Teste de localização da fonte sonora na surdez unilateral após intervenção de condução óssea

Summary

Apresentamos um protocolo para avaliar o impacto da intervenção de condução óssea na capacidade de localização sonora em pacientes com surdez unilateral (SSD). Este protocolo pode ser aplicado para avaliar a eficácia dos dispositivos de condução óssea na restauração das habilidades de localização sonora e na melhoria da qualidade de vida geral de indivíduos com SSD.

Abstract

A surdez unilateral (SSD), em que há perda auditiva severa a profunda em um ouvido e audição normal no outro, é uma condição auditiva prevalente que afeta significativamente a qualidade de vida das pessoas afetadas. A capacidade de localizar com precisão as fontes sonoras é crucial para várias atividades cotidianas, incluindo comunicação de fala e consciência ambiental. Nos últimos anos, a intervenção por condução óssea surgiu como uma solução promissora para pacientes com SSD, oferecendo uma alternativa não invasiva aos aparelhos auditivos tradicionais de condução aérea. No entanto, a eficácia dos dispositivos de condução óssea (BCDs), especialmente em termos de melhoria das habilidades de localização sonora, continua sendo um tópico de considerável interesse.

Aqui, apresentamos um protocolo para avaliar o impacto da intervenção de condução óssea na capacidade de localização sonora em pacientes com SSD. O protocolo inclui a configuração experimental (uma sala com tratamento acústico e um conjunto semicircular de alto-falantes), estímulos e métodos de análise de dados. Os participantes indicam a direção percebida das rajadas de ruído e suas respostas são analisadas usando raiz quadrada média do erro (RMSE) e viés. Os resultados do teste de localização sonora antes e depois da intervenção de condução óssea são relatados e comparados. Apesar de não haver diferenças significativas, a maioria dos pacientes (71%) apresentou um viés de localização claramente para o lado da intervenção após a intervenção por condução óssea. O estudo conclui que a intervenção de condução óssea pode melhorar prontamente certas habilidades de localização sonora em pacientes com SSD, oferecendo evidências para apoiar a eficácia dos BCDs como tratamento para SSD.

Introduction

A localização sonora, a capacidade de identificar a origem precisa dos estímulos auditivos, é uma habilidade auditiva crítica que sustenta uma série de funções essenciais na vida diária, incluindo comunicação eficaz, navegação segura pelos ambientes e a capacidade de se orientar no espaço. Quando um indivíduo experimenta surdez unilateral (SSD), a capacidade do sistema auditivo de localizar sons fica gravemente comprometida. Isso ocorre porque nossos cérebros normalmente dependem da comparação das informações sonoras recebidas por ambos os ouvidos para calcular a localização das fontes sonoras com precisão.

O sistema auditivo humano emprega técnicas sofisticadas de processamento de sinais para localizar fontes sonoras, contando com diferenças de tempo interaurais (ITDs) e diferenças de nível interaural (ILDs) como pistas primárias. ITDs referem-se ao pequeno atraso de tempo entre a chegada do som em cada ouvido, que fornece informações sobre o azimute da fonte sonora. As DPIs, por outro lado, representam a diferença nos níveis de som entre as duas orelhas. O sistema auditivo integra essas pistas com outros fatores, como pistas espectrais e movimentos da cabeça, para formar uma representação espacial precisa do ambiente auditivo ^1,2. Essas pistas binaurais são processadas e integradas para nos permitir determinar a direção de onde um som está vindo. No entanto, quando a audição em um ouvido é prejudicada, esse processamento bilateral é interrompido, levando a dificuldades na localização dos sons.

Os dispositivos de condução óssea (BCDs) oferecem uma solução promissora para indivíduos com SSD ^3,4. Esses dispositivos funcionam transmitindo vibrações sonoras diretamente para a cóclea através dos ossos do crânio, contornando assim o ouvido externo e médio danificado. Os BCDs são particularmente úteis para pessoas com perda auditiva condutiva ou mista, bem como para indivíduos com SSD. Os benefícios da tecnologia de condução óssea para pacientes com SSD foram documentados em pesquisas anteriores. Por exemplo, um estudo de Chandrasekar et al. demonstrou que os dispositivos de condução óssea melhoraram significativamente o reconhecimento de fala no ruído para indivíduos com SSD³. Da mesma forma, uma revisão de meta-análise de Huang et al. destacou os efeitos positivos dos BCDs na percepção da fala e na qualidade de vida desses pacientes⁴.

Apesar dessas evidências, o impacto específico da intervenção por condução óssea nas habilidades de localização sonora em pacientes com SSD não é tão bem compreendido. Por exemplo, Agterberg et al. relataram que o desempenho de localização sonora de pacientes com surdez unilateral não é melhorado ao ouvir com um dispositivo de condução óssea⁵. Algumas revisões sistemáticas, como a de Kim et al., relataram que seis estudos anteriores com 139 casos com Aparelhos Auditivos Ancorados no Osso (BAHA) mostraram que o percentual de identificação correta da localização sonora estava entre 13% e 65,8% antes do implante do BAHA e entre 15% e 68,5% após o implante, mas sem significância estatística⁶. Como esses estudos usaram a porcentagem de precisão da localização da fonte sonora em que a pontuação exigia a identificação precisa do alto-falante emissor entre vários alto-falantes, acreditamos que o nível de dificuldade é relativamente alto. Em contraste, nosso método de avaliação avalia o erro angular da localização da fonte sonora e usa a raiz quadrada média para pontuação. Portanto, consideramos nosso método mais adequado para as demandas de testes agudos.

Para preencher essa lacuna na literatura, o presente estudo tem como objetivo avaliar a eficácia do BCD na restauração das habilidades de localização sonora em pacientes com SSD. Estamos usando a configuração de alto-falante descrita por van de Heyning et ^al.7. Desenvolvemos um protocolo para testar a localização sonora que envolve avaliações pré e pós-intervenção. Os participantes serão testados em condições assistidas (usando o BCD) e não assistidas para comparar seu desempenho de localização. Ao examinar as mudanças nas habilidades de localização sonora antes e depois da implementação da intervenção de condução óssea, este estudo fornecerá informações valiosas sobre os benefícios potenciais dos BCDs para pacientes com SSD. As descobertas podem contribuir para uma melhor compreensão de como esses dispositivos podem ser otimizados para melhorar a consciência espacial e a função auditiva de forma mais ampla, melhorando assim a qualidade de vida geral de indivíduos com SSD.

Protocol

Neste estudo, participaram 14 crianças com TF congênita, equipadas com próteses auditivas de condução óssea. Os critérios de inclusão para os participantes foram um diagnóstico confirmado de TF. Os participantes foram recrutados em uma clínica especializada em audiologia e informados sobre o objetivo do estudo, procedimentos e potenciais riscos e benefícios. O consentimento informado foi obtido dos pais ou responsáveis legais dos participantes antes de sua inclusão no estudo.

1. Configuração

NOTA: Esta seção descreve o procedimento para conduzir um experimento de localização de som usando a ferramenta de software referenciada. O experimento foi projetado para avaliar a capacidade dos participantes de localizar uma fonte de som em uma configuração de campo livre. O teste de localização foi realizado em uma sala com tratamento acústico com sete alto-falantes (ver Fig. 2 em Van de Heyning et al.)⁷ igualmente distribuído ao longo de um semicírculo entre -90° (esquerda) e 90° (direita) azimute. A configuração do alto-falante é escolhida devido a considerações práticas. Os materiais necessários para este experimento estão incluídos na Tabela de Materiais.

1. Certifique-se de que um PC Windows com um driver de áudio compatível e uma placa de som multicanal esteja disponível.
2. Conecte alto-falantes com alimentação ativa à placa de som usando cabos balanceados.
3. Configure o hardware de áudio de acordo com as instruções do fabricante, garantindo uma reprodução sem falhas e separação de canais suficiente.
4. Posicione os alto-falantes em uma configuração circular seguindo as diretrizes⁶. Coloque o assunto no centro do semicírculo, de frente para o alto-falante frontal. Use o software para configurar os alto-falantes no arranjo de semicírculo desejado com um ângulo de 30° entre cada alto-falante adjacente (consulte a Figura 1). Certifique-se de que o centro da parte emissora de som dos alto-falantes esteja no nível de um plano hipotético que passa pelos canais auditivos do sujeito, ajustando a altura da cadeira de acordo com a altura e o tamanho do assunto.

2. Calibração

1. Escolha o driver de áudio apropriado no software.
2. Selecione a placa de som compatível com ASIO na lista de dispositivos disponíveis.
3. Revise e configure os parâmetros necessários no menu de configuração, incluindo:
   1. ShowResults: escolha quando exibir os resultados durante o experimento (ao vivo, final, silencioso ou fechado).
   2. DummyLSwarning: Ative ou desative a mensagem de aviso indicando a presença de alto-falantes fictícios.
   3. trainingMode: Ative ou desative o modo de treinamento, em que o alto-falante de destino é destacado até que uma resposta seja dada.
   4. includeTrainingModeResults: Escolha se deseja incluir os resultados do modo de treinamento nas tabelas e figuras de resumo.
   5. includeDemoModeResults: escolha se deseja incluir os resultados do modo de demonstração nas tabelas e figuras de resumo.
   6. quickMode: Ative ou desative o modo rápido, que reduz os níveis de apresentação e o número de apresentações por palestrante.
   7. colormap: Selecione os mapas de cores para o conjunto de dados e os gráficos de matriz de confusão.
   8. nLS: Especifique o número total de alto-falantes clicáveis (reais e fictícios).
      NOTA: Alto-falantes fictícios significam que nenhum som será emitido pelo alto-falante durante todo o processo de localização da fonte de som. Alto-falantes reais têm sons.
   9. nRep: Especifique o número de repetições por alto-falante.
   10. LSCircleStart/End: Especifique a extensão do ângulo da configuração circular.
   11. colormapDataSet: Selecione o mapa de cores para o gráfico do conjunto de dados.
   12. colormapConfusion: Selecione o mapa de cores para o gráfico de matriz de confusão.
4. Consulte as instruções de calibração fornecidas no software para calibrar o sistema usando um sinal de ruído CCITT e um medidor SPL com configuração de ponderação A.
   1. Revise as configurações do driver do dispositivo de som.
   2. Inicie o procedimento de calibração clicando em Extras | Calibrar.
   3. Verifique o mapeamento de saída do alto-falante para o canal das placas de som. Atribua alto-falantes fictícios somente de resposta ao canal 0.
   4. Clique no botão de um alto-falante para reproduzir o ruído de calibração de 10 se nesse alto-falante.
   5. Meça o nível de pressão sonora com a ponta do medidor de NPS na posição virtual da cabeça do sujeito de teste apontando para o alto-falante ativo. Consulte o manual do medidor SPL sobre a posição de medição correta. Defina o medidor de nível de som para medir o nível de som equivalente ponderado A LAeq (tempo de integração lento).
   6. Ajuste o(s) ganho(s) do alto-falante/sistema para atingir um nível de ruído de aproximadamente 70 dBA (LAeq 67-75) dB permitido). Insira o nível de ruído LAeq realmente medido no respectivo campo de calibração.
   7. Repita as etapas 2.4.3-2.4.6 para cada um dos alto-falantes restantes.
   8. Conclua a calibração clicando em Concluído.
5. Clique no botão de verificação de calibração para validar a configuração. Com esta etapa, os alto-falantes representarão o estímulo de sinais (1,2) para o operador avaliar o NPS em comparação com os resultados da calibração.

3. Experiência

1. Especifique metadados: Insira as informações do participante, incluindo ID do sujeito, tipo de aparelho auditivo e comentários opcionais.
2. Configure qualquer alto-falante fictício somente de resposta atribuindo-os ao canal 0 durante a calibração. Uma caixa amarela na parte superior indicará a presença de alto-falantes fictícios. Se o parâmetro de configuração DummyLSwarning for verdadeiro, um texto dentro da caixa mostrará o número de alto-falantes fictícios.
3. Escolha a pasta de estudo onde os resultados serão salvos.
4. Clique no botão Iniciar para iniciar o experimento.
   1. O participante receberá estímulos auditivos e será solicitado a responder selecionando a localização da fonte sonora percebida. Peça às crianças que são capazes de identificar números que relatem verbalmente o número do alto-falante correspondente e peça às pessoas que não têm essa habilidade que apontem diretamente para o alto-falante que acreditam estar produzindo o som.
   2. Deixe o software apresentar aleatoriamente dois estímulos de ruído de formato espectral com duração de 1 s, incluindo tempos de subida e descida de 20 ms. Os estímulos serão apresentados consecutivamente em um dos três níveis selecionados aleatoriamente: 60 dB NA, 65 dB NA e 70 dB. HL. O número de apresentações é de seis por palestrante (dois estímulos em três níveis).
      NOTA: O uso de dois tipos de ruído visa confundir pistas espectrais monoaurais e evitar a superestimação do desempenho de localização.
5. Visualize os resultados em tempo real (modo ao vivo) ou após a conclusão do experimento (modo final). Os resultados incluem a matriz de confusão, raiz quadrada média (RMS), VIAS e desvio padrão (STD) do erro angular.
   NOTA: Valores positivos indicam um viés para a direita, enquanto valores negativos indicam um viés para a esquerda. Quanto mais o valor se desvia de 0, mais pronunciado é o viés lateral, indicando pior capacidade de localização.

4. Análise dos dados

1. Carregue e analise os resultados salvos anteriormente usando a função Carregar e analisar . Selecionar no Menu | Arquivo | Carregue e analise para carregar o arquivo MAT de uma medição antiga. A figura do resultado será mostrada com a matriz de confusão em uma figura separada.
2. Gere tabelas e figuras de resumo para todos os resultados individuais na pasta de estudo clicando em Arquivo | Criar resumo.
   NOTA: A função verifica todos os arquivos válidos do Excel e MATLAB que correspondem ao padrão LOC*.xlsx e LOC*.mat na pasta de estudo e em todas as subpastas.
3. Visualize o conjunto de dados plotando o número de medições para cada participante sobre a etiqueta de visita clínica e o número da visita clínica.
4. Exporte os dados resumidos como planilhas, incluindo dados brutos e estatísticas calculadas. As planilhas de saída são nomeadas Summary_of_all_LOC_measurements.xlsx e Summary_of_all_LOC_measurements_RAW.xlsx
5. Exporte gráficos de dispersão e boxplots para RMS, BIAS e STD de erros angulares, agrupados por tag de visita clínica e número de visita clínica. Os gráficos de dispersão mostram todos os erros RMS, BIAS e STD de angulares ao longo do tempo. Os IDs dos sujeitos são codificados por cores e as tags de visita clínica são codificadas por símbolos de marcadores, conforme mostrado na legenda.
6. Execute a análise em lote e exporte matrizes de confusão como imagens PNG para todos os arquivos MAT na pasta de estudo.

5. Redefinição de fábrica

1. Use a função Factory Reset para redefinir o software para suas configurações padrão.

Results

Neste estudo, participaram 14 crianças com TF, equipadas com próteses auditivas por condução óssea. A faixa etária dos participantes (9 meninos, 5 meninas) foi de 5 a 12 anos, com mediana de 7,78 anos (ver Tabela 1). Sem dispositivo de condução óssea do lado direito na Figura 2, o resultado dessa criança com surdez do lado esquerdo mostrou um claro viés para a direita (BIAS = 53,6°) e RMS = 95,5°). Com o dispositivo de condução óssea no lado direito na Figura 3, a capacidade geral de localização sonora dessa criança com surdez do lado esquerdo melhorou até certo ponto, com o viés para a direita reduzido para BIAS = 10,7° e a precisão da localização melhorada (RMS = 82,9°).

Entre as 14 crianças testadas, não houve diferenças significativas no RMSE (P = 0,63) e no desvio padrão do erro angular (STDE) (P = 0,15) antes e após a intervenção (testes pareados não paramétricos, e um valor de P < 0,05 é estatisticamente significativo). No entanto, 71% (10 de 14) das crianças mostraram uma mudança no viés para o lado da intervenção, indicando uma mudança na direção da localização da fonte sonora para o lado da intervenção. No entanto, devido a grandes diferenças individuais e um tamanho de amostra relativamente pequeno, não houve diferença significativa no viés geral (P = 0,32) antes e depois da intervenção. Em resumo, a utilização de BCDs pode melhorar prontamente os recursos de localização de som entre os indivíduos até certo ponto. No entanto, o grau de melhora pode variar entre os indivíduos.

Figura 1: Exemplo de configuração e um único estímulo e registro de resposta correspondente. O teste de localização foi realizado em uma sala com tratamento acústico com sete alto-falantes distribuídos igualmente ao longo de um semicírculo entre -90° (esquerda) e 90° (direita) azimute. O sujeito foi colocado no centro do semicírculo, de frente para o alto-falante frontal. O ângulo α é o erro angular da apresentação. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Exemplo de resultado sem intervenção BCD. Sem dispositivo de condução óssea do lado direito, o resultado dessa criança com surdez à esquerda mostrou RMS = 95,5°, BIAS = 53,6°, DST = 80,6°. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Exemplo de resultado com intervenção BCD. Com dispositivo de condução óssea do lado direito, o resultado dessa criança com surdez do lado esquerdo mostrou RMS = 82,9°, BIAS = 10,7°, DST = 83,8°. Em comparação com a Figura 2, os valores de RMS e STD estão próximos, mas o BIAS diminuiu para 10,7°, onde 0° não representa nenhum viés lateral. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Assunto nº	Sexo	Lado	Idade (anos)
1	Macho	L	6
2	Macho	L	12
3	Macho	L	7
4	Macho	L	11
5	Macho	L	8
6	Macho	L	6
7	Fêmea	L	5
8	Fêmea	L	5
9	Macho	L	9
10	Fêmea	R	10
11	Fêmea	R	9
12	Macho	R	7
13	Macho	R	7
14	Fêmea	R	7

Tabela 1: Características demográficas dos participantes.

Discussion

Crianças com 5 anos ou mais com perda auditiva são capazes de realizar este teste com sucesso. Para aqueles com SSD, a aplicação aguda de próteses auditivas por condução óssea durante o teste de localização da fonte sonora demonstrou um nível de melhora no viés, embora esse aprimoramento não tenha alcançado significância estatística em termos de redução do RMSE STDE. A melhoria também pode ser um efeito de aprendizado.

O potencial para melhorias mais significativas com o uso prolongado do dispositivo, impulsionado pelo processamento neural e central, sugere uma área que merece uma investigação mais aprofundada. Long et al. argumentam que a capacidade de localização da fonte sonora pode melhorar com os⁸ anos de idade. A principal necessidade de reabilitação da grande maioria dos pais de crianças com TF é melhorar sua capacidade de localizar fontes sonoras, seguida por sua capacidade de reconhecer a fala na presença de ruído, por isso é necessário explicar a localização da fonte sonora e a lógica do programa de intervenção em detalhes para pacientes com TF antes da intervenção e ajudá-los a estabelecer uma expectativa razoável do efeito.

O impacto da intervenção do implante coclear (IC) na capacidade de localização da fonte sonora na surdez unilateral (SSD) foi bem estabelecido, com melhorias significativas demonstradas em estudos anteriores⁹. As habilidades de localização sonora em pacientes com SSD não são totalmente compreendidas. No entanto, por vários motivos, como medo de cirurgia, anomalias no desenvolvimento do nervo auditivo ou restrições econômicas, muitos pacientes com SSD optam por dispositivos de condução óssea (BCDs) como forma de intervenção. A questão de saber se a intervenção BCD pode melhorar a capacidade de localização da fonte sonora em pacientes com SSD requer uma avaliação cuidadosa.

Estudos anteriores usaram predominantemente um sistema de pontuação que exige que os participantes façam julgamentos completamente precisos da fonte do som, levando a conclusões de que não há diferenças significativas na capacidade de localização antes e depois da intervenção do dispositivo de condução óssea 10,11,12,13,14,15. No entanto, Monini et al. relataram uma melhora na localização do som ao ouvir com um BCD¹⁶. Nosso estudo procurou explorar se o método adotado em nossa pesquisa poderia produzir resultados diferentes ou mais sutis. Este protocolo tem alguns pontos críticos a serem lembrados. O nível máximo de pressão sonora não deve exceder 75 dBA e o externo amplificação não deve mudar após a calibração. Quaisquer outros aplicativos que possam acessar o dispositivo de som durante o experimento devem ser desativados. Este método de exame pode avaliar efetivamente a capacidade de localização da fonte sonora de crianças com SSD, fornecendo referência para a seleção de planos de tratamento. Uma limitação desse teste é que, em crianças, ele requer atenção prolongada e obediência aos comandos do operador, especialmente em crianças mais novas.

Em conclusão, embora os BCDs já tenham demonstrado seu valor na melhoria da comunicação para aqueles com SSD, este estudo lançará luz sobre sua capacidade de abordar um dos aspectos mais desafiadores da localização do som da perda auditiva. Esperamos que pesquisas futuras com amostras maiores forneçam mais informações que possam informar a prática clínica e oferecer conselhos mais detalhados aos pacientes com SSD que buscam orientação.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
		de tempo de execução 2015a x32 ou MATLAB R2018a	1
Driver			1
Focusrite Scarlett 18i20 3ª geração ou outra placa			1
Cadeira			1
Ferramenta de software LOC para localização de som com licença			1
Alto-falante M-Audio BX5 D3			7
			1
Pro snake 17620/10 Cabo de Áudio 10m(Cabo de áudio TRS balanceado)			7
Medidor			1
Fita			1
PC Windows			1