Способ проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи

Способ проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи

Реферат

Изобретение относится к медицине, а именно к сурдологии-оториноларингологии, и может быть использовано для проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи при оценке функционирования центральных отделов слуховой системы у человека.

Известны монауральные низкоизбыточные тесты, в частности исследование речью в шуме (Speech-in-Noise Test), которые используют для выявления центральных слуховых расстройств [Musiek F.E., Chermak G.D. Handbook of central auditory processing disorder. Vol. 1 Auditory neuroscience and diagnosis. - 2nd edition. - San Diego: Plural Publishing, 2014. - 745 р.]. Исследование речью в шуме предполагает одновременное предъявление речевого стимула (полезного сигнала) и конкурирующего шума (помехи) на одно и то же ухо. При выполнении данного исследования было выявлено отклонение от нормальных результатов у пациентов с патологией ствола и/или коры головного мозга.

Известен речевой аудиометрический тест для носителей русского языка [Лопотко А.И., Бердникова И.П., Коротков Ю.В. Аудиометрический речевой экспресс-тест // Ученые записки СПбГМУ им. акад. И.П. Павлова. - 2002. - Т. IX, №1. - С. 38-42], в котором полезным сигналом служат разносложные слова, а помехой могут быть различные виды шума (шум ветра, дождя, толпы, транспортный шум, речевой шум, многоголосие); отношение сигнал/шум фиксировано для каждой артикуляционной таблицы и составляет -6 дБ, 0 дБ или +6 дБ. На установке для речевой аудиометрии, включающей аудиометр с головными телефонами ТОН 39 и CD-плеер, посредством головного телефона в исследуемое ухо на комфортной громкости подают слова одновременно с шумом (используют CD-диск с соответствующей записью). Сравнивают исходную разборчивость речевого сигнала (в тишине) с разборчивостью на фоне помехи. В норме разборчивость слов на фоне многоголосия при отношении сигнал/шум, равном 0 дБ, больше или равна 90%, а при наличии центральных слуховых расстройств не превышает 60% [Бобошко М.Ю., Голованова Л.Е., Жилинская Е.В., Огородникова Е.А. Разборчивость речи при тугоухости у лиц пожилого и старческого возраста // Успехи геронтологии. - 2016. - Т. 29, №4. С. 663-669.]. Способ принят в качестве ближайшего аналога.

Наиболее сложным для испытуемого является предъявление слов на фоне многоголосия. Больные с хронической сенсоневральной тугоухостью (ХСНТ), особенно пожилого возраста, чаще всего жалуются на плохую разборчивость речи в условиях параллельных речевых потоков, когда помехой является не шумовой сигнал, а речеподобный, звучащий одновременно с полезным речевым стимулом. Вместе с тем, известно, что результаты исследования речевыми сигналами подвержены влиянию лингвистических знаний пациента.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала способов проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи, повышение точности выявления нарушений в центральных отделах слуховой системы, а также возможность использования теста у лиц с разными лингвистическими способностями и не являющихся носителями русского языка.

Заявленный технический результат достигается в способе проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи путем монаурального одновременного предъявления полезного сигнала и помехи, в котором в качестве полезного предъявляют тоновый сигнал частотой 1000 Гц, а в качестве помехи - тоновый сигнал частотой 250 Гц, интенсивностью +30 дБ над индивидуальным порогом слышимости, и о результатах теста судят по сдвигу порога слышимости полезного сигнала.

Целесообразно, чтобы длительность помехи и полезного сигнала составляла 20 мс.

Выбор частот полезного сигнала и помехи основан на том, что тоновый сигнал частотой 1000 Гц является наиболее важным для распознавания речи, а тоновый сигнал 250 Гц обладает наибольшим маскирующим эффектом. Длительность помехи и полезного сигнала 20 мс сопоставима с минимальной длительностью фонем в речевом сигнале.

Для выбора оптимальных параметров проведения теста было обследовано 30 испытуемых с различным состоянием слуховой функции. Контрольную группу составили 10 испытуемых в возрасте 20-25 лет с нормальным слухом (20 ушей). В основную группу вошли 20 больных с двусторонней симметричной ХСНТ 2-3-й степени (40 ушей): у 10 из них была выявлена периферическая форма ХСНТ (подгруппа 1), а у 10 больных - ХСНТ с признаками центральных слуховых расстройств, проявляющимися нарушением бинаурального взаимодействия (подгруппа 2). Бинауральное взаимодействие оценивали посредством сенсибилизированной речевой аудиометрии в формате чередующейся бинаурально речи (ЧБР) [Рындина A.M., Бердникова И.П., Цвылева И.Д. Аудиометрия чередующимися речевыми сигналами в диагностике центральных поражений слухового анализатора // Вести, оторинолар. - 1998. - №6. - С. 13-14].

Пациентам всех групп проводили измерения сдвига порога полезного сигнала в условиях одновременного предъявления помехи, для чего использовали аппаратурный комплекс, включающий в себя два звуковых генератора ГЗ-34, коммутационное устройство, усилитель и головные телефоны TDH 39. Этот комплекс позволял независимо менять частоту, длительность и интенсивность помехи и полезного тона.

Перед началом исследования пациентам определяли пороги слуховой чувствительности к тонам длительностью 20 мс на частотах 250 Гц и 1000 Гц в тишине для каждого уха в отдельности. Затем на одно ухо одновременно предъявляли помеху частотой 250 Гц с интенсивностью +10 дБ над индивидуальным порогом слышимости и полезный сигнал частотой 1000 Гц на пороговом уровне (использовали импульсную подачу сигналов с нулевой фазой). Задачей пациента было ответить на вопрос, слышит он оба сигнала или один. В случае если он слышал оба сигнала, интенсивность помехи увеличивали до +20 дБ, а если один сигнал, то интенсивность полезного тона увеличивали шагом 1 дБ УЗД (относительно исходного уровня звукового давления), фиксируя момент, когда пациент начинал слышать два сигнала, таким образом, измеряли порог обнаружения полезного сигнала в условиях одновременной подачи его с помехой. Величину сдвига порога слышимости полезного сигнала (Δ) рассчитывали как разность между порогом слышимости полезного сигнала в присутствии помехи и порогом слышимости полезного сигнала в тишине. Аналогично определяли Δ при интенсивности помехи +30 дБ, +40 дБ и +50 дБ над индивидуальным порогом слышимости. Затем проводили такие же измерения на втором ухе.

Для анализа уровня значимости статистических различий использовали непараметрический критерий Манна-Уитни.

У лиц контрольной группы при действии помехи 250 Гц увеличение порога полезного сигнала 1000 Гц не превышало 13 дБ УЗД, далее при интенсивности помехи +50 дБ над индивидуальным порогом слышимости (среднее значение 10,6±2,1 дБ УЗД). В 1-й подгруппе результаты достоверно отличались от контрольной группы только при интенсивностях помехи +20, +30 и +40 дБ над индивидуальным порогом слышимости (р=0,04-0,02). Во 2-й подгруппе влияние помехи при любых интенсивностях было достоверно выше по сравнению с результатами, полученными в 1-й подгруппе и в контрольной группе (р=0,009-0,0007). При интенсивности помехи +10 дБ сдвиг порога полезного сигнала составлял 17,0±11,0 дБ УЗД, постепенно увеличиваясь с повышением интенсивности помехи, достигая 29,4±10,4 дБ УЗД при интенсивности помехи +30 дБ и 38,0±13,0 дБ УЗД при интенсивности помехи +50 дБ.

На чертеже представлены результаты измерения сдвига порога полезного сигнала у лиц контрольной группы и пациентов подгрупп 1 и 2 основной группы: по оси ординат - величина сдвига (Δ дБ УЗД) порога полезного сигнала; по оси абсцисс - уровни интенсивности помехи (дБ над индивидуальным порогом слышимости).

В исследовании были показаны существенные различия способности к обнаружению звукового сигнала на фоне помехи у пациентов с периферической ХСНТ и с ХСНТ, сопровождающейся нарушением в центральных отделах слухового анализатора. Это указывает на высокую информативность предложенного теста при диагностике центральных слуховых расстройств.

Следует отметить, что провести исследование при интенсивностях помехи +40 и +50 дБ удалось не у всех пациентов основной группы, а только в тех случаях, когда порог слышимости тона 1000 Гц был ниже или равен 60 дБ УЗД. Это было связано с ограничением выходной мощности прибора, соответствующей 100 дБ УЗД. Таким образом, для проведения теста заявленным способом была выбрана интенсивность помехи +30 дБ над индивидуальным порогом слышимости, позволяющая проводить исследование при пороге восприятия тона 1000 Гц, равном 70 дБ УЗД. У всех пациентов 2-й подгруппы сдвиг порога полезного сигнала при предъявлении его на фоне помехи +30 дБ превышал 19 дБ УЗД с высокой степенью достоверности (р=0,002), что позволило считать эту величину критерием оценки наличия центральных слуховых расстройств.

Способ осуществляют, например, следующим образом.

Перед началом тестирования пациенту определяют пороги слуховой чувствительности к тонам длительностью 20 мс на частотах 250 Гц и 1000 Гц в тишине для каждого уха в отдельности. Затем на одно ухо одновременно предъявляют помеху частотой 250 Гц с интенсивностью +30 дБ над индивидуальным порогом слышимости и полезный сигнал частотой 1000 Гц на пороговом уровне (используют импульсную подачу сигналов с нулевой фазой). Пациент должен ответить на вопрос, слышит он оба сигнала или один. В случае если он слышит оба сигнала, это означает, что сдвиг порога полезного сигнала Δ равен нулю (исследование на этом заканчивается), а если один сигнал, то интенсивность полезного тона увеличивают шагом 1 дБ УЗД, фиксируя момент, когда пациент начинает слышать два сигнала, таким образом, измеряют порог обнаружения полезного сигнала в условиях одновременной подачи его с помехой. Величину сдвига порога слышимости полезного сигнала Δ рассчитывают как разность между порогом слышимости полезного сигнала в присутствии помехи и порогом слышимости полезного сигнала в тишине. Сдвиг порога на величину, превышающую или равную 19 дБ УЗД, указывает на наличие центральных слуховых расстройств.

Способ подтверждается следующими клиническими примерами.

Во всех примерах оценивали бинауральное взаимодействие при помощи сенсибилизированной речевой аудиометрии в формате ЧБР и вычисляли разность (ΔЧБР) между моноауральной разборчивостью хуже разбирающего уха и бинауральной разборчивостью для выявления нарушений функционирования центральных отделов слухового анализатора на уровне ствола мозга и коры (ΔЧБР при этом превышает 20%). Также для сравнения с ближайшим аналогом проводили речевой аудиометрический тест для носителей русского языка.

1. Пациент Д., 23 лет с нормальными порогами слуха.

По данным сенсибилизированной речевой аудиометрии в формате ЧБР у испытуемого не выявлено признаков нарушения бинаурального взаимодействия (ΔЧБР=0%).

Разборчивость многосложных слов, как в тишине, так и на фоне многоголосия при отношении сигнал/шум, равном 0 дБ, составила 100%.

Порог слуховой чувствительности к тонам длительностью 20 мс на частоте 250 Гц для правого (ведущего) уха составил 29 дБ УЗД, а на частоте 1000 Гц - 28 дБ УЗД. Сдвиг порога полезного сигнала в условиях одновременного предъявления тональной помехи 250 Гц интенсивностью+30 дБ над индивидуальным порогом слышимости и полезного сигнала 1000 Гц пороговой интенсивности был равен нулю (пациент слышал оба сигнала), что соответствует норме.

Заключение: признаков нарушения функционирования периферических и центральных отделов слухового анализатора не выявлено.

2. Пациент П., 80 лет, с хронической двусторонней симметричной сенсоневральной тугоухостью без признаков нарушения бинаурального взаимодействия: по данным сенсибилизированной речевой аудиометрии в формате чередующейся бинаурально речи ΔЧБР=15%.

Разборчивость разносложных слов в тишине составляет 93% (в норме), а на фоне многоголосия при отношении сигнал/шум, равном 0 дБ, - 70% (незначительно снижена).

Порог слуховой чувствительности к тонам длительностью 20 мс на частоте 250 Гц составил для правого (лучше слышащего) уха 44 дБ УЗД, а на частоте 1000 Гц - 40 дБ УЗД. При одновременном предъявлении помехи 250 Гц интенсивностью +30 дБ (74 дБ УЗД) и полезного тона 1000 Гц пороговой интенсивности (40 дБ УЗД) пациент слышал только один сигнал (помехи). При увеличении интенсивности полезного тона шагом 1 дБ УЗД, было установлено, что пациент начал слышать два сигнала при интенсивности полезного сигнала 49 дБ УЗД. Таким образом, сдвиг порога полезного сигнала составил 9 дБ УЗД, что не превышало 19 дБ УЗД.

Заключение: при наличии периферической тугоухости признаков нарушения функционирования центральных отделов слухового анализатора не выявлено с использованием как предлагаемого способа, так и его аналога.

3. Пациентка Б., 67 лет, с хронической двусторонней симметричной сенсоневральной тугоухостью 2-й степени, с признаками нарушения бинаурального взаимодействия: по данным сенсибилизированной речевой аудиометрии в формате чередующейся бинаурально речи ΔЧБР=35%.

Разборчивость разносложных слов в тишине составила 83% (незначительно снижена), а на фоне многоголосия при отношении сигнал/шум, равном 0 дБ, - 70% (незначительно снижена).

Порог слуховой чувствительности к тонам длительностью 20 мс на частоте 250 Гц для левого (лучше слышащего) уха составил 50 дБ УЗД, на частоте 1000 Гц - также 50 дБ УЗД. При одновременном предъявлении помехи 250 Гц интенсивностью +30 дБ (80 дБ УЗД) и полезного тона 1000 Гц пороговой интенсивности 50 дБ УЗД пациентка слышала только помехи сигнала. При увеличении интенсивности полезного тона с шагом 1 дБ УЗД, было установлено, что пациентка начала слышать два сигнала при интенсивности полезного сигнала 92 дБ УЗД. Таким образом, сдвиг порога полезного сигнала составил 42 дБ УЗД, что существенно превышало 19 дБ УЗД и указывало на наличие центральных нарушений слуха.

Заключение: при наличии периферической тугоухости выражены также признаки нарушения функционирования центральных отделов слухового анализатора, которые невозможно было определить с использованием ближайшего аналога заявленного способа.

Изобретение расширяет арсенал способов проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи. Его использование повышает точность выявления нарушений в центральных отделах слуховой системы, а также обеспечивает возможность оценки помехоустойчивости слуховой системы у лиц с разными лингвистическими способностями и не являющихся носителями русского языка.

1. Способ проведения теста по выделению полезного сигнала на фоне помехи путем монаурального одновременного предъявления полезного сигнала и помехи, отличающийся тем, что в качестве полезного предъявляют тоновый сигнал частотой 1000 Гц, а в качестве помехи - тоновый сигнал частотой 250 Гц, интенсивностью +30 дБ над индивидуальным порогом слышимости, и о результатах теста судят по сдвигу порога слышимости полезного сигнала.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длительность помехи и полезного сигнала составляет 20 мс.