Přínos binaurální korekce pro srozumitelnost řeči - vliv tíže sluchové vady

Souhrn

Práce analyzuje kvantitativní přínos binaurální korekce oproti korekci monaurální pro srozumitelnost řeči na pozadí bílého šumu v přesně definovaných odstupech signál-šum (SNR). Za tímto účelem bylo vyšetřeno celkem 189 uživatelů binaurální korekce, kteří byli rozděleni podle tíže své sluchové vady do tří skupin, a to v kategoriích průměrného prahu sluchu (na frekvencích 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz a 4 kHz) 40-49 dB HL, 50-59 dB HL a 60-69 dB HL. Hodnocen je benefit v jednotlivých skupinách a jeho vzájemné porovnání. Z výsledků vyplývá, že zlepšení rozumění nastává především v negativních hodnotách SNR a globální přínos druhého sluchadla pro rozumění je tím větší, čím je sluchové postižení těžší.

Klíčová slova:
binaurální korekce, monaurální korekce, práh sluchu, akustický signál, audiometrická křivka.

ÚVOD

Při analýze komplexního akustického signálu se v centrálním sluchovém orgánu mimo jiné uplatňuje schopnost zvýšit poměr signál-šum (4, 6, 24), a to na základě vzájemného porovnání signálů přicházejících z pravého a levého ucha. Při analýze řeči na pozadí neřečového signálu tak dochází ke zdůraznění právě signálu řečového (9). Tato funkce centrální části sluchového aparátu je tím přínosnější, čím jsou poslechové podmínky horší (23). Samozřejmým limitem dosažení srozumitelnosti je schopnost periferního sluchového ústrojí vzájemně ještě oddiferencovat řečový a neřečový signál.

MATERIÁL A METODIKA

Základní podmínky pro zařazení probandů do výzkumného souboru

• A) Percepční nedoslýchavost kochleárního typu s mírně klesajícím průběhem audiometrické křivky (shallow slope).
• B) Stranová symetrie sluchového postižení (průměrný mezistranový rozdíl prahů sluchu na frekvencích 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz a 4000 Hz není větší než 5 dB a mezistranový rozdíl prahu sluchu na jednotlivých frekvencích není větší než 10 dB).
• C) Průměrný práh sluchu na uvedených frekvencích se pohybuje v rozmezí 40-69 dB HL.
• D) Věk od 18 let výš.
• E) Svobodné a uvážené rozhodnutí probandů pro binaurální korekci.
• F) Aplikace závěsných nebo zvukovodných dvoukanálových digitálních sluchadel, která nedisponují schopností redukovat neřečový signál.
• G) Dobrá spolupráce pacientů a „lucidita“ v průběhu celého vyšetřovacího a nastavovacího procesu.
• H) Osoby zařazené do souboru musí být praváci.
• I) U žádného probanda nesmí být přítomen trvalý tinnitus.

Uspořádání experimentu

Měření byla prováděna v prostorné tiché komoře simulující volné pole a odpovídající požadavkům pro audiometrická vyšetření, k tomuto účelu schválené. Vyšetřovaná osoba byla posazena do jejího středu. Ve výši hlavy byly ve vzdálenosti 1 metru umístěny dva reproduktory, první v azimutu 0 stupňů, druhý v azimutu 180 stupňů. Signál (řeč) přicházel z předního reproduktoru, kompetitivní šum (WN) ze zadního. Vyšetření byla prováděna v den provedení binaurální korekce, tedy bez jakékoli předchozí adaptace na ni. Při monaurálním vyšetření bylo sluchadlo umístěno na pravém uchu.

Použité akustické signály

Jako řečový signál byla použita česká slovní audiometrie, konkrétně její druhá smíšená sestava pro dospělé, zaznamenaná na originálním CD nosiči (nahráno na ORL klinice UP Palackého v Olomouci, 1994). Je složena z deseti dekád jedno-, dvou- a tříslabičných slov (podstatná a přídavná jména, zájmena, číslovky, slovesa a příslovce), v jednotlivých dekádách co možná nejvíce fonologicky vyvážených. Byla originálně publikována už v roce 1960 (21), a ačkoli některé výrazy nyní již neodpovídají aktuální skladbě českého jazyka (5), dodnes slouží jako jedno ze standardních audiometrických vyšetření v klinické audiologii. I když byla později doplněna o některé speciální verbální testy, ve své ryzí podobě doposud nebyla v českém jazyku překonána. K přehrávání byl použit CD přehrávač Sony CDP-311, kalibrovaný klinický audiometr Interacoustics AC 40 a reproduktor SAPARA-UNI AQ-130 (8 ohmů, špičkový výkon 130 W/ 3 s). Jako kompetitivní signál byl použit bílý šum (WN) o konstantní intenzitě produkovaný druhým kanálem klinického audiometru Interacoustics AC 40, přes druhý reproduktor SAPARA-UNI AQ-130 (8 ohmů, špičkový výkon 130 W/ 3 s). Před vlastním vyšetřením byl každý proband podrobně poučen o svém úkolu: zopakovat slyšené slovo na pozadí rušivého šumu. Akceptována byla pouze správně reprodukovaná slova, jakákoli nepřesnost byla zaznamenána jako chybná odpověď.

Odstupy signál-šum

Řečový signál byl aplikován v intenzitách 75 dB, 65 dB, 55 dB a 45 dB nastavených na audiometru, samozřejmě s vědomím, že okamžitá hladina intenzity (odpovídající amplitudě signálu) není ve slově konstantní a závisí na jeho hláskové skladbě (obr. 1). Hodnota bílého šumu byla nastavena trvale na 65 dB. Vyšetření bylo tedy provedeno na úrovních poměru signál-šum +10 dB, 0 dB, - 10 dB a - 20 dB.

Na obrázcích 2-6 jsou zobrazeny sonagramy jedné z deseti použitých dekád, pořízené prostřednictvím software lingWAVES, verze 2.5, mikrofon Center 322 data logger sound level meter, ve výše uvedených akustických podmínkách.

Použitá sluchadla

Pro experiment byla použita výhradně závěsná a zvukovodová dvoukanálová digitální sluchadla, která nedisponují schopností redukce neřečového signálu. Parametry zesílení byly primárně nastaveny prostřednictvím příslušného software na základě zadaného prahového tónového audiogramu a prahu nepříjemného poslechu (20). Použitá pravidla zesílení byla Loudness mapping a NAL-NL1 dle doporučení příslušného výrobce. Matematická hodnota zesílení (10) byla dle potřeby interaktivně klinicky upravena do úrovně nejpříjemnější hladiny hlasitosti a stranového vyvážení poslechu. Ušní vložky byly vybaveny příslušným kalibrem ventingu a hloubkou usazení ve zvukovodu (1, 2, 7, 13).

Způsob statistického hodnocení výsledků

Testování bylo provedeno pomocí dvouvýběrového párového t-testu na střední hodnotu (u souborů se stejným počtem prvků a hodnocením více jevů u jednotlivých probandů) a pomocí dvouvýběrového t-testu s nerovností rozptylů (u souborů s odlišným počtem prvků a rozdílnými hodnotami rozptylu). Číslo p vynásobené 100 udává riziko mylného přijetí alternativní hypotézy.

VÝSLEDKY

Celkem bylo vyšetřeno 189 osob. Soubor probandů byl rozdělen do tří skupin podle tíže sluchového postižení (průměrný práh sluchu 40-49 dB HL: 40 probandů, 50-59 dB HL: 84 probandů a 60-69 dB HL: 65 probandů).

1. Srovnání zlepšení průměrné srozumitelnosti řeči při binaurální korekci vzhledem ke korekci monaurální v jednotlivých skupinách probandů

Porovnáváno je zlepšení průměrného rozumění řeči pomocí dvouvýběrového párového t-testu na střední hodnotu. Průměrné zlepšení rozumění uvádí, o kolik procent je průměrná srozumitelnost při binaurální korekci lepší ve srovnání s korekcí monaurální. Výsledek t-testu uvádí matematickou hodnotu statistického zpracování - čím je vyšší, tím je validita větší. Hodnota p uvádí, jaká je míra pravděpodobnosti mylného přijetí výsledku - čím je nižší, tím je riziko omylu menší.

INTERPRETACE VÝSLEDKŮ

1. Ve všech kategoriích tíže sluchové vady došlo na všech úrovních SNR ke statisticky významnému zlepšení srozumitelnosti řeči při binaurální korekci vzhledem ke korekci monaurální, a to na 1% hladině významnosti. Souhrnný přínos binaurální korekce je nejvyšší v kategorii nejtěžšího sluchového postižení, naopak nejnižší v kategorii postižení nejlehčího (graf 1–graf 3).
2. Ve všech kategoriích tíže sluchové vady byl nejvyšší průměrný přínos binaurální korekce oproti monaurální na úrovni SNR -10 dB, následovaný úrovní SNR -20 dB, poté 0 dB a nakonec +10 dB. Kromě velikosti přínosu při SNR -20 dB a -10 dB v kategorii nejlehčího sluchového postižení (18,0% a 18,5%), který je navzájem srovnatelný, jsou rozdíly průměrného zlepšení srozumitelnosti řeči statisticky významné na 1% hladině významnosti.
3. Rozdíly zlepšení průměrného rozumění řeči při binaurální korekci ve stejných hodnotách SNR v jednotlivých kategoriích tíže sluchového postižení jsou v naprosté většině případů statisticky velmi málo významné. Přínos binaurální korekce je v každé z nich přibližně stejný (p ≥ 0,02 ve všech případech s výjimkou SNR 0 dB a SNR +10 dB při srovnání 40-49 dB HL versus 60-69 dB HL).
4. Nebyl prokázán statisticky významný rozdíl průměrného věku probandů v jednotlivých hodnocených skupinách (rozdíl 1-3 roky, p ≥ 0,22 ve všech případech).

DISKUSE

Míra přínosu binaurální korekce oproti monaurální je v literatuře hojně diskutována. Je předmětem zájmu jak samotných audiologů, tak výrobců sluchadel. Porovnání slovního audiogramu s jedním a dvěma sluchadly může být zásadním faktorem při rozhodování nedoslýchavého člověka jak v ohledu, zda korekci vůbec začít používat, tak ve smyslu určení velikosti přínosu druhého sluchadla, a tím i smysluplnosti finanční investice. Verbální testy jsou obecně prováděny jak na pozadí ticha, tak především různými formami rušivého zvuku, které se snaží simulovat reálné poslechové situace v běžném životě. Používány jsou bílý šum (v plné spektrální šíři a o konstantní intenzitě) (15, 19), růžový šum (19) a šum kolísající ve spektru i intenzitě, nejčastěji nazývaný babble noise (12, 14, 22, 25), uváděn je i coctail party (18).

Stach (23) uvádí parametry zlepšení srozumitelnosti řeči v negativních hodnotách SNR při korekci binaurální oproti monaurální v rozmezí 20-40 % s maximálním přínosem při SNR -10 dB. Neuvádí však průměrné hodnoty a nezabývá se statistickým hodnocením.

Markides (16) ve své studii hodnotil skupinu nedoslýchavých, kteří používali binaurální korekci. Zjistil, že eliminace akustického stínu hlavy (přichází-li signály z azimutů odlišných od 0 a 180 stupňů) přináší přibližný zisk 6-7 dB a centrální potlačení šumu přibližně 2-3 dB. Kombinace těchto dvou faktorů zlepšila srozumitelnost řeči ve sledované skupině pacientů (použita sestava jednoslabičných slov) o 40 %, a to jak v tichém, tak hlučném prostředí s nepříznivým odrazem akustických vln.

Hawkins a Yacullo (11) došli ke stejné hodnotě 2-3 dB centrálního potlačení šumu u osob používajících dvě sluchadla s kulovým (všesměrovým) mikrofonem. Při použití dvou sluchadel se směrovým mikrofonem se poměr signál-šum zlepšil o další 3-4 dB.

Nabelek (17) navázal na předchozí studii a zabýval se vlivem prostředí, ve kterém dochází k odrazu a následné interferenci zvukových vln. Dospěl k závěru, že echo, které přesahuje hodnotu 2 sekund, může významným způsobem srozumitelnost řeči zhoršit.

Cox a spol. (3) ve své studii nalezli u normálně slyšících osob při binaurálním poslechu zisk 4 dB v důsledku centrálního potlačení šumu, což vedlo ke zlepšení srozumitelnosti řeči o 26 %. U skupiny nedoslýchavých hodnotil tentýž jev při použití binaurální korekce. Srozumitelnost řeči se zlepšila o 19 %. Rozdíl 7 % vysvětluje jako důsledek zhoršeného zpracování řečového signálu vlivem sluchové vady a zkreslením sluchadla.

Havlík a spol. (9) hodnotili intenzitu řeči, na které bylo dosaženo její 100% srozumitelnosti na pozadí bílého šumu při SNR +5 dB, kdy signály přicházely v azimutech +45 a -45 stupňů. Ve sledovaném souboru 25 % uživatelů sluchadel dosáhlo 100% diskriminace na nižší intenzitě při binaurální korekci ve srovnání s monaurální a 38 % dosáhlo 100% rozumění, přičemž při použití pouze jednoho sluchadla této hodnoty nedosáhlo vůbec.

ZÁVĚR

Ve všech sledovaných kategoriích tíže sluchové vady byla prokázána lepší srozumitelnost řeči při binaurální korekci ve srovnání s korekcí monaurální, a to ve všech hodnotách poměru signál-šum (SNR). Nejvyšší přínos binaurální korekce byl prokázán na úrovni SNR -10 dB, následován úrovní SNR -20 dB, SNR 0 dB a SNR +10dB. V praxi to znamená, že použití binaurální korekce je vzhledem k rozumění řeči mnohem efektivnější v prostředí s dominujícím rušivým šumem než v prostředí, ve kterém dominuje řeč nad šumem pozadí. Globální přínos binaurální korekce oproti korekci monaurální je z hlediska srozumitelnosti řeči na pozadí rušivého zvuku tím větší, čím je sluchové postižení těžší. Hodnoty průměrného zlepšení srozumitelnosti řeči při korekci binaurální oproti korekci monaurální jsou ve stejných poměrech signál-šum srovnatelné ve všech hodnocených kategoriích tíže sluchového postižení.

Binaurální korekce u stranově symetrické percepční sluchové vady tedy přináší nejen výrazně vyšší kvalitu sluchového vjemu a schopnost směrového slyšení, ale především lepší srozumitelnost řeči. Měla by proto být metodou volby zejména při řešení zhoršeného rozumění na pozadí rušivých zvuků.

MUDr. Radan Havlík

AUDIO-Fon centr s.r.o.

Obilní trh 4

602 00 Brno