Сенсорные системы, 2020, T. 34, № 2, стр. 107-116

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время результаты слухоречевой реабилитации пациентов с диагнозом: двусторонняя сенсоневральная глухота, состояние после кохлеарной имплантации (КИ), значительно превзошли все ожидания, которые предполагались при создании данного метода реабилитации, как у взрослых, так и у детей.

Изначально системы КИ не обеспечивали разборчивого восприятия речи и позиционировались в качестве устройства, помогающего улучшить разборчивость речи постлингвально оглохшим пациентам при считывании с губ (Bilger, Black, 1977). Сегодня же пользователи КИ способны вести нормальный диалог в условиях спокойной акустической обстановки и даже общаться по телефону. В настоящее время предполагаемые преимущества, которые возможно получить после проведения КИ у пациентов с тяжелой потерей слуха, оправдывают мировую тенденцию проведения КИ пациентам с хорошим остаточным слухом (Vermeire et al., 2008; Dorman, Gifford, 2010; Turner et al., 2010).

Значительные положительные результаты слухоречевой реабилитации пациентов после КИ частично объясняются достижениями в современных стратегиях кодирования речи. Одним из первых в этой области был переход от аналоговых стратегий к цифровым с непрерывной чередующейся стимуляцией, разработанной в работе (Wilson et al., 1991). Также необходимо отметить переход от алгоритма выделения признаков, таких как F0/F2, F0/F1/F2 и MPEAK, к закодированной спектральной информации без выделения признаков, такой как в речевых процессорах Spectral Maxima и Spectral Peak (McDermott et al., 1992; McKay et al., 1992). Более поздние достижения в стратегиях кодирования речи включают появление виртуальных каналов (Buechner et al., 2008); передачу информации о тонкой временной структуре акустического сигнала (Arnoldner et al., 2007); совершенствование алгоритмов отбора пиков (Nogueira et al., 2005); уменьшение распространения электрического возбуждения при текущей фокусировке (Landsberger et al., 2012; Srinivasan et al., 2013; Bierer, Litvak, 2016).

Однако несмотря на развитие технологий в новых поколениях систем КИ, разборчивость речи пациентов после КИ значительно ухудшается в тяжелой акустической ситуации. Ухудшение частотной разрешающей способности слуха (ЧРС), распространение электрического возбуждения в улитке, ограниченное число спектральных каналов и другие факторы частично объясняют различия в разборчивости речи в шуме между пользователями КИ и нормально слышащими испытуемыми. В связи с этим большое количество исследований проводилось для определения ЧРС у пациентов после КИ тестами с использованием стимулов гребенчатого спектра (Anderson et al., 2011; Drennan et al., 2016; Gifford et al., 2014; Saoji et al., 2009; Won et al., 2007). Гребенчатый спектр состоит из гребней, в которых чередуются максимумы и минимумы спектральной плотности. При этом единицей измерения ЧРС является максимальная плотность гребней, при которой слушатель еще способен различить сигналы с разным гребенчатым рисунком спектра (Нечаев, Сысуева, 2015).

Исследования выявили значительную корреляцию ЧРС у пользователей КИ с разборчивостью речи в тишине (Anderson et al., 2011; Drennan et al., 2016; Gifford et al., 2014; Saoji et al., 2009; Won et al., 2007; Anderson et al., 2012), что позволяет использовать методы исследования ЧРС для оценки слухоречевой реабилитации пациентов после КИ независимо от уровня речевого развития испытуемого. Необходимо отметить, что в исследованиях с участием нормально слышащих детей, проведенных в работе (Eisenberg et al., 2000), были выявлены следующие результаты: дети в возрасте от 10 до 12 лет имели схожие данные по разборчивости речи и по результатам измерения ЧРС со взрослыми нормально слышащими испытуемыми, в то время как у детей в возрасте от 5 до 7 лет результаты были хуже. В то же время при проведении исследований по выявлению корреляции разборчивости речи в шуме и ЧРС у пациентов с КИ были получены противоречивые данные. Так, некоторые исследователи сообщают о выявлении статистически значимой корреляции ЧРС и разборчивости речи в шуме (Won et al., 2007; 2011), а другие – об ее отсутствии (Аnderson et al., 2011).

Цель настоящей работы – оценить корреляцию разборчивости речи в шуме с ЧРС и распространением электрического возбуждения в улитке у пациентов после КИ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В исследовании принимали участие 20 пациентов с диагнозом: двусторонняя сенсоневральная глухота, состояние после КИ. Десять детей и десять взрослых в возрасте от 10 до 56 лет с опытом использования системы КИ от 3 до 16 лет, из них два пациента после билатеральной КИ. По этиологии пациентов распределяли следующим образом: шесть пациентов с наследственной глухотой ( четверо из них с глухотой, обусловленной мутацией в гене GJB2); трое – после перенесенного менингита; один – с глухотой, обусловленной отосклерозом; один – после перенесенной закрытой черепно-мозговой травмы; у остальных этиология глухоты неизвестна. Все испытуемые использовали системы КИ производства “Cochlear Ltd” (Австралия) и стратегию кодирования речевой информации ACE. В табл. 1 представлены данные пациентов, принимавших участие в исследовании.

В контрольную группу были включены 15 нормально слышащих испытуемых в возрасте от 20 до 47 лет, для которых русский язык является родным. По данным тональной пороговой аудиометрии (ТПА), пороги слуха у всех испытуемых были ниже 15 дБ нПС в диапазоне частот от 250 до 8000 Гц; у всех испытуемых определялись тимпанограммы типа “А” и нормальные пороги регистрации акустического рефлекса стременной мышцы.

Методы исследования. Для оценки разборчивости речи в шуме проводили речевую аудиометрию с использованием русскоязычной версии международного фразового теста RUMatrix; для оценки ЧРС – тест, основанный на спектрально-временной гребенчатой модуляции (Spectral-temporally modulated test – SMRT), также проводили тональную пороговую аудиометрию, а у пациентов после КИ дополнительно измерение распространения электрического возбуждения в улитке методом регистрации телеметрии нервного ответа (SOE).

Все исследования проводили в звукоизолированной камере.

Для проведения речевой аудиометрии RUMatrix использовали персональный компьютер (ПК) с установленным программным обеспечением “Oldenburg Measurement Application” (HörTech GmbH, Ольденбург, www.hoertech.de), цифровой аудиометр, (Auritec, Гамбург, Германия). Для испытуемых из контрольной группы применяли наушники Sennheiser HDA200, откалиброванные для свободного звукового поля (ISO389-8 2004). Для пациентов после КИ исследование проводили в свободном звуковом поле с использованием звуковой колонки SP 90 (Interacoustics, Дания). При проведении тестирования треки предъявляли в случайном порядке, каждый из треков состоял из 20 фраз по пять слов, а именно: женское или мужское имя; глагол; числительное; прилагательное; существительное. Речевой материал RUMatrix представлен именами собственными, глаголами, числительными, прилагательными и существительными. Каждая группа состояла из десяти слов, произносилась женским голосом диктора, для которого русский язык является родным. При этом испытуемый должен был повторить услышанное им предложение, в то время как исследователь отмечал на экране только правильно названные слова в предложении (Бобошко, 2012; Гойхбург и др., 2016; Warzybok et al., 2015). Уровень шума был постоянным и соответствовал 65 дБ относительно уровня звукового давления (УЗД), соотношение сигнал/шум изменялось автоматически за счет изменения уровня подачи сигнала, a именно, речевого материала. Для проведения оценки результатов тестирования уровень соотношения сигнал/шум в дБ (SNR), при котором разборчивость речи составляла 50%, динамически изменялся в зависимости от ответов испытуемого (Бобошко, 2012; Гойхбург и др., 2016; Warzybok et al., 2015).

SMRT-тест выполняли с использованием ПК с установленным программным обеспечением “Spectral-temporally modulated test” (Aronoff, Landsberger, 2013). Для испытуемых из контрольной группы исследование проводили с наушниками Sennheiser HDA200, откалиброванными для свободного звукового поля (ISO389-8 2004), а для пациентов после КИ – в свободном звуковом поле с использованием звуковой колонки SP 90 (Interacoustics, Дания). Средний уровень звука при тестировании в свободном звуковом поле составлял 65 дБ УЗД. SMRT-тест являлся адаптивным тестом, при котором плотность гребенчатого спектра целевого сигнала изменялась до тех пор, пока испытуемый не сможет различить эталонный и целевой сигналы. Каждый стимул для SMRT составлял 500 мс с началом в 100 мс и смещенной линейной функцией нарастания, с частотой дискретизации 44.1 кГц. Стимулы генерируются с использованием негармонического тонального комплекса с 202 равными амплитудно-частотными составляющими чистого тона, расположенными через каждые 1/33.333 октавы от 100 до 6400 Гц. Для определения порога ЧРС использовали метод трехальтернативного принудительного выбора. Два сигнала состояли из эталонного стимула с референтным значением количества гребней на октаву (RPO) – 20, целевой же стимул имел первоначальное значение 0.5 RPO, который далее адаптивно модифицировался по схеме 1 -вверх/1-вниз с размером шага 0.2 RPO. При этом задачей испытуемого было найти сигнал, который отличался от двух других. Тест завершался после получения десяти точек перегиба (переход от увеличения плотности гребней к уменьшению, и обратно), за пороговое значение теста принимали среднее значение шести последних точек перегиба (Aronoff, Landsberger, 2013).

Для имитации электрического слуха у испытуемых из контрольной группы речевой материал и сигналы SMRT-теста были преобразованы с использованием вокодера (Williges et al., 2015), в котором применялись параметры стимуляции на основании стратегии кодирования речевой информации ACE и физиологически обоснованные особенности, такие как положение электродов (адаптированные к системам КИ “Cochlear” с перимодиолярными электродными решетками, и пространственное распространение электрического возбуждения в улитке). В качестве моделей исследования были использованы три пространственные конфигурации распространения электрического возбуждения в улитке: 1 мм, 3.6 мм и 7 мм.

Исследование контрольной группы. С целью оценки слуха у испытуемых из контрольной группы проведен осмотр ЛОР-органов, импедансометрия, ТПА. Для выполнения ТПА использовали двухканальный клинический аудиометр AC-40 (Interacoustics, Дания) с наушниками TDH39, для импедансометрии – импедансометр TITAN (Interacoustics, Дания).

Все испытуемые были исследованы согласно следующему протоколу:

SMRT-тест:

• Тренировочный тест состоял из четырех исследований: оригинальная версия теста; тесты с использованием вокодера 1 мм, 3.6 мм, 7 мм.

• Тестирование, состоящее также из четырех исследований: оригинальная версия теста; тесты с использованием вокодера 1 мм, 3.6 мм, 7 мм.

• Повторное тестирование: оригинальная версия теста; тесты с использованием вокодера 1 мм, 3.6 мм, 7 мм.

Все тесты проводили в случайном порядке.

RUMatrix-тест:

• Тренировочный тест состоял из трех исследований: дважды треки оригинальной версии теста в адаптивном режиме в закрытом выборе; трек с использованием вокодера 3.6 мм в адаптивном режиме в закрытом выборе.

• Тестирование: трек оригинальной версии теста в адаптивном режиме; треки с использованием вокодера 1 мм, 3.6 мм, 7 мм в адаптивном режиме.

• Повторное тестирование: трек оригинальной версии теста в адаптивном режиме; треки с использованием вокодера 1 мм, 3.6 мм, 7 мм в адаптивном режиме.

Все треки подавали в случайном порядке.

Исследование пациентов после КИ. Пациентам после КИ проводили ТПА в свободном звуковом поле на аудиометре АC-40 (Interacoustics, Дания), звуковую колонку располагали на расстоянии 1 м от головы испытуемого, исследование проводили по стандартному протоколу.

Для измерения SOE у пациентов после КИ использовали метод регистрации телеметрии нервного ответа с использованием программного обеспечения “CustomSound EP” версии 5.1 (Cochlear Ltd), установленным на ПК, речевой процессор, POD. Проводили регистрацию SOE на 11-м электроде со следующими параметрами: ширина импульса (PW) 25 мкс, интенсивность стимула – 210–220 CL, усиление (Gain) и задержка (Delay) подбирались индивидуально.

Далее проводили исследование с использованием SMRT- и RUMatrix-тестов в свободном звуковом поле. Сигналы SMRT-теста, а также речевой материал и шум подавались с одной звуковой колонки, расположенной напротив испытуемого на расстоянии 1 м на уровне головы в звукоизолированной камере.

Протокол исследования был следующим:

SMRT-тест:

• Тренировочное исследование: дважды проводили оригинальную версию SMRT-теста.

• Тестовое исследование: оригинальная версия SMRT-теста.

RUMatrix-тест:

• Тренировочное тестирование: треки в тишине и в адаптивном режиме.

• Тестовое исследование: трек в адаптивном режиме.

• Повторный тест: трек в адаптивном режиме.

РЕЗУЛЬТАТЫ

В результате проведенных исследований контрольной группы был выявлен высокий коэффициент корреляции результатов речевой аудиометрии с использованием RUMatrix-теста с вокодером теста/повторного теста R² = 0.79. Среднее значение SNR при исследовании в оригинальной версии теста составило −10.01 дБ, в то время как при тестировании с использованием вокодера 1 мм этот показатель был равен 0.45 дБ, повторного теста с вокодером 1 мм: –0.78 дБ. SNR теста с вокодером 3.6 мм составил 0.95 дБ; повторного теста – 0.26. Среднее значение SNR теста с вокодером 7 мм – 3.82 дБ, повторного теста – 3.08 дБ.

По данным SMRT-теста в контрольной группе среднее значение теста в оригинальной версии составило 8.82 ± 1.41 RPO. При тестировании с вокодером 1 мм среднее значение количества гребней на октаву равнялось 3.03 ± 1.83 RPO, повторного теста – 4.35 ± 2.17 RPO. Согласно результатам, полученным при исследовании с вокодером 3.6 мм, среднее значение теста составило 1.84 ± 0.72 RPO, повторного теста – 2.05 ± 0.85 RPO. Результаты исследования с вокодером 7 мм были следующими: среднее значение теста – 1.33 ± ± 0.75 RPO, повторного теста – 1.43 ± 0.65 RPO. Был выявлен высокий коэффициент корреляции теста/повторного теста R² = 0.85.

В контрольной группе была выявлена достоверная корреляция разборчивости речи в шуме с ЧРС, как при тестировании оригинальными версиями тестов, так и при тестировании тестами с использованием вокодера различных пространственных конфигураций. Коэффициент корреляции между RUMatrix/SMRT составил 0.78 для линейной регрессии и 0.83 – после полиномиального распределения (рис. 1).

Рис. 1.

Корреляция между RUMatrix- и SMRT-тестами в контрольной группе.

При обследовании группы пациентов после КИ были получены следующие результаты:

• По данным ТПА в свободном звуковом поле пороги восприятия слуха у пациентов после КИ соответствовали 1-й степени тугоухости.

• При проведении RUMatrix-теста среднее значение SNR при проведении основного тестирования составило −0.9 ± 2.98; повторного тестирования: –0.74 ± 3.88. На рис. 2 представлены результаты исследований RUMatrix-теста. Был выявлен высокий коэффициент корреляции между основным тестированием и повторным R² = 0.82 (рис. 3).

Рис. 2.

Результаты RUMatrix-теста в группе пациентов после КИ.

а – первый тренировочный трек; б – второй тренировочный трек; в – тест; г – повторное тестирование.

Рис. 3.

Корреляция между основным и повторным тестированием при проведении RUMatrix-теста в группе пациентов после КИ.

• При проведении оценки ЧРС пользователей КИ по данным SMRT-теста среднее значение равнялось 2.39 ± 1.45 RPO. На рис. 4 представлены данные, полученные в результате исследований. Была выявлена достоверная корреляция между тестовым и повторным исследованиями, R² = 0.59 (рис. 5).

Рис. 4.

Результаты SMRT-теста в группе пациентов после КИ.

а – первый тренировочный трек; б – второй тренировочный трек; в – тест.

Рис. 5.

Корреляция между основным тестированием и повторным при проведении SMRT-теста в группе пациентов после КИ.

Также необходимо отметить, что группа имплантированных пациентов была разделена на две подгруппы в зависимости от возраста возникновения глухоты: подгруппа прелингвально оглохших пациентов и подгруппа постлингвально оглохших пациентов. В прелингвальную группу было включено девять пациентов, в постлингвальную – 11.

Результаты SMRT-теста имели достоверную корреляцию с результатами RUMatrix-теста в постлингвальной группе (R² = 0.55), однако корреляции в прелингвальной группе выявлено не было (R² = 0.03) (рис. 6). В прелингвальной группе разборчивость речи в шуме зависела от срока глухоты (рис. 7).

Рис. 6.

Корреляция между RUMatrix- и SMRT-тестами в группе пациентов после КИ.

Рис. 7.

Корреляция между разборчивостью речи в шуме и сроком глухоты в прелингвальной группе пациентов после КИ.

При регистрации SOE среднее значение составило 4.77 ± 1.42 мкс. В группе постлингвально оглохших пациентов, проимплантированных имплантами с прямой электродной решеткой, была выявлена достоверная корреляции между разборчивостью речи в шуме и распространением электрического возбуждения в улитке, а также между ЧРС и распространением электрического возбуждения в улитке. У остальных пациентов, включенных в исследование, такой корреляции выявлено не было. Однако необходимо отметить, что в группе постлингвально оглохших пациентов результаты SMRT-теста были хуже у испытуемых с большим распространением SOE.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В исследованиях, проведенных в работе (Eisenberg et al., 2000), было доказано, что результаты исследования ЧРС у детей с нормальным слухом в возрасте от 10 лет соответствуют результатам, полученным у взрослых нормально слышащих испытуемых, в связи с чем в наше исследование были включены дети после КИ в возрасте от 10 лет. Также необходимо отметить, что при проведении апробации RUMatrix-теста в группе нормально слышащих испытуемых (Warzybok et al., 2015), а также при исследовании с участием пользователей КИ (Гойхбург и др., 2016), было доказано, что выполнение двух тренировочных тестов достаточно для получения достоверных результатов. В связи с чем всем испытуемым было предложено пройти по два тренировочных теста во время речевой аудиометрии. Также в ходе исследования был выявлен высокий коэффициент корреляции между вторым тренировочным тестированием и тестом при проведении SMRT-теста, что доказывает возможность использования двух тренировочных тестов для получения достоверных результатов.

Результаты исследования контрольной группы и группы испытуемых после КИ показали наличие достоверной корреляции между тестом и повторным тестом при использовании как RUMatrix, так и SMRT, что свидетельствует о том, что проведение двух тренировочных тестов достаточно для получения достоверных результатов. В контрольной группе было выявлено ухудшение разборчивости речи в шуме и ЧРС в зависимости от используемого вокодером типа конфигурации пространственного распространения электрического возбуждения в улитке, что соответствует данным, полученным в работе (Landsberger et al., 2018). В группе имплантированных пациентов такая закономерность, а именно ухудшение разборчивости речи в шуме и ЧРС при расширении распространения электрического возбуждения в улитке, была выявлена только в подгруппе постлингвально оглохших пациентов, проимплантированных имплантами с прямой электродной решеткой. Вероятно, это связано с тем, что после введения прямой электродной решетки, она располагается у латеральной стенки барабанной лестницы, а значит, и дальше от клеток спирального ганглия, которые необходимо стимулировать системой КИ (Таварткиладзе, 2013). В связи с этим расширение SOE у этих пациентов ведет к ухудшению как разборчивости речи в шуме, так и уменьшению баллов SMRT-теста. В то же время у пациентов, использующих импланты с перимодиолярной электродной решеткой, которая после введения в улитку располагается у медиальной стенки барабанной лестницы в непосредственной близости от клеток-мишеней (Таварткиладзе, 2013), расширение SOE не влияло на разборчивость речи в шуме и ЧРС слуха пациентов.

В группе постлингвально оглохших пациентов выявлена корреляция разборчивости речи в шуме и ЧРС, однако, такой корреляции в группе прелингвально глухих пациентов выявлено не было. Полученные результаты соответствуют результатам, опубликованным ранее. При этом среднее значение результатов SMRT-теста группы постлингвально оглохших пациентов было выше, чем в группе прелингвально оглохших пациентов. Вероятно, это связано с тем, что постлингвально оглохшие пользователи КИ имеют систему слухового анализатора, сформированную под воздействием нормального акустического сигнала, в то время как у пациентов из прелингвальной группы она формировалась только под воздействием разреженного сигнала, возникающего после прохождения акустического стимула через систему фильтров КИ, в связи с чем для прелингвально глухих пользователей КИ сложнее проходить исследования по оценке ЧРС слуха.

Согласно результатам исследования, проведенным в работе (Landsberger et al., 2018), была выявлена корреляция SMRT-баллов с возрастом нормально слышащих испытуемых при обследовании с использованием вокодера, что предполагает улучшение разборчивости речи и спектральной разрешающей способности в зависимости от опыта использования системы КИ, однако, в группе прелингвально оглохших пациентов такой взаимосвязи выявлено не было. В нашем исследовании, в группе прелингвально оглохших пациентов после КИ, была выявлена зависимость между сроком глухоты и разборчивостью речи в шуме, а именно, чем раньше была проведена операция КИ, тем лучше были результаты RUMatrix-теста.

ВЫВОДЫ

В группе постлингвально оглохших пациентов основные психофизические показатели коррелируют с разборчивостью речи в шуме.

В группе прелинвально оглохших пациентов результаты зависели от срока глухоты, а именно от возраста, в котором была проведена КИ, но не от распространения электрического возбуждения в улитке.

При проведении SMRT-теста проведение двух тренировочных тестов достаточно для получения достоверных результатов.