Zautomatyzowany system testowania lokalizacji dźwięku u osób z wadą słuchu
13 marca 2026
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).
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.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł przedstawia w pełni zautomatyzowany protokół oceny horyzontalnej lokalizacji dźwięku u dorosłych, zaprojektowany w celu przezwyciężenia ograniczeń procedur prowadzonych przez badacza oraz usprawnienia klinicznej interpretacji błędów lokalizacji. System integruje standaryzowane podawanie bodźców, zautomatyzowany pomiar odpowiedzi oraz ramy interpretacyjne oparte na Międzynarodowej Klasyfikacji Funkcjonowania, Niepełnosprawności i Zdrowia (ICF), co umożliwia powtarzalną i klinicznie istotną ocenę zdolności słuchu przestrzennego.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka słuchu
- Audiologia kliniczna
- Technologie oceny słuchu
Wstęp
- Lokalizacja dźwięku jest kluczowa dla percepcji słuchowej i codziennego funkcjonowania.
- Tradycyjne testy lokalizacji często wymagają nadzoru badacza i ręcznego punktowania.
- Istniejące protokoły mogą nie posiadać standaryzowanej interpretacji błędów lokalizacji.
- Dla zastosowań klinicznych i badawczych potrzebne są zautomatyzowane, zorientowane na funkcje narzędzia oceny.
Cel badania
- Opracowanie i walidacja w pełni zautomatyzowanego protokołu testowania lokalizacji dźwięku.
- Standaryzacja prezentacji bodźców i gromadzenia odpowiedzi w kontrolowanym środowisku.
- Przełożenie ilościowych błędów lokalizacji na kategorie istotne klinicznie z wykorzystaniem ram ICF.
Zastosowane metody
- Badania w wyciszonej kabinie z półkolistym układem głośników (siedem głośników w odstępach 30°, azymut od -90° do +90°).
- Kalibracja głośników w celu zapewnienia jednolitych poziomów ciśnienia akustycznego (ok. 60 dB SPL).
- Stabilizacja głowy uczestnika za pomocą specjalnie dostosowanego krzesła i zagłówka w celu zachowania spójnej orientacji.
- Zautomatyzowane podawanie bodźców i zbieranie odpowiedzi za pomocą graficznego interfejsu użytkownika oraz tabletu.
- Automatyczne obliczanie wskaźników wydajności (pierwiastkowy błąd średni kwadrat, średni błąd bezwzględny, obciążenie odpowiedzi).
- Funkcjonalna klasyfikacja wyników z wykorzystaniem skali opartej na ICF.
Główne wyniki
- Przebadano 34 osoby dorosłe: 20 ze słyszeniem w normie oraz 14 z głuchotą jednostronną (SSD).
- U uczestników ze słyszeniem w normie odnotowano niskie błędy lokalizacji, zakwalifikowane jako brak zaburzeń lub zaburzenia łagodne.
- U uczestników z SSD stwierdzono większe błędy kątowe oraz wyższy odsetek zaburzeń umiarkowanych do ciężkich zgodnie z klasyfikacją ICF.
- Reprezentatywne przypadki SSD wykazały tendencję odpowiedzi w stronę strony zdrowej oraz obniżoną dokładność lokalizacji.
Wnioski
- Zautomatyzowany protokół umożliwia standaryzowaną, niezależną od badacza ocenę lokalizacji dźwięku.
- Interpretacja oparta na ICF zapewnia klinicznie istotną kategoryzację deficytów słuchu przestrzennego.
- Niniejsze ramy wspierają powtarzalne badania i ewaluację kliniczną w zróżnicowanych grupach słuchaczy oraz różnych interwencjach.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Zautomatyzowane testowanie lokalizacji dźwięku rozwiązuje kluczowy problem braku standaryzowanej i powtarzalnej oceny funkcji słuchowych u osób z niedosłuchem. Poprzez integrację ilościowych miar błędów z klinicznie zwalidowanymi ramami interpretacyjnymi, system ten zwiększa pewność prognostyczną i precyzję klasyfikacji funkcjonalnej w kluczowych punktach badawczych i translacyjnych. Podejście to umożliwia wdrożenie skalowalnych procesów niezależnych od badacza, co znajduje zastosowanie zarówno w badaniach naukowych, jak i w portfelach klinicznych R&D.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia obiektywną kwantyfikację deficytów przetwarzania przestrzennego słuchu w celu mechanistycznego ograniczania ryzyka.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów terapeutycznych poprzez powiązanie błędów lokalizacji z kategoriami zaburzeń.
- Ułatwia ocenę interwencji słuchowych w oparciu o postawione hipotezy w kontrolowanych warunkach.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Zapewnia standaryzowany, zautomatyzowany test wydajności słuchu przestrzennego w różnych kohortach.
- Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki (RMSE, MAE) umożliwiające porównywalność między badaniami.
- Usprawnia przygotowanie testu i ponowne wykorzystanie platformy do screeningu związków lub urządzeń.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Zapewnia zgodność wskaźników lokalizacji z wynikami funkcjonalnymi opartymi na ICF dla zachowania ciągłości translacyjnej.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o standaryzowane progi upośledzenia.
- Wspiera przedkliniczną walidację terapeutyków słuchowych lub urządzeń w modelach istotnych dla danej jednostki chorobowej.
Integracja potoków i przepływów pracy
Niniejszy zautomatyzowany protokół łączy wczesne etapy odkryć, przesiewy i badania translacyjne, zapewniając standaryzowane, ilościowe i funkcjonalnie interpretowalne fenotypowanie słuchowe.
- Biologia odkrywcza: Obiektywnie testuje hipotezy słuchowe i wyjaśnia ścieżki słyszenia przestrzennego.
- Przesiew: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wskaźników lokalizacji do opracowywania testów.
- Analityka: Automatycznie oblicza RMSE, MAE oraz błąd odpowiedzi w celu rzetelnego porównania warunków.
- Badania translacyjne: Mapuje błędy ilościowe na stopień upośledzenia zdefiniowany według ICF, aby zapewnić zgodność między etapem przedklinicznym a klinicznym.
- Wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy skalowalną, niezależną od badacza możliwość testowania dla różnorodnych programów B+R.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność w ocenie funkcji słuchu.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje testowanie, zwiększa powtarzalność i wspiera przepływy pracy o wysokiej wydajności.
- Wartość strategiczna: Poprawia decyzje typu go/no-go oraz alokację kapitału poprzez powiązanie wskaźników ilościowych z efektami funkcjonalnymi.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację interwencji i technologii słuchowych w oparciu o dostosowanie do ryzyka.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza z zakresu neuronauki słuchowej i audiologii klinicznej w celu konfiguracji protokołu i interpretacji wyników.
- Wymagany jest dostęp do wygłuszonych pomieszczeń, skalibrowanych układów głośników oraz zautomatyzowanych systemów akwizycji danych.
- Niezbędna jest standaryzacja międzyzespołowa w celu zapewnienia spójności gromadzenia i analizy danych.
- Metoda jest dostosowalna do różnych statusów aparatów słuchowych oraz grup uczestników.
- Utrzymanie stałej pozycji głowy jest kluczowe dla dokładności pomiarów.
