Сравнение разборчивости речи в различных акустических условиях при использовании стратегий кодирования разных поколений

Полный текст

КИ – кохлеарная имплантация; РП – речевой процессор.

ВВЕДЕНИЕ

Стратегии кодирования системы кохлеарной имплантации позволяют передать пользователю наиболее важную информацию в виде электрического стимула исходного акустического сигнала для улучшения восприятия речи в связи с глубокой потерей слуха [1, 2]. В процессе кодирования акустического сигнала для передачи главных характеристик звука обычно используется извлечение огибающей (данные изменения амплитуды сигнала), которая поддерживает восприятие речи [3]. Стратегия кодирования с непрерывной перемежающейся выборкой (CIS), которая используется в современном программном обеспечении для клинического программирования CI, использует неодновременные перемежающиеся двухфазные импульсы для представления информации огибающей (изменение амплитуды звукового сигнала при постоянной частоте) на отдельные электроды [4]. Стратегия кодирования CIS в значительной степени заменила стратегии кодирования, основанные на извлечении признаков, которые явно представляют основную частоту (F0) и формантные частоты, благодаря превосходному восприятию речи как в тишине, так и в шуме [5]. Данная стратегия позволила решить проблему взаимодействия каналов с использованием несинхронных импульсов с чередованием и увеличить скорость стимуляции на канал, что оказало значительное влияние на распознавание речи в сравнении с более ранними стратегиями [6].

Последующим развитием стратегии CIS у компании Cochlear стали стратегия Spectral Peak (SPEAK – спектральный максимум, 1994) и ACE (Advanced Combination Encoder, 2002). Увеличение каналов, стимулированных в тонотопическом порядке от высоких частот к низким за цикл до 10 в SPEAK стратегии, дало преимущество в разборчивости речи большинству пациентов за счет более гибкого изменения максимумов и стимуляции соответствующих электродов [7]. В свою очередь, ACE сочетает в себе еще большее количество обработанных полос с более высокой скоростью стимуляции за счет наличия 22 электродов по сравнению с предыдущей CIS и SPEAK. 22 полосы дают лучшее разрешение по частоте. В стратегии ACE канал генерируется одним имплантированным электродом, а исходный спектр воспроизводится 8–10 фиксированными каналами [8].

Несмотря на преимущество новых стратегий, по техническим характеристикам во многих исследованиях четких различий выявить не удалось и результаты для восприятия речи были получены смешанные [9]. В этих исследованиях сравнивалась производительность со стратегией кодирования CIS и ACE при использовании прошлых моделей имплантов компании Cochlear CI24R/RE (Straight и Contour Advance), а в последние годы широкое распространение получила новая модель CI512 с новой электродной решеткой [10]. Некоторые исследователи сообщили об улучшении восприятия речи, которое измерялось количеством правильно названных слогов, слов или предложений в шуме, когда испытуемые слушали их с использованием стратегии кодирования ACE, в то время как другие сообщили об отсутствии существенной разницы в характеристиках восприятия речи [9].

Ограничения предыдущих исследований включают различия в опыте прослушивания и различия в настройках между стратегиями кодирования, а также в сроках наблюдения (от нескольких недель до 6 месяцев).

ЦЕЛЬ

Сравнить характеристики восприятия речи со стратегиями кодирования CIS и ACE в течение 24 месяцев.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании приняли участие 30 пациентов (18 человек женского пола и 12 человек мужского), выбранных случайным образом из всех пациентов, проходивших реабилитацию на базе ФГБУ НМИЦО ФМБА России в период с 2018 по 2021 гг. Возраст пациентов на момент кохлеарной имплантации – от 18 до 45 лет (средний возраст 35,16±6,70 года).

Для имплантации были использованы многоканальные кохлеарные импланты (Cochlear Nucleus Freedom, model CI24RE и CI512) и использован речевой процессор Nucleus 5 CP810 или Nucleus 6 CP910. Коррекция программы стимуляции (MAP) проводилась с использованием программы Cochlear Custom Sound 5.2 (Cochlear Ltd., Australia). Аудиологи центра, ответственные за программирование тематических карт, знали о стратегии кодирования, используемой каждым испытуемым. Напротив, как пациент, так и специалисты (сурдопедагоги), выполняющие послеоперационную оценку восприятия речи, были не осведомлены о стратегии кодирования отдельного субъекта, чтобы контролировать возможные предубеждения.

Критерии включения в исследование: свободное владение русским языком на бытовом уровне, потеря слуха после формирования речи, односторонняя имплантация КИ, систематическое использование речевого процессора от 8 часов в день, регулярное посещение сурдолога для проведения настроечных сессий согласно плану исследования.

Критерии исключения: потеря слуха после перенесенного гнойного менингита, формирование потери слуха до развития речи, наличие затруднений в общении у пациентов со специалистами в виду незнания русского языка или выраженного нарушения памяти, наличие психических заболеваний, двусторонняя имплантация КИ, наличие неисправностей в работе системы кохлеарной имплантации (речевого процессора или кохлеарного импланта в виде неисправных электродов), непосещение аудиолога согласно плану, использование речевого процессора менее 8 часов в сутки, состояние пациента.

Испытуемые проходили тестирование через 1, 3, 6, 12 и 24 месяца после первоначальной активации, при каждом визите проходили тестирование разборчивости речи с последующим программированием речевого процессора. Измерения восприятия речи включали слоги (согласный + гласный), слоговые таблицы Н.Б. Покровского (20 штук на тест) в тишине, слова из таблицы Гринберга (20 слов) в тишине и шуме(+10 дБ SNR).

Для проведения тестирования была использована комната, в которой через колонки (2 шт.) с использованием клинического аудиометра Interacoustics AC40 и подключенного к нему ноутбука воспроизводились записи речевых таблиц, начитанных диктором. Колонки были расположены по направлению к испытуемому под углом 45° на расстоянии 1 метра.

При первоначальной активации внешнего речевого процессора (РП) пациенты были случайным образом выбраны для подключения стратегии кодирования CIS и ACE. Использовалась исключительно назначенная стратегия кодирования в течение первых 24 месяцев после активации РП. Аудиологи, ответственные за программирование, проводили рутинные процедуры картирования для оптимизации качества звука, включая поведенческое измерение порогового уровня (T-) и уровня комфорта (C-), балансировку громкости и отключение электродов, когда это необходимо.

Случайно выбранные пациенты (30 человек) были разделены на 2 группы. Первая группа (15 человек) стала пользователем стратегии CIS, вторая группа (15 человек) использовала стратегию ACE. Поскольку пациенты каждой группы соответствовали критериям отбора, группы были сопоставимы и однородны.

Пациенты не знали, ни к какой группе они относятся, ни какой стратегией кодирования звука пользуются. Все пациенты наблюдались в течение длительного времени (24 месяца) с достижением контрольных точек исследования, поэтому данное исследование можно отнести к слепому рандомизированному перспективному.

Средний возраст для первой группы (CIS) составил 34,8±6,08 года, для второй (ACE) – 35,53±5,10 года, статистически значимых различий в возрасте между группами не было. В первой группе было 8 мужчин и 7 женщин, во второй группе – 4 мужчины и 11 женщин.

Полученные результаты речевой аудиометрии в свободном звуковом поле вносились в электронные таблицы в программе Microsoft Excel и подвергались статистическому анализу методом сравнения средних значений для каждого результата между группами и вычислением среднего квадратического отклонения для оценки степени варьирования полученных данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ

За выбранный интервал наблюдения (1, 3, 6, 12 и 24 месяца) для разборчивости речи по слоговым таблицам получен следующий результат (таблица 1).

 

Таблица 1. Разборчивость речи с использованием слоговых таблиц в тишине

 

Мы наблюдали рост разборчивости речи в двух группах с течением времени и накоплением опыта использования системы КИ с наибольшим ростом в первые 3 месяца (с 52±7 до 66±7,87%). Разборчивость слогов между группами пациентов со стратегиями CIS и ACE на всем диапазоне исследования принимала сопоставимые значения (от 52±7 в начале исследования до 72±7,25% в конце).

Сравнивая результаты разборчивости речи в тишине с использованием речевой таблицы Гринберга (таблица 2) в группе с CIS-стратегией и ACE-стратегией, мы также наблюдали сопоставимые результаты с небольшим преимуществом ACE-стратегии до 6 месяца исследования. Однако после этого срока интенсивность прироста разборчивости речи стала значимо выше в группе с ACE-стратегией в сравнении с группой с CIS. Так, при тестировании спустя 12 месяцев с CIS разборчивость достигла 67±8,62%, с ACE – 71±7,54%, спустя 24 месяца с CIS – 68±9,12%, с ACE – 72±8,62%. Для выявления достоверности различий средних значений разборчивости речи мы использовали критерий Стьюдента (t-критерий). В данном случае критерий принял значение меньше 0,05 (p<0.05), что подтвердило наличие значимых различий между выборками.

 

Таблица 2. Разборчивость речи в тишине при использовании речевой таблицы Гринберга

 

При сравнении результатов разборчивости речи в условиях шума (таблица 3) мы наблюдали увеличение разницы между группами начиная с 6 месяцев (41±5,33% с CIS против 43.3±7,55% c ACE) с наибольшей разницей спустя 24 месяца (51±5,5% против 57±8,25%). Достоверность наличия значимых различий также подтверждена значением критерия Стьюдента менее 0,05 (p<0.05).

 

Таблица 3. Разборчивость речи в шуме при использовании речевой таблицы Гринберга

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Выявленное преимущество использования стратегии ACE над CIS становится значимым только при наличии опыта использования системы КИ от 6 месяцев и наиболее выраженным – к 24 месяцам. Оценка различий в более короткие сроки, на наш взгляд, затруднено ввиду необходимости привыкания к изменению звучания слогов и слов, а также необходимости накопления опыта использования. Сравнения, ранее проводимые другими авторами, были ограничены значительно более коротким временным промежутком (от двух недель до нескольких месяцев) [11, 12], вследствие чего было затруднительно обнаружить значимые различия и определить предпочтения пациентов [13, 12].

Переход от стратегии CIS к ACE отражается в изменениях скорости стимуляции на канал, количестве используемых каналов для воспроизведения необходимого спектра звука, ширины импульса и силе стимуляции [8]. Более высокие результаты пациентов со стратегией ACE в нашем исследовании при использовании сложного речевого материала как в тишине, так и в условиях шума можно объяснить большей скоростью стимуляции данной стратегии. Это позволяет получать больше информации о полученном звуковом сигнале и делать более точные выводы в сложных условиях, а также накапливать необходимый опыт использования алгоритма обработки и передачи звука системы КИ.

ВЫВОДЫ

Использование современной стратегии кодирования с более высокой разрешающей способностью (ACE) в сравнении с базовой стратегией (CIS) позволяет улучшить разборчивость речи при использовании сложного речевого материала с наибольшим эффектом в условиях шума. Знание особенностей стратегий кодирования звука позволяет аудиологу провести программирование системы кохлеарной имлантации с достижением наилучших результатов в реабилитации.

Конфликт интересов: все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Об авторах

Олег Владиславович Колоколов

Астраханский филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр оториноларингологии Федерального медико-биологического агентства»

Автор, ответственный за переписку.
Email: surdologiya_scco@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7155-9544

соискатель на звание канд. мед. наук, заведующий поликлиническим отделением

Россия, Астрахань

Александр Олегович Кузнецов

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр оториноларингологии Федерального медико-биологического агентства»; ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России

Email: aokuznet@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6499-7506

д-р мед. наук, главный врач; доцент кафедры оториноларингологии

Россия, Москва

Антон Сергеевич Мачалов

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр оториноларингологии Федерального медико-биологического агентства»; ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России

Email: anton-machalov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5706-7893

канд. мед. наук, начальник научно-клинического отдела аудиологии, слухопротезирования и слухоречевой реабилитации; врач сурдолог-оториноларинголог; доцент кафедры оториноларингологии факультета дополнительного профессионального образования

Россия, Москва

Татьяна Юльевна Владимирова

ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: vladimirovalor@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1221-5589

канд. мед. наук, доцент, заведующая кафедрой и клиникой оториноларингологии им. академика И.Б. Солдатова

Россия, Самара

Иван Владимирович Кошель

ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет» Минздрава России

Email: Koshel1979@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9337-8592

д-р мед. наук, профессор, и.о. заведующего кафедры оториноларингологии, пластической хирургии с курсом ДПО

Россия, Ставрополь

Список литературы

Дополнительные файлы