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Towards a consensus on an ICF-based classification system for horizontal sound-source localization
(2022)
The study aimed to develop a consensus classification system for the reporting of sound localization testing results, especially in the field of cochlear implantation. Against the background of an overview of the wide variations present in localization testing procedures and reporting metrics, a novel classification system was proposed to report localization errors according to the widely accepted International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) framework. The obtained HEARRING_LOC_ICF scale includes the ICF graded scale: 0 (no impairment), 1 (mild impairment), 2 (moderate impairment), 3 (severe impairment), and 4 (complete impairment). Improvement of comparability of localization results across institutes, localization testing setups, and listeners was demonstrated by applying the classification system retrospectively to data obtained from cohorts of normal-hearing and cochlear implant listeners at our institutes. The application of our classification system will help to facilitate multi-center studies, as well as allowing better meta-analyses of data, resulting in improved evidence-based practice in the field.
Vorliegende Arbeit beschäftigte sich mit der Verbesserung von Defiziten der elektrischen Stimulation durch Cochlea Implantate (CI) mit alternativen Pulsformen. Dabei wurde mit elektrophysiologischen und psychophysikalischen Methoden untersucht, wie sich die Pulsformen auf die Effektivität der Stimulation auswirken. Es wurden präzisions-triphasische Pulse (pTP) mit anodischer und kathodischer zweiter Phase anhand der Daten von elf Probanden untersucht.
Im Rahmen der objektiven elektrophysiologischen Messung wurde mit den unterschiedlichen Formen des pTP an drei unterschiedlichen Kontaktpositionen auf den CI-Elektrodenträgern stimuliert, und die Stärke der jeweils evozierten neuronalen Antwort aufgezeichnet. Der subjektive psychophysikalische Test diente dazu, die pulsformspezifischen Hörschwellen zu bestimmen und wurde an zwei unterschiedlichen Kontakten auf den CI-Elektrodenträgern durchgeführt.
Dabei erzielten pTP, welche eine symmetrisch-triphasische Pulsform aufwiesen, geringere neuronale Antwortstärken und höhere Hörschwellen als die pTP, die einer biphasischen Pulsform glichen. Diejenigen pTP, die biphasischen Pulsen mit anodischer erster Phase glichen, erzielten dabei die höchsten neuronalen Antwortstärken und die niedrigsten Hörschwellen.
Purpose
Audiology is an essential service for some patient groups and some interventions. This article sets forth experience-based recommendations for how audiological centers can continue to safely and effectively function during COVID-19.
Methods
The recommendations are the result of panel discussion and are based on the clinical experience of the panelists/authors.
Results
The recommendations cover which patient groups and which interventions should be treated when and whether this can be performed in the clinic or remotely; how to maintain the safety of workplace via optimizing patient flow within the clinic and the sanitation of rooms and equipment; and overcoming communication challenges that COVID-19 intensifies.
Conclusion
For essential audiological services to continue under COVID-19, safety measures must be implemented and maintained, and treatment and communication strategies must be adapted to offset communication difficulties due to personal protective equipment (PPE) and social distancing and to bolster patient confidence. In short, it is vital that staff feel safe, that patients either feel the clinic is safe enough to visit or that remote treatment may be an option, and that clinics and patients have a broad agreement on the urgency of any needed service. We hope that these recommendations help clinics effectively accomplish these goals.
Objectives: To assess the subjective and objective performance of the new fine structure processing strategy (FSP) compared to the previous generation coding strategies CIS+ and HDCIS. Methods: Forty-six adults with a minimum of 6 months of cochlear implant experience were included. CIS+, HDCIS and FSP were compared in speech perception tests in noise, pitch scaling and questionnaires. The randomized tests were performed acutely (interval 1) and again after 3 months of FSP experience (interval 3). The subjective evaluation included questionnaire 1 at intervals 1 and 3, and questionnaire 2 at interval 2, 1 month after interval 1. Results: Comparison between FSP and CIS+ showed that FSP performed at least as well as CIS+ in all speech perception tests, and outperformed CIS+ in vowel and monosyllabic word discrimination. Comparison between FSP and HDCIS showed that both performed equally well in all speech perception tests. Pitch scaling showed that FSP performed at least as well as HDCIS. With FSP, sound quality was at least as good and often better than with HDCIS. Conclusions: Results indicate that FSP performs better than CIS+ in vowel and monosyllabic word understanding. Subjective evaluation demonstrates strong user preferences for FSP when listening to speech and music.
Objective
Cochlear implantation has become a well-accepted treatment option for people with single-sided deafness (SSD) and has become a clinical standard in many countries. A cochlear implant (CI) is the only device which restores binaural hearing. The effect of microphone directionality (MD) settings has been investigated in other CI indication groups, but its impact on speech perception in noise has not been established in CI users with SSD. The focus of this investigation was, therefore, to assess binaural hearing effects using different MD settings in CI users with SSD.
Methods
Twenty-nine experienced CI users with SSD were recruited to determine speech reception thresholds with varying target and noise sources to define binaural effects (head shadow, squelch, summation, and spatial release from masking), sound localization, and sound quality using the SSQ12 and HISQUI19 questionnaires. Outcome measures included the MD settings “natural”, “adaptive”, and “omnidirectional”.
Results
The 29 participants involved in the study were divided into two groups: 11 SONNET users and 18 OPUS 2/RONDO users. In both groups, a significant head shadow effect of 7.4–9.2 dB was achieved with the CI. The MD setting “adaptive” provided a significant head shadow effect of 9.2 dB, a squelch effect of 0.9 dB, and spatial release from masking of 7.6 dB in the SONNET group. No significant summation effect could be determined in either group with CI. Outcomes with the omnidirectional setting were not significantly different between groups. For both groups, localization improved significantly when the CI was activated and was best when the omnidirectional setting was used. The groups’ sound quality scores did not significantly differ.
Conclusions
Adaptive directional microphone settings improve speech perception and binaural hearing abilities in CI users with SSD. Binaural effect measures are valuable to quantify the benefit of CI use, especially in this indication group.
Die Therapie von Patienten mit fortgeschrittener sensorineuraler Schwerhörigkeit oder Taubheit mit auditorischen Implantaten ist heute Standard in der medizinischen Versorgung. Durch direkte elektrische Stimulation der noch vorhanden auditorischen Neurone wird versucht, die physiologische Informationsübertragung entlang der Hörbahn künstlich nachzubilden. Strukturierte Halbleiterelektrodenträger aus Silizium stellen dabei eine mögliche Alternative zu den herkömmlichen Kabelbündel-Elektrodenträgern heutiger Implantate dar. Durch die Möglichkeit der Abstandsverringerung zwischen Stimulationselektroden und Nervenfasern sowie durch die Möglichkeit der Erhöhung der Anzahl an Stimulationselektroden könnte die Leistungsfähigkeit heutiger Implantate verbessert werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, das Wachstumsverhalten corticaler neuronaler Vorläuferzellen der Maus auf strukturierten Siliziumhalbleitern zu untersuchen und das Wachstumsverhalten näher zu charakterisieren. Zwei unterschiedliche Oberflä-chenstrukturen wurden durch den Einsatz der Elektronenstrahllithografie auf Silizi-umwafern erzeugt. Zylinder auf der Oberfläche der Halbleiter wurden als Modellstruktur gewählt, um eine erhöhte Anzahl an Elektrodenkontakten zu simulieren und die neuronale Interaktion mit diesen zu untersuchen. Daneben wurden Furchen auf Siliziumoberflächen verwendet, um die Wachstumsrichtung der neuronalen Zellen zu beeinflussen.
Die durchgeführten Untersuchungen konnten zeigen, dass strukturierte Halbleiter-elektrodenträger in zukünftigen auditorischen Implantaten grundsätzlich eine Alternative zu den Kabelbündel-Elektrodenträgern heutiger Implantate sein könnten. Durch den Einsatz der Elektronenstrahllithografie konnten Siliziumwafer mit präziser Oberflächenstrukturierung hergestellt werden und deren Biokompatibilität durch Kultivierung neuronaler Zellen gezeigt werden. Die Geometrie der eingeätzten Oberflächenstruktur hatte dabei entscheidenden Einfluss auf das Wachstumsverhalten der Zellen. Während durch Furchen die Orientierung der Neurone gezielt beeinflusst werden konnte und die Neuritenlängen mit zunehmender Ätztiefe abnahmen, konnten derartige Effekte bei den untersuchten Zylindern nicht beobachtet werden.
Die durchgeführten rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen gaben Auf-schluss über die Interaktion der Neurite mit der Oberflächenstruktur. Auf vertikalen Wachstumsstress reagierten die kortikalen neuronalen Vorläuferzellen unabhängig von der Oberflächenstruktur mit der Ausbildung von neuronalen Brücken. Der Modus der Brückenbildung war bei beiden Strukturen dabei gleich, jedoch wurden unterschiedliche Verankerungspunkte an der Siliziumoberfläche beobachtet. Darüber hinaus konnte durch Echtzeituntersuchungen an lebenden Zellen gezeigt werden, dass diese während des Wachstums ihre Lage verändern konnten und somit nicht dauerhaft mit der Oberfläche verbunden waren.
Die Ergebnisse zeigen, dass die beiden untersuchten Oberflächenstrukturen grundsätzlich für den Einsatz auf zukünftigen Halbleiterelektrodenträgern geeignet sind, jedoch noch weiterführende Untersuchungen nötig sind, um diese weiter zu optimieren.
Zusammenfassung In der Vergangenheit wurde Kritik am HSM-Satztest dahingehend geäußert, dass die Objektivität durch Inhomogenität der Testlisten und mögliche Wiederholungseffekte durch die limitierte Anzahl an Sätzen eingeschränkt sei. Auf diese Kritik sollte mit einer Erweiterung des HSM- Satztestmaterials reagiert werden. Dazu wurden 1388 neue und alte, schon in den bisherigen HSM-Listen enthaltene Sätze zusammengestellt und aufgesprochen (Angermüller, unpublizierte Dissertation). In der vorliegenden Arbeit wurden diese Sätze individuell auf Verstehbarkeit evaluiert und eine Methode entwickelt, mit der die Sätze so auf Listen verteilt werden konnten, dass alle Listen den gleichen Mittelwert und minimale Varianz des Verstehbarkeits-Schwierigkeitsgrades aufwiesen. Um die Situation von Hörbehinderten, für die derartige Tests vorgesehen sind, zu imitieren und um die Verstehbarkeit in einen empfindlichen Bereich zu bringen, wurden alle Sätze auf gleiche Spitzenwerte des SPLs (sound pressure levels) kalibriert und mit einem spektral sprachähnlichen (CCITT-) Rauschen bei einem festen SNR (Signal-Rausch-Abstand) versehen. Anschließend wurden sie 36 normalhörenden Probanden dargeboten, um jedem Satz einen Verstehbarkeitsgrad zuweisen zu können. Jeder Proband hörte ein Drittel der Gesamtsatzmenge, so dass jeder Satz von jeweils 12 Probanden beurteilt wurde. Basierend auf den Satzverstehbarkeitswerten wurde eine Methode entwickelt, die die Sätze den Listen nach bestimmten Vorgaben zuwies, so dass Listen mit exakt gleicher mittlerer Verstehbarkeit resultierten. Die Methode der Listeneinteilung erwies sich als so leistungsfähig, dass ein zusätzliches Kriterium berücksichtigt werden konnte. Es konnte auch die Varianz der Verstehbarkeit innerhalb der Listen sehr weitgehend angeglichen werden. Die Methode ist auch auf andere Sprachverständnistests übertragbar, sofern einige Voraussetzungen erfüllt sind. Es stellte sich allerdings auch heraus, dass die Sätze von vielen Probanden als unterschiedlich laut wahrgenommen wurden. Dies kann einerseits an der Aufsprache selbst gelegen haben, zum anderen ist es möglich, dass die Methode der Lautstärkenkalibrierung dafür verantwortlich ist, worauf es gewisse statistische Hinweise gibt. Dies zu untersuchen und gegebenenfalls zu verbessern sollte Aufgabe von zukünftigen Untersuchungen sein.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Daten von 37 Patienten der Neurootologischen Abteilung der Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten, plastische und ästhetische Operationen der Universitätsklinik Würzburg retrospektiv ausgewertet. Alle Patienten wurden einer prä- und einer postoperativen vestibulären Prüfung unterzogen und wurden zwischen 1999 und 2008 unilateral implantiert. Versorgt wurden sie mit einem Cochlea-Implantat der Firma Med-El Corp., vom Typ C40+, C40++ oder PulsarCI100. Neben der speziellen neurootologischen Anamnese wurde bei den Patienten der Spontannystagmus, eine kalorische Nystagmusprüfung, rotatorischer Intensitäts-Dämpfungs-Test (RIDT), vestibulärer Reiz-/Reaktions-stärkevergleich (VRRSV) und Cranio-Corpo-Graphie (CCG) vor und nach Implantation erhoben. Die Einzelbefunde der vestibulären Tests wurden vor und nach Implantation zusammengetragen und es wurde jeweils eine neurootologische Diagnose erstellt. Typische Beispiele fanden als Kasuistik Eingang. Als Fazit ergaben sich folgende 3 Hauptaussagen: Bei dem Großteil der Patienten (83,8%) lag bereits präoperativ eine Schädigung des vestibulären Systems vor. Im ausgewerteten Kollektiv lag das Risiko für eine Veränderung der empfundenen Vertigosymptome bei der Gruppe mit Vertigosymptomen bereits vor Implantation wesentlich höher als bei der Gruppe ohne präoperative Vertigosymptome. Bei knapp der Hälfte der Patienten veränderte sich der vestibuläre Zustand durch die Implantation. Die Veränderungen können sowohl im Sinne einer Verbesserung meist jedoch als Verschlechterung auftreten und dies auf der implantierten als auch auf der nicht-implantierten Seite. Auffallend ist die hohe Diskrepanz zwischen dem objektiven Zustand und dem subjektiven Empfinden der Patienten. Die Ergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit einer neurootologischen Untersuchung vor einer Cochlea-Implantation. Da die Ursachen für die Beeinflussung vor allem der nicht-implantierten Seite noch nicht geklärt sind, ist eine umfassende Aufklärung mit Betrachtung der individuellen vestibulären Situation, auch zum Schutz des Operateurs, unumgänglich.
Die Wahrnehmung prosodischer Merkmale geht über die reine Semantik des Sprachverstehens hinaus und beeinflusst maßgeblich die Lebensqualität von Personen mit Hörstörungen oder Hörhilfen, die in der Prosodieperzeption eingeschränkt sind. Zur Untersuchung der Wahrnehmung prosodischer Aspekte liegt derzeit im deutschsprachigen Raum kein adäquates Testinstrumentarium vor. Aufbauend auf der Vorgängerarbeit von Bauer (2005) wurde der bereits bestehende Prosodietest weiterentwickelt und an einer größeren Anzahl Normalhörender, die bei späteren Tests mit Hörhilfeträgern als Vergleichsgruppe fungieren sollen, auf sein Eignungspotential untersucht. Der Prosodietest besteht aus zwei unterschiedlichen Testarten (Sprecher- und Kategorientest), die verschiedene prosodische Merkmale abdecken. Beim Sprechertest sollen die drei Sprecher Mann, Frau und Kind erkannt werden, deren Unterscheidbarkeit auf den entsprechenden Tonhöhen (Grundfrequenzen) beruht. Der Kategorientest zielt auf die Erkennung von Grundfrequenzverläufen sowie Akzenten ab, die typischerweise bei den dargebotenen Kategorien Aussage, Frage und Ausruf unterschiedlich ausgeprägt sind. Das Testmaterial wurde in Form von fünf Listen pro Testart mit jeweils 36 Sätzen präsentiert, wobei die Sätze für die jeweiligen Kategorien sowie Sprecher syntaktisch und grammatisch identisch sind. Auf diese Weise wird ausschließlich das Prosodieverständnis abgefragt. Es wurden 30 junge Erwachsene im Alter zwischen 20 und 30 Jahren ausgewählt und deren Normalhörigkeit mittels eines Tonaudiogramms festgestellt. Durch Überlagerung der Testsätze mit einem Störgeräusch in verschiedenen Lautstärken wurden unterschiedliche Schwierigkeitsstufen geschaffen. Zur Anwendung kam ein CCITT-Rauschen, das nach Vorversuchen zur Einschätzung der Prosodieperzeption Normalhörender, in den sechs Hörkonditionen 0 dB SNR, -6 dB SNR, -12 dB SNR, -18 dB SNR und -24 dB SNR verwendet wurde. Als leichter Übungsdurchlauf wurde zusätzlich die Hörkondition +6 dB SNR dargeboten. Um möglichst gleiche Bedingungen für alle Versuchsteilnehmer zu schaffen und unerwünschte Einflussfaktoren so gering wie möglich zu halten, wurde bei der Konzeption des Tests das Verfahren der permutierten Blockrandomisierung angewendet. Des weiteren erhielten alle Probanden die gleiche schriftliche Instruktion. Erwartungsgemäß lagen die Ergebnisse der Probanden im Bereich zwischen der 33,3 %-Marke des reinen Ratens und der 100 %-Grenze der maximalen Leistung. Die Ergebnisse zeigten bei der Darstellung der Gesamtdaten relativ geringe Streuungen der logistischen Regressionen der einzelnen Probanden sowie deutliche Wendepunkte. Dies spricht für eine hohe Sensitivität des Tests. Der Wendepunkt lag beim Sprechertest bei -14,72 dB SNR, beim Kategorientest bei -11,65 dB SNR, wodurch dieser Test als schwieriger einzustufen ist. Die Anzahl der Verwechslungen von Urteilen stieg vom leichten bis in den schwierigen Hörbereich kontinuierlich an, wobei eine wachsende Ungleichmäßigkeit in der Verteilung der Urteile auffiel. Bei totalem Raten der Versuchsteilnehmer existierte bei den Sprechern für den Mann eine Ratewahrscheinlichkeit von 50,3 %, für die Frau von 31,9 % und für das Kind von nur 17,8 %. Im Kategorientest wurden für die Aussage 45,7 %, für die Frage 23,1% und für den Ausruf 31,2% ermittelt. Bei der satzweisen Auswertung des Tests fielen insbesondere beim Kategorientest einige „Satzausreißer“ auf, die geringgradige Abweichungen vom Gesamtdatensatz darstellten und als Interpretationsfehler angesehen werden müssen. Beim Kategorientest stellten vor allem die Sätze Nr. 3, Nr. 21, Nr. 22 und Nr. 25 Negativausreißer sowie Nr. 15 einen extrem gut erkannten Satz dar, während beim Sprechertest die Sätze Nr. 5, Nr. 14 und Nr. 30 etwas weniger gute Erkennungsraten aufwiesen. Durch die Evaluation des Prosodietests mit normalhörenden Probanden hat sich gezeigt, dass dieser Test das Potential besitzt, brauchbare und umfassende Informationen über die Erfassbarkeit der Prosodie zu erzielen. Um den in dieser Arbeit weiterentwickelten und evaluierten Test in einen Test für die klinische Praxis zu überführen, sind nur noch wenige Arbeitsschritte nötig. Es müssten lediglich die weiter oben genannten „Satzausreißer“ unter Beachtung der in Kapitel 5 aufgeführten Gesichtspunkte entfernt oder durch neue Sätze ersetzt werden (s. Anhang D), bevor der Test zum Einsatz gebracht werden kann.
Bei der Anpassung eines Cochlea-Implantates (CI) entscheidet der Patient über die Lautstärke, mit der das CI ihm seine akustische Umwelt präsentiert. Mit der Methode der „kategorialen Lautheitsskalierung“ wurden Lautheitsurteile unilateraler CI-Träger ermittelt und ausgewertet. 26 unilateral versorgte CI-Träger beurteilten in 4 Versuchsabschnitten je einen Stimulustyp, der 169 mal mit 13 unterschiedlichen Lautstärken in festem zeitlichem Raster sequenziell dargeboten wurde. Der Sequenzaufbau stellte jeden Pegel jedem anderen möglichen Pegel als Vorgänger voran. Von jedem der Probanden wurden so 676 Lautheitsurteile erhoben und der statistischen Auswertung zugeführt. Probandenindividuell schwankten die Lautheitsurteile in Lage und Streuung. Mehrere Ergebnisse dieser Arbeit sind annähernd identisch mit denen einer Referenzgruppe von 26 Normalhörenden, die in einer Vorgängerarbeit mit dem gleichen Versuchsaufbau getestet worden waren. So wurden schmalbandige Stimuli signifikant leiser beurteilt als breitbandige. Beide Probandenkollektive zeigten eine positive Vorgängerpegelabhängigkeit sowie eine (signifikant stärkere) Vorgängerurteilsabhängigkeit. Sowohl bei den CI-Trägern als auch bei den Normalhörenden ging jede Erhöhung des Pegels um 5 dB mit einer signifikanten Erhöhung des Lautheitsurteils einher (strenge Monotonität). Die Lautheitsempfindungskurve der CI-Träger über alle Probanden und Stimuli verlief kontinuierlich unterhalb der der Normalhörenden. So wurde bei Sprachlautstärke (60–70 dB) gleiche Lautheit in der CI-Gruppe im Vergleich zur Referenzgruppe bei ca. 5 dB höheren Pegeln empfunden. Die unterschiedliche Lautheitsempfindung ist hinreichend durch die binaurale Hörsituation der Normalhörenden im Gegensatz zur monauralen der CI-Gruppe zu erklären. Es muss angenommen werden, dass die getesteten CI-Träger mit mindestens sechs Anpasssitzungen vor der Versuchsteilnahme über ausreichend Erfahrung zur Festlegung ihrer individuellen, idealen Lautstärke für den Alltagsgebrauch verfügten und diese an der Sprachlautstärke orientierten. Es bleibt Gegenstand weiterer Untersuchungen, warum unilaterale CI-Träger trotz der technischen Möglichkeit im Rahmen der Anpasssitzungen keine Kompensation des Lautheitsunterschiedes wünschen.