Wyniki studium przypadku osób niedosłyszących

Wyniki studium przypadku osób niedosłyszących

Wyniki studium przypadku osób niedosłyszących
wykorzystujących technologię nieliniowej kompresji
częstotliwościowej
Marlene Bagatto, Susan Scollie, Danielle Glista, Vijay Parsa i Richard Seewald
Informacje podstawowe
Celem dobierania aparatów słuchowych jest zapewnienie
słyszalności w jak największym zakresie poziomów i spektrum
częstotliwości. Dla pacjentów z głuchotą typu odbiorczego w
zakresie wysokich częstotliwości osiągnięcie tego celu z technologią kompresji amplitudy stanowi z kilku powodów
prawdziwe wyzwanie. Po pierwsze, możliwości tej technologii
są ograniczone i nie zapewnia ona odpowiedniego stopnia
wzmocnienia cichych dźwięków o wysokiej częstotliwości.
Efektem ubocznym wzmocnienia w zakresie wysokich
częstotliwości może być sprzężenie pojawiające się w trakcie
korzystania z aparatu. Dlatego powszechnymi rozwiązaniami są
strategia zarządzania sprzężeniem i/lub redukcja wzmocnienia.
Dodatkowo wyjściowa szerokość pasma konwencjonalnych
aparatów słuchowych nie jest wystarczająco szeroka, aby
pacjenci z ubytkami słuchu stale słyszeli dźwięki o wysokiej
częstotliwości (Stelmachowicz i in. 2004). Powoduje to
ograniczenie słyszalności ważnych dźwięków o wysokiej
częstotliwości, zwłaszcza wśród osób o niesymetrycznym ubytku
słuchu i/lub wśród pacjentów o ubytku ciężkim do głębokiego.
Należy zwrócić uwagę na fakt, że zapewnienie słyszalności
wysokich częstotliwości osobom z ciężkim i głębokim ubytkiem
słuchu pozostaje tematem kontrowersyjnym. Duża zmienność w
zakresie wydajności wspomagania słyszenia jest spowodowana
zarówno poziomem słyszalności wysokich częstotliwości, jakie
odbiera pacjent, jak i zdolności tego pacjenta do wyodrębnienia
ze słyszalnych sygnałów istotnych informacji. Niektóre badania
wskazują, że pacjenci, którym zapewniono słyszalność w
częstotliwościach, gdzie ich ubytek słuchu jest ciężki
i/lub niesymetryczny, nie poprawili rozpoznawania mowy
(Ching, Dillon i Byrne, 1998; Ching, Dillon, Katsch i
Byrne, 2001; Hogan i Turner, 1998). Sądzi się, że wynika
to z ograniczonych możliwości wykorzystania wzmocnionych
sygnałów w tym zakresie częstotliwości. Z drugiej strony
inne badania wykazują, że istotna poprawa rozumienia
mowy, szczególnie w hałaśliwym otoczeniu, występuje,
gdy użytkownikom z niesymetrycznym niedosłuchem typu
odbiorczego dostarcza się informacji zawartych w
wysokich częstotliwościach (Plyler i Fleck, 2006;
Turner i Henry, 2002). Dodatkowo użytkownicy z
podejrzeniem „martwego pola” w odbiorze wysokich
częstotliwości lepiej radzą sobie z rozpoznawaniem mowy,
kiedy zastosowano wzmocnienie w szerokim paśmie
(Mackersie, Crocker, i Davis, 2004), podczas gdy użytkownicy
bez „martwego pola” mogą lepiej wykorzystywać sygnały o
wysokiej częstotliwości (Moore, 2004). Tak więc różnice
Wrzesień 2008
1/4
w otrzymywanych wynikach mogą wynikać z funkcjonowania
komórek włoskowatych wewnętrznych (ang. inner hair cell IHC), w tym występowania „martwego pola”, wrodzonego lub
nabytego ubytku słuchu i technologii obniżania częstotliwości.
Nieliniowa kompresja częstotliwościowa
Aby pacjenci mieli łatwy dostęp do informacji w wysokich
częstotliwościach i przenoszonych do niższych częstotliwości,
pojawiły się różne strategie przetwarzania sygnałów. Transpozycja
częstotliwości oraz technologia kompresji częstotliwościowej
stanowią dwa główne typy dostępnych współcześnie technologii
obniżania częstotliwości. Transpozycja częstotliwości przesuwa
sygnał w dół o stałą wartość wzdłuż osi częstotliwości.
Nieliniowa kompresja częstotliwościowa kompresuje szerokość
pasma wyjściowego sygnału o określony współczynnik.
W opisywanym tu studium przypadku zastosowano prototypowy
aparat słuchowy wykorzystujący technologię wielokanałowej,
nieliniowej kompresji częstotliwościowej (ang. NFC).
Ta wielokanałowa strategia kompresuje jedynie obszar wysokich częstotliwości, pasmo niższych częstotliwości nie jest
kompresowane. Celem tej strategii jest zachowanie naturalnych
współczynników formantów w niskich częstotliwościach przy
zachowaniu istotnych informacji z wyższych częstotliwości.
Ocena studium przypadku nieliniowej kompresji
częstotliwościowej (NFC)
Artykuł ten opisuje studium przypadku jednej osoby dorosłej i
jednego dziecka z utratą słuchu w zakresie wysokich
częstotliwości, korzystających z prototypowych aparatów z
NFC. Ocenę przeprowadzono zarówno obiektywnie, jak i
subiektywnie, wykorzystując do pomiarów warunki realne oraz
laboratoryjne. Wyniki i preferencje każdego z pacjentów zostały
ocenione najpierw dla technologii konwencjonalnej (kompresja
amplitudy), następnie dla technologii NFC i raz jeszcze dla
technologii konwencjonalnej. Ta strategia jest próbą ukazania
zmian behawioralnych zachodzących po interwencji, jaką jest w
tym przypadku zastosowanie NFC. W przebiegu oceny ani osoba
prowadząca eksperyment, ani uczestnik badania nie wiedzieli,
kiedy nastąpiła interwencja. Pozwoliło to na uniknięcie
wpływającej na wynik badania tendencyjności ze strony osoby
prowadzącej eksperyment lub uczestnika badania.
Prototypy aparatów słuchowych zostały dopasowane do osoby
badanej zgodnie z metodą wymaganego poziomu odczucia (ang.
Desired Sensation Level - DSL), wersja 5, wykorzystywaną podczas
dobierania aparatów słuchowych (Scollie i in. 2005; Bagatto
i in. 2005). Aparatami były albo SaviaArt 311 i 411 - cyfrowe
aparaty zauszne firmy Phonak. Wydajność aparatów sprawdzono za
pomocą audiometru diagnostycznego Audioscan Verifit, a następnie
dostosowano je do preferencji pacjentów. Opisane powyżej
czynności uznano za podstawowe dopasowanie dla technologii
konwencjonalnej. Na etapie terapii, nieliniowa kompresja NFC była
włączona i nałożyła się na podstawowe dopasowanie. Zastosowano
dwa programowalne parametry kompresji częstotliwościowej:
1) granicę częstotliwości, określający początek wyższego pasma
oraz 2) współczynnik kompresji, określający wielkość kompresji
częstotliwościowej dotyczącej wyższego pasma. Granica
częstotliwości i współczynnik kompresji zostały określone
pojedynczo.
audiometru. Badany 1105 przez około 15 lat nosił na obydwu
uszach aparaty słuchowe. Noszone przez niego obecnie aparaty, z
których korzystał przez ostatnich sześć lat, to aparaty zauszne (BTE)
z analogowym obwodem kompresji. Badanemu zależało najbardziej
na możliwości wyraźniejszego słyszenia ludzkich głosów zarówno
w cichym, jak i głośnym otoczeniu.
Poziom progu słyszenia (dB HL)
Dopasowywanie aparatu i gromadzenie danych
Częstotliwość (Hz)
Zastosowane pomiary
Rys. 1. Audiogram badanego 1105
W celu oceny dopasowania każdego aparatu słuchowego osoba
badana dokonała subiektywnych i obiektywnych pomiarów.
Zostały one wyszczególnione i opisane w tabelach 1 i 2.
Pomiary obiektywne
Wykrywanie dźwięków mowy
Rozpoznawanie spółgłosek
Identyfikacja liczby mnogiej
Cel
Ocena progów wykrywania słuchowego
głosek .(m,
\ a, u, i, sh, s)
Możliwość rozpoznawania spółgłosek o wysokiej
częstotliwości w formach słownych
pozbawionych znaczenia (np. aSHil, aSi l).
Ocena zdolności badanego do stosowania
głosek (s oraz z) w ramach słowa.
Tabela 1. Obiektywne pomiary dla ustawień aparatu słuchowego.
Pomiary subiektywne
Skrócony profil wydajności aparatu
słuchowego (ang. Abbreviated Profile of
Hearing Aid - APHAP): Prostota skróconej skali komunikacji
Domowy spis trudności słuchowych
dziecka (ang. Child's Home Inventory
for Listening Difficulty - CHILD)
Dziennik
Cel
Stosowana wobec badanych w wieku 13 lat i
starszych.
Dotyczy wydajności aparatów słuchowych,
stosowana po pierwszym miesiącu
korzystania (bez NFC) i drugim miesiącu
stosowania (z NFC).
Stosowany wobec dzieci poniżej 13 roku
życia. Wypełniany przez rodziców i dzieci.
Wypełniany na końcowym etapie badań, aby
ułatwić porównanie różnych warunków.
Wypełniany poza laboratorium, stanowi
odzwierciedlenie codziennych sytuacji.
Tabela 2. Subiektywne pomiary dla ustawień aparatu słuchowego.
Wyniki studium przypadku badanego 1105 historia przypadku
Badany 1105 to 70-letni mężczyzna ze średnim do głębokiego,
niesymetrycznym niedosłuchem typu odbiorczego w obydwu
uszach (patrz rys. 1). Zgłosił on, że przyczną utraty słuchu był
hałas. Testowanie „martwych pól” obszaru ślimaka za pomocą
testu szumu zrównującego próg (TEN) (Moore i in. 2004) nie
przyniosło jednoznacznych wyników, ponieważ przedstawienie
szumu zrównującego próg z intensywnością wystarczającą do
wytworzenia maskowania było niemożliwe z powodu ograniczeń
Wrzesień 2008
2/4
Dopasowywanie urządzeń
Aby wyeliminować sprzężenie akustyczne, podczas wstępnego
dopasowywania aparatów słuchowych zastosowano w obydwu
aparatach funkcję menedżera sprzężenia. Badany 1105 miał pewne
trudności z dopasowaniem wzmocnienia dla wysokich
częstotliwości. Kiedy w aparatach słuchowych ustawiono
zalecane wzmocnienie dla częstotliwości, badany często
zgłaszał „zgrzytanie”, szczególnie w przypadku głośnych
dźwięków. Zgłaszał on także, że podczas noszenia aparatów
pojawiało się zjawisko pogłosu. Podstawowe ustawienia zostały
zakończone w czasie czterech tygodni, podczas których badany
czterokrotnie był laboratorium w celu wyregulowania aparatów.
Okres aklimatyzacji, łącznie z końcowymi ustawieniami, trwał
około pięciu tygodni. Po przetwarzania NFC na etapie terapii
granicę częstotliwości ustawiono na 2600 Hz, przy współczynniku
NFC wynoszącym 5:1. Parametry te zostały wybrane w oparciu
o pomiary wyjściowe słyszalności wysokiej częstotliwości
głosek /s/ oraz /sh/, a także w oparciu o jakość dźwięku w
ocenie osoby prowadzącej badania (Scollie i in. przegląd). Po
zastosowaniu w aparatach przetwarzania NFC badany nie
zgłosił znaczących zmian w jakości dźwięku w porównaniu do
jakości dźwięku aparatów słuchowych bez przetwarzania NFC.
Wyniki pomiarów obiektywnych
Po zastosowaniu przetwarzania NFC uczestnik badania wykazał
znaczący postęp, jeżeli chodzi o rozpoznawanie głoski /sh/, nie
nastąpiła jednak istotna zmiana w rozpoznawaniu głoski /s/
(p<0,05). Nie udało się unormować zdolności badanego do
rozpoznawania dźwięków mowy dla żadnej strategii przetwarzania.
Ogólna sprawność badanego 1105 zakresie rozpoznawania mowy
uległa znaczącej poprawie po zastosowaniu NFC. W szczególności
zdolność badanego do rozpoznawania form liczby mnogiej uległa
poprawie z 45% dla technologii konwencjonalnej do 85% przy
zastosowaniu NFC. Jego zdolność do rozpoznawania spółgłosek
wysokiej częstotliwości w formach słownych pozbawionych
znaczenia po zastosowaniu przetwarzania NFC nie wzrosła
znacząco.
Subiektywna wydajność i preferencje
Wyniki zastosowania profilu APHAP-EC dla tej osoby badanej nie
wskazują poprawy wynikającej z użycia technologii NFC w porówaniu
z technologią konwencjonalną. Dodatkowo komentarze w
dzienniku badanego nie wskazują, aby podczas codziennych sytuacji
słyszenia preferował on jeden z typów przetwarzania sygnału.
Badany 2063 – historia przypadku
Poziom progu słyszenia (dB HL)
Badany 2063 to 14-letni chłopiec z lekkim do głębokiego,
niesymetrycznym niedosłuchem typu odbiorczego w obydwu uszach
(patrz rys. 2). Jego matka poinformowała, że utrata słuchu została
spowodowana przez zastosowanie respiratora w wyniku
trudności z oddychaniem. Testowanie „martwych pól” obszaru ślimaka za pomocą testu szumu zrównującego próg (ang.
Threshold Equalizing Noise - TEN) (Moore, 2004) wykazało brak
„martwych pól” w prawym uchu i „martwe pola” przy 3000 Hz
w lewym uchu. Przed przystąpieniem do badań badany 2063
przez około 11 lat nosił w obydwu uszach aparaty słuchowe, a
noszone przez niego obecnie aparaty, to aparaty zauszne (BTE) z
cyfrowym obwodem kompresji. Badany nie zgłosił żadnych
poważnych zastrzeżeń w związku z używanymi obecnie aparatami.
Częstotliwość (Hz)
identyfikację rzędu 55% w zakresie rozpoznawania form liczby
mnogiej przy zastosowaniu technologii konwencjonalnej i
poprawę rzędu 80% przy zastosowaniu przetwarzania NFC.
Subiektywna wydajność i preferencje
Wyniki zastosowania profilu APHAP-EC dla tej osoby badanej
nie wskazują poprawy wynikającej z użycia technologii NFC w
porównaniu z aparatami słuchowymi działającymi bez tej technologii. Natomiast komentarze w dzienniku wykazują, że
podczas codziennych sytuacji słyszenia badany preferował
stosowanie
NFC. Wyraźnie preferowane były możliwość
rozumienia mowy, jakość głosów ludzkich oraz większa
głośność NFC w porównaniu z dopasowaniem bez tej technologii.
Omówienie
W obydwu studiach przypadku zilustrowano wyniki zastosowania
prototypowych aparatów słuchowych z funkcją NFC w porównaniu
do tych samych aparatów bez NFC. Technologia NFC została
oceniona zarówno w warunkach obiektywnych, jak i subiektywnych.
Badani to osoby z ubytkami słuchu od ciężkiego do głębokiego w
zakresie wysokich częstotliwości, a ustawienie w obydwu
przypadkach parametrów funkcji NFC było bardzo podobne.
Obydwa przypadki wykazały istotną poprawę przynajmniej jednego
z zadań rozpoznawania mowy, gdy funkcja NFC była aktywna.
Przy porównywaniu dwóch badanych interesującym okazał się
fakt, że z dwóch badanych dorosły nie poinformował o
preferowaniu technologii NFC, chociaż wydajność jego odbioru
wzrosła. Do sytuacji takiej nie doszło w przypadku dziecka. W
porównaniu z konwencjonalną technologią preferencje dziecka
były po stronie technologii NFC. Tego typu materiały sugerują, że
stały rozwój mowy i języka u dzieci wymaga większej słyszalności
w zakresie wysokich częstotliwości niż u osób dorosłych, co
sugeruje kierunek badań, które będą prowadzone w przyszłości
(Stelmachowicz, Pittman, Hoover, Lewis i Moeller, 2001).
Rys. 2. Audiogram badanego 2063
Dopasowywanie urządzeń
Po kilku dniach badany zgłosił, że ustawienia głośności dla średnich
i cichych dźwięków są niewystarczające. Aparaty zostały
dostosowane tak, aby lepiej odzwierciedlały dopasowanie
poprzednich aparatów słuchowych. Ponieważ dostosowanie
zostało zaakceptowane przez badanego, potraktowano
zmodyfikowane ustawienia jako podstawowe dla tego
badania. Po dopasowaniu NFC granicę częstotliwości
ustawiono na 2300 Hz przy współczynniku NFC wynoszącym 6:1.
Badany nie dostrzegł po zastosowaniu NFC znaczącej zmiany,
jeżeli chodzi o jakość dźwięku lub jego głośność.
Konkludując, wprowadzenie technologii NFC porównaniu do
konwencjonalnej technologii znacząco poprawia słyszenie zarówno u
dorosłych, jak i u dzieci. Jednak dorosła osoba badana nie
potwierdziła swoich preferencji w stosunku do technologii NFC, w
odróżnieniu od badanego dziecka, które wybrało ją jako preferowaną.
Wyniki pomiarów obiektywnych
Po zastosowaniu etwarzania NFC w porównaniu do technologii
konwencjonalnej młody uczestnik badania wykazał znaczący
postęp, jeżeli chodzi o rozpoznawanie głoski /s/, nie nastąpiła
jednak istotna zmiana w rozpoznawaniu głoski /sh/ (p<0,10).
Nie udało się unormować zdolności badanego do rozpoznawania
dźwięków mowy dla żadnej ze strategii przetwarzania. Jego
zdolność do rozpoznawania spółgłosek wysokiej częstotliwości
w formach słownych pozbawionych znaczenia uległa poprawie
z 70% przy zastosowaniu technologii konwencjonalnej do
87% przy zastosowaniu przetwarzania NFC. Uzyskał on
Wrzesień 2008
3/4
www.phonak.pl
Podziękowania
Wyrażamy wdzięczność Melissie Polonenko, Andreasowi
Seelischowi i Julianne Tenhaaf za pomoc w gromadzeniu
danych. Niniejszą pracę wspierały: The Hearing Foundation of
Canada, The Natural Sciences and Engineering Research
Council of Canada (Collaborative Health Research Projects), The
Canada Foundation for Innovation, The Masons Help-2-Hear
Foundation oraz Phonak AG.
Literatura
Materiały źródłowe
Bagatto M., Moodie S., Scollie S., Seewald R., Moodie
K., Pumford J., i Liu K.P.R. (2005). Clinical protocols for
hearing instrument fitting in the Desired Sensation Level
Method. Trends in Amplification, 9(4), 199-226.
Scollie S., Seewald R., Cornelisse L., Moodie S., Bagatto M.,
Laurnagaray D., Beaulac S. i Pumford J. (2005). The Desired
Sensation Level multistage input/output algorithm. Trends in
Amplification, 9(4), 159-197.
Ching T.Y.C., Dillon, H. i Byrne D. (1998). Speech recognition of
hearing-impaired listeners: Predictions from audibility and the
limited role of high-frequency amplification. Journal of the
Acoustical Society of America, 103(2), 1128-1140.
Scollie S., Parsa V., Glista D., Bagatto M.P., Wirtzfeld M. i
Seewald R. (przegląd). Evaluation of nonlinear frequency
compression I: Fitting Rationale. Ear and Hearing, przegląd.
Ching T.Y.C., Dillon H. Katsch R. i Byrne D. (2001). Maximizing
effective audibility in hearing aid fitting. Ear and Hearing, 22(3),
212-224.
Glista D.A., Scollie S.D., Bagatto M.P., Seewald R.C. i Johnson
A. (przegląd). Evaluation of nonlinear frequency compression II:
Clinical outcomes. Ear and Hearing, przegląd.
Stelmachowicz P.G., Pittman A.L., Hoover B.M., Lewis D.E. i Moeller
M.P. (2004). The importance of high-frequency audibility in the
speech and language development of children with hearing
loss. Archives of Otolaryngology – Head & Neck Surgery, 130(5),
556-562.
Turner C.W. i Henry B. (2002). Benefits of amplification for
speech recognition in background noise. Journal of the
Acoustical Society of America, 112, 1675-1680.
Hogan C.A. i Turner C.W. (1998). High-frequency audibility:
Benefits for hearing-impaired listeners. Journal of the
Acoustical Society of America, 104(1), 432- 441.
Mackersie C.L., Crocker T.L. i Davis R. (2004). Limiting highfrequency hearing aid gain in listeners with and
without suspected cochlear dead regions. Journal of the
American Academy of Audiology, 15, 498-507.
Moore B.J. (2004). Dead regions in the cochlea: Conceptual
foundations, diagnosis, and clinical applications. Ear and
Hearing, 25(2), 98-116.
Serwis AudiologyOnline
(www.audiologyonline.com) - Przedruk za
zgodą.
Wrzesień 2008
4/4
www.phonak.pl
© Phonak AG Wszelkie prawa zastrzeżone
Plyler P.N. i Fleck E.L. (2006). The effects of high-frequency
amplification on the objective and subjective performance of
hearing instrument users with varying degrees of
high-frequency hearing loss. Journal of Speech,
Language, and Hearing Research, 49(3), 616-627.