能見得到。

 

問:比起傳統的助聽器,數位式助聽器的優點到底在那裡?目前市售一個動輒五、六萬的價格,到底值不值得花這個錢?

答:這是一個很實際的問題,事實上因為數位式助聽器上市的時間還短,所以確定的效果目前仍不多。儘管廠商號稱比傳統助聽器有更多的優點,但仍沒有穩固的研究結果來支持這些優點。就目前所知之研究結果,以下可分成可確定的優點及迷思(乃目前不確定,或一般人常誤會的觀念)兩部份來做說明:

 

可確定的優點:
最近一些尚未發表的研究顯示,在患者的主觀感覺方面,數位式助聽器總是優於傳統助聽器。而客觀方面,在有環境噪音時,配戴數位助聽器的患者有較佳的語音辨識表現。但這樣的研究報告,可信度如何,仍有懷疑的空間,因為主觀的感覺,患者心理上總是較偏向"高科技"或"最新"的助聽器。而客觀上所得到的優點,究竟是因"數位訊號處理"而來,還是因數位助聽器所採用的"壓縮"原理而來,也不得而知。

對於"反饋聲"的處理,數位式助聽器較傳統助聽器來得有效。但這並不表示數位式助轉器能"完全"消除反饋聲。數位式訊號處理可以主動地尋找發出反饋聲的頻率,再加以消除。由於數位式助聽器大多採多頻寬,消除某部分的訊號事實上對語音辨識並無太大的影響。當然在此,密合的耳模仍是消除反饋聲的最重要步驟。

前面提過數位訊號(即○與1)。在處理及計算起來比較容易。一旦電腦的能力增加,可以做一些較複雜的計算。這些計算對語音辨識可能會有很大的幫助。舉例而言,目前使用類似人工電子耳語音處理器方式來處理語音訊號的助聽器已在研發中。這樣的助聽器不僅忠實地放大聲音,同時也能對語音做某些處理,較不易辨識的子音的時間可以加長,相對地縮短較易辨識的母音的時間,如此可增加患者的語音辨識力。這樣的系統在人工電子耳中使用得相當成功。但由於需要大量的計算,只有數位式助聽器才能辦到。

 

迷思:
1.數位式助聽器的壽命比傳統助聽器來得長。這是不正確的,因數位式助聽器所使用的許多零件包括開關,麥克風,轉送器與類比式的是完全一樣的,而這些零件是限制助聽器壽命的最重要因素。但不可否認的,如果在配戴助聽器期間聽力有變化,數位式助聽器比較能夠針對此變化做較準確的調整。

2.數位式助聽器所提供的音質及頁頁感較佳。目前也沒有證據顯示如此。事實上,就目前為止,數位式助聽器所使用的原理,除了數位訊號處理之外:和傳統的類比助聽器並無太大差別。比如說使用﹁寬範圍壓縮﹂等。所以其音質並不會好太多,但音質的改進,在日後更先進的數位式助聽器,確實是可以期待的。

數位式助聽器能夠完全解決"在噪音環境下"聽不清楚的問題。事實不然,雖然許多數位式助聽器在噪音環境下的確表現較好,但距完全解決仍有很長距離。反而最近發展的方向性麥克風(directional microphone)對此有很大幫忙。而方向性麥克風在數位式或類比式的助聽器上都可以使用。

最後是價格的問題。當然如果品質好,病患滿意,他們一定願意多付錢來買數位化助聽器。但如果品質只是好一些,但價格又差很多倍時,他們就會慎重考慮了。有一個研究結果顯示,在所有主客觀的評比方面,某一廠牌的數位助聽器都優於傳統的類比式助聽器,但研究結束後,十二個參加研究的受試者,只有一個最後買了該助聽器。表示大部份的患者都覺得數位式的較好,但沒有好到二~三倍的價格。將來的趨勢是助聽器愈來愈好,價錢應愈來愈低。總有一天會有物美而價較廉的數位式助聽器上市。到時也許是數位式助聽器全面佔有市場的日子。

 

問:我已了解目前數位式助聽器的情況及優缺點。但將來數位式助聽器的發展潛力如何?有沒有什麼遠景可期待?

答:當然,隨著電腦科技的日新月異,晶片一定愈做愈小,而計算能力將愈來愈強。隨著助聽器做複雜計算的能力的增強,許多過去認為不可能的特色都將呈現。其中一例即前面已提及的對於訊號時間長度的適度處理,可以增加對語音辨識的能力。另外一個例子即是透過複雜的計算,較易將兩耳的訊號融合,以增加聽覺的方向感、立體感,並增加訊雜比。另外這二項是計算能力增強後所能得到直接的應用。另外,隨著晶片愈做愈小,許多零件如麥克風,轉送器等,將來都可直接嵌在晶片上,使它們的功能更勝於傳統助聽器。 當然有了"數位訊號處理"的方式,以後的想像空間是無限的:目前只是數位科技應用於助聽器上的起步而已,將來的發展值得大家拭目以待。