ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΑΠΟ ΟΣΗΣ ΜΕΤΑΞΥ ΑΣΘΕΝΩΝ ΜΕ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ CII HI-RESOLUTION, 3G ΚΑΙ TEMPO+ Anthony J. Spahr & Michael F. Dorman, Arizona State University Ανακοινώθηκε στο Συνέδριο Εµφυτεύσιµων Ακουστικών, 2003 ΙΣΤΟΡΙΚΟ Τα τρία εµφυτεύµατα που είναι διαθέσιµα στις ΗΠΑ διαφέρουν ως προς τις στρατηγικές επεξεργασίας του σήµατος και στο υλικό που πραγµατοποιεί αυτές τις στρατηγικές. Είναι πιθανόν ορισµένες από τις διαφορές µεταξύ των συσκευών να οδηγούν σε διαφορετική απόδοση των ασθενών. Στη µελέτη που γίνεται εδώ, περιγράφουµε το αποτέλεσµα ενός πειράµατος στο οποίο εκτιµήθηκε η κατανόηση της οµιλίας, της φωνής και της µουσικής σε ασθενείς µε i) το σύστηµα υψηλής ανάλυσης της Advanced Bionics Corporation, ii) το σύστηµα 3G της Cochlear Corporation και iii) το σύστηµα Tempo + της Med-El. Στόχος µας είναι να διερευνήσουµε τυχόν διαφορές στην απόδοση, µε την ελπίδα να ανακαλύψουµε παραµέτρους του σχεδιασµού του εµφυτεύµατος που µπορούν να οδηγήσουν σε βελτίωση της απόδοσης. Οι ασθενείς εξετάστηκαν συγκριτικά µε βάση το τεστ αναγνώρισης λέξεων CNC (σύµφωνο-φωνήεν πυρήνας-σύµφωνο) σε συνθήκες ησυχίας. Για παράδειγµα, ασθενής της οµάδας CII µε βαθµολογία 70% στο τεστ CNC συγκρίθηκε µε ασθενή 3G και ασθενή Tempo+ οι οποίοι είχαν επίσης βαθµολογία 70%. Ο ασθενής CII µε βαθµολογία 50% συγκρίθηκε µε ασθενή 3G και Tempo+ που είχαν αντίστοιχα βαθµολογία 50%. Οι ασθενείς εξετάστηκαν σε υλικό που παρουσιάστηκε σε συνθήκες ησυχίας και θορύβου. Αυτό που ενδιέφερε ήταν αν οι ασθενείς είχαν διαφορετική απόδοση στα τεστ λεπτοµερούς φασµατικής ανάλυσης, λεπτοµερούς χρονικής ανάλυσης, απόδοσης στο θόρυβο και απόδοσης σε χαµηλά επίπεδα σήµατος. ΥΠΟΚΕΙΜΕΝΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ Στην ανάλυση περιλήφθηκαν 10 ασθενείς CII, 10 3G και 10 Tempo+. Εξετάστηκαν εννέα τριάδες εντός 4 ποσοστιαίων µονάδων. Εξετάστηκε µία τριάδα εντός 6 ποσοστιαίων µονάδων. Οι ασθενείς δεν διέφεραν στη µέση ηλικία (CII=53,3 ετών, 3G=54,1 ετών, Tempo+=53,8 ετών), τη µέση διάρκεια κώφωσης (CII=11,9 έτη,
3G=14,4 έτη, Tempo+=12,3 έτη), και τη µέση διάρκεια εµπειρίας σε ηλεκτρική διέγερση (CII=1,5 έτη, 3G=1,6 έτη, Tempo+=1,8 έτη). Οι ασθενείς επιλέχθηκαν δι'αλληλογραφίας από κέντρα εµφύτευσης στις ΗΠΑ και τον Καναδά. Οι ασθενείς έπρεπε να συγκεντρώνουν βαθµολογία µεγαλύτερη από 40% στις λέξεις CNC ώστε να περιληφθούν στο δείγµα. Οι ασθενείς µε µικρότερες βαθµολογίες είχαν τις χαµηλότερες επιδόσεις όταν δοκιµάστηκαν σε στάθµη πίεσης ήχου (SNR) +10 και +5 db και αποκλείστηκαν από το δείγµα. Συνολικά εξετάστηκαν 24 ασθενείς CII, 31 ασθενείς 3G και 12 Med-El. Όλοι οι ασθενείς εξετάστηκαν µε τις «συνήθεις» ρυθµίσεις του επεξεργαστή τους. Οι ασθενείς δεν µπορούσαν να αλλάξουν τι ρυθµίσεις κατά τη διάρκεια των τεστ, δηλ. δεν µπορούσαν να αυξήσουν ή να µειώσουν την ευαισθησία ή να επιλέξουν τη ρύθµιση «ψιθυρίσµατος» ή µείωσης θορύβου. ΣΤΑΝΤΑΡ ΥΛΙΚΟ ΤΕΣΤ Λέξεις CNC. Όλοι οι ασθενείς εξετάστηκαν µε βάση την ίδια λίστα 50 λέξεων CNC στο εργαστήριό µας. Προτάσεις του Πανεπιστηµίου City της Νέας Υόρκης (CUNY) - Χρησιµοποιήθηκαν συνολικά 24 προτάσεις (δύο λίστες) σε καθεµία από τις συνθήκες. Όλες οι λίστες προέρχονται από το Cochlear Corporation Investigational Test Battery CD (Boothroyd, Hanin & Hnath, 1985). ΝΕΟ ΥΛΙΚΟ ΤΕΣΤ Για να διασφαλιστεί ότι οι ασθενείς µιας οµάδας δεν θα είχαν µεγαλύτερη εµπειρία στο υλικό των τεστ από ό,τι οι ασθενείς άλλης οµάδας, δηµιουργήσαµε µια νέα συστοιχία τεστ. Προτάσεις AzBio. Μαγνητοφωνήσαµε 500 προτάσεις µήκους 6 έως 10 λέξεων. Χρησιµοποιήθηκαν συνολικά 5 οµιλητές (2 άντρες και 3 γυναίκες). Όλες οι προτάσεις νορµοποιήθηκαν ώστε να έχουν περίπου την ίδια στάθµη πίεσης ήχου (SPL). Κατόπιν υπέστησαν επεξεργασία ως πεντακάναλη προσοµοίωση κοχλιακής εµφύτευσης και παρουσιάστηκαν σε 10 φυσιολογικά ακούοντα υποκείµενα για αναγνώριση. Κατόπιν υπολογίστηκε το µέσο ποσοστό σωστής βαθµολογίας για
καθεµία από τις 500 προτάσεις. οµήθηκαν εννέα λίστες µε 40 προτάσεις η καθεµία. Περιλήφθηκαν προτάσεις από 4 οµιλητές (2 άντρες και 2 γυναίκες). Η µέση κατανοησιµότητα των λιστών (89%) για φυσιολογικά ακούοντα υποκείµενα που άκουσαν την πεντακάναλη προσοµοίωση, διέφερε λιγότερο από 2 ποσοστιαίες µονάδες. Ζητήθηκε από τους ασθενείς µε τα εµφυτεύµατα να επαναλάβουν τις προτάσεις και κατόπιν παροτρύνθηκαν να µαντέψουν στις περιπτώσεις που δεν ήταν σίγουροι. Όλες οι επιµέρους προτάσεις και οι λίστες βαθµολογήθηκαν ως προς τις σωστές λέξεις και υπολογίστηκε το συνολικό ποσοστό σωστών απαντήσεων. ιάκριση οµιλητή. Τα ερεθίσµατα προήλθαν από µια ψηφιακή βάση δεδοµένων που δηµιουργήθηκε στο Ερευνητικό Εργαστήριο Λόγου (Speech Research Laboratory) του Πανεπιστηµίου της Ιντιάνα, Bloomington. Επιλέχθηκαν 108 λέξεις που παρήχθησαν από 5 άντρες και 5 γυναίκες. Στα υποκείµενα της έρευνας παρουσιάστηκαν ζεύγη λέξεων. Σε καθεµία από τις συνθήκες, τα µισά ζεύγη είχαν παραχθεί από τον ίδιο οµιλητή και τα µισά από διαφορετικούς οµιλητές. Οι λέξεις στα ζεύγη διέφεραν πάντα, π.χ. ένας άντρας οµιλητής µπορεί να λέει «ball» (µπολ = µπάλα) και ο άλλος «brush» (µπρας = βούρτσα). Στα διαφορετικά ζεύγη οµιλητών, κάθε οµιλητής συνδυάζεται µε καθέναν από τους άλλους οµιλητές το ίδιο συχνά. Οι συµµετέχοντες απαντούν «ίδιος» (οµιλητής) ή «διαφορετικός», πατώντας ένα από τα δύο κουµπιά. Οι απαντήσεις βαθµολογήθηκαν ως ποσοστό σωστών απαντήσεων (Kirk κ.ά., 2002). µελωδίας. Κάθε υποκείµενο επιλέγει πέντε οικείες µελωδίες από µία λίστα 33 απλών µελωδιών. Κάθε µελωδία αποτελείται από 16 νότες ίσης διάρκειας που έχουν συντεθεί µε λογισµικό MIDI που χρησιµοποίησε δείγµατα από πιάνο µε ουρά (Smith κ.ά., 2002). Οι νότες έχουν συχνότητες που κυµαίνονται από 277 Hz έως 622 Hz. Η µέση νότα ήταν Συναυλιακή λα (440 Ηz) +/- 1 ηµιτόνιο. Οι µελωδίες δηµιουργήθηκαν χωρίς χαρακτηριστικές ρυθµικές πληροφορίες. Μετά την παρουσίαση των µελωδιών, τα υποκείµενα απάντησαν πιέζοντας ένα κουµπί, από µία λίστα που περιλάµβανε τις 5 προεπιλεγµένες µελωδίες. φωνηέντων χωρίς ενδείξεις διάρκειας. ηµιουργήθηκαν 13 φωνήεντα µε τη χρήση λογισµικού KLATT της µορφής /bvt/ (b Φωνήεν t) ( bait, Bart, bat, beet, Bert, bet, bit, bite, boat, boot, bought, bout, but ). Τα φωνήεντα συντέθηκαν από
σύντοµα φωνήεντα (90 ms) ίσης διάρκειας έτσι ώστε η διάρκεια του φωνήεντος να µην αποτελεί ένδειξη για αναγνώριση (Dorman, Dankowski, McCandless & Smith, 1989). Υπήρχαν 5 επαναλήψεις από κάθε ερέθισµα. Η σειρά των δειγµάτων ήταν τυχαία στη λίστα των τεστ. Σύµφωνα σε περιβάλλον /e/. Ηχογραφήθηκαν 20 σύµφωνα της µορφής /ece/ (e Σύµφωνο e), π.χ. 'a bay', 'a day', 'a gay', κλπ. O ίδιος άντρας οµιλητής παράγει 5 φορές το ίδιο δείγµα. Ο τόνος και το φωνηεντικό τµήµα κάθε δείγµατος παρουσιάζουν σκοπίµως διαφορές. Η σειρά των δειγµάτων ήταν τυχαία στη λίστα των τεστ. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Λέξεις & Προτάσεις CNC σε ησυχία Λέξεις CNC CUNYQ 74 db SPL AzBio 74 db SPL Ποσοστό Σωστών Απαντήσεων Οι βαθµολογίες στις λέξεις CNC χρησιµοποιήθηκαν για να αντιστοιχισθούν τα υποκείµενα της έρευνας. Παρόλο που δώσαµε το τεστ συνολικά σε 23 ασθενείς CII, 31 3G και 12 Tempo+, µόνο 10 τριάδες πληρούσαν τα κριτήρια αντιστοίχησης που θέσαµε. Όλα τα υποκείµενα που συµπεριλήφθηκαν σε αυτήν την ανάλυση ήταν σε θέση να βαθµολογηθούν για τις σωστές απαντήσεις µεταξύ 90 και 100% στις προτάσεις CUNY σε συνθήκες ησυχίας.
Από τις προτάσεις AzBio σε ησυχία προέκυψε ένα εύρος σωστών απαντήσεων µεταξύ 35 και 97%, παρόµοιο δηλαδή µε αυτό που προέκυψε από το τεστ CNC (42 µε 94% σωστές απαντήσεις). Τεστ Χρονικής και Φασµατικής Ανάλυσης Τόπος Τρόπος Φωνή φωνήεντος Συµφώνου άρθρωσης άρθρωσης οµιλητή ως µελωδίας προς το φύλο εν παρουσιάστηκαν σηµαντικές διαφορές µεταξύ των οµάδων στα τεστ χρονικής και φασµατικής ανάλυσης. ύσκολα Περιβάλλοντα Ακοής Προτάσεις CUNY +10 db SNR Προτάσεις AzBio +10 db SNR Προτάσεις Αz Bio + 5 db SNR Προτάσεις Αz Bio 64 db σε ησυχία Προτάσεις Αz Bio 54 db σε ησυχία Τα δύο περιβάλλοντα που συνήθως χαρακτηρίζονται «δύσκολα» από τους ασθενείς µε κοχλιακό εµφύτευµα είναι το θορυβώδες περιβάλλον και η σιγανή οµιλία. εν παρατηρήθηκαν σηµαντικές διαφορές µεταξύ των οµάδων για τις προσεκτικά αρθρωµένες προτάσεις CUNY σε στάθµη πίεσης ήχου +10 db, ή για τις προτάσεις Az Bio στα 74 db µε στάθµη πίεσης ήχου +10 db, 64 db σε ησυχία και 54 db σε
ησυχία. Μία σηµαντική διαφορά παρατηρήθηκε για τις προτάσεις AzBio που παρουσιάστηκαν στα 74 db µε στάθµη πίεσης ήχου +5dB (που παρουσιάζεται µε το πλαίσιο που περιβάλλει το όνοµα του τεστ). ιαφορά στις βαθµολογίες σε συνθήκες θορύβου (+10 db SPL) και χαµηλής στάθµης (54 db SPL) Υποκείµενα CII Ποσοστιαίες µονάδες Υποκείµενα 3G Ποσοστιαίες µονάδες Υποκείµενα Tempo+ Ποσοστιαίες µονάδες Καλύτερα σε χαµηλή SPL Καλύτερα σε θόρυβο
Αυτή η ανάλυση έχει ως στόχο να δείξει πόσο «ισορροπηµένα» είναι τα υποκείµενα ως προς την ακοή σε δύο δύσκολα περιβάλλοντα (74 db σε στάθµη πίεσης ήχου +10dB & 54 db σε ησυχία). Κάθε ράβδος αναπαριστά την απόδοση ενός ασθενούς. Η µέση διαφορά στις βαθµολογίες ήταν 15,4 ποσοστιαίες µονάδες για τα υποκείµενα CII, 15,6% για τα υποκείµενα Tempo+ και 32,5% για τα 3G. Αυτή η µέτρηση δείχνει ότι στα υποκείµενα των οµάδων CII και Tempo+ υπάρχει µεγαλύτερη ισορροπία ακοής σε δύο ιδιαίτερα και δύσκολα περιβάλλοντα. Αυτό σηµαίνει ότι έχουν παρόµοια απόδοση και στις δύο καταστάσεις, χωρίς να κάνουν αλλαγές στη συσκευή τους. είκτης Ανθεκτικότητας Μέσος όρος ύσκολων Συνθηκών / Συνθηκών Ησυχίας ((74 db σε +10 db SNR) + (54 db σε ησυχία))/2 74 db σε ησυχία Βαθµολογία ανθεκτικότητας Ο δείκτης ανθεκτικότητας είναι µία µέτρηση που χρησιµοποιείται για να περιγράψει τις πτώσεις της απόδοσης σε δύσκολες συνθήκες ακοής (74 db σε +10 SNR και 54 db σε ησυχία), σε σχέση µε την απόδοση σε «εύκολες» καταστάσεις ακοής (74 db σε ησυχία). Τα υποκείµενα µπορούν να επιτύχουν βαθµολογία 100, αν δεν παρουσιάζουν πτώση της απόδοσης ούτε στο θόρυβο ούτε σε συνθήκες χαµηλής εισερχόµενης στάθµης, και βαθµολογία 0 αν η απόδοση πέσει στο 0 και στις δύο δύσκολες καταστάσεις. Το επίπεδο απόδοσης των ασθενών CII και Tempo+ ήταν σηµαντικά υψηλότερο από αυτό των ασθενών 3G. Αυτό σηµαίνει ότι οι ασθενείς CII και Tempo+ επηρεάζονται λιγότερο από τις δύσκολες συνθήκες ακοής σε σχέση µε τους ασθενείς 3G. Η έρευνα χρηµατοδοτήθηκε από το NIDCD και από εισφορές των Advanced Bionics Corp., Cochlear Corp. και Med El Corp.