راهبردهای کاهش و حذف فیدبک در سمعک:
معایب و مزایا
پیشرفت های اخیر در زمینه ساخت مدارهای سمعک سبب شده است که میزان وقوع فیدبک در سیستم های دیجیتالی کاهش چشمگیری داشته باشد(1). در پژوهش های صورت گرفته در زمینه کاهش فیدبک چندین روش مختلف طراحی شده است که در کل تمامی این روش ها در 3 حوزه کلی تقسیم بندی می شوند(2).
روش اول که معمولا ساده ترین روش محسوب می شود روش کاهش بهره است. در این روش سیستم شناسایی فیدبک، فرکانس فیدبک را شناسایی می کند و در یک محدوده فرکانسی بهره آن را کاهش می دهد که مقدار کاهش بهره بسته به هر برند سمعک متفاوت است(3). همچنین محدوده فرکانسی که بهره در آن کاهش می یابد بسته به هر برند سمعکی فرق می کند و گفته می شود هرچه تعداد کانال در سمعک بالاتر باشد چون محدوده فرکانسی کاهش بهره باریکتر می شود بیمار بیشتر می تواند از اطلاعات آکوستیکی که در فیدبک نقش ندارد و حذف آنها برای درک صدا ضرر دارد استفاده کند. در شکل 1 نمونه ای از این روش از کتاب Dillon آورده شده است(4).
شکل 1: کاهش فیدبک به وسیله کاهش بهره در منطقه فرکانسی محدود(4)
روش کاهش بهره به دو صورت عمل می کند روش ناچ استاتیک و اداپتیو.
روش استاتیک بدین صورت عمل می کند، برای نمونه اگر فرکانس فیدبک در سمعک 2200 هرتز باشد سمعک بهره محدوده 2000 تا 2400 را کاهش می دهد که این روش سبب حذف فیدبک می شود اما معایب زیادی دارد چون همیشه کاهش بهره در یک محدوده فرکانسی خاص صورت می گیرد که در مواردی که فرکانس فیدبک تغییر کند به هیچ وجه قادر به حل مشکل فیدبک نخواهد بود.
در روش اداپتیو، سمعک دائما فرکانس فیدبک را شناسایی می کند و بسته به فرکانس فیدبک ناچ فرکانسی را در آن محدوده قرار می دهد، این روش خود باز معایبی دارد مثلا میزان اداپته شدن به فرکانس فیدبک ممکن است آهسته باشد و از اینرو میزان وقوع فیدبک می تواند دوباره بالارود.
در کل این روش چون بهره را کاهش می دهد در افراد با افت شدید و بالاتر حتی کمترین تغییر در میزان بهره مطلوب می تواند سبب کاهش قابل توجه درک بخصوص در محیط نویزی شود.
روش دوم روش شیفت (جابجایی) فرکانسی است، در این روش فرکانس فیدبک حدود 5 الی 10 هرتز به سمت مناطق فرکانسی بالا یا پایین تر انتقال داده می شود که گفته می شود این مقدار جابجایی برای کاهش نه حذف فیدبک کافی است(5). در مطالعه Bennett و همکاران(1980) مشخص شد اگر جابجایی فرکانس به 30 هرتز می رسید می توانست به طور برجسته ای فیدبک را حذف کند اما این مقدار جابجایی فرکانسی سبب دیستورشن شدید صدا می شد و علت آن متاثر شدن روابط هارمونیک در طیف صدای ورودی است ازاینرو، این روش ماندگاری زیادی در سمعک نداشت(5). همچنین در مطالعه Egolf و David مشخص شد با افزایش ورودی چون احتمال فیدبک افزایش می یابد در نتیجه مقدار جابجایی فرکانس به منظور حذف فیدبک باید بیشتر شود(6). در شکل 2 نمونه ای از این نوع سیستم حذف فیدبک آورده شده است(4).
شکل 2: جابجایی فرکانسی در نقاط قله که احتمال فیدبک در آن ها وجود دارد می تواند سبب حذف فیدبک شود(4).
همچنین گفته می شود در استراتژی انتقال فرکانسی در صورت وجود چندین فرکانس فیدبک باز هم امکان وقوع فیدبک وجود دارد، زیرا امکان دارد قله های انتقال داده شده باز هم بر روی فرکانس فیدبک بیفتد ازاینرو این روش در چنین فیدبک هایی بسیار ضعیف عمل می کنند.
در کل این روش چون نمی تواند به طور کامل فیدبک را حذف کند و در شدت های بالا نیاز به محدوده انتقال فرکانسی بزرگ تری دارد و این محدوده انتقال فرکانسی بزرگتر سبب دیستورشن زیادی در صدا می شود بنابراین روش مناسبی محسوب نمی شود.
روش سوم به اسم روش Feedback Cancellation (FBC) شناخته می شود. در این روش مدار سمعک فرکانس، دامنه و فاز سیگنال را شناسایی می کند و دقیقا سیگنال با دامنه و فرکانس مشابه اما در فاز مخالف را تولید می کند. در شکل 3 نمونه ای از عملکرد این نوع استراتژی آورده شده است(7).
شکل 3: نحوه عملکرد سیستم FBC
این روش طبق مطالعات متعددی که صورت گرفته است بسیار موثر و کارآمد گزارش شده است(8). از مزایای آن میتوان به قدرت اداپته شدن سریع، موثر بودن در فیدبک های چند قله ای و توانایی ایجاد حداکثر بهره پایدار(MSG) قبل از وقوع فیدبک تا dB 10 آشاره کرد. در مطالعه ای که در سمعک های open استارکی صورت گرفته است مشخص شده است این سمعک توانستهMSG را تا مرز 3 برابر ( dB 28) بدون وقوع فیدبک افزایش دهد که این افزایش فوق العاده بهره پایدار در سمعک های استارکی، امکان تولید سمعک های CIC با بهره بسیار بالا را فراهم ساخته است و توانسته طیف وسیع تری از کم شنوایی ها را پوشش دهد(9). در شکل 4 نمونه ای از سیستم حذف فیدبک سمعک استارکی آورده شده است که به وضوح تفاوت بین حالت روشن و خاموش بودن سیستم حذف فیدبک نشان داده شده است(10،11). همانطور که در شکل دیده می شود در حالت روشن بودن سیستم حذف فیدبک سمعک های استارکی توانسته است MSG قابل قبولی را در اختیار بیمار قرار دهد که این میزان بهره سبب درک قابل توجه بیمار بخصوص در محیط های نویزی می شود.
شکل 4: عملکرد موثر سیستم حذف فیدبک استارکی به اسم (Pure Wave Feedback Eliminator)
عیبی که بر استراتژی FBC وارد است وقوع پدیده " entrainment " است که در این پدیده مدار سمعک به اشتباه بعضی از صداهای تونال مفید ورودی را حذف می کند و سبب دیستورشن می شود، بیماران در این حالت اذعان می کنند بغیر از صدای اصلی بعضی صداهای اضافی شبیه beeb را میشنوند(12).
در کل این روش بسیار موثرتر از روش های قبلی است و می تواند سبب حذف فیدبک به طور موثرتری شود. گاهی از FBC به اسم phase inversion هم نام برده می شود.
نتیجه گیری: در کل می توان به این نتیجه رسید که سیستم های حذف فیدبک پیشرفت زیادی داشته اند و با توجه به اینکه اکثر برندهای سمعک از این سیستم استفاده می کنند سوالی که ذهن مخاطبان را همواره درگیر می کند این است"از آنجاییکه سمعک ها از یک سیستم حذف فیدبک استفاده می کنند چرا همه آنها نمی توانند بهره بالا بدون وقوع فیدبک را تولید کنند؟ ". جواب این سوال در نحوه طراحی مدار و روش های ریاضی جهت تشخیص دقیق فرکانس فیدبک و فاز در هر شرکت نهفته است و استارکی با تحقیقات گسترده در این زمینه توانسته است مدار حذف فیدبکی را طراحی کند که بتواند سمعک CIC با بهره بیشتر از dB 70 بدون فیدبک را تولید کند که این پیشرفت تا کنون بدون رقیب در عرصه بین المللی باقی مانده است(13).
گروه علمی و آموزشی صبا
References:
1. Spriet, Ann, et al. "Adaptive feedback cancellation in hearing aids." Journal of the Franklin Institute 343.6 (2006): 545-573.
2. Bustamante, Diane K., and Malcolm J. Williamson. "Feedback suppression in digital signal processing hearing aids." U.S. Patent No. 5,091,952. 25 Feb. 1992.
3. Maxwell, Joseph Arlen, and Patrick M. Zurek. "Reducing acoustic feedback in hearing aids." Speech and Audio Processing, IEEE Transactions on 3.4 (1995): 304-313.
4. Dillon, Harvey. Hearing aids. Thieme, 2001.
5. Bennett MJ, Srikandan, and Brown,LM, A controlled feedback hearing aid, Hearing Aid Journal, 33(7) 12,42
6. Egolf, David P. "Review of the acoustic feedback literature for a control systems point of view." The Vanderbilt Hearing-Aid Report (1982): 94-103.
7. http://www.hearingpro.com.au/
8. Merks, Ivo, Shilpi Banerjee, and Tim Trine. "Assessing the effectiveness of feedback cancellers in hearing aids." Hearing Review 13.4 (2006): 53.
9. http://www.audiologyonline.com/articles/starkey-products-better-hearing-11680
10. Johnson, E. E., Ricketts, T. A., & Hornsby, B. W. Y. (2007). The effect of digital phase cancellation feedback reduction systems on amplified sound quality. Journal of the American Academy of Audiology, 18(5), 404-416.
11. Ricketts, T. A., Johnson, E. E., & Federman, J. (2008). Individual differences within and across feedback suppression hearing aids. Journal of the American Academy of Audiology, 19(10), 1-24.
12. Kindred, Jon S., and Harikrishna P. Natarajan. "Method and apparatus to reduce entrainment-related artifacts for hearing assistance systems." U.S. Patent No. 7,809,150. 5 Oct. 2010.
13. https://starkeypro.com/
