Роль сохранного слуха на имплантированной стороне для пространственного слуха у бимодальных пользователей кохлеарных имплантов

Введение в проблему пространственного слуха при бимодальном слухопротезировании

Для многих пользователей кохлеарных имплантов (КИ) благодаря смягченным критериям отбора, усовершенствованным конструкциям электродов и улучшенным хирургическим методикам удается сохранить остаточный акустический слух в неимплантированном и/или имплантированном ухе. Остаточный акустический слух предоставляет детальную низкочастотную информацию, которая может значительно помочь пользователям КИ в сложных условиях прослушивания. Для пользователей с одним КИ комбинированный акустический и электрический слух можно разделить на три условия прослушивания:

• Бимодальный: электрическая стимуляция в одном ухе и акустическая стимуляция в другом ухе
• ЭАС (Электрическо-Акустическая Стимуляция): электрическая стимуляция и акустическая стимуляция в одном и том же ухе
• БиЭАС: электрическая стимуляция в одном ухе и акустическая стимуляция в обоих ушах

Было показано, что бимодальное прослушивание значительно улучшает восприятие речи и музыки по сравнению с работой только с КИ. Однако некоторые пользователи КИ не испытывают значительных преимуществ при бимодальном прослушивании, а другие даже сталкиваются с интерференцией. Показатели при ЭАС оказались лучше, чем при использовании только КИ, причем еще большие преимущества наблюдались для БиЭАС. Данные этих предыдущих исследований указывают на то, что преимущества комбинированного акустического и электрического слуха могут сильно варьироваться, возможно, из-за различий в способности отдельных пользователей КИ комбинировать акустические и электрические паттерны стимуляции в пределах одного уха или между ушами.

Роль бинаурального слуха

Помимо предоставления полезной низкочастотной информации о временной тонкой структуре, остаточный акустический слух в неимплантированном ухе может обеспечить определенную степень бинаурального слуха в сочетании с имплантированным ухом. Этот низкочастотный бинауральный слух может быть полезен для локализации звука и разделения источников звука в пространстве. Однако для бимодальных пользователей КИ остаточный слух в неимплантированном ухе, по-видимому, имеет ограниченную пользу для локализации звука и разделения пространственно разнесенных целевой и маскирующей речи. Dorman et al. обнаружили, что показатели локализации звука у бимодальных пользователей КИ были близки к уровню случайного угадывания. Аналогично, недавние исследования обнаружили незначительное, нулевое или даже отрицательное пространственное различие маскировки (СРМ, определяемое как разница в распознавании целевой речи между пространственно разнесенными и совмещенными маскерами) для бимодальных пользователей КИ, когда эффекты акустической тени головы были минимизированы за счет использования симметрично расположенных маскеров.

Нормальнослышащие слушатели могут использовать различные пространственные cues, такие как межушные временные различия (МВР), межушные level differences (МУР) и/или некоторые другие бинауральные процессы (например, межушную когерентность), чтобы лучше обнаруживать или распознавать цель в присутствии конкурирующих звуков.

Методология исследования

В настоящем исследовании измерялись пороги разборчивости речи (ПРР) с двумя совмещенными или пространственно разнесенными речевыми маскерами у нормальнослышащих взрослых, слушающих акустические симуляции КИ; низкочастотная акустическая информация была доступна в неимплантированном ухе (бимодальное прослушивание) или в обоих ушах. ПРР при бимодальном прослушивании были значительно лучше при тонотопически согласованной, чем при несогласованной электрической стимуляции, как для совмещенных, так и для пространственно разнесенных речевых маскеров. Когда тонотопического несоответствия не было, остаточный акустический слух в обоих ушах обеспечивал значительное преимущество, когда маскеры были пространственно разнесены, но не когда они были совмещены. Данные симуляции позволяют предположить, что сохранение слуха в имплантированном ухе для бимодальных пользователей КИ может значительно помочь в использовании пространственных cues для разделения конкурирующей речи, особенно когда остаточный акустический слух сопоставим в обоих ушах. Кроме того, преимущества билатерального остаточного акустического слуха могут быть наилучшим образом выявлены для пространственно разнесенных маскеров.

Участники и материалы

В исследовании приняли участие двенадцать нормальнослышащих взрослых (4 мужчины и 8 женщин; средний возраст = 35,1 лет, диапазон возрастов: 21–64 года). У всех участников пороги слышимости чистых тонов были < 25 дБ ПС на всех аудиометрических частотах от 250 до 8000 Гц. Все были носителями американского варианта английского языка. В соответствии с этическими нормами для участников-людей от всех участников было получено письменное информированное согласие до начала каких-либо процедур исследования.

Материалы для тестирования в стиле матрицы были взяты из Sung Speech Corpus и состояли из 50 слов пяти категорий (Имя, Глагол, Число, Цвет и Объект), каждая из которых содержала 10 односложных слов. Целевые предложения генерировались путем выбора имени «Джон» (слово-сигнал целевого предложения), а затем случайного выбора из 10 слов в каждой из оставшихся категорий.

Результаты и обсуждение

Наблюдалось незначительное СРМ для смоделированных условий бимодального прослушивания, что согласуется с данными, полученными в симуляциях бимодальных КИ и у реальных бимодальных пользователей КИ. Тонотопическое соответствие улучшало ПРР с совмещенными маскерами, но в меньшей степени с пространственно разнесенными маскерами, что приводило к снижению СРМ. Это открытие не согласуется с предыдущими данными, полученными в симуляциях билатеральных КИ. СРМ значительно улучшился для прослушивания БиЭАС, когда объем остаточного акустического слуха был схожим в обоих ушах, что позволяет предположить большую пользу СРМ даже при небольшом объеме билатерального остаточного слуха (например, < 600 Гц).

Ключевой вывод: Данные показывают преимущество сохранения остаточного акустического слуха в обоих ушах для поддержки разделения пространственно разнесенных целевой и маскирующей речи.

Влияние тонотопического соответствия

Как для условий «Бимодальный клинический», так и для «Бимодальный адаптированный», акустико-электрическое распределение частот максимизировало речевую информацию, подаваемую на симулированный КИ. Как и при клинической настройке бимодальных пользователей КИ, условие «Бимодальный клинический» вводило как внутриушное, так и межушное тонотопическое несоответствие. Условие «Бимодальный адаптированный» представляло долговременную перцептивную адаптацию к этому несоответствию (по сути, тонотопическое соответствие при обеспечении максимальной речевой информации для симулированного КИ). Таким образом, оно также представляло верхний предел бимодальной производительности при условии полной адаптации.

Если полная адаптация к клиническому распределению частот невозможна, распределение частот можно настроить так, чтобы оно соответствовало расположению электродов в улитке (т.е. условие «Бимодальное соответствие»). В этом случае комбинированный акустический и электрический слух между ушами был бы тонотопически согласован, с небольшим спектральным перекрытием между режимами стимуляции. Интересно, что не было обнаружено значительной разницы в ПРР между условиями «Бимодальное соответствие» и «Бимодальный адаптированный», несмотря на очень разные диапазоны входных акустических частот КИ.

Ограничения исследования

Следует отметить ограничения текущего исследования. Критическим моментом является то, что тонотопическая карта, описанная Гринвудом, была основана на порогах обнаружения у нормальнослышащих слушателей. Потеря слуха и последующее усиление с помощью слуховых аппаратов могут привести к значительному искажению тонотопической карты Гринвуда. В настоящем исследовании не было симуляции потери слуха для остаточного акустического слуха; вместо этого остаточный акустический слух моделировался простой полосовой фильтрацией акустического входного сигнала между 100 и 300 Гц или 100 Гц и 600 Гц. Это не отражало степень искажения остаточного акустического слуха, которую, вероятно, испытывают реальные бимодальные пользователи КИ. Как таковая, настоящая симуляция остаточного акустического слуха, вероятно, является «наилучшим сценарием», который может переоценивать вклад остаточного слуха.

Другим ограничением являются резкие cutoff фильтров в симулированном КИ и остаточном акустическом слухе, которые минимизировали взаимодействие между акустическим и электрическим слухом в пределах уха с КИ. Однако акустическая и электрическая стимуляция могут иметь значительное перекрытие из-за взаимодействия каналов. Гиффорд и др. обнаружили, что большее перекрытие между акустическим компонентом и распределением КИ обеспечивало большее преимущество ЭАС для речевых показателей по сравнению с клинически рекомендуемыми настройками, где перекрытие было минимизировано.

Выводы и перспективы

Данные настоящего моделирования позволяют предположить, что сохранение слуха в имплантированном ухе может значительно помочь бимодальным пользователям КИ в использовании пространственных cues при разделении конкурирующей речи, особенно когда объем остаточного акустического слуха сопоставим в обоих ушах. Преимущества остаточного акустического слуха в имплантированном ухе могут быть наилучшим образом выявлены у бимодальных пользователей КИ, когда целевая и маскирующая речь пространственно разнесены. Настоящие данные моделирования с совмещенными или пространственно разнесенными конкурирующими речевыми маскерами дополняют предыдущие исследования с реальными бимодальными пользователями КИ и пользователями БиЭАС, которых обычно тестировали в тишине, шуме или речевом баббле. Билатеральный низкочастотный остаточный акустический слух может увеличить release from informational masking у пользователей КИ.

Билатеральное сохранение низкочастотного слуха открывает новые возможности для улучшения пространственного слуха у пациентов с кохлеарными имплантами в сложных акустических условиях.