We presenteren een protocol om de impact van beengeleidingsinterventie op het geluidslokalisatievermogen bij patiënten met eenzijdige doofheid (SSD) te evalueren. Dit protocol kan worden toegepast om de werkzaamheid van beengeleidingsapparaten te beoordelen bij het herstellen van geluidslokalisatievermogen en het verbeteren van de algehele kwaliteit van leven van personen met SSD.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Lokalisatietesten van geluidsbronnen bij eenzijdige doofheid na beengeleidingsinterventie
* These authors contributed equally
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Eenzijdige doofheid (SSD), waarbij er sprake is van ernstig tot zeer ernstig gehoorverlies in het ene oor en normaal gehoor in het andere, is een veel voorkomende auditieve aandoening die een aanzienlijke invloed heeft op de kwaliteit van leven van de getroffenen. Het vermogen om geluidsbronnen nauwkeurig te lokaliseren is cruciaal voor verschillende dagelijkse activiteiten, waaronder spraakcommunicatie en omgevingsbewustzijn. In de afgelopen jaren is beengeleidingsinterventie naar voren gekomen als een veelbelovende oplossing voor patiënten met SSD en biedt het een niet-invasief alternatief voor traditionele hoortoestellen met luchtgeleiding. De effectiviteit van beengeleidingsapparaten (BCD's), vooral wat betreft het verbeteren van het vermogen om geluid te lokaliseren, blijft echter een onderwerp van grote belangstelling.
Hier presenteren we een protocol om de impact van beengeleidingsinterventie op het geluidslokalisatievermogen bij patiënten met SSD te beoordelen. Het protocol omvat de experimentele opstelling (een met geluid behandelde ruimte en een halfronde reeks luidsprekers), stimuli en data-analysemethoden. Deelnemers geven de waargenomen richting van geluidsuitbarstingen aan en hun antwoorden worden geanalyseerd met behulp van root mean square error (RMSE) en bias. De resultaten van geluidslokalisatietesten voor en na beengeleidingsinterventie worden gerapporteerd en vergeleken. Ondanks dat er geen significante verschillen waren, hadden de meeste patiënten (71%) een lokalisatiebias die duidelijk gericht was op de interventiezijde na beengeleidingsinterventie. De studie concludeert dat beengeleidingsinterventie bepaalde geluidslokalisatievaardigheden bij patiënten met SSD onmiddellijk kan verbeteren, en biedt bewijs om de werkzaamheid van BCD's als behandeling voor SSD te ondersteunen.
Inleiding
Geluidslokalisatie, het vermogen om de precieze oorsprong van auditieve stimuli vast te stellen, is een cruciale auditieve vaardigheid die ten grondslag ligt aan een groot aantal essentiële functies in het dagelijks leven, waaronder effectieve communicatie, veilige navigatie door omgevingen en het vermogen om zich in de ruimte te oriënteren. Wanneer een persoon eenzijdige doofheid (SSD) ervaart, wordt het vermogen van het auditieve systeem om geluiden te lokaliseren ernstig aangetast. Dit komt omdat onze hersenen doorgaans vertrouwen op de vergelijking van geluidsinformatie die door beide oren wordt ontvangen om de locatie van geluidsbronnen nauwkeurig te berekenen.
Het menselijk auditieve systeem maakt gebruik van geavanceerde signaalverwerkingstechnieken om geluidsbronnen te lokaliseren, waarbij wordt vertrouwd op interaurale tijdsverschillen (ITD's) en interaurale niveauverschillen (ILD's) als primaire signalen. ITD's verwijzen naar de kleine vertraging tussen de aankomst van geluid bij elk oor, die informatie geeft over het azimut van de geluidsbron. ILD's daarentegen vertegenwoordigen het verschil in geluidsniveaus tussen de twee oren. Het auditieve systeem integreert deze signalen met andere factoren, zoals spectrale signalen en hoofdbewegingen, om een nauwkeurige ruimtelijke weergave van de auditieve omgeving te vormen 1,2. Deze binaurale aanwijzingen worden verwerkt en geïntegreerd om ons in staat te stellen de richting te bepalen waaruit een geluid komt. Wanneer het gehoor in één oor echter is aangetast, wordt deze bilaterale verwerking verstoord, wat leidt tot problemen bij het lokaliseren van geluiden.
Bone conduction devices (BCD's) bieden een veelbelovende oplossing voor mensen met SSD 3,4. Deze apparaten werken door geluidstrillingen rechtstreeks naar het slakkenhuis door de botten van de schedel te sturen, waardoor het beschadigde buiten- en middenoor wordt omzeild. BCD's zijn vooral nuttig voor mensen met geleidings- of gemengd gehoorverlies, maar ook voor mensen met SSD. De voordelen van beengeleidingstechnologie voor SSD-patiënten zijn gedocumenteerd in eerder onderzoek. Een studie van Chandrasekar et al. toonde bijvoorbeeld aan dat beengeleidingsapparaten de spraakherkenning in lawaai aanzienlijk verbeterden voor personen met SSD3. Ook een meta-analyse van Huang et al. benadrukte de positieve effecten van BCD's op de spraakperceptie en de kwaliteit van leven van deze patiënten4.
Ondanks dit bewijs is de specifieke impact van beengeleidingsinterventie op het geluidslokalisatievermogen bij SSD-patiënten niet zo goed begrepen. Agterberg et al. rapporteerden bijvoorbeeld dat de geluidslokalisatieprestaties van patiënten met eenzijdige doofheid niet worden verbeterd bij het luisteren met een beengeleidingsapparaat5. Sommige systematische reviews, zoals die van Kim et al., hebben gemeld dat zes eerdere onderzoeken met 139 gevallen met botverankerde hoortoestellen (BAHA) hebben aangetoond dat het percentage correcte geluidslokalisatie-identificatie tussen 13% en 65,8% ligt vóór BAHA-implantatie en tussen 15% en 68,5% na de implantatie, maar zonder statistische significantie6. Omdat in deze onderzoeken gebruik werd gemaakt van het percentage nauwkeurigheid van de lokalisatie van de geluidsbron, waarbij het scoren een nauwkeurige identificatie van de uitzendende luidspreker uit meerdere luidsprekers vereiste, denken we dat de moeilijkheidsgraad relatief hoog is. Onze beoordelingsmethode daarentegen evalueert de hoekfout van de lokalisatie van de geluidsbron en gebruikt het kwadraat van de wortel voor de score. Daarom beschouwen wij onze methode als meer geschikt voor de eisen van acuut onderzoek.
Om deze lacune in de literatuur op te vullen, heeft de huidige studie tot doel de effectiviteit van BCD te evalueren bij het herstellen van geluidslokalisatievermogen bij patiënten met SSD. We gebruiken de luidsprekerconfiguratie die wordt beschreven door van de Heyning et al.7. We hebben een protocol ontwikkeld voor het testen van degelijke lokalisatie met pre- en post-interventiebeoordelingen. Deelnemers zullen worden getest in zowel ondersteunde (met behulp van het BCD) als niet-ondersteunde omstandigheden om hun lokalisatieprestaties te vergelijken. Door de veranderingen in geluidslokalisatievermogen voor en na de implementatie van beengeleidingsinterventie te onderzoeken, zal deze studie waardevolle inzichten verschaffen in de potentiële voordelen van BCD's voor SSD-patiënten. De bevindingen kunnen bijdragen aan een beter begrip van hoe deze apparaten kunnen worden geoptimaliseerd om het ruimtelijk inzicht en de auditieve functie in het algemeen te verbeteren, waardoor de algehele kwaliteit van leven van mensen met SSD wordt verbeterd.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
In deze studie waren de deelnemers 14 kinderen met aangeboren SSD, uitgerust met beengeleidingshoortoestellen. De inclusiecriteria voor de deelnemers waren een bevestigde diagnose van SSD. De deelnemers werden gerekruteerd uit een gespecialiseerde audiologiekliniek en werden geïnformeerd over het doel, de procedures en de mogelijke risico's en voordelen van het onderzoek. Geïnformeerde toestemming werd verkregen van de ouders of wettelijke voogden van de deelnemers vóór hun deelname aan het onderzoek.
1. Instellen
OPMERKING: In dit gedeelte wordt de procedure beschreven voor het uitvoeren van een geluidslokalisatie-experiment met behulp van de softwaretool waarnaar wordt verwezen. Het experiment is ontworpen om het vermogen van deelnemers te beoordelen om een geluidsbron te lokaliseren in een vrije-veldopstelling. Lokalisatietests werden uitgevoerd in een met geluid behandelde ruimte met zeven luidsprekers (zie Fig. 2 in Van de Heyning et al.)7 gelijkmatig verdeeld langs een halve cirkel tussen -90° (links) en 90° (rechts) azimut. De luidsprekerconfiguratie wordt gekozen vanwege praktische overwegingen. De materialen die nodig zijn voor dit experiment zijn opgenomen in de Materiaaltabel.
- Zorg ervoor dat er een Windows-pc met een compatibel audiostuurprogramma en een meerkanaals geluidskaart beschikbaar is.
- Sluit actief actieve luidsprekers aan op de geluidskaart met behulp van gebalanceerde kabels.
- Configureer de audiohardware volgens de instructies van de fabrikant en zorg voor storingsvrij afspelen en voldoende kanaalscheiding.
- Plaats de luidsprekers in een cirkelvormige opstelling volgens de richtlijnen6. Plaats het onderwerp in het midden van de halve cirkel, met het gezicht naar de frontale luidspreker. Gebruik de software om de luidsprekers te configureren in de gewenste halve cirkel opstelling met een hoek van 30° tussen elke aangrenzende luidspreker (zie afbeelding 1). Zorg ervoor dat het midden van het geluidsuitstralende deel van de luidsprekers zich ter hoogte van een hypothetisch vlak bevindt dat door de gehoorgangen van de proefpersoon gaat door de hoogte van de stoel aan te passen aan de hoogte en grootte van het onderwerp.
2. Kalibratie
- Kies het juiste audiostuurprogramma in de software.
- Selecteer de ASIO-compatibele geluidskaart uit de lijst met beschikbare apparaten.
- Bekijk en configureer de benodigde parameters in het setup-menu, waaronder:
- Resultaten: Kies wanneer de resultaten tijdens het experiment moeten worden weergegeven (live, definitief, stil of gesloten).
- DummyLSwaarschuwing: Schakel het waarschuwingsbericht in of uit dat de aanwezigheid van dummy-luidsprekers aangeeft.
- trainingsmodus: Schakel de trainingsmodus in of uit, waarbij de doelspreker wordt gemarkeerd totdat er een reactie wordt gegeven.
- includeTrainingModeResults: Kies of u de resultaten van de trainingsmodus wilt opnemen in de overzichtstabellen en afbeeldingen.
- includeDemoModeResults: Kies of u de resultaten van de demomodus wilt opnemen in de overzichtstabellen en afbeeldingen.
- quickMode: Schakel de snelle modus in of uit, waarmee het presentatieniveau en het aantal presentaties per spreker worden verlaagd.
- colormap: Selecteer de kleurenkaarten voor de dataset en de verwarringsmatrixplots.
- nLS: Specificeer het totale aantal aanklikbare luidsprekers (echt en dummy).
OPMERKING: Dummy-luidsprekers betekenen dat er geen geluid uit de luidspreker komt tijdens het hele proces van lokalisatie van de geluidsbron. Echte luidsprekers hebben geluiden. - nRep: Specificeer het aantal herhalingen per spreker.
- LSCircleStart / End: Specificeer het hoekbereik van de cirkelvormige opstelling.
- colormapDataSet: selecteer de kleurenkaart voor de gegevenssetplot.
- colormapVerwarring: Selecteer de kleurenkaart voor de plot van de verwarringsmatrix.
- Raadpleeg de kalibratie-instructies in de software om het systeem te kalibreren met behulp van een CCITT-ruissignaal en een SPL-meter met A-wegingsinstelling.
- Controleer de driverinstellingen van het geluidsapparaat.
- Start de kalibratieprocedure door te klikken op Extra's | Kalibreren.
- Controleer of de luidspreker de kanaaluitvoertoewijzing van de luidspreker naar de geluidskaart weergeeft. Wijs dummy-luidsprekers met alleen respons toe aan kanaal 0.
- Klik op een luidsprekerknop om het kalibratiegeluid van 10 se op die luidspreker af te spelen.
- Meet het geluidsdrukniveau met de punt van de SPL-meter op de virtuele hoofdpositie van de proefpersoon in de richting van de actieve luidspreker. Raadpleeg de handleiding van de SPL-meter over de juiste meetpositie. Stel de geluidsniveaumeter in om het A-gewogen equivalente geluidsniveau LAeq (langzame integratietijd) te meten.
- Pas de luidspreker-/systeemversterking(en) aan om een geluidsniveau van ongeveer 70 dBA (LAeq 67-75) dB toegestaan te bereiken). Voer het daadwerkelijk gemeten LAeq-geluidsniveau in het betreffende kalibratieveld in.
- Herhaal stap 2.4.3-2.4.6 voor elk van de overige luidsprekers.
- Voltooi de kalibratie door op Gereed te klikken.
- Klik op de knop voor kalibratieverificatie om de instellingen te valideren. Met deze stap zullen de luidsprekers de stimulus van signalen (1,2) vertegenwoordigen voor de operator om SPL te evalueren in vergelijking met de resultaten van kalibratie.
3. Experimenteer
- Metagegevens opgeven: Voer de gegevens van de deelnemer in, waaronder de onderwerp-ID, het type hoortoestel en optionele opmerkingen.
- Configureer dummy-luidsprekers die alleen reageren door ze tijdens de kalibratie toe te wijzen aan kanaal 0. Een geel vak bovenaan geeft de aanwezigheid van dummy-luidsprekers aan. Als de instellingsparameter DummyLSwarning waar is, geeft een tekst in het vak het aantal dummy-luidsprekers aan.
- Kies de studiemap waarin de resultaten worden opgeslagen.
- Klik op de knop Start om het experiment te starten.
- De deelnemer krijgt auditieve stimuli te zien en wordt gevraagd te reageren door de waargenomen geluidsbronlocatie te selecteren. Laat kinderen die in staat zijn om nummers te identificeren mondeling het bijbehorende luidsprekernummer melden, en vraag degenen die niet in staat zijn om rechtstreeks naar de luidspreker te wijzen waarvan zij denken dat deze het geluid produceert.
- Laat de software willekeurig twee spectraal gevormde geluidsstimuli presenteren met een duur van 1 s, inclusief 20 ms stijg- en daaltijden. De stimuli worden achtereenvolgens gepresenteerd op een van de drie willekeurig geselecteerde niveaus: 60 dB HL, 65 dB HL en 70 dB. HL. Het aantal presentaties is zes per spreker (twee stimuli op drie niveaus).
OPMERKING: Het gebruik van twee soorten ruis is bedoeld om mono spectrale signalen te verwarren en overschatting van de lokalisatieprestaties te voorkomen.
- Bekijk de resultaten in realtime (live-modus) of nadat het experiment is voltooid (definitieve modus). De resultaten omvatten de verwarringsmatrix, het wortelgemiddelde kwadraat (RMS), BIAS en de standaarddeviatie (STD) van de hoekfout.
OPMERKING: Positieve waarden duiden op een rechtse bias, terwijl negatieve waarden op een linkse bias duiden. Hoe verder de waarde afwijkt van 0, hoe meer uitgesproken de laterale bias is, wat wijst op een slechter lokalisatievermogen.
4. Gegevensanalyse
- Laad en analyseer eerder opgeslagen resultaten met behulp van de functie Laden en analyseren . Selecteer uit menu | Bestand | Laad en analyseer om het MAT-bestand van een oude meting te laden. Het resultaatcijfer wordt met de verwarringsmatrix in een aparte figuur weergegeven.
- Genereer samenvattende tabellen en figuren voor alle individuele resultaten in de onderzoeksmap door te klikken op Bestand | Samenvatting maken.
OPMERKING: De functie scant op alle geldige Excel- en MATLAB-bestanden die overeenkomen met het patroon LOC*.xlsx en LOC*.mat in de studiemap en alle submappen. - Visualiseer de dataset door het aantal metingen voor elke deelnemer uit te zetten over de klinische bezoektag en het klinische bezoeknummer.
- Exporteer de samengevatte gegevens als spreadsheets, inclusief onbewerkte gegevens en berekende statistieken. De uitvoerspreadsheets worden Summary_of_all_LOC_measurements.xlsx en Summary_of_all_LOC_measurements_RAW.xlsx genoemd
- Exporteer spreidingsdiagrammen en boxplots voor RMS, BIAS en SOA van hoekfouten, gegroepeerd op klinische bezoektag en klinisch bezoeknummer. Spreidingsdiagrammen tonen alle RMS-, BIAS- en STD-hoekfouten in de loop van de tijd. Proefpersoon-ID's hebben een kleurcode en de tags voor klinische bezoeken worden gecodeerd door markeringssymbolen zoals weergegeven in de legenda.
- Voer batchanalyse uit en exporteer verwarringsmatrices als PNG-afbeeldingen voor alle MAT-bestanden in de studiemap.
5. Fabrieksinstellingen terugzetten
- Gebruik de functie Fabrieksinstellingen herstellen om de software terug te zetten naar de standaardinstellingen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
In deze studie waren de deelnemers 14 kinderen met SSD, uitgerust met beengeleidingshoortoestellen. De leeftijdscategorie van de deelnemers (9 jongens, 5 meisjes) was van 5 tot 12 jaar oud, met een mediaan van 7,78 jaar (zie tabel 1). Zonder beengeleidingsapparaat aan de rechterkant in figuur 2 vertoonde het resultaat van dit kind met linkszijdige doofheid een duidelijke rechtse bias (BIAS = 53,6°) en RMS = 95,5°). Met een beengeleidingsappa...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Kinderen van 5 jaar en ouder met gehoorverlies kunnen deze test met succes ondergaan. Voor mensen met SSD toonde de acute toepassing van beengeleidingshoortoestellen tijdens het lokaliseren van geluidsbronnen een niveau van verbetering van de bias, hoewel deze verbetering geen statistische significantie bereikte in termen van RMSE STDE-reductie. De verbetering kan ook een leereffect zijn.
Het potentieel voor meer significante verbeteringen bij langdurig gebrui...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2015a x32 of MATLAB R2018a runtime omgeving | 1 | ||
| Audio driver | 1 | ||
| Focusrite Scarlett 18i20 3e Gen of andere ASIO compatibele multi-kanaals geluidskaart | 1 | ||
| In hoogte verstelbare stoel | 1 | ||
| LOC softwaretool voor geluidslokalisatie met een licentie | 1 | ||
| M-Audio BX5 D3 Luidspreker | 7 | ||
| Microsoft EXCEL | 1 | ||
| Millenium BS-500 Monitor Stand | 7 | ||
| Pro snake 17620/10 Audio Kabel 10m(Balanced TRS audiokabel) | 7 | ||
| SPL meter | 1 | ||
| Tape | 1 | ||
| Windows PC | 1 |
Referenties
- Middlebrooks, J. Sound localization by human listeners. Annu Rev Psychol. 42, 135-159 (1991).
- Wenzel, E. M. J. Localization using nonindividualized head-related transfer functions. J Acoust Soc Am. 94 (1), 111-123 (1993).
- Chandrasekar, E. S. J. Hearing outcomes in children with single-sided deafness: Our experience at a tertiary paediatric otorhinolaryngology unit. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 167, 111296(2023).
- Huang, J. J. Systematic review and meta-analysis of the effects of different interventions on unilateral deafness. Journal of Audiology and Speech Pathology. 31 (5), 449-454 (2023).
- Agterberg, M. J. H. J. Sound-localization performance of patients with single-sided deafness is not improved when listening with a bone-conduction device. Hear Res. 372, 62-68 (2019).
- Kim, G. J. Efficacy of bone-anchored hearing aids in single-sided deafness: A systematic review. Otol Neurotol. 38 (4), 473-483 (2017).
- Van de, H. J. Towards a unified testing framework for single-sided deafness studies: A consensus paper. Audiol Neurootol. 21 (6), 391-398 (2016).
- Long, Y. J. Research progress in sound source localization. Chinese Journal of Otology. 20 (1), 136-140 (2022).
- Grieco-Calub, T. M. J. Sound localization skills in children who use bilateral cochlear implants and in children with normal acoustic hearing. Ear Hear. 31 (5), 645-656 (2010).
- Niparko, J. K. J. Comparison of the bone anchored hearing aid implantable hearing device with contralateral routing of offside signal amplification in the rehabilitation of unilateral deafness. Otol Neurotol. 24 (1), 73-78 (2003).
- Hol, M. K. J. Bone-anchored hearing aids in patients with acquired and congenital unilateral inner ear deafness (Baha CROS): clinical evaluation of 56 cases. Ann Otol Rhinol Laryngol. 119 (7), 447-454 (2010).
- Newman, C. W. J. Longitudinal benefit from and satisfaction with the Baha system for patients with acquired unilateral sensorineural hearing loss. Otol Neurotol. 29 (8), 1123-1131 (2008).
- Saliba, I. J.Bone-anchored hearing aid in single-sided deafness: Outcome in right-handed patients. Auris Nasus Larynx. 38 (5), 570-576 (2011).
- Nicolas, S. J. Long-term benefit and sound localization in patients with single-sided deafness rehabilitated with an osseointegrated bone-conduction device. Otol Neurotol. 34 (1), 111-114 (2013).
- Wazen, J. J. J. Localization by unilateral BAHA users. Otolaryngol Head Neck Surg. 132 (6), 928-932 (2005).
- Monini, S. J. Bone conductive implants in single-sided deafness. Acta Otolaryngol. 135 (4), 381-388 (2015).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
