Test de localisation de la source sonore dans la surdité unilatérale après une intervention par conduction osseuse

Summary

Nous présentons un protocole pour évaluer l’impact de l’intervention par conduction osseuse sur la capacité de localisation du son chez les patients atteints de surdité unilatérale (SSD). Ce protocole peut être appliqué pour évaluer l’efficacité des dispositifs à conduction osseuse dans la restauration des capacités de localisation sonore et l’amélioration de la qualité de vie globale des personnes atteintes de SSD.

Abstract

La surdité unilatérale (SSD), c’est-à-dire une perte auditive sévère à profonde dans une oreille et une audition normale dans l’autre, est une condition auditive répandue qui a un impact significatif sur la qualité de vie des personnes touchées. La capacité de localiser avec précision les sources sonores est cruciale pour diverses activités quotidiennes, notamment la communication vocale et la sensibilisation à l’environnement. Ces dernières années, l’intervention par conduction osseuse est apparue comme une solution prometteuse pour les patients atteints de SSD, offrant une alternative non invasive aux appareils auditifs traditionnels à conduction aérienne. Cependant, l’efficacité des dispositifs à conduction osseuse (BCD), en particulier en termes d’amélioration des capacités de localisation du son, reste un sujet d’intérêt considérable.

Ici, nous présentons un protocole pour évaluer l’impact de l’intervention par conduction osseuse sur la capacité de localisation sonore chez les patients atteints de SSD. Le protocole comprend le dispositif expérimental (une salle sonorisée et un réseau semi-circulaire de haut-parleurs), des stimuli et des méthodes d’analyse de données. Les participants indiquent la direction perçue des rafales de bruit, et leurs réponses sont analysées à l’aide de l’erreur quadratique moyenne (EQM) et du biais. Les résultats des tests de localisation sonore avant et après l’intervention par conduction osseuse sont rapportés et comparés. Malgré l’absence de différences significatives, la plupart des patients (71 %) présentaient un biais de localisation clairement du côté de l’intervention après l’intervention par conduction osseuse. L’étude conclut que l’intervention par conduction osseuse peut rapidement améliorer certaines compétences de localisation solides chez les patients atteints de SSD, offrant des preuves à l’appui de l’efficacité des BCD comme traitement de la SSD.

Introduction

La localisation sonore, c’est-à-dire la capacité de déterminer l’origine précise des stimuli auditifs, est une compétence auditive essentielle qui sous-tend une foule de fonctions essentielles dans la vie quotidienne, notamment une communication efficace, une navigation sûre dans les environnements et la capacité de s’orienter dans l’espace. Lorsqu’un individu souffre de surdité unilatérale (SSD), la capacité du système auditif à localiser les sons est gravement compromise. En effet, notre cerveau s’appuie généralement sur la comparaison des informations sonores reçues par les deux oreilles pour calculer avec précision l’emplacement des sources sonores.

Le système auditif humain utilise des techniques sophistiquées de traitement du signal pour localiser les sources sonores, en s’appuyant sur les différences de temps interaurales (ITD) et les différences de niveau interaurals (ILD) comme indices primaires. Les ITD font référence au léger décalage temporel entre l’arrivée du son à chaque oreille, qui fournit des informations sur l’azimut de la source sonore. Les ILD, quant à elles, représentent la différence de niveaux sonores entre les deux oreilles. Le système auditif intègre ces indices à d’autres facteurs, tels que les indices spectraux et les mouvements de la tête, pour former une représentation spatiale précise de l’environnement auditif ^1,2. Ces repères binauraux sont traités et intégrés pour nous permettre de déterminer la direction d’où provient un son. Cependant, lorsque l’audition d’une oreille est altérée, ce traitement bilatéral est perturbé, ce qui entraîne des difficultés à localiser les sons.

Les dispositifs à conduction osseuse (BCD) offrent une solution prometteuse pour les personnes atteintes de SSD ^3,4. Ces appareils fonctionnent en transmettant des vibrations sonores directement à la cochlée à travers les os du crâne, contournant ainsi l’oreille externe et l’oreille moyenne endommagées. Les BCD sont particulièrement utiles pour les personnes souffrant de perte auditive de transmission ou mixte, ainsi que pour les personnes atteintes de SSD. Les avantages de la technologie de conduction osseuse pour les patients atteints de SSD ont été documentés dans des recherches antérieures. Par exemple, une étude de Chandrasekar et al. a démontré que les dispositifs à conduction osseuse amélioraient considérablement la reconnaissance de la parole dans le bruit chez les personnes atteintes de SSD³. De même, une méta-analyse réalisée par Huang et al. a mis en évidence les effets positifs des BCD sur la perception de la parole et la qualité de vie de ces patients⁴.

Malgré ces preuves, l’impact spécifique de l’intervention par conduction osseuse sur les capacités de localisation sonore chez les patients atteints de SSD n’est pas aussi bien compris. Par exemple, Agterberg et al. ont rapporté que les performances de localisation du son des patients atteints de surdité unilatérale ne sont pas améliorées lors de l’écoute avec un dispositif à conduction osseuse⁵. Certaines revues systématiques, comme celle de Kim et al., ont rapporté que six études antérieures portant sur 139 cas d’appareils auditifs à ancrage osseux (BAHA) ont montré que le pourcentage d’identification correcte de la localisation sonore se situait entre 13 % et 65,8 % avant l’implantation du BAHA et entre 15 % et 68,5 % après l’implantation, mais sans signification statistique⁶. Étant donné que ces études ont utilisé le pourcentage de précision de localisation de la source sonore où le scoring nécessitait une identification précise du haut-parleur émetteur parmi plusieurs haut-parleurs, nous pensons que le niveau de difficulté est relativement élevé. En revanche, notre méthode d’évaluation évalue l’erreur angulaire de localisation de la source sonore et utilise la racine carrée moyenne pour la notation. Par conséquent, nous considérons que notre méthode est plus adaptée aux exigences des tests aigus.

Pour combler cette lacune dans la littérature, la présente étude vise à évaluer l’efficacité de la BCD dans la restauration des capacités de localisation saines chez les patients atteints de SSD. Nous utilisons la configuration des haut-parleurs décrite par van de Heyning et ^al.7. Nous avons développé un protocole pour tester la localisation sonore qui implique des évaluations avant et après l’intervention. Les participants seront testés dans des conditions assistées (à l’aide du BCD) et non assistées afin de comparer leurs performances de localisation. En examinant les changements dans les capacités de localisation sonore avant et après la mise en œuvre de l’intervention par conduction osseuse, cette étude fournira des informations précieuses sur les avantages potentiels des BCD pour les patients SSD. Les résultats pourraient contribuer à une meilleure compréhension de la façon dont ces dispositifs peuvent être optimisés pour améliorer la conscience spatiale et la fonction auditive de manière plus générale, améliorant ainsi la qualité de vie globale des personnes atteintes de SSD.

Protocol

Dans cette étude, les participants étaient 14 enfants atteints de SSD congénital, équipés d’appareils auditifs à conduction osseuse. Les critères d’inclusion pour les participants étaient un diagnostic confirmé de SSD. Les participants ont été recrutés dans une clinique d’audiologie spécialisée et ont été informés de l’objectif de l’étude, des procédures et des risques et avantages potentiels. Le consentement éclairé a été obtenu des parents ou des tuteurs légaux des participants avant leur inscription à l’étude.

1. Configuration

REMARQUE : Cette section décrit la procédure à suivre pour réaliser une expérience de localisation sonore à l’aide de l’outil logiciel référencé. L’expérience est conçue pour évaluer la capacité des participants à localiser une source sonore dans une configuration en champ libre. Les tests de localisation ont été effectués dans une salle sonorisée avec sept haut-parleurs (voir Fig. 2 dans Van de Heyning et al.)⁷ répartis uniformément le long d’un demi-cercle entre -90° (gauche) et 90° (droite) azimut. La configuration des haut-parleurs est choisie pour des raisons pratiques. Le matériel nécessaire à cette expérience est inclus dans la table des matériaux.

1. Assurez-vous qu’un PC Windows doté d’un pilote audio compatible et d’une carte son multicanal est disponible.
2. Connectez des haut-parleurs alimentés activement à la carte son à l’aide de câbles symétriques.
3. Configurez le matériel audio conformément aux instructions du fabricant, en veillant à une lecture sans problème et à une séparation suffisante des canaux.
4. Positionnez les haut-parleurs dans une configuration circulaire en suivant les instructions⁶. Placez le sujet au centre du demi-cercle, face au haut-parleur frontal. Utilisez le logiciel pour configurer les haut-parleurs dans la disposition en demi-cercle souhaitée avec un angle de 30° entre chaque haut-parleur adjacent (voir Figure 1). Assurez-vous que le centre de la partie émettrice du son des haut-parleurs se trouve au niveau d’un plan hypothétique passant par les conduits auditifs du sujet en ajustant la hauteur de la chaise en fonction de la hauteur et de la taille du sujet.

2. Calibrage

1. Choisissez le pilote audio approprié dans le logiciel.
2. Sélectionnez la carte son compatible ASIO dans la liste des appareils disponibles.
3. Examinez et configurez les paramètres nécessaires dans le menu de configuration, notamment :
   1. ShowResults : choisissez le moment où afficher les résultats pendant l’expérience (en direct, final, silencieux ou fermé).
   2. DummyLSwarning : Activez ou désactivez le message d’avertissement indiquant la présence de haut-parleurs factices.
   3. trainingMode : Activez ou désactivez le mode d’entraînement, où l’orateur cible est mis en surbrillance jusqu’à ce qu’une réponse soit donnée.
   4. includeTrainingModeResults : choisissez d’inclure ou non les résultats du mode d’entraînement dans les tableaux récapitulatifs et les figures.
   5. includeDemoModeResults : choisissez d’inclure ou non les résultats du mode démo dans les tableaux récapitulatifs et les figures.
   6. quickMode : Activez ou désactivez le mode rapide, qui réduit les niveaux de présentation et le nombre de présentations par intervenant.
   7. colormap : sélectionnez les palettes de couleurs pour l’ensemble de données et les tracés de matrice de confusion.
   8. nLS : Spécifiez le nombre total de haut-parleurs cliquables (réels et factices).
      REMARQUE : Les haut-parleurs factices signifient qu’aucun son ne sera émis par le haut-parleur pendant tout le processus de localisation de la source sonore. Les vrais haut-parleurs ont des sons.
   9. nRep : spécifiez le nombre de répétitions par orateur.
   10. LSCircleDébut / Fin : Spécifiez la portée d’angle de la configuration circulaire.
   11. colormapDataSet : sélectionnez la palette de couleurs pour le tracé de l’ensemble de données.
   12. colormapConfusion : sélectionnez la palette de couleurs pour le tracé de la matrice de confusion.
4. Reportez-vous aux instructions d’étalonnage fournies dans le logiciel pour étalonner le système à l’aide d’un signal de bruit CCITT et d’un appareil de mesure SPL avec pondération A.
   1. Vérifiez les paramètres du pilote du périphérique audio.
   2. Lancez la procédure d’étalonnage en cliquant sur Extras | Calibrer.
   3. Vérifiez le mappage de sortie des canaux entre le haut-parleur et la carte son. Attribuez des haut-parleurs factices à réponse uniquement au canal 0.
   4. Cliquez sur un bouton du haut-parleur pour lire le bruit d’étalonnage de 10 se sur ce haut-parleur.
   5. Mesurez le niveau de pression acoustique à l’aide de la pointe du compteur SPL à la position virtuelle de la tête du sujet testé pointant vers le haut-parleur actif. Consultez le manuel du compteur SPL pour connaître la position de mesure correcte. Réglez le sonomètre pour mesurer le niveau sonore équivalent pondéré A LAeq (temps d’intégration lent).
   6. Ajustez le(s) gain(s) du haut-parleur/système pour atteindre un niveau sonore d’environ 70 dBA (LAeq 67-75) dB autorisé). Entrez le niveau de bruit LAeq réellement mesuré dans le champ d’étalonnage respectif.
   7. Répétez les étapes 2.4.3 à 2.4.6 pour chacun des autres haut-parleurs.
   8. Terminez l’étalonnage en cliquant sur Terminé.
5. Cliquez sur le bouton de vérification de l’étalonnage pour valider la configuration. Avec cette étape, les haut-parleurs représenteront le stimulus des signaux (1,2) pour que l’opérateur évalue le SPL par rapport aux résultats de l’étalonnage.

3. Expérimentez

1. Spécifier les métadonnées : saisissez les informations du participant, y compris l’ID du sujet, le type d’aide auditive et les commentaires facultatifs.
2. Configurez n’importe quel haut-parleur factice à réponse uniquement en l’attribuant au canal 0 lors de l’étalonnage. Une boîte jaune en haut indiquera la présence de haut-parleurs factices. Si le paramètre de configuration DummyLSwarning est vrai, un texte à l’intérieur de la boîte indiquera le nombre de haut-parleurs factices.
3. Choisissez le dossier d’étude dans lequel les résultats seront enregistrés.
4. Cliquez sur le bouton Démarrer pour commencer l’expérience.
   1. Le participant se verra présenter des stimuli auditifs et sera invité à réagir en sélectionnant l’emplacement de la source sonore perçue. Demandez aux enfants qui sont capables d’identifier les numéros de signaler verbalement le numéro de haut-parleur correspondant et demandez à ceux qui n’ont pas cette capacité de pointer directement le haut-parleur qu’ils croient produire le son.
   2. Laissez le logiciel présenter de manière aléatoire deux stimuli sonores de forme spectrale d’une durée de 1 s, y compris des temps de montée et de descente de 20 ms. Les stimuli seront présentés consécutivement à l’un des trois niveaux choisis au hasard : 60 dB HL, 65 dB HL et 70 dB. HL. Le nombre de présentations est de six par intervenant (deux stimuli à trois niveaux).
      REMARQUE : L’utilisation de deux types de bruit vise à confondre les repères spectraux monauraux et à prévenir la surestimation des performances de localisation.
5. Visualisez les résultats en temps réel (mode en direct) ou une fois l’expérience terminée (mode final). Les résultats comprennent la matrice de confusion, la racine carrée moyenne (RMS), le biais et l’écart-type (STD) de l’erreur angulaire.
   REMARQUE : Les valeurs positives indiquent un biais vers la droite, tandis que les valeurs négatives indiquent un biais vers la gauche. Plus la valeur s’écarte de 0, plus le biais latéral est prononcé, ce qui indique une moins bonne capacité de localisation.

4. Analyse des données

1. Chargez et analysez les résultats précédemment enregistrés à l’aide de la fonction Charger et analyser . Sélectionner dans le menu | Fichier | Load & analyze pour charger le fichier MAT d’une ancienne mesure. Le résultat sera représenté avec la matrice de confusion dans une figure séparée.
2. Générez des tableaux récapitulatifs et des figures pour tous les résultats individuels dans le dossier d’étude en cliquant sur Fichier | Créer un résumé.
   REMARQUE : la fonction recherche tous les fichiers Excel et MATLAB valides correspondant aux modèles LOC*.xlsx et LOC*.mat dans le dossier d’étude et tous les sous-dossiers.
3. Visualisez l’ensemble de données en traçant le nombre de mesures pour chaque participant sur l’étiquette de visite clinique et le numéro de visite clinique.
4. Exportez les données résumées sous forme de feuilles de calcul, y compris les données brutes et les statistiques calculées. Les feuilles de calcul de sortie sont nommées Summary_of_all_LOC_measurements.xlsx et Summary_of_all_LOC_measurements_RAW.xlsx
5. Exportez des nuages de points et des boîtes à moustaches pour les erreurs angulaires RMS, BIAS et STD, regroupées par étiquette de visite clinique et numéro de visite clinique. Les nuages de points montrent tous les RMS, BIAS et STD des erreurs angulaires au fil du temps. Les identifiants des sujets sont codés par couleur et les étiquettes de visite clinique sont codées par des symboles de marqueur, comme indiqué dans la légende.
6. Effectuez une analyse par lots et exportez les matrices de confusion sous forme d’images PNG pour tous les fichiers MAT du dossier d’étude.

5. Réinitialisation d’usine

1. Utilisez la fonction de réinitialisation d’usine pour réinitialiser le logiciel à ses paramètres par défaut.

Results

Dans cette étude, les participants étaient 14 enfants atteints de SSD, équipés d’appareils auditifs à conduction osseuse. La tranche d’âge des participants (9 garçons, 5 filles) était de 5 à 12 ans, avec une médiane de 7,78 ans (voir tableau 1). En l’absence de dispositif de conduction osseuse sur le côté droit de la figure 2, le résultat de cet enfant atteint de surdité du côté gauche a montré un biais clair vers la droite (biais = 53,6°) et RMS = 95,5°). Avec le dispositif de conduction osseuse sur le côté droit de la figure 3, la capacité globale de localisation du son de cet enfant atteint de surdité du côté gauche s’est améliorée dans une certaine mesure, avec le biais vers la droite réduit à BIAS = 10,7°, et la précision de localisation améliorée (RMS = 82,9°).

Parmi les 14 enfants testés, il n’y avait pas de différences significatives dans l’EQM (P = 0,63) et l’écart-type de l’erreur angulaire (STDE) (P = 0,15) avant et après l’intervention (tests appariés non paramétriques, et une valeur P < 0,05 est statistiquement significative). Cependant, 71 % (10 sur 14) des enfants ont montré un changement de biais vers le côté de l’intervention, indiquant un changement dans la direction de la localisation de la source sonore vers le côté de l’intervention. Cependant, en raison de grandes différences individuelles et d’une taille d’échantillon relativement petite, il n’y avait pas de différence significative dans le biais global (P = 0,32) avant et après l’intervention. En résumé, l’utilisation de BCD peut rapidement améliorer les capacités de localisation sonore chez les individus dans une certaine mesure. Cependant, le degré d’amélioration peut varier d’un individu à l’autre.

Figure 1 : Exemple de configuration et d’un seul stimulus et d’un enregistrement de réponse correspondante. Les tests de localisation ont été effectués dans une salle sonorisée avec sept haut-parleurs répartis également le long d’un demi-cercle entre -90° (gauche) et 90° (droite) azimut. Le sujet a été placé au centre du demi-cercle, face au haut-parleur frontal. L’angle α est l’erreur angulaire de la présentation. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 2 : Exemple de résultat sans intervention BCD. Sans dispositif de conduction osseuse du côté droit, le résultat de cet enfant atteint de surdité du côté gauche a montré RMS = 95,5°, BIAS = 53,6°, STD = 80,6°. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Figure 3 : Exemple de résultat avec intervention BCD. Avec un appareil à conduction osseuse sur le côté droit, le résultat de cet enfant atteint de surdité du côté gauche a montré RMS = 82,9°, BIAS = 10,7°, STD = 83,8°. Par rapport à la figure 2, les valeurs RMS et STD sont proches, mais le biais a diminué à 10,7°, où 0° ne représente aucun biais latéral. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Sujet No	Sexe	Côté	Âge (années)
1	Mâle	L	6
2	Mâle	L	12
3	Mâle	L	7
4	Mâle	L	11
5	Mâle	L	8
6	Mâle	L	6
7	Femelle	L	5
8	Femelle	L	5
9	Mâle	L	9
10	Femelle	R	10
11	Femelle	R	9
12	Mâle	R	7
13	Mâle	R	7
14	Femelle	R	7

Tableau 1 : Caractéristiques démographiques des participants.

Discussion

Les enfants âgés de 5 ans et plus atteints d’une perte auditive sont en mesure de passer ce test avec succès. Pour les personnes atteintes de SSD, l’application aiguë d’appareils auditifs à conduction osseuse pendant les tests de localisation de la source sonore a démontré un niveau d’amélioration du biais, bien que cette amélioration n’ait pas atteint de signification statistique en termes de réduction de l’EDS RMSE. L’amélioration peut également être un effet d’apprentissage.

Le potentiel d’améliorations plus significatives avec une utilisation prolongée de l’appareil, stimulé par le traitement neuronal et central, suggère un domaine qui mérite une étude plus approfondie. Long et al. font remarquer que la capacité de localisation de la source sonore peut s’améliorer avec l’âge de⁸ ans. Le principal besoin de réadaptation de la grande majorité des parents d’enfants atteints de SSD est d’améliorer leur capacité à localiser les sources sonores, puis leur capacité à reconnaître la parole en présence de bruit, il est donc nécessaire d’expliquer en détail la localisation de la source sonore et la raison d’être du programme d’intervention aux patients atteints de SSD avant l’intervention et de les aider à établir une attente raisonnable de l’effet.

L’impact de l’intervention d’un implant cochléaire (IC) sur la capacité de localisation de la source sonore dans la surdité unilatérale (SSD) a été bien établi, avec des améliorations significatives démontrées dans des études antérieures⁹. Les capacités de localisation sonore chez les patients atteints de SSD ne sont pas entièrement comprises. Cependant, pour diverses raisons telles que la peur de la chirurgie, les anomalies du développement du nerf auditif ou les contraintes économiques, de nombreux patients atteints de SSD optent pour les dispositifs à conduction osseuse (BCD) comme forme d’intervention. La question de savoir si l’intervention de la BCD peut améliorer la capacité de localisation de la source sonore chez les patients atteints de SSD nécessite une évaluation minutieuse.

Les études précédentes ont principalement utilisé un système de notation qui exige des participants qu’ils portent des jugements totalement précis de la source du son, ce qui a conduit à des conclusions selon lesquelles il n’y avait pas de différences significatives dans la capacité de localisation avant et après l’intervention d’un dispositif de conduction osseuse 10,11,12,13,14,15. Cependant, Monini et al. ont signalé une amélioration de la localisation du son lors de l’écoute avec un BCD¹⁶. Notre étude visait à déterminer si la méthode adoptée dans notre recherche pouvait donner des résultats différents ou plus nuancés. Ce protocole comporte quelques points critiques à garder à l’esprit. Le niveau de pression acoustique maximal ne doit pas dépasser 75 dBA et l’amplification externe ne doit pas changer après l’étalonnage. Toutes les autres applications susceptibles d’accéder au périphérique audio pendant l’expérience doivent être désactivées. Cette méthode d’examen permet d’évaluer efficacement la capacité de localisation de la source sonore chez les enfants atteints de SSD, fournissant ainsi une référence pour le choix des plans de traitement. Une limite de ce test est que chez les enfants, il nécessite une attention prolongée et une obéissance aux commandes de l’opérateur, en particulier chez les jeunes enfants.

En conclusion, bien que les BCD aient déjà démontré leur valeur dans l’amélioration de la communication pour les personnes atteintes de SSD, cette étude mettra en lumière leur capacité à aborder l’un des aspects les plus difficiles de la perte auditive : la localisation sonore. Nous espérons que les recherches futures avec des échantillons de plus grande taille fourniront d’autres informations qui pourront éclairer la pratique clinique et offrir des conseils plus détaillés aux patients atteints de SSD à la recherche d’orientations.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
		d’exécution 2015a x32 ou MATLAB R2018a	1
pilote			1
carte son multicanal Focusrite Scarlett 18i20 3e génération ou autre compatible			1
chaise			1
outil logiciel LOC pour la localisation du son avec une licence			1
M-Audio BX5 D3 Haut-parleur  ;			7
Microsoft EXCEL			1
Millenium BS-500 Support			7
Pro snake 17620/10 Câble audio 10m (câble audio TRS symétrique)			7
Compteur			1
Bande			1
PC Windows  ;			1