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近年来，听力学家、听觉科学家、神经生物学家、助听器工程师和听力康复等专家通过充分的研究，进一步证明人类的聆听活动其实一学习的能动过程，即使遭受创伤后，人类的听觉系统仍然具有自我恢复和矫正的能力。因此，研发能帮助患者“学习”声音的助听设备是目前助听器工业的一个值得关注的焦点。比如丹麦听力学家杰氏普生在《通过学习和为特殊环境提供特殊增益来提高助听器验配效果》，德国霍恩教授在《多大的声音才大：学习助听系统的优势》等论文里，分别就助听器的先进适应性技术、与环境互动的智能控制能力和改善患者听觉训练方法等各个方面有过详细的阐述，进一步今天的助听器也会象人类的听觉功能一样，通过学习和适应，变成听损患者的一个重要的功能部分。同时，也证明个性化的听觉训练加上使用具有互动学习能力的助听器可以大大提高听力康复的效果。因此，在这篇文章，笔者将在分析数字助听器发展的基础上，详细对互动式助听器的产生和使用做过简单介绍。
一、 数字助听器发展
从1996年起，助听器工业便开始正式进入全数字助听器发展时代，在尔后的12年里，无论从芯片工业到助听器软件开发，数字技术以爆炸性的速度，在很短时间里彻底改变了近百年助听器发展的路径和规模，将我们带入了仅仅在十几年前仍被看作是科幻世界的助听器高度发展和普及的今天。根据美国《听力综述》杂志报道，从1996年到2000年，数字助听器的市场占有率从过去的6％迅速增长到当时的23％，到了2005年，当年销售的助听器中83％是全数字助听器，而根据2007年最新助听器销售数据来看，98％为全数字助听器。助听器市场变化的另一个最大特征是新产品推出时间迅速加快，产品的生命周期越来越短。80年代新产品推出的周期是10年，到了90年代缩短到3－5年，而到了21世纪，已经降到2－3年以下，目前新产品已经缩短到6－12月之内。这种发展趋势增加了研发成本，进一步加剧市场竞争。生产技术的进一步提高和标准化，助听器进步的直接表现是大大降低了助听器试用期的退还率，在美国，已经从过去的18－20%的退还率下降到了12－14%。
这种迅猛的发展不仅淘汰了模拟助听器，更重要的是从根本上，重新书写了助听器的定义。我们知道助听器的英文术语是“hearing aid” 或“hearing instrument”， 德文助听器是“Hoergerate”，其含义都是听力辅助器械，泛指助听的单件设备或器械，多年来，这个术语一直不变，直到数字技术的出现，现在，细心的读者可能已经注意到“hearing aid” 正在被另一个术语替代：英文是“hearing system”， 德文是“Hoersystemen”，均可译成“助听系统”，涵盖软、硬件等。正如欧洲助听器行业协会主席恩斯特先生的解释“众所周知，昔日的助听器（hearing aids）除了名字外，和今天复杂的助听系统（hearing systems)不可同日而语”。我们看到，助听系统不仅在硬件上和传统的助听器有很大的差别，更重要的是在其功能和使用范围方面取得了突破性的发展，有效的降噪技术、声反馈处理技术、自动程序切换、使用数据储存提取技术、创新的验配软件技术、环境适应和处理技术、传声系统等这些重要的新型技术在本质上再一次拟定了助听系统的基本定义。而恰恰正是这些新型技术的推广和使用，今天的助听器已经不单单是对听力损失的补偿，而是提高使用舒适度、满足复杂多便的使用环境、极大改善音质等。
新一代技术的主要目的是帮助患者有效地在现实生活中使用助听器，因为听力学家已经深刻地认识到助听器发展新的突破的关键是如何尽可能恢复人耳的自然听觉功能。在助听的基础上，更重要的是利用先进的数字信号处理技术，有效地补偿因听力丧失而失去对声音的自然感受，让患者在佩戴助听器后，重新听到真实、自然和舒适的声音；与此同时，改善对声音的可听度，提高对言语的可懂度，达到在不利的环境下加强语言理解度。
从总的趋势来看，助听器将充分发挥数字技术的优势，除了在降噪、方向性、声反馈处理等主要技术方面继续得到研究外，根据不同的设计思路，继续沿着多功能、自动化、智能化、无线化、互动化方向高度发展。除此外，我们注意到听力学家开始将使用者的个人感受纳入一起研究，换句话讲，听损患者不再仅仅是助听器研究中的一个有生命的“KEMAR”，而是一个主动的参与者，对人体仿生学研究（bionics）、对人格特质的认识（personality trait structures）和对个体噪音喜好程度的探索（acceptable noise levels）研发出一系列前所未见的创新技术，其结果是让助听器变得更加人性化、个体化和自然化，而患者直接参与的放大过程，则是一个崭新的互动体验，使得助听器不再只是一个被动的、单一的、固化的、机械的硬件器械，而是一个能动的、自动的和互动的有机体，真正能让患者重新体会到放大后的自然听觉的新感受。因此，可以说互动技术既是一个助听器硬件技术发展延伸的新领域，更是一个不同的临床验配和评估的全新概念，是基于现代科学技术高度发展将听力康复和助听器使用二者有机结合起来的一个新的用户使用平台，研究他们之间既复杂且互动的关系是目前助听器发展的一个崭新思路。
图1 助听器用户满意度和助听器技术发展之间的关系
如果我们仔细分析近年来美国助听器用户满意度的提高，我们会发现其增长趋势和助听器技术平台的相继推出有一定关系，如图1显示，横轴是从按时间段分成的三个阶段：能动阶段（dynamic period）、自动阶段（automatic period）和互动阶段（interactive period）。纵轴是助听器满意度增长。下面简单对这三个阶段的特点做个简单分析。
1． 能动阶段
能动阶段从1996年数字助听器问世到2004年，这个阶段主要发展特征是在充分利用数字信号处理技术优势的基础上，全面实现和超越早期助听器的放大技术和基本功能需求，比如使用以宽频动态压缩线路（WDRC）为代表的非线性放大技术、多波段－多通道的信号处理技术、不同的最大声输出控制技术等，同时，还推出一些新的助听器技术，包括各种降噪算法、声反馈抑制处理手段和方向性技术等。
在这个阶段，就数字助听器核心信号处理器而言，我们目睹了数字芯片逐步走向成熟的过程，从早期的封闭式芯片到后期的开放式芯片，从早期芯片耗电到后期的省电、从早期芯片较大的体积到后期的不断缩小，直到2.7 x 3.7 mm大小的芯片上竟可容纳6百万个晶体管可以为任何年龄段的患者做出CIC助听器，虽然历时8年，但是，期间助听器的巨大成就为下一步发展奠定了坚实的基础。
在这个阶段，就助听器功能而言，患者开始首次体验到线性放大带来的自然的声音，助听器不再象早期一样嘈杂，而是强声轻放、弱声高放，开始满足在噪音下聆听言语的需求；人们开始更多地关注聆听的舒适（降噪功能）、聆听的环境限制（声反馈抑制功能）、聆听的交流需求（方向性功能）等，正如表1所示：
表1 助听器参数和功能之间的关系
听力学家、助听器工程师和验配师充分利用数字信号处理技术的优势，成功地将早期助听器的各个电声学参数转换成可以量化、标识和验配的功能指标，结果是让助听器进入一个以功能为主的能动阶段。
在这个阶段，就助听器验配而言，由于数字技术在芯片工艺和功能上的突破，促使助听器配方法的巨大发展，其中以澳大利亚国家实验室的非线性验配法NAL-NL1和加拿大西安大略省大学的DSL[i/o]为代表的非线性配方法，考虑了数字助听器的特点，能更有效地恢复响度增长，充分利用有限的残余听力动态范围。
其结果是，在这个阶段，如果用助听器使用者满意度作为一个重要衡量指标来评价的话，根据MarkeTrak VII,在2004年前的满意度达到63％。
2．自动阶段
从2004年后，数字助听器发展进入所谓的自动阶段，即助听器技术已经从早期的单一、被动和固定的声处理模式演变成具有自动处理各种声信号应对不同声环境能力的助听器。如果用一个不太准确的比喻来阐述的话，在能动阶段，助听器实现了助听器工程师的梦想，让模拟助听器转化成具有超强电声学功能的数字助听器。但是，如何让现代化的数字助听器更好地为听障人士服务，达到在各种聆听环境均能运用自如的康复效果，自动阶段将会实现听力学家的梦想：让最好的助听器技术变成最佳的康复工具。
根据著名的美国助听器市调研究Marktrak VII报告，数字助听器面临的最大问题是听损患者在有噪音的环境里进行交流，包括一群人的谈话、使用手机对话、使用电话和电影院等场所的交流。如图2 所示，患者的满意度随着交流背景噪音的增加而降低，最差的不到30％。早期的数字助听器虽然具有许多降噪和方向性技术等功能，但助听器的声处理模式基本是固定的、单一的和预设的，不能有效地适应环境的多变和使用者生活习惯不定等因素。正是在这种情况下，自动助听器应运而生。其基本原理是助听器能够根据环境自动在各种预设的助听器参数和功能之间无缝切换，让助听器放大变得“有的放矢”。不同厂家研发的自动助听器可能基于不同的听力学和电声学工程设计原则，比如有的厂家强调助听器的人工智能技术，力图将机器变成象人类一样聆听声音，有些厂家则从仿生学种获取灵感，模仿动物和人类如何在自然界对声音的处理的进化结果，各不相同，但基本原理均是一样，即助听器需要实时地对环境声音进行识别和处理，不间断分析输入声音特征，根据强度起伏变化鉴别信号声幅特点，分析声音时间起始和结束来确定声音时阈类型等，基于这些信息，助听器采取行动，分别过滤处理干扰信号，而放大需要的言语信号。
从助听器工程技术角度，自动助听器的实现主要是由于2004年后，数字芯片高度发展，非常成熟，具有能够完成各种复杂的即时姓，或实时性信号处理任务，使助听器能够对各种变化的环境迅速做出反应，比如瑞士峰力集团推出的Savia多程序自动助听器便是一列，其使用的芯片处理能力已经超过当时奔4计算机的处理能力，能够在7种不同的程序之间无缝切换，保证患者始终能听到所需要的声音。
就自动助听器的功能而言，除了多程序在增益、输出、压缩等参数的组合和切换外，还新增了许多早期数字助听器无法实现的笔者称之为“辅助性功能”，如为了方便户外使用，增加了风噪音管理器；为了避免室内混响干扰，专门研发了混响阻扰技术等。这些功能的主要目的是配合自动程序的切换，最大程度减少环境噪音对使用者的干扰，充分保证有效放大所能达到的最佳使用效果。
就验配而言，除了进一步改善早期使用的非线性配方法，如新版DSL v5.0和NAL-NL1等，为了配合自动助听器的使用，助听器验配软件不再仅仅起到链接助听器的作用了，而增加了许多自动验配的功能和验证的工具。值得注意的是过去那些专门用于助听器后期评估的量化工具，在这个阶段纷纷用于助听器的前期验配，比如APHAB和COSI等。
用助听器满意度来衡量自动阶段的进展，Marktrak VII 市场调查结果表明美国的听损人群在第一年对新助听器的满意率达到77.5%，这和美国市场销售的其它三分之一产品和服务的满意率非常吻合，85％的使用者对其助听器的功能表示满意，60％使用在85％的使用环境里满意自己的助听器效果，在15种聆听环境里，最高的满意度达到90％，而作为验配助听器的听力学家，其中92％非常满意目前数字助听器的效果，正如在前面提到，在自动阶段，听力学家终于实现了自己的梦想：让更多的患者愿意使用自己的助听器。
二、 互动助听器原理和基础
前面，我们分别对助听器发展的前两个阶段做了简单的总结，可以清楚地看到，助听器今天展现出的这些丰富多彩的功能其实并不陌生，只不过应归功于先进的数字技术手段，方能实现过去那些梦寐以求的需求，比如，快速复杂的数字降噪技术其实只是替代了用螺丝刀削减低频的作用，开放耳验配不过是空心耳模的数字技术再现，而互动助听器技术则是将听觉与个体及环境之间的能动关系通过对助听器的智能控制来实现的。
图3 互动助听器的四个互动因素：聆听环境、多媒体器械、验配师和助听器厂家
2006年后，尤其是进入2007年，互动式助听器犹如一个新的技术浪潮迎面而来。互动（interaction）的概念来自于助听器硬件主体和其它交流器械、使用环境及个体需求之间相互影响、适应和学习的能动关系的认识。最初，这些关系是被动的（passive）、固定的（fixed）和单一的（one dimensional），现在从助听器功能上讲，已经开始从一个被动的辅助器械转变成一个能动的提升人际交流的互动平台，它不再仅起到听力补偿作用，更重要的是行使其现代科技特殊赋有的全面交流功能。从互动多层次来看，如图3所示，听损患者可以从四个方面影响助听器的使用：聆听环境、多媒体器械（包括手机、数字音乐播放器、蓝牙工具等）、验配师和助听器厂家。这些因素虽然看似之间没有必然联系，但每一个方面都会直接或间接地影响助听器的成功使用，如聆听环境的条件和噪音是目前助听器抱怨最多的问题，多媒体器械影响患者的通讯交流和正常娱乐生活，而助听器验配师和厂家则从专业服务和器械维修的角度影响听损患者对助听器的接受和长期使用。
在没有数字助听器之前，这四个因素从不同的角度呈现出不同的问题，其中主要的问题集中在聆听环境和多媒体器械，均排列在MarkeTrak调查的榜首；随着助听器技术的不断发展，这些问题开始得到逐步解决，但是在没有互动技术之前，只能得到局部或个别的解决，比如最初我们只能解决因手机给助听器造成的声反馈问题，而无法保证同时使用这两种器械；又如由于环境的改变，每次患者必须自己亲手调整助听器的重要参数，导致使用者去适应助听器，效果非常低。由于互动助听器的出现，这些问题均能得到有效的解决。
图4. 助听器和多媒体器械之间的互动连接
互动式助听器从硬件层面上看，首次实现了多芯片组合技术，显示了强大的数据处理能力，由于互动的无缝连接要求实时无线数据传输，需要耗费相当大的芯片处理资源，因此，过去单一芯片技术几乎无法完成这些复杂的运算和大量数据传送。目前最新推出的互动式助听器由3个芯片组合构成，其中使用了目前助听器技术最先进的0.13µm芯片工艺技术，集成了6个高效处理器和800万个晶体管，智能运算速度可达1.2亿次/秒以上。由于高效的信号处理器，使得宽带无线音频信号和数据能够实时交换，做到真正的立体声音再现，大大提高了助听器聆听的音质和丰富程度。
如图4展示，由于互动助听器无线数据传输速度超过几年前技术百倍有余，快速无缝的信息同步使得助听器之间及助听器和其它多媒体通讯设备之间的实时连接变得通畅无阻，庞大数据传输容量可以真正实现双耳信息互通，从而让患者听得更准确和自然。在这个意义上，我们可以预见“互动宽带助听器”将和宽带互联网一样，成为新时代医疗技术创新的焦点之一。而一旦当无线通讯和先进的芯片技术融合在一起，助听器更加接近大众传播的领域，渐渐摆脱残疾人固化象征，而变成象手机和音乐播放器一样提高生活质量的产品。
笔者注意到从2007年起，有相当一部分互动式助听器纷纷问世，瑞士峰力公司发布的一款叫Exelia的高档助听器，利用独有的动态自动程序无缝切换（SoundFlow Premium）、多通道自适应声音变焦方向性（VoiceZoom）、多通道反馈阻断技术（WhistleBlock Technology）、双耳同步遥控（QuickSync）和iCube、 iCom等无线连接技术，得以真正实现使用者和环境的互动，让助听器变成个体化的器械；加拿大一家公司推出的叫Yuu的助听器，具有全面的自我学习功能，体现在音量调节的自我学习，用户个性化的舒适度和清晰度调节的自我学习等智能性适应能力，能够让患者“培训”自己助听器来不断学习和记忆他们在各种聆听环境独特的聆听习惯，达到自行调控，随时启用；德国一家公司推出的具有学习功能的助听器也属于互动助听器的一种。瑞士峰力公司推出的“会说话的”助听器，Verve可以将助听器面临的不同情景和状况通过语音表达出来，和患者保持紧密的互动关系。
互动助听器技术的临床应用不仅仅是硬件的组合，而是归功于近年来全球学者对人类大脑和听觉系统能动可塑性的深入研究的成果。几十年前，“熟能生巧”不过是工匠艺人重复劳动的褒奖而已，但是，近代神经生物学和听觉科学却赋予此重要的科学含义，到了今天，数字听力工程技术能使冰冷的金属物件变成具有互动能力和生命的感官延伸体：人类听觉感官的延伸。值得一提的是德国雷比尼之神经生物学研究所的著名科学家塞奇教授的论文《听皮层的概念形成》从神经生物学角度，介绍人类听皮层如何处理各种声音信号，如何进行分类和获取由信号传递的意义，尤其展示了该试验室使用功能性核磁共振（fMRI）来解码听皮层处理各种声音信号的秘密的最新研究结果，其中包括发现左、右半脑分别对音调和音节处理时显示出的不同特点，从而提出右听皮层具有处理象啭音这种类型的声信号的特殊能力的解释。他的试验结果对于研究不同语言对左、右听皮层刺激不同有着重要意义，更重要的是为互动助听器的临床使用奠定了重要的神经生物学基础。
德国夏卢朴博士《听力适应、学习助听器和听觉训练的关系是什么》的研究则进一步强调互动助听器在听力康复中的重要作用。2007年第52届欧盟助听器验配师年会把We Learn via Our Ears（聆听便是学习）定为会议主题，强调“听”这个感觉活动其实是一个感知学习的过程，而相对于听损患者，互动助听器便是这个过程中的一个重要组成部分。因此，我们可以说互动助听器是“聆听便是学习”的工程再现，这里的学习既包括患者听觉系统对助听器使用的适应，更涵盖助听器本身对患者习性和使用环境的适应这个能动、相互影响的过程。
介绍互动助听器最后时，笔者还需提到互动助听器的另一路径的发展：即让听损患者亲自调节自己的助听器，通过直接体验助听器各项参数的听觉感受，从而真正学习助听器的使用。该技术由一加拿大实验室首先研制，其核心是利用开放式芯片的技术特点，实现两种互动：其一是患者和助听器的互动，即患者可使用一种专门研制的调制器对该款助听器进行有限但是有意义的调试，其目的是让患者能够通过第一手经验来认识助听器，来体验助听器的主要参数变化为其产生的不同效果，比如频响变化、增益升降等，但是患者必须依靠听力学家的验配，并不能更改最后的验配结果；其二是验配师和厂家的互动，即通过互联网，直接将该款助听器和厂家数据库联网，根据验配师的要求，重新输入或编写助听器的基本功能，实现实时性参数调试和时性数据管理、维修等。既可以快速解决技术问题，还能避免因“召回”产生的物流困难。互动式助听器具备的新产品演示功能、教育功能和信息功能可以让患者更好地了解助听器的作用和特点，让陌生的技术专有名词变成一种积极的助听体验是互动式助听器的最大优点。
图5. 不同阶段和不同技术助听器在功能范围和技术难度的比较
通过以上介绍，尤其是纵观数字助听器技术发展的三个阶段：能动阶段、自动阶段和互动阶段，可以清楚地看到每一阶段助听器在功能上均有突破性的发展，如图5所示，不同阶段和技术的助听器在功能范围和技术难度可谓节节高。互动阶段的助听器在功能和技术难度上已经进入一个高峰，目前各种助听器中至少有40％的功能是5年前闻所未闻。随着数字助听器技术的不断成熟，用户的满意度随之高升：在能动阶段，助听器满意度提高到63.1%，到了自动阶段，满意度增加了近15％，提高到77.5%，如今刚刚进入互动阶段，据报道满意度的提高更加显著，据初步观察，满意度可能超过80％。我们应该知道满意度的每一百分比增长将会带动一大批听损患者对助听器的使用。
最后需要指出的是互动助听器的问世，给我们一次重新认识听力康复含义的机会：科学的发达可以让器械去适应人的需求，让技术为更好地听损患者服务。
