NAL-NL3处方:融合临床反馈与深度神经网络优化助听器增益和压缩以提升预测语音可懂度并约束响度

《INTERNATIONAL JOURNAL OF AUDIOLOGY》:The NAL-NL3 Prescription

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月23日 来源:INTERNATIONAL JOURNAL OF AUDIOLOGY 2.0

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  目标 NAL-NL2(National Acoustic Laboratories Non-Linear 2)在全球范围内用于为新助听器用户和有经验的助听器用户开具助听器增益和压缩处方。NAL-NL3处方旨在进一步优化验配目标,以在不超过正常听阈响度的情况下最

  
目标 NAL-NL2(National Acoustic Laboratories Non-Linear 2)在全球范围内用于为新助听器用户和有经验的助听器用户开具助听器增益和压缩处方。NAL-NL3处方旨在进一步优化验配目标,以在不超过正常听阈响度的情况下最大化预测语音可懂度,并回应关于NAL-NL2的临床反馈。设计 临床医生报告识别出验配偏离NAL-NL2目标的病例;临床记录证实了系统性偏离。采用对低频和高频增益施加约束的多阶段非线性优化确定最优目标。临床评审指导目标细化以用于深度神经网络(DNN)训练。输出级限制强制执行快速压缩比限制。建模评估预测语音可懂度、响度和锐度;临床内试验收集临床医生可用性评分。研究样本 76名临床医生调查受访者;133万条成人验配记录;29名临床医生在263例成人验配中评估可用性。结果 基于模型的评估发现预测语音可懂度有统计学显著提高,锐度显著降低,同时响度保持在正常听阈限制内。相对于NAL-NL2,0.5 kHz以下和6 kHz以上增益降低,1至4 kHz之间适度增加。压缩比处于期望限制内。临床医生报告验配更容易且需要更少微调。结论 NAL-NL3处方保留了NAL经过验证的增益和压缩处方方法,同时生成具有更高预测语音可懂度的目标,并在更广泛验配范围内具有临床适宜性。
论文解读文章

NAL-NL2(National Acoustic Laboratories Non-Linear 2)是全球广泛使用的助听器增益和压缩处方,其核心是在不超过正常听力者对同一输入所感知响度的条件下最大化预测语音可懂度。随着现代助听器在带宽、输出控制、耦合选项和板载处理方面的变化,以及临床反馈提示部分成人和特定听力图形验配中NAL-NL2目标并非适宜起点、部分病例需较大调整,因此有必要更新处方。研究目的是开发NAL-NL3 Prescription(NAL-NL3处方),在保留NAL处方哲学的同时更新优化方法和增益、压缩约束,为更广范围验配提供临床可用的起始目标。

关键技术方法如下:研究人员采用三项2022—2023年在线调查(76名临床医生)和澳大利亚听力诊所1,329,765条成人验配记录(含听阈、NAL-NL2目标及50、65、80 dB SPL、125–8000 Hz的真耳测量(REM)所得真耳插入增益(REIG))比较拟合与目标REIG及压缩比(CR);处方开发采用多阶段非线性约束优化、全局—局部搜索、差分进化(DE)与软演员—评论家(SAC)强化学习细化及DNN训练;对高频、反坡、混合/传导性听阈施加约束,并在输出端限制快速压缩比;评估采用专家评审、29名人员263例验配的临床内试验及785个未训练听阈的模型评估。

研究结果:
临床需求评估调查:通过调查发现,71.3%受访者认为NAL-NL2未满足所有成人处方需求,25.5%回答“可能”,96.4%认为针对性处方解决方案会对帮助成人达到听力目标产生有意义影响;问题集中于陡降型、反坡型、混合/传导性损失及重度至极重度损失偏好更线性验配等。
NAL-NL2目标与真实验配比较:通过大样本真耳数据发现,陡降型听力损失未显示比非陡降型更严重的高频欠配,整体上4 kHz以上目标很少被匹配;反坡型在低频欠配更具特异性;混合与传导性损失在低频和高频均显著低于目标,80 dB SPL时更接近目标,提示有效压缩比较低;拟合所得CR通常低于NAL-NL2处方,即使去除超过设计限制的病例仍存在差异。由此确认需适度降低高频增益而不损可懂度、处理反坡及混合/传导性损失,并确保快速压缩CR符合设计限制。
NAL-NL3处方开发:研究人员保留NAL-NL2所用的去敏感化言语可懂度指数(SII)和Moore-Glasberg响度模型,采用更稳健优化;对4与8 kHz增益比例及绝对上限设限,以限制无助于可懂度的高频增益;反坡型在125和250 Hz施加四分之一增益规则上限并使1–4 kHz增益单调递减;混合/传导性损失改用分段三次Hermite插值多项式(PCHIP)处理骨导阈值;DNN训练集来自临床数据库并以50个聚类和距离分箱抽样;快速压缩比在输出端强制,上限更保守为2.5:1。最大输出、年龄/经验/性别调整及19个三分之一倍频程输出等沿用NAL-NL2。
目标增益专家评审:17名有经验临床医生通过交互工具评审候选增益,用于优化训练目标和识别需修订的增益特征。
临床可用性:两轮临床内试验共29名专业人员、263例成人验配,多数评价为更容易或相似,无评价为更难;新用户中58%(原型)和59%(最终处方)认为更容易,现有用户中50%和63%认为更容易;混合与反坡型多为中性或积极,约三分之一报告预约时间更快。
基于模型的客观评估:在785个未参与训练听阈上,NAL-NL3处方较NAL-NL2显著提高预测SII(50 dB SPL平均差0.0185,65 dB SPL 0.0141,80 dB SPL 0.0040;Holm校正p<0.001),响度略增但均未超过正常听阈限制,预测锐度显著降低(约?0.0895至?0.1106 acum);增益在约0.5 kHz以下和6 kHz以上降低,1–4 kHz适度增加;NAL-NL3仅约2%听阈在2和3 kHz超过CR限制,而NAL-NL2在1 kHz可达15%。

讨论部分总结:作者强调修订由临床反馈和大样本真实验配数据支持;保留已验证的可懂度与响度模型可保持连续性,性能改善主要来自更有效搜索和约束;高频限制需平衡锐度、设备可行性与轻度高频损失者频谱细节;研究缺少长期行为结局,需进一步研究接受度、使用、言语可懂度和验配一致性。临床可用性试验提示目标更易匹配、减少调整,尤其高频及反坡和混合/传导性病例。

研究结论译文:NAL-NL3处方保持NAL通过处方增益和压缩以最大化语音可懂度的哲学,同时更新优化方法和基础约束以反映现代设备和临床实践现实。在未见且具代表性的样本中,NAL-NL3处方产生小幅但一致的预测可懂度提高,将响度维持在正常听阈范围内,降低预测锐度,并将增益移向信息丰富的中频。临床医生评估确认匹配更容易且验配后调整需求减少。通过纳入基于临床反馈的频率增益原则性限制,并采用更稳健的优化策略,同时保留经验证的可懂度和响度模型,NAL-NL3处方弥合了理论最优处方目标与广泛验配临床可用起点之间的差距。仍需进一步研究其日常聆听条件下的使用,但当前证据支持NAL-NL3处方作为NAL助听器验配哲学的临床知情进展。
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