- Audioprotesisti

I BENEFICI DI
UNA EFFICACE
ELIMINAZIONE
DEL FEEDBACK
di Arthur Schaub
Innovation and Technology
Executive, Dipl. Phys.
Giugno 2012
Da quando esistono gli apparecchi acustici il feedback è
stato sempre un problema. I passi in avanti della tecnologia
lo hanno portato gradualmente ad un livello accettabile, ed
ora finalmente soddisfacente. In questo documento ci
concentreremo principalmente sulle prestazioni dei sistemi
di eliminazione del feedback. Altri argomenti presi in esame
sono l’importanza dell’eliminazione del feedback negli
apparecchi acustici moderni, la natura intrinseca del
feedback acustico, le implicazioni dovute a soluzioni
inadeguate ed, infine, la storia dell’evoluzione dei sistemi di
cancellazione del feedback in campo audioprotesico.
2 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
Eliminazione del Feedback – La chiave del successo degli
apparecchi acustici open-fit
Nel corso dell’ultimo decennio, gli apparecchi BTE hanno riscosso un
enorme successo. Rispetto agli altri modelli, infatti, il loro utilizzo è aumentato in tutto il mondo. Negli Stati Uniti, ad esempio, è più che triplicato
passando dal 20% dei fitting applicati nel 2000 al 70% di quelli del 2011
(Kirkwood, 2012). Ci sono delle ottime ragioni alla base di questo revival
dei BTE. I retroauricolari oggi in commercio costituiscono in realtà una
nuova tipologia di apparecchi acustici, che è saluta alla ribalta solo all’inizio
del nuovo millennio: stiamo parlando dei mini-BTE dotati di dome e
tubetto, oppure dei modelli ricevitore-nell’orecchio. A differenza dei
modelli tradizionali, lasciano il condotto uditivo aperto. Come risultato,
ovviamente, il suono fuoriesce dal condotto – una situazione che in
passato avrebbe più che certamente generato feedback acustico. Oggi,
invece, il feedback non è più un vero problema, grazie alle contromisure di
natura elettronica messe in atto. In effetti, il successo degli open fitting è
strettamente collegato ai progressi fatti dall’elaborazione digitale del
segnale, specialmente nel campo dell’eliminazione adattativa del feedback.
Il Feedback acustico: all’origine della mancanza di fiducia
E’ estremamente fastidioso quando un apparecchio acustico inizia a
fischiare. Non appena insorge questo problema, l’apparecchio perde tutta
la sua utilità. Un simile incidente è sufficiente a causare nel paziente il
rifiuto dell’applicazione audioprotesica.
Come detto in precedenza, il feedback acustico insorge quando il suono
amplificato fuoriesce nel condotto uditivo. Il tipico suono del feedback
infatti, si verifca quando un apparecchio amplifca – più di quanto in realtà
attenui – il percorso del fischio che dal ricevitore rientra nel microfono. In
simili circostanze, il suono del feedback raggiunge il microfono con un
livello ancora maggiore, rispetto all’inizio. Il suono si amplifica, diventando
sempre più forte, e continua ad attraversare più volte l’apparecchio acustico, fino a raggiungere il livello di uscita massimo. Tutto ciò avviene molto
rapidamente, in una manciata di millisecondi.
Quando un
apparecchio
acustico fischia,
non serve più
a nulla.
Quando un apparecchio acustico inizia a fischiare, non serve più a nulla. In
verità, anche prima che insorga il fischio vero e proprio ci sono dei problemi, ovvero quando il guadagno dell’apparecchio si trova appena al di
sotto del valore che provoca il feedback. In casi simili, infatti, l’apparecchio
acustico tende già a distorcere i suoni, rendendoli innaturali, fattore che
compromette la comprensione del parlato. Questo effetto, noto con il
nome di feedback sub-oscillatorio, richiede l’applicazione di un margine di
sicurezza: di regola, infatti, è necessario che il guadagno dell’apparecchio
acustico si trovi 6 dB al di sotto del valore che provoca l’insorgere del
feedback.
Le ragioni che richiedono l’applicazione di un margine di sicurezza sono,
però, anche altre. Ovviamente non è sufficiente che un apparecchio
acustico funzioni bene, privo di feedback, solo quando è in condizioni
ottimali. Poter funzionare senza il rischio nel feedback è necessario anche
in molte delle circostanze quotidiane, incluso quelle che vedono la presenza di sorgenti sonore tonali, o di ostacoli che riflettono fisicamente le
onde sonore.
3 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
A tutt’ oggi, le contromisure adottate contro il feedback acustico prevedono due soluzioni, entrambe inadeguate: la regolazione del guadagno al di
sotto dei target prescritti e l’occlusione del condotto uditivo. Tutte e due
queste soluzioni producono effetti indesiderati. Impostare il guadagno al di
sotto del target riduce l’udibilità e la capacità di comprendere il parlato.
Occludere il condotto uditivo, d’altra parte, provoca un senso di pressione,
la percezione eccessivamente cupa della propria voce e suoni esageratamente alti durante la masticazione. Quest’ultimo fenomeno è particolarmente fastidioso, in quanto impedisce alla persona di partecipare alle
conversazioni, durante i pasti. A tavola, siamo tutti abituati a parlare o
ascoltare, mentre mangiamo. E se hanno entrambe le orecchie occluse, i
pazienti vanno incontro a difficoltà di comprensione e di comunicazione
con chi li circonda.
I progressi grazie all’Elaborazione Digitale del Segnale
La transizione dalla tecnologia analogica a quella digitale è ciò che più ha
contraddistinto il progresso del settore audioprotesico.
La transizione dalla
tecnologia analogica a
quella digitale è ciò
che più ha favorito il
progresso del settore
audioprotesico.
Il motivo è semplice: sono diventati accessibili gli algoritmi di elaborazione
adattativa del segnale. Alcuni di questi sono stati adottati proprio per
l’eliminazione del feedback acustico.
Gli algoritmi per l’eliminazione adattativa del feedback richiedono risorse di
calcolo non indifferenti. Per questo i primi apparecchi che li hanno
­implementati permettevano di avere soltanto una configurazione base.
E’ stato solo più tardi che si sono potuti raggiungere livelli di evoluzione più
sofisticati, capaci di risolvere il problema del feedback acustico anche in
circostanze critiche, come, ad esempio, in presenza di sorgenti sonore
tonali e di rapidi mutamenti nel percorso del feedback.
A che punto siamo con l’Eliminazione del Feedback?
­Confronti e differenze
Idealmente, un sistema di eliminazione è in grado non soltanto di sopprimere il feedback acustico, ma anche di rendere l’apparecchio acustico
idoneo ad altri requisiti, ovvero:
·· adeguato al target stabilito per il fitting;
·· dotato di una ventilazione sufficiente;
·· resistente e stabile anche con le sorgenti sonore tonali;
·· immune ai mutamenti del percorso del feedback.
Poter contare su un simile sistema di eliminazione del feedback significa
ottenere benefici enormi , a vantaggio di tutti i modelli di apparecchi
acustici, che si trovano così a poter funzionare nelle situazioni quotidiane,
finalmente liberi da feedback. In alcuni casi, è possibile persino aumentare
il guadagno o adottare un fitting più aperto, senza mettere a repentaglio il
buon funzionamento del sistema. Tutti questi vantaggi si traducono in una
maggiore soddisfazione della clientela.
4 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
La possibilità di un
fitting più aperto
senza insorgere
nel feedback
spiega il successo
dell’open fitting
dei mini BTE.
La possibilità di adottare un fitting più aperto, senza mettere a repentaglio
il buon funzionamento dell’apparecchio – privo di feedback – spiega il
successo dei mini BTE. Nell’ambito di una recente ricerca di mercato
(Kochkin 2010) è emerso che, per quanto concerne i suoni di masticazione/
deglutizione, i mini BTE hanno ottenuto il 13% in più delle preferenze,
rispetto agli apparecchi acustici tradizionali. Percentuale che, riguardo alla
percezione della propria voce, è stata dell’11% in più. A fronte di questi
risultati, dunque, possiamo concludere che avere un sistema di eliminazione del feedback efficace contribuisce ad alleviare gli effetti indesiderati
degli apparecchi acustici di tipo tradizionale.
Le ricerche di mercato, tuttavia, mostrano soltanto un quadro generale.
Alcuni lettori, probabilmente, potrebbero essere portati a pensare che i
sistemi di eliminazione del feedback delle varie case produttrici, più o
meno, si equivalgano tutti. Questa impressione può essere data dal fatto
che molti adottano algoritmi adattativi simili. In realtà, però, le prestazioni
differiscono notevolmente da un marchio all’altro. Molte diversità sono
emerse a seguito di alcuni studi di approfondimento e di valutazioni
tecniche, come quelli condotti da Freed e Soli, 2006; Merks et al., 2006;
Parsa, 2006; Shin et al., 2007; Ricketts et al., 2008; Spriet et al., 2009.
Sfortunatamente, ad oggi, per i sistemi di eliminazione del feedback non
esiste un metodo di valutazione standard, cosa che rende il confronto tra i
diversi studi piuttosto difficile. Spesso, infatti, gli apparecchi acustici
vengono testati soltanto su manichino. In questo modo si possono valutare le prestazioni medie, ma si sottovaluta la variabilità tra soggetti.
Eppure, quest’ultima, è una voce importante: tiene conto delle differenze
di forma e di dimensione dei diversi condotti uditivi, come pure del posizionamento del ricevitore. E non solo: come vedremo, la variabilità dipende
anche dagli apparecchi acustici oggetto di test. Considerando lo stesso
campione di soggetti, apparecchi diversi possono mostrare più o meno
variabilità. Ecco perché, oltre alle prestazioni medie, è interessante considerare anche questo fattore.
Uno studio decisamente completo, che ha analizzato sia le prestazioni
medie che la variabilità, è quello condotto da Ricketts et al. (2008). Questi
ricercatori hanno esaminato sei apparecchi acustici, attualmente in commercio, di case produttrici diverse. Li hanno applicati su sedici soggetti,
più un manichino acustico. Quindi, utilizzando la tecnica con microfono
sonda, hanno stabilito il guadagno aggiuntivo prima dell’insorgenza del
feedback (AGBF). Nella relazione finale del loro studio, hanno specificato
nel dettaglio la misurazione AGBF, arrivando alla conclusione che “l’AGBF
dovrebbe essere quasi identico, come valore, al guadagno aggiuntivo
stabile”, ovvero la misura più ampiamente utilizzata.
Ricketts et al. (2008) hanno riportato una serie di valori AGBF tra apparecchi acustici da 0 a 15 dB, coerente con altri recenti studi. Rispetto alla
variabilità tra soggetti, hanno notato che “la gamma di valori AGBF variava
da un minimo di 7 dB ad un massimo di 16 dB, in base all’algoritmo
specifico di soppressione del feedback adottato, suggerendo così che
alcuni modelli di apparecchi acustici sono molto più resistenti di altri”.
5 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
Come dimostrano
i risultati di questo
studio, la differenza
tra le varie marche
è enorme.
Come dimostrano i risultati di questo studio, la differenza tra le varie
marche è enorme. Ed è lo specchio delle sfide che bisogna superare
quando si tratta di eliminazione del feedback.
Nel corso degli anni, gli ingegneri hanno sperimentato varie tecniche, i cui
dettagli esulano lo scopo del presente documento. Nonostante tutto
l’impegno, però, si avverte ancora qualche difficoltà intrinseca, come
appare anche guardando semplicemente le tecniche proposte:
·· inizializzare gli algoritmi adattativi stabilendo valori base per l’avvio, in
modo da velocizzare le prestazioni, dopo il reset;
·· usare segnali con sonde subliminali al fine di prevedere il percorso del
feedback;
·· condizionare i segnali di controllo degli algoritmi adattativi, in modo da
velocizzare l’adattabilità ai mutamenti del percorso del feedback;
·· variare la velocità di adattamento degli algoritmi adattativi, in funzione del
tipo di segnale presente;
·· cambiare la frequenza del segnale in uscita per interrompere il loop del
feedback;
·· modulare l’ampiezza o la fase del segnale in uscita, per distinguerlo da
quelli in campo libero;
·· ridurre temporaneamente il guadagno su intervalli in frequenza specifici,
al fine di superare le condizioni di criticità.
Questo elenco non ha la pretesa di essere esaustivo, ma di indicare alcune
delle ragioni possibili all’origine delle differenze riscontrate.
L’Adaptive Feedback Canceller Plus
riscuote i punteggi migliori
L’ultima frontiera nel campo dell’eliminazione del feedback è quella raggiunta dall’Adaptive Feedback Canceller Plus di Bernafon. Il fulcro del
sistema adotta un algoritmo adattativo capace di eseguire una cancellazione del feedback altamente efficace. E non solo: il sistema è stato dotato
di un circuito che fa fronte alle difficoltà specifiche causate dalle sorgenti
sonore tonali e dalle variazioni del percorso di feedback. Questo circuito
supplementare è stato progettato con un livello di tecnologia molto
sofisticata, in grado di massimizzare le prestazioni ed evitare gli artefatti
udibili. I test condotti internamente hanno rivelato risultati decisamente
favorevoli, che sono stati presentati da Bernafon in un articolo della serie
Topic in Amplification. L’obiettivo di questi test era vedere se gli apparecchi acustici delle varie marche, oggi in commercio, sono in grado di far
fronte alle variazione del percorso di feedback. A tale scopo, in fase di test
è stata utilizzata una coppa rotante, che, in prossimità dell’apparecchio,
simulava il movimento della mano o del ricevitore di un telefono. Dei
cinque competitor presi in esame, soltanto uno è riuscito ad evitare il
fischio di feedback, avvicinandosi così alle prestazioni ottimali dell’AFC
Plus di Bernafon. Ma come è possibile comparare questo risultato con
quelli degli altri studi?
6 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
Come detto in precedenza, confrontare tra loro questi test è difficile, a
causa delle diverse metodologie con cui sono stati condotti. L’unico modo
per fare un confronto equo è stato, dunque, decidere di conferire l’incarico
ad un organismo indipendente. Il Prof. Ricketts ed il suo team della Vanderbilt University hanno sviluppato elevate competenze nel settore ed
eseguono continuamente test di questo tipo, analizzando i sistemi di
eliminazione del feedback. L’AFC Plus è stato così inserito nell’ambito di
una delle loro ricerche
Nel corso della prima fase, i ricercatori della Vanderbilt hanno stabilito il
guadagno aggiuntivo prima del feedback (AGBF). Hanno così riscontrato
che sui 2 kHz l’AFC Plus di Bernafon equivale come prestazioni alla media
delle altre 6 marche, mentre sui 3 kHz e 4 kHz ha prestazioni decisamente
migliori. Inoltre, durante il lavoro di ricerca, hanno avuto modo di raffinare
ulteriormente i loro metodi di indagine. Con un nuovo test, gli autori dello
studio hanno determinato anche il guadagno d’inserzione massimo con
orecchio reale (REIG), ottenibile prima dell’insorgenza del feedback.
Questo nuovo criterio di valutazione ha un vantaggio evidente: quantifica i
benefici per il paziente in modo chiaro e trasparente, sgombrando il campo
da ogni ambiguità. Al contrario, il valore AGFB indica soltanto un miglioramento relativo. Durante questo nuovo test, i ricercatori hanno applicato a
venti pazienti dei fitting di tipo open, usando nuovamente dei microfoni
sonda per valutare la risposta protesica con orecchio reale. Ancora una
volta, sono ricorsi a condizioni di vita reale, includendo suoni tonali ed
ostacoli nelle vicinanze. Ai soggetti è stato chiesto di sollecitare volontariamente il feedback, tramite movimenti della testa e delle mandibole, fischi
e portando una mano vicino all’apparecchio acustico. Inoltre, si è elevato
ulteriormente il criterio di valutazione: un apparecchio è stato ritenuto
realmente privo di feedback soltanto quando ha dimostrato la capacità, in
simili condizioni, di mantenere una qualità sonora elevata. Pertanto, i
risultati mostrati nella Figura 1 dovrebbero essere considerati come una
stima piuttosto prudente.
Specialmente sui
4 kHz, dove, cioè, le
prestazioni di tutti gli
altri sistemi calano al
di sotto dei 25 dB,
si nota come invece
l’AFC Plus arrivi ben
oltre i 30 dB,
sia a 3 che a 4 kHz.
Figura 1: Guadagno d’inserzione massimo con orecchio reale prima del feedback.
7 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
La Figura 1 mostra sette linee continue di colore diverso, ciascuna delle
quali rappresenta le prestazioni di una particolare marca di apparecchi
acustici. La linea rossa tratteggiata mostra le prestazioni medie complessive di tutte le marche. Per prima cosa, appare evidente la chiara differenza tra le varie case produttrici. Specialmente sui 4 kHz, dove, cioè, le
prestazioni di tutti gli altri sistemi scendono al di sotto dei 25 dB, si nota
come invece l’AFC Plus arrivi ben oltre i 30 dB, sia a 3 che a 4 kHz – con
un evidente vantaggio di 10 – 15 dB rispetto alla media dei competitor.
Figura 2: Guadagno d’inserzione massimo individuale, con orecchio reale, misurato tra i
soggetti del test.
Il vantaggio della funzione di Eliminazione Adattativa del Feedback
AFC PLUS è che essa si adatta bene ai diversi pazienti. Ogni simbolo
nella Fig 2 mostra il massimo guadagno del REIG, misurato attraverso
le frequenze a 2, 3, 4 kHz. Mentre tutti gli altri marchi hanno un
punteggio minimo negli intervalli da 10 a 20 dB, l’AFC PLUS agisce ad
un minimo di 25 dB. Inoltre l’AFC PLUS raggiunge anche il più alto
massimo individuale vicino ai 40 dB.
Implicazioni per l’Audioprotesista
I risultati del test
confermano
l’eccellenza
dell’AFC Plus.
Una efficace eliminazione del feedback è l’unico modo per gestire con
successo il problema. In effetti, migliore è la funzionalità del sistema di
soppressione, più ampio diventa il campo applicativo dell’apparecchio
acustico, con maggiori benefici per tutti gli utenti.
I dati raccolti dalla Vanderbilt University sono stati oggetto di una recente
presentazione (Ricketts, 2012), il cui manoscritto è attualmente in lavorazione. I risultati del test confermano in modo inequivocabile l’eccellenza
dell’AFC Plus. Per questo, vi suggeriamo vivamente di provarlo insieme
agli apparecchi acustici Chronos di Bernafon, e di sfruttare a vostro vantaggio – ed a quello dei vostri clienti – la superiorità delle sue prestazioni.
Since 1946, we have been passionate about developing quality hearing systems that enable people
with hearing difficulties to enjoy authentic listening experiences. With Swiss Engineering, precision
8 | I BENEFICI DI UNA EFFICACE ELIMINAZIONE DEL FEEDBACK
technology, and our commitment to individual service, we strive to exceed our customers' expectations.
Our aim is to provide extra value to our partners every day. Bernafon representatives and employees
in over 70 countries fulfill our vision to help people with impaired hearing communicate again without
limitations.
Letteratura scientifica
Freed, D.J.; Soli, S.D. (2006). “An objective procedure for evaluation
of adaptive antifeedback algorithms in hearing aids”, Ear Hear
27(4):382–398.
35_IT - 12.06.2012
Kirkwood, D. (2012). “Hearing aid sales rose by 3% last year, with
­California leading the way”, Hearing News Watch @ Hearing Health
and Technology Matters.
alle persone con problemi uditivi
di godere
di esperienze
di T.
ascolto
autentiche.
Grazie
alla precisioneofe
Merks,
I.; Banerjee,
S.; Trine,
(2006).
“Assessing
the effectiveness
all’ingegneria svizzera, alla dedizione
ed
allo
spirito
di
servizio
incentrati
sulle
persone,
ci impegniamo
ogni
feedback cancellers in hearing aids”, Hear Rev 13(4):53–54,
57.
giorno per superare le aspettative dei nostri clienti. Il nostro obiettivo è quello di offrire ai nostri partner
Parsa V.Oggi,
(2006).
“Acoustic
feedback
and itsdireduction
through
digital
valore aggiunto tangibile e concreto.
grazie
al prezioso
contributo
Audioprotesisti
e Collaboratori
signal
processing”,
Hear
J
59(lI):16–23.
presenti in oltre 70 paesi del mondo, portiamo avanti la nostra visione, per aiutare le persone ipoacusiche
a comunicare senza barriere. 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, Vol. 19(10), pp. 748–757.
Ricketts, T. A. (2012). “Verification of gain and output using speech
mapping: Basics and Special Features”, Invited Learning Lab,
AudiologyNow! – American Academy of Audiology Annual Convention,
Chicago, IL.
Ricketts, T. A. (2012). “Today’s Hearing Aid Features: Fluff or True Patient
Benefit?”, Invited presentation to the Military Audiology Association
JDVAC Annual Convention, San Diego, CA.
Ricketts, T. A. (2012). “Open Canal Hearing Aids: Tips and Tricks for the
Clinic”, Invited Presentation for the New Zealand Audiological Society,
Hamilton, NZ.
World Headquarters
Switzerland
Bernafon AG
Morgenstrasse 131
3018 Bern
Phone +41 31 998 15 15
Fax +41 31 998 15 90
Shin, M.; Wang, S.; Bentler, R.; He S. (2007). “New feedback detection
UnitedSound
Kingdom
Australia
New evaluation
Zealand
method for performance
of hearing aids”,
Vibration,
Bernafon UK
Bernafon Australia Pty Ltd.
Bernafon New Zealand Ltd.
302:350–360.
Cadzow Industrial Estate
629 Nudgee
Road
Level 1, Building F
Off Low Waters Road
Nundah QLD 4012
27-29 William Pickering Drive
Spriet,
M.;Albany,
Wouters,
J. (2009).
“Objective
evaluation of
Hamilton
Freecall
1800 A.;
809 Moonen,
111
Auckland
0632
ML3 7QE Scotland
Phone +61
7 3250 0300
Toll Free 0800
44 22 57 aids”, European
feedback
reduction systems
in hearing
Signal
Phone +44 1698 285 968
Fax +61 7 3250 0372
Phone +64 9 415 7917
­Processing Conference
(EUSIPCO),
Glasgow,
Scotland.
Fax +44 1698 421 456
Fax +64 9 415 7916
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Kochkin, S. (2010). “MarkeTrak VIII: Customer satisfaction with hearing
aidspassione
is slowlynello
increasing.
The
Hearingacustici
Journal,diVol.
63 (1),
pp.
11–19.
Dal 1946, mettiamo tutta la nostra
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