Алгоритм, который слышит лучше человека: в России создали систему для точного подбора слуховых аппаратов

Исследователи Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" представили уникальную математическую модель, которая способна заранее оценивать, насколько эффективно будет работать слуховой аппарат у конкретного человека. Разработка может изменить подход к подбору слуховых устройств и заметно улучшить качество жизни пациентов.

Новый способ "услышать" эффективность

Главная особенность метода в том, что он позволяет не просто фиксировать состояние слуха, а прогнозировать, насколько успешно пациент сможет воспринимать речь с помощью устройства. Для этого учёные предложили специальный индекс — SPDCI (Speech Perception Deficit Compensation Index). Этот показатель отражает, насколько хорошо слуховой аппарат компенсирует потерю способности различать речь.

"Нашей команде впервые удалось количественно оценить компенсацию дефицита восприятия речи у пациентов, используя новый индекс SPDCI", — отметил заведующий кафедрой радиотехнических систем СПбГЭТУ "ЛЭТИ" Олег Маркелов.

Индекс рассчитывается с использованием байесовской сети — математической модели, которая анализирует взаимосвязь между физиологическими параметрами слуха и результатами речевых тестов. По сути, система сопоставляет прогнозируемую способность понимать речь с реальными результатами пациента, выявляя разницу между ними.

Почему это важно

Даже у людей с одинаковыми нарушениями слуха восприятие речи может различаться. Это связано с индивидуальными особенностями работы мозга — когнитивными и нейросенсорными факторами. Традиционные методы диагностики редко учитывают такие различия, из-за чего врачам бывает сложно подобрать оптимальную модель слухового аппарата.

Разработка учёных решает эту проблему: теперь можно оценивать не только уровень потери слуха, но и эффективность компенсации — то есть то, насколько устройство действительно помогает человеку понимать речь в реальных условиях.

Как проходили исследования

В проекте приняли участие 513 человек в возрасте от 19 до 93 лет, включая 403 пользователя слуховых аппаратов. Каждый из них прошёл серию комплексных тестов:

• тональную аудиометрию для определения порогов слышимости;
• отоскопию и импедансометрию для оценки состояния органов слуха;
• речевые тесты — как в тишине, так и на фоне шума.

На основе этих данных учёные построили байесовскую сеть, которая прогнозировала результаты речевых тестов, используя только показатели аудиометрии. Разница между реальными и рассчитанными значениями дала возможность вычислить индекс SPDCI — показатель того, насколько эффективно мозг пациента компенсирует потерю слуха.

Как работает байесовская сеть

Байесовская сеть — это инструмент искусственного интеллекта, который выявляет вероятностные связи между параметрами. В данном случае она анализирует, как физиологические особенности слуха (например, чувствительность к определённым частотам) связаны с пониманием речи.

Этот подход позволил перейти от статической оценки слуха к динамической, где учитывается индивидуальная способность мозга обрабатывать звуковую информацию. По сути, модель отражает не просто "механическое" восприятие звука, а работу центральных слуховых и когнитивных систем.

Практическое значение

"Предложенный подход может стать прорывом в дифференциальной диагностике тугоухости и нарушений восприятия речи", — подчеркнул Маркелов.

По словам исследователей, внедрение этой системы поможет врачам точнее определять причины трудностей восприятия звука и выбирать оптимальные параметры слуховых аппаратов. Это особенно важно при подборе цифровых устройств, где существует множество настроек по частотам, интенсивности и направленности микрофонов.

Сравнение методов диагностики

Пошаговый процесс подбора слухового аппарата по новой методике

1. Проведение аудиометрического теста.

2. Ввод данных в систему прогнозирования.

3. Расчёт индекса SPDCI.

4. Сопоставление результатов с характеристиками моделей слуховых аппаратов.

5. Подбор устройства, максимально компенсирующего дефицит восприятия речи.

Такой алгоритм позволит сделать процесс подбора слухового аппарата индивидуальным и основанным не на субъективных ощущениях, а на точных расчётах.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: ориентироваться только на показатели аудиограммы.
• Последствие: пациент получает аппарат, который усиливает звук, но не улучшает понимание речи.
• Альтернатива: учитывать индекс SPDCI и когнитивные особенности при подборе устройства.

А что если этот метод внедрят повсеместно?

Если система войдёт в клиническую практику, врач сможет буквально "предсказать", насколько эффективно конкретный слуховой аппарат поможет пациенту. Это упростит диагностику, ускорит процесс адаптации и позволит лучше планировать реабилитацию. В перспективе подобные технологии могут использоваться и для мониторинга состояния слуха у людей, проходящих лечение.

Плюсы и минусы подхода

FAQ

Как понять, поможет ли слуховой аппарат улучшить понимание речи?
Благодаря индексу SPDCI можно заранее определить, насколько устройство компенсирует потери восприятия речи, а не просто усиливает звук.

Можно ли использовать этот метод в обычных клиниках?
Да, после внедрения программного обеспечения на основе модели SPDCI. Метод не требует дорогостоящего оборудования.

Будет ли система работать у пожилых пациентов?
Да, исследования включали участников до 93 лет, и эффективность подхода подтверждена для всех возрастных групп.

Мифы и правда

Миф: все слуховые аппараты работают одинаково.
Правда: эффективность сильно зависит от индивидуальных особенностей слуха и восприятия речи.

Миф: если усилить громкость, речь станет понятнее.
Правда: громкость не равна разборчивости. Важно, как мозг обрабатывает звуки.

Миф: подбор аппарата можно сделать без тестов.
Правда: без комплексной диагностики невозможно учесть когнитивные различия и точно настроить устройство.

Три интересных факта

1. Современные слуховые аппараты способны синхронизироваться со смартфонами и работать как беспроводные наушники.

2. Мозг человека способен адаптироваться к новому звуку за 2-3 недели при правильной настройке устройства.

3. Байесовские сети активно применяются не только в медицине, но и в системах прогнозирования погоды и анализе финансовых рисков.

Исторический контекст

1. Первые слуховые аппараты появились в XVIII веке и представляли собой большие рупоры.

2. В середине XX века устройства стали электрическими, но оставались громоздкими.

3. Сегодня цифровые слуховые аппараты весят меньше 3 граммов и могут автоматически адаптироваться к шумовой среде.

Разработка специалистов из ЛЭТИ, СПбГУ и Первого медицинского университета им. Павлова открывает новые горизонты в диагностике слуха. Сочетание искусственного интеллекта и аудиологии делает реабилитацию не только эффективной, но и по-настоящему персонализированной.