Name: Zautomatyzowany system testowania lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2026-03-13T13:50:00.000+00:00
Duration: 7 min 52 s
Description: Poznaj zautomatyzowany protokół oceny lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu. System wykorzystuje półokrągłą matrycę głośników i klasyfikację ICF do standaryzowanej, niezależnej od badacza diagnostyki.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Badania te były wspierane przez Program Badań Podstawowych Nauk Korei przez Narodową Fundację Badań Korei (NRF) (NRF-RS-2023-00244421, NRF-RS-2023-00243712 oraz NRF-RS-2022-NR069203); Ministerstwo Zdrowia i Opieki Społecznej Republiki Korei (RS-2025-02215795 oraz RS-2024-KH145084); oraz Hallym University Research Fund.

Protokół badania został przejrzany i zatwierdzony przez Instytucjonalną Radę Przeglądową Szpitala Najświętszego Serca Hallym University (numer zatwierdzenia: HALLYM 2023-07-015-001). Wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed udziałem.
1. Instrumenty
UWAGA: Podczas testów poziom szumu tła wewnątrz kabiny utrzymywał się poniżej około 35 dBA, co zapewnia, że zakłócenia zewnętrzne nie zakłócają wydajności lokalizacji dźwięku.
Dźwiękoszczelna kabina (wymiary wewnętrzne około 3 800 × 2 200 × 2 100 mm) zapewniała kontrolowane środowisko odsłuchu na wolnym polu z minimalnym hałasem otoczenia. W kabinie zainstalowano półkolistą szafę głośnikową o promieniu 3000 mm. Siedem głośników zamontowano w odstępach 30°, rozciągając się od −90° do +90° azymutu, a wszystkie głośniki ustawiono na tej samej wysokości (na wysokości głowy przy siedzeniu; około 1 050 mm) i w równej odległości od głowy uczestnika (Rysunek 1). Głośniki były podłączone do wielokanałowego interfejsu audio za pomocą zbalansowanych, ekranowanych kabli XLR.
UWAGA: Podczas podłączania wielu głośników do komputera osobistego znajdującego się na zewnątrz kabiny dźwiękoszczelnej, na ścianie kabiny instalowano panel kablowy lub przejście. Ułatwiało to stabilne prowadzenie kabli między wnętrzem a zewnętrzem kabiny, jednocześnie utrzymując izolację akustyczną i minimalizując zakłócenia kabli. Prezentacja bodźców i pozyskiwanie danych były kontrolowane za pomocą komputera osobistego z systemem Windows, uruchamiającego specjalnie opracowane oprogramowanie (Rysunek 2; patrz Tabela materiałów). Przygotowano krzesło regulowane wysokości i zagłówek, aby stabilizować pozycję głowy uczestnika podczas prezentacji bodźców. Zastosowano specjalnie wykonane krzesło z regulowaną wysokością siedzenia i pozycją zagłówka, aby umożliwić indywidualną antropometrię uczestników. Zagłówek zapewniał dotykowe sprzężenie zwrotne, pomagając uczestnikom utrzymać spójną orientację głowy skierowanej do przodu podczas prezentacji bodźca.
UWAGA: Niestandardowe oprogramowanie zostało opracowane wewnętrznie, aby wspierać automatyczne testy lokalizacji dźwięku. Po rozpoczęciu testu oprogramowanie kontrolowało prezentację bodźców i sekwencjonowanie prób, zbierało odpowiedzi uczestników za pomocą interfejsu dotykowego oraz automatycznie obliczało metryki wydajności lokalizacji, w tym średni błąd kwadratowy (RMSE), średni błąd bezwzględny (MAE) oraz błąd lokalizacji na zakończenie testu.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/70048/70048fig1.jpg" /> 
Rysunek 1. Tablica głośników do testu lokalizacji dźwięku poziomego <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/70048/70048fig1large.jpg" target="_blank">Prosimy kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/70048/70048fig2.jpg" /> 
Rysunek 2. Schemat systemu eksperymentalnego. System składał się z komputera osobistego podłączonego do interfejsu audio, który dostarczał sygnały do wzmacniacza mocy, a następnie do układu głośników. Do kalibracji użyto miernika poziomu dźwięku, aby zapewnić jednolity poziom dźwięku we wszystkich głośnikach. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/70048/70048fig2large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego wykresu.</a>
2. Setup01
Przed rozpoczęciem testu przeprowadzono procedurę kalibracji, aby zapewnić jednolity poziom dźwięku we wszystkich głośnikach testowych. Szerokopasmowy bodziec szumowy o średniej kwadratowej wartości pierwiastkowej (RMS) dopasowany do bodźców testowych był prezentowany kolejno z każdego głośnika. Na statywie umieszczono precyzyjny miernik poziomu dźwięku klasy 1 wyposażony w mikrofon wolnopolowy na wysokości głowy (około 1 050 mm) w pozycji uczestnika. Równoważny ciągły poziom dźwięku (LZeq; Z-ważony, czasowo uśredniony poziom ciśnienia dźwiękowego) z każdego głośnika został zmierzony, a poziomy wyjściowe dostosowano tak, aby mierzony LZeq wynosił około 60 dB SPL (±0,5 dB) we wszystkich głośnikach.
UWAGA: Regulacja poziomów wyjściowych głośników została przeprowadzona na poziomie interfejsu audio, aby zapewnić spójną kalibrację między głośnikami. Oprogramowanie niestandardowe nie zawierało funkcji kontroli poziomu i służyło wyłącznie do prezentacji bodźców, kontroli próbnej, zbierania odpowiedzi oraz obliczania metryk lokalizacji.
3. Eksperyment
Uczestnik siedział na specjalnie wykonanym krześle tak, aby głowa była wyrównana z głośnikiem czołowym (0° azymutu, centralna pozycja półkolistego układu) i umieszczona w centrum półkolistego układu głośników. Zagłówek został dostosowany tak, aby mocno przylegał do guzki potylicznej, a uczestnik miał utrzymywać kontakt z zagłówkiem przez cały test. Touchpad umieszczono bezpośrednio przed uczestnikiem do rejestracji odpowiedzi, a instrukcje dotyczące jego użycia były podawane.
UWAGA: Nieprawidłowe ustawienie na początku testu może wpłynąć na efektywne kąty głośników i obniżyć dokładność pomiaru. Zagłówek zapewniał wyczuwalne sprzężenie zwrotne, pozwalając uczestnikom monitorować, czy głowa pozostaje prawidłowo ustawiona. Urządzenie reagujące nie może działać jako bariera wizualna ani dźwiękowa, a touchpad nie powinien zasłaniać bezpośredniej linii widzenia uczestnika z centralnym głośnikiem.
Wprowadzono kod identyfikacyjny uczestnika oraz numer badania, a status urządzenia słuchowego (implant ślimakowy, aparat słuchowy lub brak aparatu) wybrano za pomocą graficznego interfejsu użytkownika (GUI). Rozpoczęto sekwencję zapoznawczą. W interfejsie graficznym wybrano przycisk Zapoznania , aby rozpocząć sekwencję zapoznania. Uczestnik miał przez cały czas trwania sekwencji utrzymywać wzrok skierowany w stronę centralnego głośnika. Podczas sekwencji zapoznawania system automatycznie prezentował bodźce słuchowe kolejno z każdego głośnika.
UWAGA: Uczestnik został poinstruowany, aby utrzymać głowę skierowaną do przodu i unikać obracania się w stronę źródła dźwięku podczas tego etapu. Test lokalizacji dźwięku wykorzystywał szerokopasmowe bodźce szumowe (20-20 000 Hz) generowane w dwóch formach spektralnych i prezentowane na trzech poziomach intensywności (55, 60 i 65 dB HL). Wszystkie bodźce miały czas trwania 500 ms z 5 ms rozpędami i przesuniętymi rampami, zgodnie z ustalonymi protokołami lokalizacji 1,2. Łącznie z każdego z siedmiu głośników w losowej kolejności przedstawiono sześć unikalnych bodźców, co dało 42 próby na uczestnika.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/70048/70048fig3.jpg" /> 
Rysunek 3. Interfejs mówca-mapa używany do odpowiedzi uczestników. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/70048/70048fig3large.jpg" target="_blank">Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.</a>
W interfejsie GUI wybrano przycisk Pre-test , aby aktywować tryb pre-test. Uczestnik miał być zwrócony w stronę głośnika czołowego i naciskać przycisk Start na panelu dotykowym, gdy jest gotowy, zachowując jednocześnie przód głowy. Po naciśnięciu przycisku Start system wyświetlił pierwszy testowy dźwięk z jednego z głośników. Po prezentacji dźwięku wyświetlacz touchpada przeszedł na mapę głośników, na której uczestnik wybierał postrzeganą lokalizację źródła dźwięku (Rysunek 3).
Po każdej odpowiedzi system udzielał natychmiastowej informacji zwrotnej. Dla poprawnych odpowiedzi wyświetlano komunikat potwierdzający przed przejściem do kolejnego procesu. Za błędne odpowiedzi na mapie podświetlano poprawną lokalizację głośnika, a dźwięk odtwarzano trzy razy z tego głośnika. Test wstępny składał się z trzech prób i system automatycznie kończył go po zakończeniu trzeciego testu.
UWAGA: Uczestnik był monitorowany, aby upewnić się, że głowa pozostaje skierowana w stronę głośnika czołowego podczas sekwencji sprzężenia zwrotnego, ponieważ obracanie głowy zakłócało dokładne postrzeganie sygnałów przestrzennych. Ponieważ poszczególne próby nie mogły być powtarzane w automatycznej sekwencji, każda sytuacja, w której uczestnik wyraźnie nie utrzymał wymaganej pozycji głowy do przodu, powodowała wznowienie sesji zamiast powtórzenia na poziomie próby. Te wznowione sesje nie zostały uwzględnione w ostatecznej analizie. Liczba badań przedtestowych była określona w systemie (ograniczona do trzech prób) i nie mogła być modyfikowana przez egzaminatora 8,9.
Po zakończeniu testu wstępnego klikano główny przycisk testowy , aby rozpocząć główną sekwencję testową. Uczestnik naciskał przycisk Start na panelu dotykowym, aby wywołać dźwięk z jednego z głośników. Po prezentacji dźwięku wyświetlacz touchpada przechodził na mapę z głośnikami, na której uczestnik wybierał postrzeganą lokalizację dźwięku. Po każdej odpowiedzi system wyświetlał przycisk Następny . Uczestnik mógł poświęcić dodatkowy czas przed naciśnięciem przycisku Następny, aby odpocząć i zweryfikować prawidłową orientację głowy przed rozpoczęciem kolejnego testu. System automatycznie przechodził przez zdefiniowaną liczbę prób, powtarzał sekwencję prób i kontynuował proces aż do zakończenia głównego testu.
UWAGA: Podkreślono, że głowa pozostawała skierowana w stronę głośnika czołowego przez cały test. Ta pozycja zapewniała spójne postrzeganie sygnałów przestrzennych i zapobiegała biasu spowodowanym niezamierzonymi ruchami głowy. Po zakończeniu bodźca uczestnicy mogli odwrócić głowę, aby wizualnie zidentyfikować i wybrać postrzegany głośnik. Przed rozpoczęciem kolejnego badania jednak wrócili do początkowej pozycji czołowej, aby upewnić się, że wszystkie kolejne bodźce są postrzegane w tych samych warunkach standaryzowanych. Chociaż system nie obejmował zintegrowanego śledzenia głowy, egzaminator wizualnie monitorował orientację głowy przez cały test, aby upewnić się, że uczestnicy utrzymują wymaganą pozycję do przodu przed każdym bodźcem.
Po zakończeniu testu system automatycznie kończył sesję i generował plik loga. Dziennik zawierał zapisy z każdego badania, w tym prezentowany bodziec, kierunek źródła dźwięku oraz reakcję uczestnika. Na podstawie tych odpowiedzi system obliczył RMSE, MAE oraz efekt odpowiedzi, które zostały zapisane razem z logiem próby do dalszej analizy.
UWAGA: Plik logu został prawidłowo zapisany po sesji, ponieważ zawierał zarówno surowe dane odpowiedzi, jak i obliczone metryki wydajności wymagane do dalszej analizy.
4. Przetwarzanie i analiza danych
Po zakończeniu testu lokalizacji dźwięku system automatycznie obliczał RMSE, MAE oraz efekt odpowiedzi dla każdego uczestnika na podstawie nagranych odpowiedzi z próby. Do wizualizacji i przygotowania rysunków eksportowane dane były następnie przetwarzane za pomocą specjalnie opracowanych skryptów.
Aby ułatwić klinicznie istotną interpretację poprawnej wydajności lokalizacji, metryki błędów lokalizacji zostały dodatkowo sklasyfikowane według ram opartych na International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF). Podejście to zostało przyjęte na podstawie wcześniej proponowanego konsensusowego systemu klasyfikacji poziomej lokalizacji dźwięków, który mapował ilościowe błędy lokalizacji na stopniowane poziomy upośledzenia funkcjonalnego1. W tym ujęciu wydajność lokalizacji sklasyfikowano na pięć kategorii – brak, łagodne, umiarkowane, ciężkie oraz całkowite uszkodzenie – na podstawie rozkładu błędu lokalizacji w grupie referencyjnej z normalnym słuchem (NH) oraz poziomu ryzyka związanego z konkretnym zestawem testowym. Co ważne, ta klasyfikacja nie zastąpiła konwencjonalnych wskaźników błędu (np. RMSE czy MAE), lecz służyła jako warstwa interpretacyjna, która tłumaczyła numeryczne miary wydajności na funkcjonalnie istotne kategorie. Klasyfikacja oparta na ICF została zastosowana post hoc do wyników lokalizacji uzyskanych w niniejszym badaniu, aby wesprzeć standaryzowaną interpretację oraz ułatwić porównania między uczestnikami i grupami słuchaczy.

<ol><li>Mertens, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+consensus+on+an+ICF-based+classification+system+for+horizontal+sound-source+localization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Personalized+Medicine%22%5BJournal%5D)">Towards a consensus on an ICF-based classification system for horizontal sound-source localization.</a> Journal of Personalized Medicine. 12 (12), 1971(2022).</li>
<li>Van de Heyning, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Towards+a+unified+testing+framework+for+single-sided+deafness+studies%3A+A+consensus+paper%5BTitle%5D)+AND+%22Audiology+and+Neurotology%22%5BJournal%5D)">Towards a unified testing framework for single-sided deafness studies: A consensus paper.</a> Audiology and Neurotology. 21 (6), 391-398 (2017).</li>
<li>Carlile, S., Leong, P., Hyams, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+nature+and+distribution+of+errors+in+sound+localization+by+human+listeners%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+Research%22%5BJournal%5D)">The nature and distribution of errors in sound localization by human listeners.</a> Hearing Research. 114 (1-2), 179-196 (1997).</li>
<li>Brimijoin, W. O., McShefferty, D., Akeroyd, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Undirected+head+movements+of+listeners+with+asymmetrical+hearing+impairment+during+a+speech-in-noise+task%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+Research%22%5BJournal%5D)">Undirected head movements of listeners with asymmetrical hearing impairment during a speech-in-noise task.</a> Hearing Research. 283 (1-2), 162-168 (2012).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+source+localization+testing+in+single-sided+deafness+following+bone+conduction+intervention%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Sound source localization testing in single-sided deafness following bone conduction intervention.</a> Journal of Visualized Experiments. (214), e67300(2024).</li>
<li>Kim, J. H., Shim, L., Bahng, J., Lee, H. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proficiency+in+using+level+cue+for+sound+localization+is+related+to+the+auditory+cortical+structure+in+patients+with+single-sided+deafness%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Proficiency in using level cue for sound localization is related to the auditory cortical structure in patients with single-sided deafness.</a> Frontiers in Neuroscience. 15, 749824(2021).</li>
<li>Häusler, R., Colburn, S., Marr, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+localization+in+subjects+with+impaired+hearing%3A+Spatial-discrimination+and+interaural-discrimination+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Oto-Laryngologica%22%5BJournal%5D)">Sound localization in subjects with impaired hearing: Spatial-discrimination and interaural-discrimination tests.</a> Acta Oto-Laryngologica. 96 (Suppl. 400), 1-62 (1983).</li>
<li>Witte, C., Grube, M., von Cramon, D. Y., Rübsamen, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Auditory+extinction+and+spatiotemporal+order+judgment+in+patients+with+left-+and+right-hemisphere+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Auditory extinction and spatiotemporal order judgment in patients with left- and right-hemisphere lesions.</a> Neuropsychologia. 50 (5), 892-903 (2012).</li>
<li>Ludwig, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+localization+in+single-sided+deaf+participants+provided+with+a+cochlear+implant%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Psychology%22%5BJournal%5D)">Sound localization in single-sided deaf participants provided with a cochlear implant.</a> Frontiers in Psychology. 12, 753339(2021).</li>
<li>Vincent, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+and+evaluation+of+cochlear+implant+candidates+with+asymmetrical+hearing+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Audiology+and+Neurotology%22%5BJournal%5D)">Identification and evaluation of cochlear implant candidates with asymmetrical hearing loss.</a> Audiology and Neurotology. 20 (Suppl. 1), 87-89 (2015).</li>
<li>Yost, W. A., Loiselle, L., Dorman, M., Burns, J., Brown, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+source+localization+of+filtered+noises+by+listeners+with+normal+hearing%3A+A+statistical+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Acoustical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Sound source localization of filtered noises by listeners with normal hearing: A statistical analysis.</a> The Journal of the Acoustical Society of America. 133 (5), 2876-2882 (2013).</li>
<li>Freigang, C., Richter, N., Rübsamen, R., Ludwig, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Age-related+changes+in+sound+localisation+ability%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+and+Tissue+Research%22%5BJournal%5D)">Age-related changes in sound localisation ability.</a> Cell and Tissue Research. 361 (1), 371-386 (2015).</li>
<li>Agterberg, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound-localization+performance+of+patients+with+single-sided+deafness+is+not+improved+when+listening+with+a+bone-conduction+device%5BTitle%5D)+AND+%22Hearing+Research%22%5BJournal%5D)">Sound-localization performance of patients with single-sided deafness is not improved when listening with a bone-conduction device.</a> Hearing Research. 372, 62-68 (2019).</li>
<li>Dobreva, M. S., O'Neill, W. E., Paige, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+aging+on+human+sound+localization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Influence of aging on human sound localization.</a> Journal of Neurophysiology. 105 (5), 2471-2486 (2011).</li>
<li>Song, H., Kyong, J. -S., Lee, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Horizontal+sound+localization+and+spatial+short-term+memory+span+in+hearing-impaired+listeners+and+listeners+with+simulated+hearing+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Audiology+and+Otology%22%5BJournal%5D)">Horizontal sound localization and spatial short-term memory span in hearing-impaired listeners and listeners with simulated hearing loss.</a> Journal of Audiology and Otology. 28 (3), 203(2024).</li>
<li>Alzaher, M., Strelnikov, K., Marx, M., Barone, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+plasticity+and+auditory+spatial+adaptation+in+patients+with+unilateral+hearing+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex%22%5BJournal%5D)">Brain plasticity and auditory spatial adaptation in patients with unilateral hearing loss.</a> Cerebral Cortex. 33 (11), 7221-7236 (2023).</li>
<li>Zeitler, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+source+localization+and+speech+understanding+in+complex+listening+environments+by+single-sided+deaf+listeners+after+cochlear+implantation%5BTitle%5D)+AND+%22Otology+and+Neurotology%22%5BJournal%5D)">Sound source localization and speech understanding in complex listening environments by single-sided deaf listeners after cochlear implantation.</a> Otology and Neurotology. 36 (9), 1467-1471 (2015).</li>
<li>Middlebrooks, J. C., Green, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+localization+by+human+listeners%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Psychology%22%5BJournal%5D)">Sound localization by human listeners.</a> Annual Review of Psychology. 42, 135-159 (1991).</li>
<li>Wallach, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+head+movements+and+vestibular+and+visual+cues+in+sound+localization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology%22%5BJournal%5D)">The role of head movements and vestibular and visual cues in sound localization.</a> Journal of Experimental Psychology. 27 (4), 339(1940).</li>
</ol>

Autorzy deklarują, że nie mają żadnych konfliktów interesów.

Aby umieścić wydajność proponowanego systemu lokalizacji w kontekście, błędy lokalizacyjne zaobserwowane w niniejszym badaniu zostały przeanalizowane w odniesieniu do wartości podanych w poprzednich badaniach lokalizacji w wolnym polu. Chociaż bezpośrednie porównania ilościowe między badaniami są z natury ograniczone przez różnice w konfiguracjach eksperymentalnych, parametrach bodźców i metodach odpowiedzi, wcześniejsze badania wykazały, że wydajność poziomej lokalizacji dźwięku u słuchaczy NH w warunkach szumu szerokop...

Utrata słuchu jest zazwyczaj ilościowa za pomocą audiometrii czystej tonacji, która zapewnia prosty pomiar progów słuchowych i pozwala klinicystom sklasyfikować stopień upośledzenia oraz przewidywać związane z tym trudności w codziennym życiu. Jednak spadek zdolności lokalizacji dźwięku, będący funkcjonalną konsekwencją utraty słuchu, nie może być tak łatwo uchwycony 1. W przeciwieństwie do testów progowych, lokalizacja wymaga integracji sygnałów binauralnych i znacznie trudniej ją obiektywnie ocenić lub sklasyfikować pod kątem niepełnosprawności funkcjonalnej.
Konwencjonalne testy lokalizacji w wolnym polu od dawna uważane są za złoty standard, ale mają kilka ograniczeń. Dokładne umieszczenie co najmniej siedmiu głośników w układzie półkolistym (-90° do 90°) jest potrzebne dla zapewnienia wiarygodnego testowania 2. Wymagania, takie jak precyzyjna kalibracja przestrzenna oraz konieczność sterowania wieloma głośnikami jednocześnie, mogą uczynić tę konfigurację technicznie wymagającą. Ponadto procedury lokalizacji dźwięku tradycyjnie opierały się na znacznym zaangażowaniu egzaminatorów na wielu etapach testowania, w tym dostarczaniu bodźców, monitorowaniu reakcji oraz rejestracji wyników 3,4. Chociaż w nowszych badaniach wprowadzono różne stopnie automatyzacji, nadzór egzaminatora lub interwencja ręczna jest zazwyczaj nadal wymagana od rozpoczęcia testu do zakończenia 5,6. W rezultacie wyniki lokalizacji mogą być zależne od egzaminatora oraz implementacją specyficzną dla lokalizacji, co prowadzi do zmienności w wykonywaniu testów i ogranicza standaryzację między instytucjami. Te wyzwania są dodatkowo nasilone w populacjach pediatrycznych, gdzie utrzymanie uwagi i przestrzegania stosunków podczas długich sesji testowych może być szczególnie trudne5. Łącznie czynniki te wprowadzają zmienność między egzaminatorami i miejscami, komplikując porównania w badaniach krzyżowych i ograniczając standaryzację protokołów lokalizacji dźwięku 1,7.
Aby sprostać tym wyzwaniom, potrzebny jest zautomatyzowany i standaryzowany system umożliwiający efektywne, niezależne od egzaminatora testy lokalizacji dźwięku. Taki system nie tylko usprawniłby procedurę testowania, ale także zwiększyłby powtarzalność w środowiskach klinicznych i badawczych. Ponadto, poza kwantyfikacją błędów kątowych lub błędów kątowych, przeliczanie wydajności lokalizacji na kategorie funkcjonalne może wspierać bardziej klinicznie istotne interpretacje.
W niniejszej pracy przedstawiamy zintegrowane podejście do automatycznego systemu testowania lokalizacji dźwięku oraz demonstrujemy jego zastosowanie przy użyciu Międzynarodowej Klasyfikacji Funkcjonalnych, Niepełnosprawności i Zdrowia (ICF) w skali klasyfikacji 1. Podejście to odpowiada na praktyczne ograniczenia tradycyjnych metod, jednocześnie zapewniając standaryzowane, funkcjonalnie zorientowane ramy oceny zdolności lokalizacji u osób z ubytkiem słuchu. Proponowany system jest przeznaczony do stosowania w kontrolowanych warunkach klinicznych i badawczych, gdzie wymagana jest standaryzowana ocena poziomej lokalizacji dźwięku. Obecny protokół koncentruje się na lokalizacji azymutalnej w warunkach stałej pozycji głowy i nie uwzględnia lokalizacji pionowej ani dynamicznych scenariuszy słuchania związanych z ruchem głowy. Te ograniczenia są wpisane w cel minimalizacji zbędnych sygnałów i zapewnienia powtarzalnej oceny dla egzaminatorów i sesji egzaminacyjnej.

<table><tbody><tr><td>Oprogramowanie do testowania lokalizacji dźwięku na zamówienie</td><td>Opracowanie wewnętrzne</td><td>Nie ma</td><td>Oprogramowanie opracowane na zamówienie (oparte na Pythonie, wersja 3.14.2) służące do automatycznej prezentacji bodźców, sekwencjonowania prób, zbierania odpowiedzi na ekranie dotykowym oraz automatycznego obliczania błędu RMSE, MAE i lokalizacji.</td></tr><tr><td>Oprogramowanie R</td><td>R Foundation for Statistical Computing&nbsp;</td><td>Nie ma</td><td>Środowisko obliczeń statystycznych wykorzystywane do wizualizacji danych post hoc i generowania figur (wersja 4.4.2)</td></tr><tr><td>Interfejs audio RME Fireface UFX+</td><td>RME</td><td>Fireface UFX+</td><td>Wielokanałowa karta dźwiękowa kompatybilna z ASIO, używana do odtwarzania bodźców i kalibracji poziomów. Poziomy wyjściowe poszczególnych głośników były regulowane na poziomie interfejsu.</td></tr><tr><td>Głośniki Genelec 8010A</td><td>Genelec</td><td>8010A</td><td>Głośniki pełnozakresowe używane do testów lokalizacji dźwięku w wolnym polu. Wszystkie głośniki były identycznymi modelami, aby zapewnić spójną moc akustyczną na pozycjach azymutalnych.</td></tr><tr><td>Niestandardowy półkolisty stojak do speaeker</td><td>Produkcja wewnętrzna</td><td>Nie ma</td><td>Promień 3000 mm, wysokość 1050 mm, zaprojektowany do montażu 7 głośników przy równych odstępach kątowych (30 stopni)</td></tr><tr><td>Krzesło regulowane wysokości &nbsp;</td><td>Produkcja wewnętrzna</td><td>Nie ma</td><td>Specjalnie wykonane, regulowane krzesło z regulowanym zagłówkiem i regulowanym zagłówkiem, służące do uzyskania dotykowej informacji zwrotnej dla utrzymania stabilnej pozycji głowy podczas testów.</td></tr><tr><td>Komputer osobisty z systemem Windows</td><td>ASUS</td><td>PN64</td><td>Mini PC (Intel Core i5-13500H) używany do prezentacji bodźców, kontroli próbnej oraz pozyskiwania danych</td></tr><tr><td>Zbalansowany kabel audio</td><td>Mogami</td><td>W2594</td><td>Kabel audio o niskiej pojemności, zrównoważony, używany do podłączania głośników do interfejsu audio</td></tr><tr><td>Miernik poziomu dźwięku</td><td>Br&uuml; El & Kj&aelig; r</td><td>Typ 2250</td><td>Używany do kalibracji wyjścia głośnikowego; Precyzyjny instrument klasy 1 (IEC 61672-1)</td></tr><tr><td>Mikrofon wolnego pola</td><td>Br&uuml; El & Kj&aelig; r</td><td>Typ 4189</td><td>Mikrofon z prepolaryzacją w polu wolnym (FRAC12-calowy), kompatybilny z typem 2250, używany do precyzyjnego pomiaru SPL.</td></tr><tr><td>Monitor dotykowy</td><td>Jooyon</td><td>Widok B</td><td>Monitor dotykowy do zbierania odpowiedzi uczestników.</td></tr><tr><td>Pokój dźwiękoszczelny</td><td>Sontek (na zamówienie, Korea)</td><td>Nie ma</td><td>Zewnętrzne: 4050 & razy; 2450 i razy; 2575 mm (W & ktoś; D & times; H); Wewnętrzne: 3800 i razy; 2200 i razy; 2100 mm, zaprojektowany tak, aby zapewnić izolowane od hałasu środowisko podczas testów wolnego pola</td></tr></tbody></table>

zautomatyzowany system testowania lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu

An Automated System for Sound Localization Testing in Hearing-Impaired Listeners

Lokalizacja dźwięku jest podstawowym elementem percepcji słuchowej, jednak jej ocena kliniczna pozostaje technicznie wymagająca. Chociaż testy lokalizacji w wolnym polu z użyciem półkolistych układów głośnikowych są uznawane za złoty standard, wiele istniejących protokołów opiera się na procedurach sterowanych przez egzaminatora i dostarcza ograniczonych wskazówek dotyczących funkcjonalnej interpretacji błędów lokalizacji.
Przedstawiono zautomatyzowany protokół lokalizacji dźwięku, który łączy standaryzowane dostarczanie bodźców i akwizycję odpowiedzi z funkcjonalnie zorientowaną ramą interpretacyjną. Bodźce są prezentowane z wcześniej zdefiniowanych pozycji azymutalnych w warunkach kontrolowanych, odpowiedzi uczestników są zbierane za pomocą graficznego interfejsu, a metryki wydajności lokalizacji obliczane są automatycznie po zakończeniu testu. Co istotne, błędy ilościowej lokalizacji są następnie tłumaczone na klinicznie istotne kategorie za pomocą ram klasyfikacji International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF).
Protokół zastosowano u 34 dorosłych, w tym 20 osób ze słuchem normalnym i 14 osób z jednostronną głuchotą (SSD). Uczestnicy byli testowani w warunkach standaryzowanych, a ich wyniki były kwantyfikowane za pomocą średniego błędu kwadratowego (RMSE) oraz średniego błędu bezwzględnego (MAE). Wyniki były funkcjonalnie klasyfikowane zgodnie z ramami ICF. Słuchacze z normalnym słuchem konsekwentnie wykazywali niskie błędy lokalizacyjne odpowiadające branemu lub łagodnemu uszkodzeniu, podczas gdy grupa z SSD wykazywała większe błędy kątowe i wyższy poziom zaburzeń definiowanych przez ICF.
Integrując zautomatyzowany protokół lokalizacji z interpretacyjnym skalą opartą na ICF, podejście to ułatwia powtarzalną ocenę poziomej lokalizacji dźwięku, jednocześnie umożliwiając klinicznie istotną interpretację przestrzennych deficytów słuchu. Proponowane ramy wspierają testy niezależne od egzaminatora i mogą być stosowane w środowiskach klinicznych i badawczych do charakteryzowania wydajności lokalizacji w grupach słuchaczy i interwencjach.

W badaniu wzięło udział łącznie 34 uczestników: 20 dorosłych z prawidłowym słuchem (NH) oraz 14 dorosłych z jednostronną głuchotą (SSD), zdefiniowaną jako mająca ciężką do głębokiej utraty słuchu w uchu upośledzonym (> 70 dB HL) oraz uchu przeciwległym o czystej średniej tonacji ≤30 dB HL do 4 000 Hz, zgodnie z definicją SSD ustalone na podstawie międzynarodowego konsensusu2, 10. Grupa NH składała się z 12 mężczyzn i 8 kobiet, o średnim wieku 28,85 ± 5,88 roku or...

Protokół ten wprowadza zautomatyzowany system testowania lokalizacji dźwięku z precyzyjnym ustawieniem głośników oraz zintegrowaną analizą odpowiedzi, zweryfikowaną u osób ze słuchem normalnym oraz z jednostronną głuchotą. Zapewnia powtarzalną metodę oceny słuchu przestrzennego i wspiera klasyfikację funkcjonalną z wykorzystaniem ram Międzynarodowej Klasyfikacji Funkcjonowania, Niepełnosprawności i Zdrowia (ICF).

Zautomatyzowany system testowania lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu

Sound localization is a fundamental component of auditory perception, yet its clinical assessment remains technically demanding. Although free-field ...

W tym badaniu chcemy opracować w pełni zautomatyzowany system do pomiaru zdolności lokalizacji dźwięku u pacjentów z ubytkiem słuchu. Chociaż niektóre systemy zawierają pewien poziom automatyzacji, wiele solidnych testów lokalizacji nadal opiera się na nadzorze egzaminatora i ręcznych przepływach pracy. Protokół ten zapewnia kompleksową, zautomatyzowaną strukturę.Na początek należy przygotować dźwiękoszczelną kabinę o wymiarach wewnętrznych około 3 800 na 2, 200 na 2 100 milimetrów, aby zapewnić kontrolowane środowisko odsłuchu w wolnym polu, oraz zamontuj półkolistą szafę głośnikową o promieniu 3000 milimetrów wewnątrz kabiny. Zamontuj siedem głośników na szafie w odstępach 30 stopni, od minus 90 stopni do plus 90 stopni azymutu. Wszystkie głośniki ustaw na tej samej wysokości około 1050 milimetrów, odpowiadającej poziomowi głowy podczas siedzenia.Umieść każdy głośnik w równej odległości od głowy uczestnika. Podłącz głośniki do wielokanałowego interfejsu audio za pomocą zbalansowanych, ekranowanych kabli XLR. Kontroluj prezentację bodźców i akwizycję danych za pomocą komputera osobistego z systemem Windows, uruchamiającego własne oprogramowanie.Do kalibracji zaprezentuj szerokopasmowy bodziec szumowy, który odpowiada pierwiastkowi kwadratowi dopasowanym do bodźców testowych z każdego głośnika. Umieść precyzyjny miernik poziomu dźwięku klasy pierwszej z mikrofonem wolnym na statywie na wysokości głowy około 1050 milimetrów w pozycji uczestnika. Zmierz równoważny ciągły poziom dźwięku określony przez Z ważony czas uśredniony poziom ciśnienia akustycznego z każdego głośnika.Dostosuj poziomy wyjściowe tak, aby mierzony równoważny ciągły poziom dźwięku wynosił około 60 decybeli na wszystkich głośnikach. Przygotuj krzesło z regulacją wysokości wyposażone w zagłówek, aby ustabilizować pozycję głowy uczestnika podczas prezentacji bodźca. Upewnij się, że zagłówek zapewnia dotykowe sprzężenie zwrotne, aby utrzymać spójną orientację głowy do przodu podczas prezentacji bodźca.Teraz usiądź uczestnika na specjalnie zaprojektowanym krześle tak, aby głowa była wyrównana z głośnikiem przednim pod względem zera azymutu, odpowiadającym centralnej pozycji półkolistego układu. Dostosuj zagłówek tak, aby mocno przylegał do guzka potylicznego i poucz uczestnika utrzymywać kontakt z zagłówkiem przez cały test. Umieść touchpad bezpośrednio przed uczestnikiem i podaj instrukcje, jak go używać do nagrywania odpowiedzi.Wprowadź kod identyfikacyjny uczestnika oraz numer próby do graficznego interfejsu użytkownika. Wybierz status aparatu słuchowego, wybierając implant ślimakowy, aparat słuchowy lub nie, i rozpocznij sekwencję zapoznawczą, wybierając przycisk zapoznania, a następnie start. Poinstruuj uczestnika, aby przez cały czas trwania sekwencji patrzył w stronę centralnego głośnika.Automatycznie i sekwencyjnie prezentuj bodźce słuchowe z każdego głośnika podczas sekwencji zapoznawania. Wybierz przycisk pre-test w graficznym interfejsie użytkownika, aby aktywować tryb pre-test. Poinstruuj uczestnika, aby był zwrócony do głośnika czołowego i utrzymywał orientację głowy do przodu.Pokieruj uczestnika, aby nacisnął przycisk start na panelu dotykowym, gdy będzie gotowy. Po naciśnięciu przycisku start wyemituj pierwszy testowy dźwięk z jednego z głośników. Po prezentacji dźwięku przełącz wyświetlacz panelu dotykowego na mapę głośników i nagraj wybór przez uczestnika postrzeganego źródła dźwięku.Udzielaj natychmiastowej informacji zwrotnej po każdej odpowiedzi. Wyświetlaj komunikat potwierdzający poprawne odpowiedzi przed umożliwieniem przejścia do kolejnego procesu. Zaznacz właściwe położenie głośnika na mapie w przypadku błędnych odpowiedzi i odtworz dźwięk trzy razy z tego głośnika.Po trzecim okresie próbnym test wstępny jest automatycznie zakończany. Po zakończeniu testu wstępnego wybierz główny przycisk testu w graficznym interfejsie użytkownika, aby rozpocząć główną sekwencję testową. Polec uczestnikowi nacisnąć przycisk start na panelu dotykowym, aby wywołać wyświetlenie dźwięku z jednego z głośników.Po prezentacji dźwiękowej przełącz wyświetlacz touchpada na mapę z głośnikiem i nagraj wybór przez uczestnika postrzeganego miejsca dźwięku. Po każdej odpowiedzi na ekranie wyświetlany jest przycisk następny. Automatycznie przechodzisz przez zdefiniowaną liczbę prób i powtarzaj sekwencję prób, aż główny test zostanie ukończony.Pozwól systemowi automatycznie zakończyć sesję na końcu i wygenerować plik loga CSV. Zapisz każdą próbę w pliku loga, w tym przedstawiony bodziec, kierunek źródła dźwięku oraz reakcję uczestnika. Zweryfikować obliczone metryki wydajności lokalizacji, w tym średnie średnie błędu kwadratowego, średni błąd bezwzględny oraz błędy odpowiedzi w arkuszu wyników.W tym badaniu wzięło udział łącznie 34 uczestników: 20 dorosłych miało prawidłowy słuch, a 14 dorosłych jednostronną głuchotę po jednej stronie. Reprezentatywny uczestnik z prawidłowym słuchem wykazał ogólną dokładną lokalizację, z odpowiedziami wyrównanymi wzdłuż przekątnej i jednym błędem pod kątem minus 90 stopni. Reprezentatywny uczestnik z głuchotą po prawej stronie wykazał niską ogólną dokładność lokalizacji, z tendencją reakcji na nienaruszoną lewą stronę przez azymut.Stosując podejście klasyfikacji oparte na ICF, większość uczestników z jednostronną głuchotą została sklasyfikowana jako wykazujący umiarkowane do ciężkiego upośledzenia. Z jednym przypadkiem całkowitego upośledzenia i jednym bez upośledzenia. Dla porównania, grupa z normalnym słuchem była w większości klasyfikowana jako osoba bez upośledzenia, z wyjątkiem jednego uczestnika, który wykazywał łagodne upośledzenie.Protokół ten pozwala badaczom mierzyć wydajność lokalizacji dźwięku za pomocą standaryzowanego i zautomatyzowanego systemu testowania. Utrzymanie stałej pozycji głowy podczas prezentacji bodźca jest kluczowe dla uzyskania dokładnych pomiarów lokalizacji dźwięku. Przyszłe badania mogą zastosować ten protokół do porównania specjalnych wyników słuchu w grupach słuchaczy oraz w interwencjach klinicznych.

an-automated-system-for-sound-localization-testing-hearing-impaired

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Opisano zestaw testowy (IMAP) służący do pogłębionej oceny zdolności słuchowych i poznawczych wpływających na umiejętności słuchania. Jest on szybki w przeprowadzeniu, przyjazny dla dzieci i wolny od zakłóceń językowych. Generowanie bodźców oraz zarządzanie protokołem są kontrolowane za pomocą platformy programowej (IHR-STAR), co zapewnia powtarzalność procedur.

Zrozumienie procesu słuchania: zestaw testów IMAP

W niniejszym raporcie przedstawiamy w pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system umożliwiający jednoczesne badanie wielu zachowań poznawczych oraz rejestrację aktywności neuronów u gryzoni.

W pełni zautomatyzowany i wysoce wszechstronny system do badania wielorakich funkcji poznawczych i rejestracji aktywności neuronalnej u gryzoni

Opisano szybką i niedrogą metodę behawioralnego wyznaczania parametrów słuchowych, takich jak progi słyszalności, zaburzenia słuchu czy percepcje fantomowe (subiektywny szum uszny). Metoda ta wykorzystuje hamowanie wstępne (pre-pulse inhibition) reakcji przestrachu akustycznego i może być łatwo zaimplementowana w komputerze osobistym przy użyciu programowalnego przetwornika AD/DA oraz czujnika piezoelektrycznego.

Tani układ do behawioralnej audiometrii u gryzoni

Audio-based Environment Simulator (AbES) to oprogramowanie do środowiska wirtualnego, zaprojektowane w celu poprawy umiejętności nawigacji w świecie rzeczywistym u osób niewidomych.

Opracowanie wirtualnego środowiska gier opartego na dźwięku, aby pomóc w rozwijaniu umiejętności nawigacji u osób niewidomych

Ten artykuł opisuje rozwój podejścia do neurorehabilitacji, "terapii dźwiękiem wywołanej ograniczeniami (CIST)" dla nagłego odbiorczego ubytku słuchu. Celem CIST jest zapobieganie nieprzystosowawczej reorganizacji kory mózgowej poprzez wykorzystanie wzbogaconego środowiska akustycznego. CIST stanowi bezpieczne, łatwe, niedrogie i skuteczne podejście do leczenia nagłego odbiorczego ubytku słuchu.

Podejście do neurorehabilitacji w przypadku nagłego odbiorczego ubytku słuchu

Ten artykuł opisuje procedurę pomiaru wrażliwości słuchu u dzieci w wieku od 2 do 4 lat. Dzieci są szkolone w zakresie reagowania opartego na zabawie, gdy słyszą sygnał docelowy. Progi są następnie szacowane w dwuprzedziałowym, dwualternatywnym paradygmacie wymuszonego wyboru, na podstawie obserwacji zachowań dziecka.

Behawioralna ocena słuchu u dzieci w wieku od 2 do 4 lat: dwuinterwałowa procedura oparta na obserwatorze wykorzystująca uwarunkowane reakcje oparte na zabawie

Niniejsze badanie proponuje protokół do zbadania adaptacji do odwróconego słyszenia lewo-prawo, osiągniętej tylko przez urządzenia do noszenia, za pomocą neuroobrazowania, które może być skutecznym narzędziem do odkrywania zdolności adaptacyjnych ludzi do nowego środowiska w domenie słuchowej.

Metoda badania adaptacji do odwróconego słuchu lewo-prawo

Ten protokół ma na celu zbadanie podstawowych zmian elektrofizjologicznych związanych z uczeniem się u osób z głęboką głuchotą po krótkim okresie szkolenia w zakresie audio-dotykowej substytucji sensorycznej poprzez zastosowanie techniki potencjału związanego ze zdarzeniem.

Ocena treningu audio-dotykowej substytucji sensorycznej u uczestników z głęboką głuchotą z wykorzystaniem techniki potencjału związanego ze zdarzeniem

Ten artykuł opisuje baterię testów używanych do klinicznej oceny sprawności słuchowej nastoletnich, mówiących po mandaryńsku, doświadczonych użytkowników implantów ślimakowych, którzy przeszli na nową strategię kodowania cienkich struktur. Zestaw testów obejmuje mowę w cichych warunkach, mowę w hałaśliwym otoczeniu, ton leksykalny i percepcję muzyki.

Systematyczny proces oceny sprawności słuchowej u nastolatków z implantem ślimakowym we wczesnym wieku

Ten artykuł opisuje półautomatyczny pomiar amplitud i opóźnień pierwszych pięciu szczytów i dołków w przebiegu odpowiedzi słuchowej pnia mózgu. Dodatkowa procedura kompiluje dane i dodaje adnotacje do arkusza kalkulacyjnego w celu analizy przez eksperymentatora. Te bezpłatne procedury komputerowe są wykonywane przy użyciu pakietu statystycznego R. o otwartym kodzie źródłowym.

Półautomatyczna analiza amplitudy piku i opóźnienia dla przebiegów odpowiedzi słuchowej pnia mózgu przy użyciu R

Przedstawiamy protokół do oceny wpływu interwencji przewodnictwa kostnego na zdolność lokalizacji dźwięku u pacjentów z jednostronną głuchotą (SSD). Protokół ten można zastosować do oceny skuteczności urządzeń na przewodnictwo kostne w przywracaniu zdolności lokalizacji dźwięku i poprawie ogólnej jakości życia osób z SSD.

Badanie lokalizacji źródła dźwięku w głuchocie jednostronnej po interwencji przewodnictwa kostnego

Poznaj zautomatyzowany protokół oceny lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu. System wykorzystuje półokrągłą matrycę głośników i klasyfikację ICF do standaryzowanej, niezależnej od badacza diagnostyki.

Zautomatyzowany system testowania lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu

Przeglądaj więcej filmów