Tests zur Lokalisierung von Schallquellen bei einseitiger Taubheit nach Knochenleitungseingriffen

Wir stellen ein Protokoll vor, um den Einfluss von Knochenleitungsinterventionen auf die Schalllokalisationsfähigkeit bei Patienten mit einseitiger Taubheit (SSD) zu bewerten. Dieses Protokoll kann angewendet werden, um die Wirksamkeit von Knochenleitungsgeräten bei der Wiederherstellung der Schalllokalisierungsfähigkeiten und der Verbesserung der allgemeinen Lebensqualität von Personen mit SSD zu bewerten.

Die einseitige Taubheit (SSD), bei der es auf einem Ohr zu einem starken bis hochgradigen Hörverlust und auf dem anderen zu einem normalen Gehör kommt, ist eine weit verbreitete Hörerkrankung, die die Lebensqualität der Betroffenen erheblich beeinträchtigt. Die Fähigkeit, Schallquellen genau zu lokalisieren, ist entscheidend für verschiedene alltägliche Aktivitäten, einschließlich Sprachkommunikation und Umweltbewusstsein. In den letzten Jahren hat sich die Knochenleitungsintervention als vielversprechende Lösung für Patienten mit SSD erwiesen und bietet eine nicht-invasive Alternative zu herkömmlichen Luftleitungshörgeräten. Die Wirksamkeit von Knochenleitungsgeräten (BCDs), insbesondere im Hinblick auf die Verbesserung der Schalllokalisierungsfähigkeiten, bleibt jedoch ein Thema von erheblichem Interesse.

In dieser Arbeit stellen wir ein Protokoll vor, um den Einfluss von Knochenleitungsinterventionen auf die Schalllokalisationsfähigkeit bei Patienten mit SSD zu bewerten. Das Protokoll umfasst den Versuchsaufbau (einen schallbehandelten Raum und eine halbkreisförmige Anordnung von Lautsprechern), Stimuli und Datenanalysemethoden. Die Teilnehmer geben die wahrgenommene Richtung von Rauschausbrüchen an, und ihre Antworten werden mit Hilfe des mittleren quadratischen Fehlers (RMSE) und der Verzerrung analysiert. Die Ergebnisse der Schalllokalisierungstests vor und nach dem Knochenleitungseingriff werden berichtet und verglichen. Obwohl es keine signifikanten Unterschiede gab, zeigten die meisten Patienten (71%) nach der Knochenleitungsintervention eine deutliche Lokalisationsverzerrung zugunsten der Interventionsseite. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass eine Knochenleitungsintervention bestimmte Schalllokalisierungsfähigkeiten bei Patienten mit SSD sofort verbessern kann, was die Wirksamkeit von BCDs als Behandlung von SSD unterstützt.

Die Lokalisierung von Geräuschen, die Fähigkeit, den genauen Ursprung von auditiven Reizen zu lokalisieren, ist eine wichtige auditive Fähigkeit, die eine Vielzahl wesentlicher Funktionen im täglichen Leben untermauert, darunter effektive Kommunikation, sichere Navigation durch Umgebungen und die Fähigkeit, sich im Raum zu orientieren. Wenn eine Person an einseitiger Taubheit (SSD) leidet, ist die Fähigkeit des Gehörs, Geräusche zu lokalisieren, stark beeinträchtigt. Dies liegt daran, dass sich unser Gehirn in der Regel auf den Vergleich von Schallinformationen verlässt, die von beiden Ohren empfangen werden, um die Position von Schallquellen genau zu berechnen.

Das menschliche Gehör verwendet ausgeklügelte Signalverarbeitungstechniken, um Schallquellen zu lokalisieren, wobei es sich auf interaurale Zeitunterschiede (ITDs) und interaurale Pegelunterschiede (ILDs) als primäre Hinweise stützt. ITDs beziehen sich auf die geringe Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen von Schall an jedem Ohr, die Informationen über den Azimut der Schallquelle liefert. ILDs hingegen stellen die Differenz der Schallpegel zwischen den beiden Ohren dar. Das auditorische System integriert diese Signale mit anderen Faktoren, wie z. B. spektralen Hinweisen und Kopfbewegungen, um eine präzise räumliche Darstellung der auditiven Umgebung^{zu bilden 1,2}. Diese binauralen Hinweise werden verarbeitet und integriert, um uns zu ermöglichen, die Richtung zu bestimmen, aus der ein Klang kommt. Wenn jedoch das Hören auf einem Ohr beeinträchtigt ist, ist diese bilaterale Verarbeitung gestört, was zu Schwierigkeiten bei der Lokalisierung von Geräuschen führt.

Knochenleitungsgeräte (BCDs) bieten eine vielversprechende Lösung für Personen mit SSD ^3,4. Diese Geräte funktionieren, indem sie Schallschwingungen durch die Schädelknochen direkt an die Cochlea übertragen und so das geschädigte Außen- und Mittelohr umgehen. BCDs sind besonders nützlich für Menschen mit Schallleitungs- oder kombiniertem Hörverlust sowie für Personen mit SSD. Die Vorteile der Knochenleitungstechnologie für SSD-Patienten wurden in früheren Forschungen dokumentiert. Eine Studie von Chandrasekar et al. zeigte beispielsweise, dass Knochenleitungsgeräte die Spracherkennung im Störgeräusch für Personen mit SSD³ signifikant verbesserten. In ähnlicher Weise hob eine Meta-Analyse von Huang et al. die positiven Auswirkungen von BCDs auf die Sprachwahrnehmung und die Lebensqualität dieser Patienten^{hervor 4}.

Trotz dieser Evidenz ist der spezifische Einfluss von Knochenleitungsinterventionen auf die Schalllokalisationsfähigkeiten bei SSD-Patienten nicht so gut verstanden. Zum Beispiel berichteten Agterberg et al., dass die Schalllokalisierungsleistung von Patienten mit einseitiger Taubheit nicht verbessert wird, wenn sie mit einem Knochenleitungsgerät hören⁵. Einige systematische Übersichtsarbeiten, wie die von Kim et al., haben berichtet, dass sechs frühere Studien mit 139 Fällen mit knochenverankerten Hörgeräten (BAHA) gezeigt haben, dass der Prozentsatz der korrekten Identifizierung der Schalllokalisierung zwischen 13 % und 65,8 % vor der BAHA-Implantation und zwischen 15 % und 68,5 % nach der Implantation liegt, jedoch ohne statistische Signifikanz⁶. Da in diesen Studien der prozentuale Prozentsatz der Lokalisierungsgenauigkeit der Schallquelle verwendet wurde, bei dem die Bewertung eine genaue Identifizierung des emittierenden Lautsprechers aus mehreren Lautsprechern erforderte, glauben wir, dass der Schwierigkeitsgrad relativ hoch ist. Im Gegensatz dazu bewertet unsere Bewertungsmethode den Winkelfehler der Schallquellenlokalisierung und verwendet das mittlere Quadrat für die Bewertung. Daher halten wir unsere Methode für besser geeignet für die Anforderungen der Akutprüfung.

Um diese Lücke in der Literatur zu schließen, zielt die aktuelle Studie darauf ab, die Wirksamkeit von BCD bei der Wiederherstellung der Schalllokalisationsfähigkeiten bei Patienten mit SSD zu bewerten. Wir verwenden die Lautsprecherkonfiguration, die von van de Heyning et ^al.7 beschrieben wird. Wir haben ein Protokoll zum Testen der Schalllokalisierung entwickelt, das Bewertungen vor und nach der Intervention umfasst. Die Teilnehmer werden sowohl unter gestützten (mit dem BCD) als auch unter ungestützten Bedingungen getestet, um ihre Lokalisierungsleistung zu vergleichen. Durch die Untersuchung der Veränderungen der Schalllokalisationsfähigkeiten vor und nach der Implementierung von Knochenleitungsinterventionen wird diese Studie wertvolle Einblicke in den potenziellen Nutzen von BCDs für SSD-Patienten liefern. Die Ergebnisse könnten zu einem besseren Verständnis beitragen, wie diese Geräte optimiert werden können, um das räumliche Vorstellungsvermögen und die Hörfunktion im Allgemeinen zu verbessern und dadurch die allgemeine Lebensqualität von Menschen mit SSD zu verbessern.

In dieser Studie waren die Teilnehmer 14 Kinder mit angeborener SSD, die mit Knochenleitungshörgeräten ausgestattet waren. Das Einschlusskriterium für die Teilnehmer war eine bestätigte Diagnose von SSD. Die Teilnehmer wurden aus einer spezialisierten audiologischen Klinik rekrutiert und über den Zweck, die Vorgehensweise sowie mögliche Risiken und Vorteile der Studie informiert. Die Einverständniserklärung der Eltern oder Erziehungsberechtigten der Teilnehmer wurde vor ihrer Aufnahme in die Studie eingeholt.

1. Einrichtung

HINWEIS: In diesem Abschnitt wird das Verfahren zur Durchführung eines Schalllokalisierungsexperiments mit dem referenzierten Softwaretool beschrieben. Das Experiment dient dazu, die Fähigkeit der Teilnehmer zu bewerten, eine Schallquelle innerhalb eines Freifeldaufbaus zu lokalisieren. Die Lokalisierungstests wurden in einem schallbehandelten Raum mit sieben Lautsprechern durchgeführt (siehe Abb. 2 in Van de Heyning et al.)⁷ gleichmäßig verteilt entlang eines Halbkreises zwischen -90° (links) und 90° (rechts) Azimut. Die Lautsprecherkonfiguration wird aus praktischen Gründen gewählt. Die für dieses Experiment benötigten Materialien sind in der Materialtabelle enthalten.

1. Stellen Sie sicher, dass ein Windows-PC mit einem kompatiblen Audiotreiber und einer Mehrkanal-Soundkarte verfügbar ist.
2. Schließen Sie aktiv aktive Lautsprecher über symmetrische Kabel an die Soundkarte an.
3. Konfigurieren Sie die Audio-Hardware nach Herstellerangaben und sorgen Sie so für eine störungsfreie Wiedergabe und eine ausreichende Kanaltrennung.
4. Positionieren Sie die Lautsprecher in einer kreisförmigen Anordnung gemäß den Richtlinien⁶. Platzieren Sie das Motiv in der Mitte des Halbkreises, mit Blick auf den Frontlautsprecher. Konfigurieren Sie die Lautsprecher mit der Software in der gewünschten Halbkreisanordnung mit einem 30°-Winkel zwischen den benachbarten Lautsprechern (siehe Abbildung 1). Stellen Sie sicher, dass sich die Mitte des schallemittierenden Teils der Lautsprecher auf der Höhe einer hypothetischen Ebene befindet, die durch die Gehörgänge der Person verläuft, indem Sie die Höhe des Stuhls entsprechend der Größe und Größe der Person anpassen.

2. Kalibrierung

1. Wählen Sie den entsprechenden Audiotreiber in der Software aus.
2. Wählen Sie die ASIO-kompatible Soundkarte aus der Liste der verfügbaren Geräte aus.
3. Überprüfen und konfigurieren Sie die erforderlichen Parameter im Setup-Menü, einschließlich:
   1. ShowResults: Wählen Sie aus, wann die Ergebnisse während des Experiments angezeigt werden sollen (live, endgültig, stumm oder geschlossen).
   2. DummyLSwarning: Aktivieren oder deaktivieren Sie die Warnmeldung, die auf das Vorhandensein von Dummy-Lautsprechern hinweist.
   3. trainingMode: Aktivieren oder deaktivieren Sie den Trainingsmodus, in dem der Zielsprecher hervorgehoben wird, bis eine Antwort gegeben wird.
   4. includeTrainingModeResults: Wählen Sie aus, ob die Ergebnisse des Trainingsmodus in die Zusammenfassungstabellen und Abbildungen einbezogen werden sollen.
   5. includeDemoModeResults: Wählen Sie aus, ob die Ergebnisse des Demomodus in die Übersichtstabellen und Abbildungen aufgenommen werden sollen.
   6. quickMode: Aktivieren oder deaktivieren Sie den Schnellmodus, der die Präsentationsebenen und die Anzahl der Präsentationen pro Sprecher reduziert.
   7. colormap: Wählen Sie die Farbkarten für den Datensatz und die Konfusionsmatrixdiagramme aus.
   8. nLS: Geben Sie die Gesamtzahl der anklickbaren Lautsprecher (real und Dummy) an.
      HINWEIS: Dummy-Lautsprecher bedeuten, dass während des gesamten Prozesses der Lokalisierung der Schallquelle kein Ton vom Lautsprecher abgegeben wird. Echte Lautsprecher haben Sounds.
   9. nRep: Geben Sie die Anzahl der Wiederholungen pro Sprecher an.
   10. LSCircleStart / End: Geben Sie den Winkelbereich des kreisförmigen Aufbaus an.
   11. colormapDataSet: Wählen Sie die Farbkarte für das Datensatzdiagramm aus.
   12. colormapConfusion: Wählen Sie die Farbkarte für das Konfusionsmatrixdiagramm aus.
4. Befolgen Sie die Kalibrierungsanweisungen in der Software, um das System mit einem CCITT-Rauschsignal und einem SPL-Messgerät mit A-Bewertungseinstellung zu kalibrieren.
   1. Überprüfen Sie die Treibereinstellungen des Audiogeräts.
   2. Starten Sie den Kalibrierungsvorgang, indem Sie auf Extras | Kalibrieren.
   3. Überprüfen Sie die Zuordnung des Lautsprechers zur Soundkarte für die Kanalausgang. Weisen Sie Dummy-Lautsprecher, die nur auf die Reaktion reagieren, Kanal 0 zu.
   4. Klicken Sie auf eine Lautsprecherschaltfläche, um das Kalibrierungsgeräusch von 10 se auf diesem Lautsprecher abzuspielen.
   5. Messen Sie den Schalldruckpegel mit der Spitze des Schalldruckmessgeräts an der virtuellen Kopfposition des Probanden, die auf den Aktivlautsprecher gerichtet ist. Konsultieren Sie das Handbuch des SPL-Messgeräts über die richtige Messposition. Stellen Sie den Schallpegelmesser so ein, dass er den A-bewerteten äquivalenten Schallpegel LAeq (Slow integration time) misst.
   6. Stellen Sie die Lautsprecher-/Systemverstärkung(en) so ein, dass ein Geräuschpegel von ca. 70 dBA (LAeq 67-75) dB zulässig erreicht wird. Geben Sie den tatsächlich gemessenen LAeq-Geräuschpegel in das jeweilige Kalibrierungsfeld ein.
   7. Wiederholen Sie die Schritte 2.4.3 bis 2.4.6 für jeden der verbleibenden Lautsprecher.
   8. Schließen Sie die Kalibrierung ab, indem Sie auf Fertig klicken.
5. Klicken Sie auf die Schaltfläche zur Überprüfung der Kalibrierung, um die Einrichtung zu bestätigen. In diesem Schritt stellen die Lautsprecher den Stimulus von Signalen (1,2) dar, die der Bediener zur Bewertung des Schalldruckpegels im Vergleich zu den Ergebnissen der Kalibrierung darstellt.

3. Experimentieren

1. Metadaten angeben: Geben Sie die Informationen des Teilnehmers ein, einschließlich der Probanden-ID, der Art des Hörgeräts und optionaler Kommentare.
2. Konfigurieren Sie alle Dummy-Lautsprecher, die nur auf die Reaktion reagieren, indem Sie sie während der Kalibrierung Kanal 0 zuweisen. Ein gelbes Kästchen oben zeigt das Vorhandensein von Dummy-Lautsprechern an. Wenn der Setup-Parameter DummyLSwarning wahr ist, zeigt ein Text im Feld die Anzahl der Dummy-Lautsprecher an.
3. Wählen Sie den Studienordner aus, in dem die Ergebnisse gespeichert werden sollen.
4. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start , um das Experiment zu starten.
   1. Dem Teilnehmer werden auditive Reize präsentiert und er wird aufgefordert, mit der Auswahl des wahrgenommenen Ortes der Schallquelle zu reagieren. Lassen Sie Kinder, die in der Lage sind, Zahlen zu erkennen, die entsprechende Lautsprechernummer mündlich melden, und bitten Sie diejenigen, denen diese Fähigkeit fehlt, direkt auf den Lautsprecher zu zeigen, von dem sie glauben, dass er den Ton erzeugt.
   2. Lassen Sie die Software nach dem Zufallsprinzip zwei spektral geformte Rauschstimuli mit einer Dauer von 1 s präsentieren, einschließlich 20 ms Anstiegs- und Abfallzeiten. Die Stimuli werden nacheinander in einem von drei zufällig ausgewählten Pegeln präsentiert: 60 dB HL, 65 dB HL und 70 dB. HL. Die Anzahl der Vorträge beträgt sechs pro Referent (zwei Stimuli auf drei Ebenen).
      HINWEIS: Die Verwendung von zwei Arten von Rauschen zielt darauf ab, monaurale spektrale Hinweise zu verwirren und eine Überschätzung der Lokalisierungsleistung zu verhindern.
5. Zeigen Sie die Ergebnisse in Echtzeit (Live-Modus) oder nach Abschluss des Experiments (Endmodus) an. Die Ergebnisse umfassen die Konfusionsmatrix, das mittlere Quadrat (RMS), BIAS und die Standardabweichung (STD) des Winkelfehlers.
   HINWEIS: Positive Werte weisen auf eine Rechtstendenz hin, während negative Werte auf eine Linkstendenz hinweisen. Je weiter der Wert von 0 abweicht, desto ausgeprägter ist die laterale Bias, was auf eine schlechtere Lokalisationsfähigkeit hinweist.

4. Datenanalyse

1. Laden und analysieren Sie zuvor gespeicherte Ergebnisse mit der Funktion Laden & Analysieren . Aus Menü auswählen | Datei | Laden & Analysieren , um die MAT-Datei einer alten Messung zu laden. Die Ergebnisfigur wird mit der Konfusionsmatrix in einer separaten Abbildung dargestellt.
2. Generieren Sie zusammenfassende Tabellen und Abbildungen für alle Einzelergebnisse im Studienordner, indem Sie auf Datei | Zusammenfassung erstellen.
   HINWEIS: Die Funktion sucht im Studienordner und in allen Unterordnern nach allen gültigen Excel- und MATLAB-Dateien, die dem Muster LOC*.xlsx und LOC*.mat entsprechen.
3. Visualisieren Sie den Datensatz, indem Sie die Anzahl der Messungen für jeden Teilnehmer über dem Tag des klinischen Besuchs und der Anzahl der klinischen Besuche darstellen.
4. Exportieren Sie die zusammengefassten Daten als Tabellenkalkulationen, einschließlich Rohdaten und berechneter Statistiken. Die Ausgabetabellen heißen Summary_of_all_LOC_measurements.xlsx und Summary_of_all_LOC_measurements_RAW.xlsx
5. Exportieren Sie Streudiagramme und Boxplots für RMS, BIAS und STD von Winkelfehlern, gruppiert nach klinischem Besuchstag und klinischer Besuchsnummer. Streudiagramme zeigen alle RMS-, BIAS- und STD-Werte von Winkelfehlern im Zeitverlauf an. Die Patienten-IDs sind farbcodiert, und die Tags für klinische Besuche werden durch Markierungssymbole codiert, wie in der Legende dargestellt.
6. Führen Sie eine Batch-Analyse durch und exportieren Sie Konfusionsmatrizen als PNG-Bilder für alle MAT-Dateien im Studienordner.

5. Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen

1. Verwenden Sie die Funktion zum Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen , um die Software auf die Standardeinstellungen zurückzusetzen.

In dieser Studie waren die Teilnehmer 14 Kinder mit SSD, die mit Knochenleitungshörgeräten ausgestattet waren. Die Altersspanne der Teilnehmer (9 Jungen, 5 Mädchen) reichte von 5 bis 12 Jahren, mit einem Median von 7,78 Jahren (siehe Tabelle 1). Ohne Knochenleitungsgerät auf der rechten Seite in Abbildung 2 zeigte das Ergebnis dieses Kindes mit linksseitiger Taubheit eine deutliche Rechtsverzerrung (BIAS = 53,6°) und RMS = 95,5°). Mit ...

Kinder ab 5 Jahren mit Hörverlust sind in der Lage, diesen Test erfolgreich durchzuführen. Bei Patienten mit SSD zeigte die akute Anwendung von Knochenleitungshörgeräten während des Tests zur Lokalisierung von Schallquellen eine gewisse Verbesserung der Verzerrung, obwohl diese Verbesserung keine statistische Signifikanz in Bezug auf die RMSE STDE-Reduktion erreichte. Die Verbesserung kann auch ein Lerneffekt sein.

Das Potenzial für signifikantere Verbes...

Die Autoren haben keine Interessenkonflikte anzugeben.

Nichts