اختبار توطين مصدر الصوت في الصمم أحادي الجانب بعد تدخل التوصيل العظمي

Summary

نقدم بروتوكولا لتقييم تأثير تدخل التوصيل العظمي على قدرة توطين الصوت لدى المرضى الذين يعانون من الصمم أحادي الجانب (SSD). يمكن تطبيق هذا البروتوكول لتقييم فعالية أجهزة التوصيل العظمي في استعادة قدرات توطين الصوت وتحسين نوعية الحياة الشاملة للأفراد المصابين ب SSD.

Abstract

الصمم أحادي الجانب (SSD) ، حيث يكون هناك فقدان سمع شديد إلى عميق في أذن واحدة والسمع الطبيعي في الأذن الأخرى ، هو حالة سمعية سائدة تؤثر بشكل كبير على نوعية حياة المتضررين. تعد القدرة على توطين مصادر الصوت بدقة أمرا بالغ الأهمية لمختلف الأنشطة اليومية ، بما في ذلك التواصل الكلامي والوعي البيئي. في السنوات الأخيرة ، ظهر تدخل التوصيل العظمي كحل واعد للمرضى الذين يعانون من SSD ، حيث يقدم بديلا غير جراحي للمعينات السمعية التقليدية بالتوصيل الهوائي ومع ذلك ، فإن فعالية أجهزة التوصيل العظمي (BCDs) ، خاصة من حيث تحسين قدرات توطين الصوت ، لا تزال موضوعا ذا أهمية كبيرة.

نقدم هنا بروتوكولا لتقييم تأثير تدخل التوصيل العظمي على قدرة توطين الصوت لدى المرضى الذين يعانون من SSD. يتضمن البروتوكول الإعداد التجريبي (غرفة معالجة بالصوت ومجموعة نصف دائرية من مكبرات الصوت) والمحفزات وطرق تحليل البيانات. يشير المشاركون إلى الاتجاه المتصور لانفجارات الضوضاء ، ويتم تحليل استجاباتهم باستخدام جذر متوسط الخطأ التربيعي (RMSE) والتحيز. يتم الإبلاغ عن نتائج اختبار تحديد الموقع السليم قبل وبعد تدخل التوصيل العظمي ومقارنته. على الرغم من عدم وجود اختلافات ذات دلالة إحصائية ، كان لدى معظم المرضى (71٪) تحيز توطين واضح تجاه جانب التدخل بعد تدخل التوصيل العظمي. وخلصت الدراسة إلى أن تدخل التوصيل العظمي يمكن أن يعزز على الفور مهارات معينة في توطين الصوت لدى المرضى الذين يعانون من SSD ، مما يقدم دليلا لدعم فعالية BCDs كعلاج ل SSD.

Introduction

يعد توطين الصوت ، والقدرة على تحديد الأصل الدقيق للمنبهات السمعية ، مهارة سمعية حاسمة تدعم مجموعة من الوظائف الأساسية في الحياة اليومية ، بما في ذلك التواصل الفعال ، والملاحة الآمنة عبر البيئات ، والقدرة على توجيه الذات في الفضاء. عندما يعاني الفرد من الصمم أحادي الجانب (SSD) ، فإن قدرة الجهاز السمعي على توطين الأصوات تتعرض للخطر بشدة. وذلك لأن أدمغتنا تعتمد عادة على مقارنة المعلومات الصوتية التي تتلقاها كلتا الأذنين لحساب موقع مصادر الصوت بدقة.

يستخدم النظام السمعي البشري تقنيات معالجة الإشارات المتطورة لتوطين مصادر الصوت ، بالاعتماد على الفروق الزمنية بين الأذنين (ITDs) واختلافات المستوى بين الأذنين (ILDs) كإشارات أولية. تشير ITDs إلى التأخير الزمني الطفيف بين وصول الصوت إلى كل أذن ، مما يوفر معلومات حول سمت مصدر الصوت. من ناحية أخرى ، تمثل ILDs الفرق في مستويات الصوت بين الأذنين. يدمج الجهاز السمعي هذه الإشارات مع عوامل أخرى ، مثل الإشارات الطيفية وحركات الرأس ، لتشكيل تمثيل مكاني دقيق للبيئة السمعية^1،2. تتم معالجة هذه الإشارات بكلتا الأذنين ودمجها للسماح لنا بتحديد الاتجاه الذي يأتي منه الصوت. ومع ذلك ، عندما يكون السمع في أذن واحدة ضعيفا ، تتعطل هذه المعالجة الثنائية ، مما يؤدي إلى صعوبات في تحديد موقع الأصوات.

تقدم أجهزة التوصيل العظمي (BCDs) حلا واعدا للأفراد الذين يعانون من SSD^3،4. تعمل هذه الأجهزة عن طريق نقل الاهتزازات الصوتية مباشرة إلى القوقعة من خلال عظام الجمجمة ، وبالتالي التحايل على الأذن الخارجية والوسطى التالفة. BCDs مفيدة بشكل خاص لأولئك الذين يعانون من ضعف السمع التوصيلي أو المختلط ، وكذلك للأفراد الذين يعانون من SSD. تم توثيق فوائد تقنية التوصيل العظمي لمرضى SSD في أبحاث سابقة. على سبيل المثال ، دراسة أجراها Chandrasekar et al. أظهرت أن أجهزة التوصيل العظمي حسنت بشكل كبير من التعرف على الكلام في الضوضاء للأفراد الذين يعانون من SSD³. وبالمثل ، فإن مراجعة التحليل التلوي التي أجراها هوانغ وآخرون سلطت الضوء على الآثار الإيجابية ل BCDs على إدراك الكلام ونوعية الحياة لهؤلاء^{المرضى 4}.

على الرغم من هذا الدليل ، فإن التأثير المحدد لتدخل التوصيل العظمي على قدرات توطين الصوت لدى مرضى SSD غير مفهوم جيدا. على سبيل المثال ، أفاد Agterberg et al. أن أداء توطين الصوت للمرضى الذين يعانون من الصمم أحادي الجانب لم يتحسن عند الاستماع باستخدام جهاز توصيل العظام⁵. أفادت بعض المراجعات المنهجية ، مثل تلك التي أجراها Kim et al. ، أن ست دراسات سابقة شملت 139 حالة باستخدام المعينات السمعية المثبتة على العظام (BAHA) أظهرت أن النسبة المئوية لتحديد توطين الصوت الصحيح تتراوح بين 13٪ و 65.8٪ قبل زرع BAHA وبين 15٪ و 68.5٪ بعد الزرع ولكن بدون دلالة إحصائية⁶. نظرا لأن هذه الدراسات استخدمت النسبة المئوية لدقة توطين مصدر الصوت حيث يتطلب التسجيل تحديد المتحدث الباعث بدقة من مكبرات صوت متعددة ، فإننا نعتقد أن مستوى الصعوبة مرتفع نسبيا. في المقابل ، تقوم طريقة التقييم الخاصة بنا بتقييم الخطأ الزاوي لتوطين مصدر الصوت وتستخدم جذر متوسط المربع للتسجيل. لذلك ، نعتبر طريقتنا أكثر ملاءمة لمتطلبات الاختبارات الحادة.

لمعالجة هذه الفجوة في الأدبيات ، تهدف الدراسة الحالية إلى تقييم فعالية BCD في استعادة قدرات توطين الصوت لدى المرضى الذين يعانون من SSD. نحن نستخدم تكوين السماعة الذي وصفه van de Heyning et ^al.7. لقد طورنا بروتوكولا لاختبار توطين الصوت يتضمن تقييمات قبل التدخل وبعده. سيتم اختبار المشاركين في كل من الظروف المدعومة (باستخدام BCD) وبدون مساعدة لمقارنة أداء التوطين لديهم. من خلال فحص التغييرات في قدرات توطين الصوت قبل وبعد تنفيذ تدخل التوصيل العظمي ، ستوفر هذه الدراسة رؤى قيمة حول الفوائد المحتملة ل BCDs لمرضى SSD. يمكن أن تساهم النتائج في فهم أفضل لكيفية تحسين هذه الأجهزة لتحسين الوعي المكاني والوظيفة السمعية على نطاق أوسع ، وبالتالي تعزيز نوعية الحياة الإجمالية للأفراد المصابين ب SSD.

Protocol

في هذه الدراسة ، كان المشاركون 14 طفلا مصابين ب SSD الخلقي ، مجهزين بأجهزة السمع ذات التوصيل العظمي. كانت معايير الاشتمال للمشاركين هي التشخيص المؤكد ل SSD. تم تجنيد المشاركين من عيادة متخصصة في السمع وتم إطلاعهم على الغرض من الدراسة وإجراءاتها والمخاطر والفوائد المحتملة. تم الحصول على الموافقة المستنيرة من الوالدين أو الأوصياء القانونيين للمشاركين قبل تسجيلهم في الدراسة.

1. الإعداد

ملاحظة: يصف هذا القسم الإجراء الخاص بإجراء تجربة توطين الصوت باستخدام أداة البرنامج المشار إليها. تم تصميم التجربة لتقييم قدرة المشاركين على توطين مصدر الصوت ضمن إعداد حقل حر. أجري اختبار التوطين في غرفة معالجة صوتيا بها سبعة مكبرات صوت (انظر الشكل 2 في Van de Heyning et al.)⁷ موزعة بالتساوي على طول نصف دائرة بين -90 درجة (يسار) و 90 درجة (يمين). يتم اختيار تكوين مكبر الصوت لاعتبارات عملية. يتم تضمين المواد اللازمة لهذه التجربة في جدول المواد.

1. تأكد من توفر جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows مزود ببرنامج تشغيل صوت متوافق وبطاقة صوت متعددة القنوات.
2. قم بتوصيل مكبرات الصوت التي تعمل بنشاط ببطاقة الصوت باستخدام الكابلات المتوازنة.
3. قم بتكوين أجهزة الصوت وفقا لتعليمات الشركة المصنعة ، مما يضمن التشغيل الخالي من الأخطاء وفصل القناة بشكل كاف.
4. ضع مكبرات الصوت في إعداد دائري باتباع الإرشادات⁶. ضع الموضوع في وسط نصف الدائرة ، في مواجهة مكبر الصوت الأمامي. استخدم البرنامج لتكوين مكبرات الصوت في ترتيب نصف الدائرة المطلوب بزاوية 30 درجة بين كل مكبر صوت مجاور (انظر الشكل 1). تأكد من أن مركز الجزء الباعث للصوت من مكبرات الصوت على مستوى مستوى افتراضي يمر عبر قنوات أذن الشخص عن طريق ضبط ارتفاع الكرسي وفقا لارتفاع وحجم الهدف.

2. المعايرة

1. اختر برنامج تشغيل الصوت المناسب في البرنامج.
2. حدد بطاقة الصوت المتوافقة مع ASIO من قائمة الأجهزة المتاحة.
3. مراجعة المعلمات الضرورية وتكوينها في قائمة الإعداد، بما في ذلك:
   1. ShowResults: اختر وقت عرض النتائج أثناء التجربة (مباشر أو نهائي أو صامت أو مغلق).
   2. DummyLSwarning: قم بتمكين أو تعطيل رسالة التحذير التي تشير إلى وجود مكبرات صوت وهمية.
   3. وضع التدريب: قم بتمكين وضع التدريب أو تعطيله، حيث يتم تمييز المتحدث المستهدف حتى يتم إعطاء استجابة.
   4. includeTrainingModeResults: اختر ما إذا كنت تريد تضمين نتائج وضع التدريب في جداول وأشكال الملخص.
   5. includeDemoModeResults: اختر ما إذا كنت تريد تضمين نتائج الوضع التجريبي في جداول وأشكال الملخص.
   6. الوضع السريع: تمكين أو تعطيل الوضع السريع، مما يقلل من مستويات العرض التقديمي وعدد العروض التقديمية لكل مكبر صوت.
   7. خريطة الألوان: حدد خرائط الألوان لمجموعة البيانات ومخططات مصفوفة الارتباك.
   8. nLS: حدد العدد الإجمالي للمكبرات الصوت القابلة للنقر (حقيقية ووهمية).
      ملاحظة: تعني مكبرات الصوت الوهمية أنه لن ينبعث أي صوت من السماعة أثناء العملية الكاملة لتوطين مصدر الصوت. مكبرات الصوت الحقيقية لها أصوات.
   9. nRep: حدد عدد التكرارات لكل مكبر صوت.
   10. LSCircleStart / End: حدد امتداد زاوية الإعداد الدائري.
   11. colormapDataSet: حدد خريطة الألوان لمخطط مجموعة البيانات.
   12. colormapConfusion: حدد خريطة الألوان لمخطط مصفوفة الارتباك.
4. راجع تعليمات المعايرة المتوفرة في البرنامج لمعايرة النظام باستخدام إشارة ضوضاء CCITT ومقياس SPL مع إعداد الترجيح A.
   1. راجع إعدادات برنامج التشغيل لجهاز الصوت.
   2. ابدأ إجراء المعايرة بالنقر فوق إضافات | معايرة.
   3. تحقق من مكبر الصوت لتعيين إخراج قناة بطاقات الصوت. قم بتعيين مكبرات صوت وهمية للاستجابة فقط للقناة 0.
   4. انقر فوق زر مكبر الصوت لتشغيل ضوضاء المعايرة 10 se على مكبر الصوت هذا.
   5. قم بقياس مستوى ضغط الصوت باستخدام طرف مقياس SPL في موضع الرأس الافتراضي لموضوع الاختبار مشيرا إلى مكبر الصوت النشط. راجع دليل مقياس SPL حول موضع القياس الصحيح. اضبط مقياس مستوى الصوت لقياس مستوى الصوت المكافئ المرجح A LAeq (وقت التكامل البطيء).
   6. اضبط مكبر الصوت / كسب (مكبرات) الصوت لتحقيق مستوى ضوضاء يبلغ حوالي 70 ديسيبل (يسمح ب LAeq 67-75) ديسيبل). أدخل مستوى ضوضاء LAeq المقاس فعليا في مجال المعايرة المعني.
   7. كرر الخطوات 2.4.3-2.4.6 لكل من مكبرات الصوت المتبقية.
   8. أكمل المعايرة بالنقر فوق تم.
5. انقر على زر التحقق من المعايرة للتحقق من صحة الإعداد. في هذه الخطوة ، ستمثل مكبرات الصوت حافز الإشارات (1،2) للمشغل لتقييم SPL مقارنة بنتائج المعايرة.

3. التجربة

1. تحديد البيانات الوصفية: أدخل معلومات المشارك، بما في ذلك معرف الموضوع ونوع المعينة السمعية والتعليقات الاختيارية.
2. قم بتكوين أي مكبرات صوت وهمية للاستجابة فقط عن طريق تعيينها للقناة 0 أثناء المعايرة. سيشير المربع الأصفر في الأعلى إلى وجود مكبرات صوت وهمية. إذا كانت معلمة الإعداد DummyLSwarning صحيحة ، فسيظهر نص داخل المربع عدد مكبرات الصوت الوهمية.
3. اختر مجلد الدراسة حيث سيتم حفظ النتائج.
4. انقر فوق الزر "ابدأ" لبدء التجربة.
   1. سيتم تقديم محفزات سمعية للمشارك ومطالبته بالاستجابة عن طريق تحديد موقع مصدر الصوت المتصور. اطلب من الأطفال القادرين على تحديد الأرقام الإبلاغ شفهيا عن رقم مكبر الصوت المقابل ، واطلب من أولئك الذين يفتقرون إلى هذه القدرة الإشارة مباشرة إلى مكبر الصوت الذي يعتقدون أنه ينتج الصوت.
   2. دع البرنامج يقدم بشكل عشوائي محفزين للضوضاء على شكل طيفي لمدة 1 ثانية ، بما في ذلك 20 مللي ثانية من أوقات الصعود والهبوط. وستقدم المحفزات على التوالي في أحد المستويات الثلاثة المختارة عشوائيا: 60 ديسيبل HL و65 ديسيبل HL و70 ديسيبل. إتش إل. عدد العروض التقديمية هو ستة لكل متحدث (محفزان على ثلاثة مستويات).
      ملاحظة: يهدف استخدام نوعين من الضوضاء إلى إرباك الإشارات الطيفية أحادية الأذن ومنع المبالغة في تقدير أداء التوطين.
5. عرض النتائج في الوقت الفعلي (الوضع المباشر) أو بعد اكتمال التجربة (الوضع النهائي). تتضمن النتائج مصفوفة الارتباك ، وجذر متوسط المربع (RMS) ، و BIAS ، والانحراف المعياري (STD) للخطأ الزاوي.
   ملاحظة: تشير القيم الإيجابية إلى التحيز إلى اليمين ، بينما تشير القيم السالبة إلى التحيز إلى اليسار. كلما انحرفت القيمة عن 0 ، كان التحيز الجانبي أكثر وضوحا ، مما يشير إلى ضعف قدرة التوطين

4. تحليل البيانات

1. قم بتحميل وتحليل النتائج المحفوظة مسبقا باستخدام وظيفة التحميل والتحليل . اختر من القائمة | ملف | قم بالتحميل والتحليل لتحميل ملف MAT لقياس قديم. سيظهر الشكل الناتج مع مصفوفة الارتباك في شكل منفصل.
2. قم بإنشاء جداول وأشكال ملخصة لجميع النتائج الفردية في مجلد الدراسة بالنقر فوق ملف | إنشاء ملخص.
   ملاحظة: تقوم الدالة بالبحث عن جميع ملفات Excel و MATLAB الصالحة المطابقة للنمط LOC*.xlsx و LOC*.mat في مجلد الدراسة وكافة المجلدات الفرعية.
3. تصور مجموعة البيانات عن طريق رسم عدد القياسات لكل مشارك على علامة الزيارة السريرية ورقم الزيارة السريرية.
4. تصدير البيانات الملخصة كجداول بيانات، بما في ذلك البيانات الأولية والإحصائيات المحسوبة. تسمى جداول بيانات الإخراج Summary_of_all_LOC_measurements.xlsx و Summary_of_all_LOC_measurements_RAW.xlsx
5. تصدير المخططات المبعثرة والمخططات الصندوقية ل RMS و BIAS و STD للأخطاء الزاوية ، مجمعة حسب علامة الزيارة السريرية ورقم الزيارة السريرية. تظهر المخططات المبعثرة جميع RMS و BIAS و STD للأخطاء الزاوية بمرور الوقت. يتم ترميز معرفات الموضوع بالألوان ، ويتم ترميز علامات الزيارة السريرية برموز العلامات كما هو موضح في وسيلة الإيضاح.
6. إجراء تحليل الدفعات وتصدير مصفوفات الارتباك كصور PNG لجميع ملفات MAT في مجلد الدراسة.

5. إعادة ضبط المصنع

1. استخدم وظيفة إعادة ضبط المصنع لإعادة ضبط البرنامج إلى إعداداته الافتراضية.

النتائج

في هذه الدراسة ، كان المشاركون 14 طفلا مصابين ب SSD ، مجهزين بأجهزة سمعية بالتوصيل العظمي. كانت الفئة العمرية للمشاركين (9 فتيان و 5 بنات) من 5 إلى 12 عاما ، بمتوسط 7.78 سنة (انظر الجدول 1). بدون جهاز توصيل عظمي على الجانب الأيمن في الشكل 2 ، أظهرت نتيجة هذا ?...

Discussion

يمكن للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 5 سنوات فما فوق الذين يعانون من ضعف السمع إجراء هذا الاختبار بنجاح. بالنسبة لأولئك الذين يعانون من SSD ، أظهر التطبيق الحاد للمعينات السمعية بالتوصيل العظمي أثناء اختبار توطين مصدر الصوت مستوى من التحسن في التحيز ، على الرغم من أن هذا ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
2015a x32 or MATLAB R2018a runtime environment			1
Audio driver			1
Focusrite Scarlett 18i20 3rd Gen or other ASIO compatible multi-channel soundcard			1
Height ajustable Chair			1
LOC software tool for sound localization with a license			1
M-Audio BX5 D3 Loudspeaker			7
Microsoft EXCEL			1
Millenium BS-500 Monitor Stand			7
Pro snake 17620/10 Audio Cable 10m(Balanced TRS audiocable)			7
SPL meter			1
Tape			1
Windows PC			1