張朝英 王樹峰

傳統(tǒng)助聽器屬于II類醫(yī)療器械，一般由傳聲器（麥克風(fēng)）、放大器、受話器（耳機）、電源四大部分組成，驗配師可根據(jù)佩戴者的聽力損失程度和個人生活需求進行個性化驗配，幫助患者實現(xiàn)聽力康復(fù)。隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展，助聽器被賦予了全新的意義，因其融入了無線與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在補償聽力損失的同時,也改變著聽障者的生活方式。

從最新科技與未來發(fā)展方向看，現(xiàn)代數(shù)字助聽器除了硬件和軟件兩大組成部分外，還有無線與網(wǎng)絡(luò)通信作為助聽器的第三部分。三個部分互相聯(lián)系、互為依存，極大地豐富了聽障者的生活。比如，手機APP可以自由操控助聽器的放大性能，助聽器以無線方式連接智能手機、電視機、常用電聲學(xué)設(shè)備等?？梢灶A(yù)期，健聽者也將受益于現(xiàn)代助聽器的無線功能。

1 現(xiàn)代助聽器的硬件構(gòu)造

1.1 硬件組成

現(xiàn)代助聽器由電聲學(xué)裝置組成，是佩戴在患者雙側(cè)外耳的助聽器系統(tǒng)，并具有雙耳實時無線連接功能（圖1）。基本助聽器系統(tǒng)均由7部分硬件組成：①聲源信號輸入。當前有4種可能的方式，即麥克風(fēng)-1、麥克風(fēng)-2、輔助輸入和第4種無線方式。其中麥克風(fēng)-1是主體，與麥克風(fēng)-2同時工作可加強某個方向的目標信號，進而生成幾種可選的方向接受方式。輔助輸入有多種可能，最常見的是電感線圈，另有FM系統(tǒng)輸入或直接音頻信號輸入等；②信號處理與放大器。是現(xiàn)代化數(shù)字式助聽器的主要組成部分，由幾個功能性模塊芯片集成的一個片上系統(tǒng)（System on Chip，SoC）；③電池。鑒于當前充電電池在方便程度與費用方面尚無明顯優(yōu)勢，鋅空電池仍為主流使用電池；④聲信號輸出，即耳道內(nèi)微型喇叭。也可用做獨立信號發(fā)生器，如簡易“耳內(nèi)（In-situ）”聽力計，耳鳴掩蔽器等；⑤手觸控制。允許使用者對助聽器做簡單控制，如變換聆聽程序，調(diào)節(jié)音量等；⑥助聽器有線編程口。用于連接助聽器與驗配電腦，進而選配和調(diào)試助聽器；⑦無線傳輸端。可同時用于接收與發(fā)送電信號，其連接的另一方可能是對側(cè)耳助聽器、智能手機、無線遙控器、無線編程或無線麥克風(fēng)等，而當“無線電信號”傳輸為“無線聲信號流”（audio streaming）時，該部分即變成①的第4種輸入方式。

圖1 助聽器系統(tǒng)的硬件組成

1.2 助聽器系統(tǒng)的基本外觀

一對頂級受話器置于耳道的助聽器（receiver in the canal，RIC）即使其具有以上7部分硬件配置，從純外觀看，仍比電視遙控器簡單得多，因為其各種強大的功能和性能大多體現(xiàn)在實際的使用中，并不需要使用者直接調(diào)試。對包含最新技術(shù)的雙耳助聽器產(chǎn)品（圖2），如果把其中一個助聽器分解，其構(gòu)件組成也并不復(fù)雜。原因在于，助聽器的各種高級性能及具體實現(xiàn)，主要通過數(shù)字信號處理器與電子器件微型化的應(yīng)用來完成，并由看不見摸不到的聲波在耳道中體現(xiàn)。而現(xiàn)實是廠家的產(chǎn)品宣傳資料通常會將消費者淹沒在各種名稱之中，即便是經(jīng)過總結(jié)和提煉的資料，如美國助聽器消費指南（consumer’s guide to hearing aids），仍難以將所有助聽器性能合理的聯(lián)系起來。傳統(tǒng)耳后式或定制式助聽器，除外殼以外，其內(nèi)部核心器件都是一樣的，即助聽器的價格與技術(shù)含量并不主要由其款式（外觀）決定。

圖2 用戶視角下的RIC助聽系統(tǒng)

2 現(xiàn)代助聽器系統(tǒng)的軟件組成

2.1 助聽器驗配的基本數(shù)據(jù)

不論助聽器的價格、款式和性能如何，即使是最高等級的助聽器，都需要驗配。而聽損患者的聽力圖、助聽器頻響與增益范圍（圖3）是與助聽器驗配相關(guān)的重要數(shù)據(jù)。

圖3 助聽器驗配所需的基本數(shù)據(jù)

助聽器的基本功能是用電聲放大的方式拓展聽力損失造成的聽覺動態(tài)響度范圍變窄，其工作能力取決于助聽器工作頻率范圍內(nèi)的最大輸出功率與穩(wěn)定的輸出增益范圍，因此在選擇助聽器時，應(yīng)先考慮患者的聽力損失是否在助聽器的驗配范圍內(nèi)，再進一步選擇各種性能。與市場熱門電子消費產(chǎn)品（如手機或高保真音響等）不同，無論最頂級或是最基本的助聽器，首先要能滿足最基本的聽力損失補償功能：在有聽力損失的音頻段根據(jù)輸入信號聲強度，對正常環(huán)境下的小聲進行放大，而對大聲輸入則合理地減少放大，即對原聲信號不是“保真”而是進行合理的“扭曲”，以期將縮小的聽覺動態(tài)范圍重新向正常聽力范圍擴展。驗配師在面對一款全新或高級的助聽器功能時通?？紤]以下3個方面：①這個產(chǎn)品如何具體實現(xiàn)聽力補償?shù)脑O(shè)置，例如怎樣有效使用驗配軟件中的驗配工具；②怎樣實際有效地擴展變窄的聽覺動態(tài)范圍，例如怎樣驗證各種功能的有效性；③是否改善使用者的舒適體驗并最大限度地適應(yīng)多種聆聽環(huán)境與個性化生活習(xí)慣。也就是說,要回答好以下三個問題：在驗配過程中怎樣設(shè)置與配置？用戶在使用過程中其助聽效果怎樣檢驗與確定？對患者而言其使用是否更舒適方便？

2.2 助聽器系統(tǒng)的軟件開發(fā)基礎(chǔ)

助聽器各種軟件功能均在片上芯片系統(tǒng)（SoC）這個核心硬件基礎(chǔ)上實現(xiàn)。口語化的“助聽器芯片”即指整體“片上系統(tǒng)”，它包含了幾個更小的模塊芯片：①線性/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換與電源管控；②DSP數(shù)字信號處理器；③Flash或EEPROM長期存儲記憶體；④W/L和無線通信信號處理器。盡管各廠家可能擁有自己的“芯片”，但這幾個模塊必不可少。目前各類硬件已進步到體積足夠小與性能多樣化，各類微型處理器都兼有強大的計算與信號處理能力。一個更好或先進的科技產(chǎn)品首先需要先進的整體系統(tǒng)設(shè)計，繼而由軟件連接并組合硬件模塊成為最終產(chǎn)品。例如蘋果手機（iPhone），其核心是先進與更加合理的功能設(shè)計，藉由蘋果公司的軟件操作系統(tǒng)（iOS）整合各硬件模塊組合并建立的應(yīng)用平臺，并在這個平臺上開發(fā)應(yīng)用軟件以實現(xiàn)最終產(chǎn)品的各種主要性能。當前最先進的助聽器系統(tǒng)也具有同樣的特性：其核心技術(shù)是其整體系統(tǒng)與性能設(shè)計，然后主要由軟件設(shè)計與開發(fā)來實現(xiàn)。

2.3 助聽器系統(tǒng)的信號處理方式及特點

現(xiàn)代數(shù)字助聽器的操作過程與一臺智能手機或個人電腦一樣：當電源開啟后，各個硬件部分首先進入初始狀態(tài)，然后操作系統(tǒng)軟件（如微軟的“視窗”或蘋果的“iOS”）開始運行，直到電源切斷。由操作系統(tǒng)軟件負責管理各種應(yīng)用軟件程序的啟動、運行與完成步驟，即助聽器的各種功能是由某些應(yīng)用軟件運行并與硬件配合實現(xiàn)的。區(qū)別在于，智能手機大部分時間在等待使用者下達指令以完成某個任務(wù)，而助聽器的主要職責是實時、連續(xù)的處理聲信號。最新助聽器的功能可分為兩大類：一類是在實時連續(xù)聲信號處理時執(zhí)行，另一類是非實時連續(xù)聲信號處理時執(zhí)行。

非實時連續(xù)聲信號處理屬于輔助性（非助聽）功能，包括耳端聽力測試、助聽器反饋嘯叫路徑估測和簡單助聽器功能自測。這類性能的執(zhí)行需要把助聽器的主要助聽（實時連續(xù)聲信號處理）功能完全停下以后單獨執(zhí)行，主要由驗配師或廠家通過其他途徑（如“驗配軟件”等）操作并使用。

助聽器是一個典型的微型可穿戴設(shè)備（wearable device）主要用來實現(xiàn)實時連續(xù)聲信號處理放大，其各種高級性能均圍繞聲信號的放大與處理展開。當聲信號從信號源到達位于患耳的助聽器時，一個先進的助聽器輸入端應(yīng)具有多個途徑和可獨立選擇的功能：

①從“主麥克風(fēng)”輸入；

②從“輔助麥克風(fēng)”或同時從主麥克風(fēng)與輔助麥克風(fēng)輸入；

③從“電感線圈”或同時從主麥克風(fēng)與電感線圈輸入；

④從“無線聲信號流（audio streaming）”輸入，如智能手機語音/音頻、無線麥克風(fēng)/電視拾音等；

⑤從“輔助輸入口”輸入，通?？赡苄枰粋€外加的特制音靴，如FM系統(tǒng)或拾音插座。

2.4 助聽器系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)功能

控制與調(diào)節(jié)各種信號處理是助聽器的重要功能。助聽器驗配中有一部分可調(diào)參數(shù)開放給使用者，例如某個功能的開啟、停止或關(guān)閉。這些參數(shù)多由廠家提供的驗配軟件與其助聽產(chǎn)品連接并控制使用。除了綜合性的驗配軟件，還有可能用到某些輔助性的控制方式或設(shè)備，如無線遙控器、智能手機或助聽器機體上的控制開關(guān)。

3 助聽器系統(tǒng)的概念部件

“無線與網(wǎng)絡(luò)通信”是一個概念部件，可能的通信體包括：助聽器與助聽器之間、助聽器與無線功能控制器之間、助聽器與智能手機之間等。它是助聽器獨立功能控制的一部分，而不是其它無線設(shè)備（如智能手機或遙控器等）的附屬部分。

綜上所述，筆者希望讀者通過本文了解現(xiàn)代助聽器都包括什么，有助于驗配師在工作中更有效地服務(wù)聽障患者。需要注意的是：①現(xiàn)代化的助聽器開發(fā)與當前科技產(chǎn)品一樣，其核心技術(shù)是以整體系統(tǒng)功能設(shè)計為平臺，用軟件整合硬件從而實現(xiàn)各種功能；②助聽器需要專業(yè)有效的驗配以實現(xiàn)其各種基本功能；③無線通信與網(wǎng)絡(luò)以及個人化智能掌上設(shè)備的應(yīng)用正在開啟助聽器的重大變革。面對眾多品牌與各種性能，一個年齡70歲自己主動來驗配的老人，與一個80歲高齡由家人帶來被動驗配的老人，他們的需求可能有很大差別。一對成功的先進助聽器的選配過程，首先以各個不同的生活需求為中心來選擇硬件與性能搭配，然后合理的啟用與調(diào)試各個性能。不同于當前對電子產(chǎn)品追求最新性能的消費趨勢，助聽器驗配的實質(zhì)追求不是所謂的最新性能，而是滿足聽障者日常生活中的溝通需要，并要能夠維持3～5年的時間。