Een geautomatiseerd systeem voor geluidslokalisatietests bij gehoorgerelateerde luisteraars
13 maart 2026
Dit protocol introduceert een geautomatiseerd geluidslokalisatietestsysteem met precieze luidsprekerplaatsing en geïntegreerde responsanalyse, gevalideerd bij deelnemers met normaal horen en deelnemers met enkelzijdige doofheid. Het biedt een reproduceerbare methode om ruimtelijk gehoor te beoordelen en ondersteunt functionele classificatie volgens het International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) kader.
In deze studie streven we ernaar een volledig geautomatiseerd systeem te ontwikkelen om het geluidslokalisatievermogen bij patiënten met gehoorbeperking te meten. Hoewel sommige systemen een bepaald niveau van automatisering bevatten, zijn veel degelijke lokalisatietests nog steeds afhankelijk van toezicht van de examinator en handmatige workflows. Dit protocol biedt een end-to-end geautomatiseerd raamwerk.
Om te beginnen richt je een geluiddichte cabine in met interne afmetingen van ongeveer 3.800 bij 2, 200 bij 2.100 millimeter om een gecontroleerde vrije luisteromgeving te bieden, en installeer je een halfronde luidsprekerrack met een straal van 3000 millimeter binnen de cabine. Plaats zeven luidsprekers op het rack met intervallen van 30 graden, variërend van min 90 graden tot plus 90 graden azimut. Plaats alle luidsprekers op dezelfde hoogte van ongeveer 1050 millimeter, overeenkomend met het hoofdniveau wanneer je zit.
Plaats elke luidspreker op gelijke afstand van het hoofd van de deelnemer. Verbind de luidsprekers met een multikanaals audio-interface met gebalanceerde, afgeschermde XLR-audiokabels. Beheer stimuluspresentatie en gegevensverzameling met een Windows-gebaseerde personal computer met speciaal ontwikkelde software.
Voor kalibratie presenteer je een breedbandruisstimulus die wortel vierkantig is en overeenkomt met de teststimuli van elke luidspreker. Plaats een klasse één precisie-geluidsniveaumeter uitgerust met een vrijveldmicrofoon op een statief op hoofdhoogte van ongeveer 1050 millimeter op de positie van de deelnemer. Meet het equivalente continue geluidsniveau en definieer een Z-gewogen tijdsgemiddelde geluidsdrukniveau van elke luidspreker.
Stel de uitvoerniveaus zo aan dat het gemeten equivalente continue geluidsniveau ongeveer 60 decibel geluidsdruk is in alle luidsprekers. Bereid een in hoogte verstelbare stoel voor met een hoofdsteun om de hoofdhouding van de deelnemer tijdens stimuluspresentatie te stabiliseren. Zorg ervoor dat de hoofdsteun tastbare feedback geeft om een consistente naar voren gerichte hoofdoriëntatie tijdens stimuluspresentatie te behouden.
Plaats nu de deelnemer op de op maat gemaakte stoel zodat het hoofd uitgelijnd is met de frontale luidspreker op nul graden azimut, overeenkomend met de centrale positie van de halfronde array. Stel de hoofdsteun zo aan dat deze stevig tegen de occipitale uitsteeksel aansluit en geef de deelnemer de instructie om gedurende de hele test contact met de hoofdsteun te houden. Plaats een touchpad direct voor de deelnemer en geef instructies over het gebruik ervan om antwoorden op te nemen.
Voer de deelnemersidentificatiecode en het testnummer in in de grafische gebruikersinterface. Selecteer de status van het hoorapparaat door cochleair implantaat, hoortoestel of geen gehoorapparaat te kiezen, en start de vertrouwdheidssequentie door de vertrouwdheidsknop te selecteren en vervolgens op start te drukken. Geef de deelnemer de instructie om gedurende de hele reeks naar de centrale luidspreker te blijven kijken.
Presenteer auditieve prikkels automatisch en sequentieel van elke luidspreker tijdens de vertrouwdheidssequentie. Selecteer de pre-testknop op de grafische gebruikersinterface om de pre-testmodus te activeren. Geef de deelnemer de opdracht om naar de frontale luidspreker te kijken en een voorwaartse hoofdoriëntatie aan te houden.
Geef de deelnemer de opdracht om op de startknop op het touchpad te drukken wanneer hij klaar is. Na het indrukken van de startknop toon je het eerste testgeluid uit een van de luidsprekers. Na de geluidspresentatie schakel je het touchpaddisplay over naar een luidsprekerkaart en neem je de keuze van de waargenomen geluidsbron op door de deelnemer.
Geef direct feedback na elke reactie. Toon een bevestigingsbericht voor correcte antwoorden voordat je doorgang naar de volgende proef toestaat. Markeer de juiste locatie van de luidspreker op de kaart voor onjuiste antwoorden en speel het geluid drie keer af vanaf die luidspreker.
Na de derde proef wordt de pre-test automatisch beëindigd. Na voltooiing van de pre-test selecteer je de hoofdtestknop op de grafische gebruikersinterface om de hoofdtestsequentie te starten. Geef de deelnemer de instructie om op de startknop op het touchpad te drukken om een geluid uit een van de luidsprekers te laten verschijnen.
Na de geluidspresentatie schakel je het touchpad-display over naar een luidsprekerkaart en registreer je de keuze van de waargenomen geluidlocatie door de deelnemer. Na elke reactie wordt de volgende knop op het scherm weergegeven. Ga automatisch door het vooraf bepaalde aantal proeven en herhaal de proefreeks totdat de hoofdtest is afgerond.
Laat het systeem de sessie automatisch beëindigen aan het einde en een CSV-logbestand genereren. Noteer elke proef in het logbestand, inclusief de gepresenteerde stimulus, de richting van de geluidsbron en de respons van de deelnemer. Controleer de berekende lokalisatieprestatie-metrics, inclusief wortelgemiddelden kwadraatfout, gemiddelde absolute fout en responsbias, in het resultaatblad.
In totaal werden 34 deelnemers aan deze studie deelgenomen, waarvan 20 volwassenen met normaal gehoor en 14 volwassenen met eenzijdige doofheid. Een representatieve deelnemer met normaal gehoor vertoonde over het algemeen nauwkeurige lokalisatie met antwoorden uitgelijnd langs de diagonaal en één fout op min 90 graden. De vertegenwoordigende deelnemer met doofheid aan de rechterkant vertoonde een lage algehele lokalisatienauwkeurigheid met responsbias richting de intacte linkerkant over de azimut.
Met behulp van de op ICF gebaseerde classificatiebenadering werden de meeste deelnemers met enkelzijdige doofheid gecategoriseerd als vertonend van matige tot ernstige beperking. Met één geval van volledige beperking en één geval van geen beperking. Daarentegen werd de normale gehoorgroep meestal geclassificeerd als zonder beperking, behalve één deelnemer die milde stoornis vertoonde.
Dit protocol stelt onderzoekers in staat om de prestaties van een gezonde lokalisatie te meten met behulp van een gestandaardiseerd en geautomatiseerd testsysteem. Het behouden van een consistente hoofdpositie tijdens stimuluspresentatie is cruciaal voor het verkrijgen van nauwkeurige geluidslokalisatiemetingen. Toekomstige studies kunnen dit protocol toepassen om speciale gehooruitkomsten tussen luistergroepen en klinische interventies te vergelijken.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een volledig geautomatiseerd protocol voor het beoordelen van de horizontale geluidslokalisatie bij volwassenen, ontworpen om de beperkingen van door de onderzoeker aangestuurde procedures te overwinnen en de klinische interpretatie van lokalisatiefouten te verbeteren. Het systeem integreert gestandaardiseerde stimulusoverdracht, geautomatiseerde responsverwerving en een interpretatief kader op basis van de International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF), waardoor een reproduceerbare en klinisch betekenisvolle evaluatie van het ruimtelijk gehoor mogelijk is.
Belangrijkste componenten van de studie
Wetenschappelijk gebied
- Auditieve neurowetenschappen
- Klinische audiologie
- Gehoormetingstechnologie
Achtergrond
- Geluidslokalisatie is essentieel voor de auditieve perceptie en het dagelijks functioneren.
- Traditionele lokalisatietests vereisen vaak toezicht door een onderzoeker en handmatige scoring.
- Bestaande protocollen missen mogelijk een gestandaardiseerde interpretatie van lokalisatiefouten.
- Geautomatiseerde, functiegeoriënteerde assessmenttools zijn nodig voor klinische toepassingen en onderzoek.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen en valideren van een volledig geautomatiseerd protocol voor het testen van geluidslokalisatie.
- Het standaardiseren van de stimuluspresentatie en de verzameling van responsen in een gecontroleerde omgeving.
- Het vertalen van kwantitatieve lokalisatiefouten naar klinisch relevante categorieën met behulp van het ICF-raamwerk.
Gebruikte methoden
- Testen in een geluiddichte cabine met een halve cirkel luidsprekeropstelling (zeven luidsprekers, intervallen van 30°, azimut van -90° tot +90°).
- Kalibratie van de luidsprekers om uniforme geluidsdrukniveaus te garanderen (ca. 60 dB SPL).
- Stabilisatie van de hoofdhouding van de deelnemer met behulp van een aangepaste stoel en hoofdsteun voor een consistente oriëntatie.
- Geautomatiseerde toediening van stimuli en verzameling van responsen via een grafische gebruikersinterface en touch pad.
- Automatische berekening van prestatiemetrieken (root mean square error, gemiddelde absolute fout, responsbias).
- Functionele classificatie van de resultaten met behulp van de ICF-gebaseerde schaal.
Belangrijkste Resultaten
- 34 volwassenen getest: 20 met een normaal gehoor, 14 met eenzijdige dovheid (SSD).
- Deelnemers met een normaal gehoor vertoonden weinig lokalisatiefouten, geclassificeerd als geen of een milde beperking.
- SSD-deelnemers vertoonden grotere hoekfouten en hogere percentages matige tot ernstige beperkingen volgens de ICF-classificatie.
- Representatieve SSD-gevallen vertoonden een responsbias naar de intacte zijde en een verminderde lokalisatienauwkeurigheid.
Conclusies
- Het geautomatiseerde protocol maakt een gestandaardiseerde, examinaator-onafhankelijke beoordeling van geluidslokalisatie mogelijk.
- Interpretatie op basis van de ICF biedt een klinisch betekenisvolle categorisering van tekorten in het ruimtelijk horen.
- Dit kader ondersteunt reproduceerbaar onderzoek en klinische evaluatie bij diverse groepen luisteraars en interventies.
Veelgestelde vragen
Industriële relevantie voor directieleden
Geautomatiseerde tests voor geluidslokalisatie vullen een kritisch hiaat op in de gestandaardiseerde, reproduceerbare beoordeling van de auditieve functie bij populaties met gehoorimpaired. Door kwantitatieve foutmetrieken te integreren met een klinisch gevalideerd interpretatieframework, verbetert dit systeem het voorspellende vertrouwen en de functionele classificatie op belangrijke ontdekkings- en translationele knooppunten. De aanpak ondersteunt schaalbare, examensonafhankelijke workflows die relevant zijn voor zowel onderzoek als klinische R&D-portfolio's.
Strategische toepassingen in biofarmaceutische R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Maakt objectieve kwantificering van tekortkomingen in de auditieve ruimtelijke verwerking mogelijk voor mechanistische risicoreductie.
- Ondersteunt functionele doelwitvalidatie door lokalisatiefouten te koppelen aan categorieën van beperkingen.
- Faciliteert hypothesegestuurde evaluatie van auditieve interventies in gecontroleerde omgevingen.
Screening & Assayontwikkeling
- Biedt een gestandaardiseerde, geautomatiseerde assay voor de prestaties van het ruimtelijke gehoor over verschillende cohorten heen.
- Levert reproduceerbare, kwantitatieve resultaten (RMSE, MAE) voor vergelijkbaarheid tussen studies.
- Stroomlijnt de gereedheid van de assay en het hergebruik van het platform voor screening van verbindingen of apparaten.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Rijgt lokalisatiemetrieken uit met functionele uitkomsten op basis van de ICF voor translationele continuïteit.
- Maakt risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling mogelijk op basis van gestandaardiseerde drempelwaarden voor beperkingen.
- Ondersteunt de preklinische validatie van auditieve therapieën of apparaten in ziekterelevante modellen.
Integratie van Pipeline & Workflow
Dit geautomatiseerde protocol slaat een brug tussen vroege ontdekking, screening en translationeel onderzoek door gestandaardiseerde, kwantitatieve en functioneel interpreteerbare auditieve fenotypering te bieden.
- Discovery Biology: Test auditieve hypothesen objectief en verheldert ruimtelijke gehoorpaden.
- Screening: Levert reproduceerbare, kwantitatieve lokalisatiemetrieken voor de ontwikkeling van assays.
- Analytics: Berekent automatisch RMSE, MAE en responsbias voor een robuuste vergelijking van condities.
- Translational Research: Koppelt kwantitatieve fouten aan ICF-gedefinieerde beperkingen voor afstemming van preklinisch naar klinisch onderzoek.
- Enterprise Reuse: Vestigt een schaalbare, examinator-onafhankelijke testcapaciteit voor diverse R&D-programma's.
Operationele impact en impact op de onderneming
- Wetenschappelijke waarde: Verhoogt het voorspellende vertrouwen en vermindert ambiguïteit bij de beoordeling van de auditieve functie.
- Operationele waarde: Standaardiseert testen, verbetert de reproduceerbaarheid en ondersteunt high-throughput workflows.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen en kapitaalallocatie door kwantitatieve metrieken te koppelen aan functionele uitkomsten.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van auditieve interventies en technologieën mogelijk.
Overwegingen voor implementatie
- Vereist expertise in auditieve neurowetenschappen en klinische audiologie voor de opzet en interpretatie van het protocol.
- Toegang tot geluidsdichte faciliteiten, gekalibreerde luidsprekerarrays en geautomatiseerde datasysteems voor acquisitie is noodzakelijk.
- Vereist standaardisatie tussen teams voor een consistente gegevensverzameling en analyse.
- Aanpasbaar aan verschillende statussen van gehoorapparatuur en diverse deelnemerspopulaties.
- Het handhaven van een consistente hoofdpositie is cruciaal voor de nauwkeurigheid van de metingen.
