فركانس‌هاي بالاتر از 3000Hz تقريبآً در 25درصد نشانه‌هاي گفتاري قابل شنيدن كه براي درک گفتار ضروری هستند، دخيل می باشند.(ANSI S3.5- 1994) اصوات گفتاري بافركانس بالا، مانند حرف سایشی /س / ، يكي از شايع‌ترين حروف بي‌صدا در زبان انگليسي مي‌باشد. بيشترين انرژي حرف / س/ زماني كه بوسيله يك كودك يا خانم تلفظ مي‌شود بين فركانس‌هاي6300Hz – 8300 Hz و در محدوده بين 57-68 dB اتفاق می افتد. براي بيماراني با كاهش شنوايي شيب تند فركانس‌هاي بالا، بازگرداندن قابليت شنوايي اين فركانس‌ها بوسيله تقويت معمولي (آنالوگ) امكان‌پذير و مطلوب نمي‌باشد.
برگرداندن قابليت شنوايي براي افرادي با کم شنوايي شديد تا عميق در فركانس‌هاي بالا، اغلب با كاهش پهناي باند سمعك، وجود فيدبك و بهره هاي پايين تجويز شده، محدود شده‌اند. حتي هنگامي كه قابليت شنوايي اصوات گفتاري فركانس بالا برگردانده مي‌شوند، بعضي از بيماران با كاهش شنوايي شديد تا عميق از تقويت نفعي نمي‌برند و ممكن است سمعك را نپذيرند. بعضي اوقات اين نتايج به عدم عملكرد سلول‌هاي مویي داخلي يا مناطق مرده در قسمت‌هايي از حلزون گوش نسبت داده مي‌شوند. در مناطق مرده حلزونی گوش، ارتعاش مكانيكي غشاء پایه به درستی به تحریکات الکتریکی عصب شنوایی تبدیل نمی شود. دراین بيماران، نتیجه شنیدن گفتار تقویت شده در اين مناطق مرده حلزونی بعنوان "اطلاعات بيش از حد" توصيف شده (Moore, 2001)و اين بار اضافی اطلاعات بعنوان اعوجاج توسط كاربر سمعك درك مي‌شود.
ناتواني در ترميم شنوایی گفتارهاي فركانس بالا و عدم استفاده از آن سالها بعنوان معمایي در حیطه شنوايي بوده است. به منظور مقابله با اين چالش‌ها ،بازگرداندن قابليت شنوایی گفتارهاي فركانس بالا بوسیله انتقال داده های فرکانس بالا به مناطق فركانس پايين‌تر يعني به جايي كه كاهش شنوايي از شدت كمتر و همچنین حلزون گوش از نقص کمتری برخوردار است، انجام شده است. به عبارت ديگر تغيير مكان گفتارهاي فركانس بالا به مناطق پايين‌تر بايد قابليت شنيدن را براي بيماران با كاهش شنوايي شيب تند بهبود بخشد.
با توجه به تكنولوژي كاهش فركانسی، نتایج بررسي‌هاي مستقل با هم تركيب شده‌اند. مقالات فراواني بررسي‌هاي سيستماتيك كاهش فركانسی را ارائه داده اند؛Braida و همکارانش در سال 1979 ، تحقیقات اولیه کاهش فرکانسی را مورد بررسی قرار دادند; تحقيقات بررسي شده در سال‌هاي 1960،1950و 1970 هم ادامه پیدا کرد. نويسندگان مشاهده كردند كه تكنيك‌هاي كاهش فركانسی اواسط قرن ناموفق بودند، و چالش هایی را در رابطه با استراتژي‌هاي به كار گرفته شده درزمینه كاهش فركانسی، فقدان آموزش و خوگیری ذکر کردند و درنهایت اینطور بیان کردند که "تمایل به ایجاد الگوهای صوتی که کاملاً متفاوت از گفتارند به طور قابل توجهی کاهش پیدا کرده است"، و اين فرض دور از ذهن نيست كه اینگونه كاهش‌هاي فركانسي، تنها با ارائه برنامه‌هاي آموزشي متمركز، طولاني مدت و مناسب می توانند موفقيت‌آميز باشند (Braida et al, 1979,p.109). اخيراً Simpson در سال 2009 تحقيقات بررسي به‌روز شده را با تكنيك‌هاي گوناگون كاهش فركانسي فراهم آورده است. بخش‌هايي از آن بررسي‌ها بر روي انجام كاهش فركانسي، متمركز شده است. بررسي تحقیقات او نشان داد كه نتایج كلينيكی مربوط به كاهش فركانسي در مقايسه با مشاهداتي كه Braida و همكارانش انجام داده بودند، بهبود يافته است. اين اجراهاي مدرن مزاياي قابل توجهي در زمينه تشخيص گفتار نشان داده‌اند، در حاليكه نتايج متغير، در تمامي افراد، كاربردهاي كلينيكي اين تكنولوژي‌ها را حمايت مي‌كنند (Kuk et al., 2009;Glista,et al.,2009).
بررسي و مقايسه تكنيك‌هاي كاهش فركانسي
در اين مقاله، دو تكنيك موجود كاهش فركانسي با جديدترين تكنولوژي كاهش فركانسي كه باعث بهبود قابليت شنوايي در صداهای فركانس بالا مي‌شوند، مورد بررسي و مقايسه قرار مي‌گیرند. در زمان انتشار مقاله، دو تكنولوژي كاهش فركانسي بعنوان ويژگي‌هاي پردازش سيگنال از توليد كنندگان پيشرو سمعك در دسترس هستند. آنها شامل: جابجایی خطی فرکانس (LFP) و تراکم غیر خطی فرکانس (NLFC) می باشند.
انتقال فرکانسی :
با استفاده از این روش صداهاي فركانس بالا به فركانس‌هاي پايين‌تر انتقال مي‌یابنددر نتیجه اطلاعات فركانس‌هاي بالای جابجا شده با داده‌هاي موجود در فركانس پايين‌تر برخورد مي‌كنند. کاهش فرکانسی در این روش از دو اکتاو بالای فرکانس تعیین شده شروع و تا یک اکتاو پایین فرکانس مورد نظر ، ادامه پیدا میکند.در اين روش، واژه خطي به اين منظور به كار برده مي‌شود كه توزيع فركانس در اطلاعات كاهش يافته، بدون تغيير باقی مي‌ماند. شكل 1، برگرفته از Simpson (2009)، تصوير اين فرايند را به نمايش مي‌گذارد. در اين تصوير، شماره‌هاي جعبه‌ها نشان دهنده كانال‌هاي سمعك و افزايش شماره كانال‌ها نشانگر افزايش فركانسي است؛ Panel A نشانگر پردازش سمعك معمولی و Panel B نشانگر اطلاعات انتقال يافته فركانس بالا و ارتباط آن با اطلاعات فركانس پايين مي‌باشد. اين فرايند انتقال، ارتباط بين اجزاي گفتاري كه مي‌توانند در فهم و كيفيت گفتار مؤثر و مفيد باشند را حفظ مي‌كند. مداخله اطلاعات فركانس‌هاي بالا با فركانس‌هاي پايين ممكن است باعث پوشاندن اطلاعات گفتاري فركانس‌هاي پايين توسط داده‌هاي فركانس‌هاي بالا شود.در این روش براي كاهش پوشش نامطلوب صداهاي فركانس پايين، اطلاعات زماني انتقال داده میشود که سیگنال ورودی در فرکانس های بالااز شدت بیشتری برخوردار باشد. هر چند كه انتقال فركانسي زودگذر و ناپايدار است و بستگي به ورودي سمعك دارد، پهناي باند سمعك دائماً حتي در فقدان انتقال فعال هم، كاهش مي‌يابد. شكل شماره 2 دو اسپكتروگرام را نشان مي‌دهد:Panel A، بدون جابجايي خطي فركانس و Panel Bبا جابجايي خطي فركانس ثبت شده اند. هر كدام از اين اطلاعات ثبت شده حاوي محرك گفتاري يكسان شامل يك واژه مياني و يك واژه آخر با صداي "ش" هستند در اين مثال مناطقي كه با مستطيل سفيد مشخص شده‌اند، نشان دهنده رفتار اين سيستم در انتقال اطلاعات از مناطق فركانس‌هاي بالا به فركانس‌هاي پايين مي‌باشند. اثر باند محدود در جابجايي فركانس خطي بعنوان افت انرژی فرکانس های بالا بلافاصله در بالای4000 هرتز قابل رويت مي‌باشد.
شکل شماره ۱
شکل شماره ۲
تراکم فرکانسی :
دومين متد قابل دسترس كاهش فركانسی ، به متدي غير از انتقال فركانس در كاهش اطلاعات فركانس هاي بالا به فركانس هاي پايين ،دست يافت .در اين روش ،داده های فركانس هاي بالا بوسيله فشرده كردن انرژي در كانال هاي فركانس هاي بالاي سمعك به سوي فركانس هاي پايين تر منتقل شده است .بالاترين فركانس ها تا بيشترين حد خود فشرده و انتقال مي يابند، در حاليكه اطلاعات فركانس هاي پايين تر به نسبت آنها كمتر فشرده مي شوند.در این روش انفصال فركانسی ايجاد مي شود. درفرکانس های پایینتر از فركانس منفصل ،سيگنال تقويت شده بدون تغيير باقی مي ماند در حالیکه در بالاي اين فركانس منفصل تمام سيگنال ها در محدوده ي فركانسی فشرده مي شوند .شكل 3،برگرفته از Simpson(2009) ، نمايش دهنده فرآيند تراكم غير خطي فركانس است .در اين تصوير،جعبه هاي شماره دار نشان دهنده تعداد كانال هاي سمعک وافزايش تعداد كانال ها نشان دهنده افزايش فركانسی هستند.Panel A نمايشگر پردازش سمعك معمولي و Panel B نشانگر اطلاعات فشرده شده و ارتباط آن با اطلاعات فركانس پايين تر مي باشد.بر خلاف جابجايي خطي فركانس ،تراكم غير خطي فركانس ،فركانس هاي پایین تر از فركانس منفصل شده را تحت تاثير قرار نمي دهد.تمام اطلاعات فركانس بالا در بالاي اين فركانس منفصل شده قرار می گیرند که در محدوده فركانس های پایین تری،فشرده خواهند شد. با فرض بر اينكه تراكم در محدوده فركانس هاي مرکب اتفاق نمي افتد ،اطلاعات مربوط به واكه ها و كيفيت صدا حفظ خواهد شد .هنگام بهينه سازي تجویز تكنولوژي كاهش فركانسی، کاهش فرکانس منفصل در محدوده اي كه حاوي اطلاعات مركب است ، ممکن است روابط هارمونيك و كيفيت گفتار را تعدیل کند.
همانند جابه جايي خطي فركانس ،تراكم غير خطي فركانس، خروجي فركانس هاي بالاي سمعك راکه در بالاترين فركانس متراكم شده ،محدود مي كند .شكل 4 ،دو اسپكتروگرام را نشان مي دهد : Panel A بدون تراكم غير خطي فركانس و Panel B با تراكم غير خطي فركانس ثبت شده اند .هر كدام از اين اطلاعات ثبت شده حاوي محرك گفتاري يكسان شامل يك واژه مياني و يك واژه انتهايي با صداي "ش" مي باشند .در اين مثال مستطيل هاي سفيد رنگ نشانگر تفاوت بين دو شكل و نشان دهنده فشرده كردن فركانس هاي بالا در محدوده فركانس هاي پايين مي باشد .در اين شكل اثر باند محدود تراكم غير خطي فركانس همچنين قابل رويت مي باشد ،بطوريكه هيچ خروجي براي سمعك ،در بالاي 5000 هرتز ديده نمي شود .
شکل شماره ۳
شکل شماره۴
گروه علمی و آموزشی صبا
References
ANSI (1997). ANSI S3.5-1997. American National Standard Methods for the calculation of the speech intelligibility index. New York
Behrens, S. & Blumstein, S. E. (1988). On the role of the amplitude of the fricative noise in the perception of place of articulation in voiceless
fricatives. Journal of the Acoustical Society of America, 84(3), 861-867
Braida, L.D., Durlach, N.L., Lippmann, R.P., Hicks, B.L., Rabinowitz, W.M. & Reed, C.M. (1979). Hearing aids—a review of past research on linear amplification,amplitude compression, and frequency lowering
ASHA Monographs, 19 (Chapter IV, 87-113). Glista, D., Scollie, S., Bagatto, M., Seewald, R., Parsa, V. & Johnson, A. (2009). Evaluation of nonlinear frequency compression: Clinical outcomes.International Journal of Audiology, 48(9), 632-644
Hartmann, W.M. (1997). Signals, sound, and sensation
Woodbury, NY: American Institute of Physics
Kuk, F., Keenan, D., Korhonen, P. & Lau, C. (2009). Efficacy of linear frequency transposition on consonant identification in quiet and noise. Journal of the American Academy of Audiology, 20, 465-479.
Moore, B.C.J. (2001). Dead regions in the cochlea: diagnosis, perceptual consequences, and implications for the fitting of hearing aids. Trends in Amplification, 5(1), 1-34
Robinson, J.D., Baer, T., & Moore, B.C. (2007). Using transposition to improve consonant discrimination and detection for listeners with severe high-frequency hearing loss
International Journal of Audiology, 46, 293-308
Simpson, A. (2009). Frequency lowering devices for managing high-frequency hearing loss: A review. Trends in Amplification, 13(2), 87-106
Stelmachowicz, P.G., Lewis, D.E., Choi, S. & Hoover, B. (2007). Effect of stimulus bandwidth on auditory skills in normal-hearing and hearing-impaired children. Ear & Hearing, 28(4), 483-494
