КОМПЛЕКС ДЛЯ РАЗВИТИЯ БАЗОВЫХ НАВЫКОВ СЛУХОВОГО ВОСПРИЯТИЯ У ЛЮДЕЙ С НАРУШЕНИЯМИ СЛУХА

Изобретение относится к медицине, точнее к аудиологии и сурдопедагогике, и может найти применение при лечении людей с нарушениями слуха.
Одной из важных особенностей диагностики и коррекции нарушений в функционировании сенсорных систем человека является необходимость использования сигналов соответствующей модальности. Для слуховой системы - это различные звуки, включенные в процедуру стандартной аудиометрии, игровых развивающих методик, программ тренинга.
При проведении коррекционно-восстановительных мероприятий и реабилитации людей с нарушениями слуха или пациентов после операции кохлеарной имплантации (электродного протезирования слуха) роль звуковой стимуляции и процедуры прослушивания многократно повышается.
Однако формирование адекватной методической ситуации и акустической среды, позволяющей проводить не только направленный, но и эффективный тренинг слухоречевой функции, представляет собой сложную задачу.
Известно, что одним из необходимых элементов тренинга слуха выступает многократное повторение звуковых и, в первую очередь, речевых сигналов. При этом сурдопедагог может произносить слова, фразы, слоги, отдельные фонемы самостоятельно или использовать записи звукового
материала, тренируя у пациента способность, узнавать сигналы на слух, и закрепляя в его памяти соответствующие эталоны звучания [1].
Такой процесс обучения обеспечивает образование новых и коррекцию сформированных ранее слуховых образов. Для усиления воздействия повторение акустических сигналов сопровождается визуальной информацией (показ картинок и надписей, соответствующих звуковому сигналу), а также дополнительными пояснениями сурдопедагога, для которого проведение подобных занятий представляет серьезную нагрузку. Снизить ее можно за счет использования современных технических средств.
Известны способы, при которых речевые сигналы пациенту подают с помощью видеомагнитофона или компьютера [2].
Специальные компьютерные программы для проведения тренировки и оценки слухового восприятия пациента обеспечивают подачу разных речевых сигналов (слоги, слова с разной слоговой структурой, предложения). Сигналы подают в закрытом (пациент знает, какие сигналы будут подавать, и должен выбрать сигнал из заданного набора ответов) или в открытом (пациент не знает, какие будут сигналы) списках. В качестве ответной реакции пациент отмечает нужный сигнал - его изображение на экране монитора компьютера (кнопкой мыши, курсором или рукой, если используется специальный экран типа «touch-screen»). При оценке распознавания речевых сигналов в открытом списке пациент отвечает вербально, а его ответ заносят в компьютер [3].
Наиболее близким к заявляемому решению является комплекс, предназначенный для реабилитации функции акустической ориентации и ее оценки у пациентов с кохлеарным имплантатом [4].
Комплекс содержит средства видеоотображения, аудиоаппаратуру, манипулятор и вычислительное средство с машиночитаемыми носителями данных. Комплекс обеспечивает согласованное предъявление аудио и видео сигналов пациенту, регистрацию результатов занятий и сравнение
полученных результатов с заданной величиной по проценту правильных слуховых опознаний.
Недостатками вышеуказанных известных устройств являются ограниченные методические возможности, а именно отсутствует выбор условий подачи сигналов, направления тренинга, формы протокола. Данные комплексы не позволяют использовать расширенную, тематически структурированную базу акустических сигналов.
Поэтому область их применения не выходит за рамки отдельных способов, нацеленных на тренинг конкретного навыка слуха. При этом механическое объединение возможностей и преимуществ этих устройств в рамках одной системы не решает проблему обеспечения разнонаправленного тренинга слуха, его оценки и коррекции. Для разработки подобного комплекса требуется введение дополнительных функциональных блоков, отвечающих за режим занятий (обучение или тестирование), условия стимуляции (подача звукового сигнала по требованию или в заданной последовательности) и работающих согласованно с блоками выбора направления (перцептивного задания для каждого из слуховых навыков) и оценки тренинга. В свою очередь, для обеспечения такого согласования необходимо создание качественно нового блока управления (специализированная управляющая программа), способного задавать и контролировать взаимодействие всех элементов комплекса, включая расширенную базу акустических (речевых и неречевых) сигналов, структурированную в соответствии с разделами тренинга. Подход к реализации выделенных проблем и преодолению ограничений, заложенных в прототипе, представлен в настоящей разработке.
Технический результат заявляемого решения состоит в создании единого функционального комплекса, обеспечивающего комбинированный и разнонаправленный тренинг базовых навыков слуха в качестве специализированной тренажерной системы.
Для достижения указанного технического результата в комплекс для развития базовых навыков слухового восприятия у людей с нарушениями слуха, содержащий средства видеоотображения, аудиоаппаратуру, манипулятор и вычислительное средство с машиночитаемыми носителями данных и обеспечивающий согласованное предъявление аудио и видео сигналов пациенту, регистрацию результатов занятий и сравнение полученных результатов с заданной величиной по проценту правильных слуховых опознаний, согласно предложению, включены функциональные блоки для выбора режима занятий и разнонаправленного тренинга навыков слуха с предварительным определением условий подачи сигналов, получения отчетов разного уровня сложности от экспресс-оценки до полного протокола занятий для контроля за процедурой тренинга и коррекции индивидуальной программы занятий пациента.
Также согласно предложению, блоки выбора режима занятий, включают блок обучения, который позволяет повторять сигналы с показателями обратной связи, и блок тестирования, который запрещает повторы сигналов и обратную связь. Кроме того, предварительное определение условий подачи сигналов осуществляется блоками выбора значения паузы между сигналами или произвольного запуска сигналов, а разнонаправленный тренинг - блоками программ для развития инвариантного распознавания речи, восприятия экстралингвистических характеристик речевых сигналов, различения звуков окружающей среды, локализации источников звука и речи, восприятия речевых сигналов на разном акустическом фоне.
Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид комплекса на базе ноутбука; на фиг.2 представлена общая схема комплекса; на фиг.3 приведен пример занятий в режиме «Обучение»; на фиг.4 представлен пример, иллюстрирующий форму оценки результатов прослушивания; на фиг.5 приведен пример итогового протокола; на фиг.6 приведены базовые направления тренинга слуховых навыков,
представленные на экране монитора.
Следует учесть, что на чертежах для большей ясности представлены только те детали, которые необходимы для понимания существа технического решения, а сопутствующее оборудование, хорошо известное специалистам в данной области, на чертежах не представлено.
Комплекс может быть реализован с использованием стационарного или портативного компьютера. Общий вид комплекса на базе ноутбука показан на фиг 1.
Комплекс полностью адаптирован для занятий с носителями русского языка и может быть использован для тренинга пациентов с нарушениями слуха, начиная с возраста 4-5 лет.
Комплекс содержит набор оборудования: компьютер, монитор, клавиатура, манипулятор-мышь, акустические колонки. В состав комплекса также входит программное обеспечение (специальная управляющая программа) и ряд отдельных функциональных блоков, обеспечивающих возможность выбора режима занятий (обучение или тестирование), направлений тренинга (5 разделов), условий подачи сигналов (последовательность с фиксированной паузой, произвольный запуск) и получения отчетов разного уровня сложности (автоматическая экспресс-оценка, сохранение полного протокола занятий).
Общая схема комплекса представлена на фиг.2.
Схема содержит следующие блоки.
Блок 1 - блок управления (управляющая программа).
Блок 2 - блок согласования аудио- и видеосигналов (изображений на экране монитора).
Блок 3 - блок задания порядка следования сигналов, где
- 3-1: выбор последовательности с «Паузой» и задание ее значения;
- 3-2: выбор произвольного запуска сигналов по команде пользователя - щелчок мышкой.
Блок 4 - блок задания режима прослушивания, где
- 4-1: режим «Обучение» с возможностью повторов сигнала и обратной связью;
- 4-2: режим «Тестирования» - запрет на повторы и обратную связь. Блок 5 - блок выбора направления тренинга из 5 разделов, где
- 5-1: навык инвариантного распознавания речи;
- 5-2: навык восприятия экстралингвистических признаков - различение голос говорящего, определение фразовой интонации;
- 5-3: навык акустической ориентации - локализация стационарных и движущихся источников звука и речи;
- 5-4: навык различения звуков окружающей среды - голоса животных, птиц, музыкальные звучания, звуки дома, улицы, стихии;
- 5-5: навык помехоустойчивого восприятия - распознавание речи на разном акустическом фоне - шум, речь, музыка - и в условиях конкуренции -одновременное произнесение.
Блок 6 - блок фиксации и оценки результатов, где
- 6-1: обеспечение обратной связи;
- 6-2: экспресс-оценка урока;
- 6-3: сохранение полного протокола занятия. Блок 7 - блок управления базой аудиосигналов, где
- 7-1: библиотека речевых сигналов;
- 7-2: библиотека неречевых звучаний; далее разделение по тематике разделов.
Блок 8 - блок видеоотображения (управление подачей сигналов на монитор).
Блок 9 - блок аудиотрансляции (управление подачей звуковых сигналов на динамики).
Блок 10 - блок приема сигналов управления (выбор условий и заданий) и ответов пациента (клавиатура или мышь).
Комплекс работает следующим образом
Работу всех блоков и оборудования комплекса контролирует управляющая программа, которая принимает сигналы управления (задания) и ответные реакции в интерактивном режиме.
Согласование аудио- и видеоинформации осуществляется за счет закрепления (в управляющей программе) связи между конкретным звуковым сигналом и его визуальным отображением на экране монитора - картинка, надпись. При использовании набора разных звуков (от 2 до 12) пользователь видит на экране весь блок соответствующих им и слуховому заданию (распознавание, различение) изображений. Давая ответ, пациент щелкает мышкой по одной из этих «картинок».
В случае занятий в режиме «Обучения» ответ сопровождается выделением выбранного изображения цветной рамкой и появлением элементов обратной связи. К ним при положительном подкреплении (правильный ответ) относятся - веселая картинка с улыбкой («смайлик») и красный столбик диаграммы ответов; при отрицательном (ошибка) - отсутствие смайлика и серый столбик диаграммы ответов. Пример приведен на фиг.3.
При работе в режиме «Тестирования» пациент видит только выделение активного ответа рамкой.
По завершении занятия на экране появляется дополнительное окно с общей экспресс-оценкой урока. В нее входят следующие показатели - число правильных ответов, число ошибочных реакций пациента, среднее время (скорость) ответа и итоговая оценка урока. Итоговая оценка представлена простым и понятным для пациента способом - в виде знака «+» (условие - количество правильных ответов превышает уровень в 70% слуховых опознаний) или знака «-» (условие - уровень опознаний ниже 70%). Эта оценка носит вспомогательный характер, но помогает повысить уровень мотивации пациента к занятиям. Ее оформление производится комплексом
автоматически (без запроса пользователя) с выводом на экран монитора сразу после окончания занятия. Пример, иллюстрирующий эту форму оценки результатов прослушивания, представлен на фиг.4.
Для более детального анализа результатов, коррекции и принятия решения о завершении тренинга по разным разделам программы используют другую форму фиксации результатов - специальный протокол ответов. Его сохранение производится при положительном ответе пользователя на соответствующий запрос. Подтверждая выбор данной формы отчета, надо ввести в специальное окно, которое появляется на экране монитора, ФИО пациента. Остальные сведения - дата и время занятия, раздел тренинга, режим прослушивания, порядок сигналов и соответствующие им ответы - фиксируются автоматически в формате программы EXCEL, удобной для дальнейшей статистической обработки и анализа полученных данных. При этом первичная обработка результатов - вычисление средних показателей (правильные ответы, ошибки, время реакции) также производится автоматически и может быть выведено на печать сразу по окончании занятий. Пример итогового протокола приведен на фиг.5.
Протокол такой степени подробности дает возможность аргументировано (на основе фиксированной объективной оценки и анализа) проводить коррекцию процесса реабилитации, составлять индивидуальный план занятий по развитию отдельных слуховых навыков пациента.
Комплекс обеспечивает тренинг слуховых навыков по пяти базовым направлениям:
1 - распознавание речи (условно. Речь);
2 - восприятие экстралингвистических особенностей речи (условно, Просодика);
3 - различение звуков окружающей среды (условно, Звуки вокруг нас);
4 - ориентация в пространстве (условно, Ориентация);
5 - помехоустойчивость восприятия (условно, Восприятие на фоне
помех).
На экране монитора они представлены в соответствии с иллюстрацией на фиг.6.
Этим специализированным разделам тренинга соответствуют и тематически структурированные наборы звуко-речевого материала, записанные в память компьютера. Их объединение в рамках единой функциональной тренажерной системы позволило существенно расширить диапазон возможностей применения комплекса и получить новый результат в форме комбинированного разнонаправленного тренинга слуховой функции, который в сочетании с подробной фиксацией результатов обеспечивает объективную картину динамики и степени реабилитированности (развития) как отдельных умений, так и слухоречевой функции пациента в целом.
Использование комплекса с его разделами тренинга, разноуровневой оценкой ответов и возможностью коррекции индивидуальных программ занятий существенно улучшает процедуру слуховых занятий и повышает эффективность реабилитационного и коррекционного процесса у пациентов с нарушениями слуха, сокращает сроки их социальной адаптации, а также нагрузку на специалиста-сурдопедагога, ответственного за слуховую работу с пациентом.
Комплекс применим в условиях клинической практики (курс реабилитации) и специализированного учебно-педагогического процесса. С его помощью тренинг слуха может проводиться под руководством специалиста-сурдопедагога или в режиме выполнения самостоятельных заданий пациентом.
Весь комплекс - программно-аппаратная система, управляющая программа, направления тренинга, базы акустических сигналов, формы протоколов прослушивания, сравнительный анализ результатов - прошел апробацию в условиях реабилитации пациентов после операции кохлеарной
имплантации (на базе НИИ ЛОР, Санкт-Петербург) и коррекционно-восстановительных занятий со школьниками с ослабленным слухом. В апробации приняли участие 25 человек разного возраста (от 4-х до 54 лет) и различными потерями слуха.
Результаты получили положительную оценку специалистов и подтвердили его методические преимущества по сравнению со старыми процедурами тренинга, а также высокую эффективность и результативность с точки зрения достижения основной цели - развития и восстановления базовых навыков слухового восприятия у людей с нарушением слуха.
Это подтверждают представленные примеры.
Пример 1. Больная К., 28 лет потеряла слух 2 года назад после перенесенного менингоэнцефалита. Слуховой аппарат не использовала в виду низкой эффективности для восприятия речи. Возраст пациентки на момент имплантации - 28 лет.
Первое занятие с использованием комплекса было проведено в 1 день через 2 часа после включения процессора кохлеарного импланта. Учитывая, что у пациентки навыки слухового восприятия с имплантом еще очень ограниченные, было выбрано наиболее простое задание - узнавание слов с разной слоговой структурой, произносимых одним диктором.
Для оценки динамики развития восприятия был выбран режим тестирования без обратной связи. При первом прослушивании пациентка сделала несколько ошибок (число правильных ответов 80%, среднее время реакции - 3,7 секунд по данным экспресс оценки).
После этого пациентке было предложено пройти обучение. Для обучения был сразу выбран более сложный режим - прослушивание этих слов, произносимых разных дикторами. Данная парадигма по нашим наблюдениям помогает пациентам быстрее научиться выделять лингвистически релевантные признаки в новых слуховых образах слов. В процессе обучения пациентка, получая визуальное подтверждение
правильных ответов и имея возможность повторного прослушивания слова в случае неправильного ответа, быстро научилась узнавать слова. После обучения в течение 10 минут было проведено повторное тестирование. Тестирование показало, что число правильных ответов при выполнении более сложной задачи с восприятием слов разных дикторов составило 100% с временем реакции 1,9 секунд.
Учитывая этот результат было сразу выбрано еще более сложное задание - узнавание односложных слов, произносимых разными дикторами, без предварительного ознакомления. При выполнении этого задания число правильных ответов составило 90%, а время реакции - 3,3 секунд. Субъективно пациентка отмечала, что быстро узнает слова, которые она слушала при обучении, а также, что особенно важно, что ей намного легче стало учиться узнавать новые слова.
Пример 2. Пациентка П., 11 лет потеря слуха предположительно врожденная. До имплантации пользовалась слуховым аппаратом. Возраст на момент имплантации - 11 лет. Через 2 недели после включения процессора импланта было проведено первое занятие по развитию умения узнавать звучание музыкальных инструментов.
При первом прослушивании, учитывая несформированность слухового восприятия и отсутствия слуховых образов в памяти ребенка (предварительно было выяснено, что девочка никогда не слышала большинства музыкальных инструментов и знает только звучание пианино и барабана), были выбраны маленький набор звучаний (5 инструментов) и процедура обучения с произвольным запуском сигналов. Сначала ребенок 3 раза прослушал все звучания в режиме ознакомления, когда он мог соотнести все звучания с видеоизображением соответствующего инструмента.
После того, как девочка подтвердила, что она может уже узнать звуки, было проведено тестирование в режиме без обратной связи. Результаты
прослушивания при экспресс оценке - 75% и время реакции 2,8 секунд. После этого приступили к обучению в режиме обратной связи. Было проведено нескольких тренировочных сессий в течение 15 минут, после каждой из которых девочка получала информацию о числе правильных и ошибочных ответов, что позволяло ей отслеживать динамику обучения и стимулировало улучшать показатели.
Следующий этап включал прослушивание в режиме тестирования без обратной связи. По данным тестирования после обучения число правильных ответов составило 100%, но время реакции даже увеличилось и составляло 3,4 секунд. Чтобы научить девочку быстро анализировать сигналы и реагировать был выбран режим с фиксированной короткой паузой между стимулами. Это требовало от ребенка быстро принимать решение после прослушивания сигнала, поскольку очень быстро следовал следующий стимул, независимо ответил ребенок уже или нет. Выполнение задания в таком режиме способствовало обучению ребенка быстро анализировать сигналы не только в этом, но и в других заданиях.
Пример 3. Пациент К., врожденная потеря слуха. До имплантации мальчик постоянно носил 2 слуховых аппарата. На момент имплантации ребенку было 11 лет. Занятия на комплексе проводили с ребенком на разных этапах использования кохлеарного импланта - в течение 3-х недель после первого включения процессора импланта, через 6 и 14 месяцев после его использования.
В течение первых 3-х недель по мере развития у ребенка навыков слухового восприятия выбирались следующие обучающие упражнения - узнавание слов с разным и одинаковым числом слогов, произносимых одним и несколькими дикторами, узнавание звуков окружающей среды при выборе из 5 звуков, узнавание гласных фонем. В результате 4 обучающих сессий число правильных ответов у ребенка в этих заданиях увеличилось от 10-40% до 70-100% (в разных заданиях), значительно уменьшилось время реакции.
Наибольшую трудность для ребенка представляло узнавание гласных фонем и односложных слов, он также испытывал трудности при узнавании сигналов, произносимых низким женским голосом.
Были начаты упражнения по развитию умения узнавать голос диктора, однако ребенок не справлялся с этим заданием и упражнения были приостановлены, поскольку неудачи очень огорчали ребенка. Исходя из результатов, матери мальчика было рекомендовано продолжить занятия по развитию слухового восприятия по месту жительства. Особое внимание было рекомендовано уделить развитию умения узнавать отдельные звуки речи при изолированном произнесении и в слогах, а также тренировке узнавания слов и фонем, произносимых разными людьми - мужчинами и женщинами с разной высотой голоса.
Через 6 месяцев, когда мальчик приехал на повторный курс слухоречевой реабилитации, было проведено тестирование восприятия неречевых и речевых сигналов. Оказалось, что мальчик легко выполнял задания по узнаванию слов с разной и одинаковой слоговой структурой, а также фонем, независимо от того, кто их произносил. Он также быстро узнавал, произносит ли эти слова мужчина или женщина.
На этом этапе ребенка также было решено начать ребенка обучать локализовать источник звука в пространстве и узнавать слова на фоне помех. В течение 5 дней было проведено 4 обучающих занятий с помощью комплекса. Если на первом занятии ребенок не мог определять положение источника звука, то через 4 занятия число правильных ответов при определении положения источника звука справа или слева число правильных ответов составляло 80%, он также научился определять движется источник звука или он неподвижен.
При восприятии слов на фоне помех ребенок успешно справлялся с заданием, когда в качестве помехи использовался широкополосный шум, причем это умение улучшалось с 60% до 100% в процессе тренировки. При
использовании в качестве шума речевой помехи число правильных ответов было низким. Маме были даны рекомендации по развитию восприятия речи на фоне помех, а также умению локализовать источник звука.
Через 14 месяцев после включения процессора импланта ребенок приехал на очередной курс коррекции настройки процессора импланта, тестирования уровня развития слухового восприятия и получения рекомендаций по дальнейшей реабилитации по месту жительства. Тестирование слухоречевого восприятия с помощью комплекса показало, что ребенок без труда узнает знакомые слова на фоне разных помех, он также успешно справлялся с самым сложным заданием узнавание слова, произносимого определенным (женским или мужским) голосом, звучащего одновременно с другим словом, произносимым другим диктором. Он также легко выполнял задания по различению интонации говорящего.
Эти результаты позволили заключить, что у ребенка сформированы все процессы слухового анализа, необходимые для восприятия речи. Дальнейшее развитие восприятия речи у ребенка и реабилитация связаны с накоплением словарного запаса и развитием грамматической системы родного языка. В соответствии с этим матери ребенка были даны дальнейшие рекомендации.
Источники информации:
1 Ланцов А.А., Королева И.В., Пудов В.И., Жукова О.С. Проблемы кохлеарной имплантации. Новости оториноларингологии и логопатологии. 1999. №4. с.4-9.
2 Strauss-Schier A., Rost U. Rehabilitation in adult cochlear implant patients. In: Cochlear implant rehabilitation in children and adults. Ed D.Allum. Whurr publishers Ltd. England. 1996. P.254-265.
3 Parkinson A.J., Parkinson W. D., Tyier R.S., Lowder M.W., Gantz B.J. Speech perception performance in experienced cochlear-implant patients receiving
the SPEAK processing strategy in the Nucleus Spectra-22 cochlear implant. J. Speech, Language and hearing research. 1998. Vol.41. №5/ P.1073-1087.
4 Патент RU на изобретение №2265426, A61F 11/04, 2005.