Loudness perception at low frequencies with partial deafness in the high frequencies: Effect of combined electric-acoustic stimulation
Lautheitswahrnehmung im Tieftonbereich bei partieller Taubheit im Hochtonbereich: Effekt der kombinierten elektrisch-akustischen Stimulation
Moritz Mocka und Uwe Baumann
Universitätsklinikum Frankfurt, Schwerpunkt Audiologische Akustik, Klinik für HNO-Heilkunde
Abstract | The present study investigates the application of a loudness scaling procedure to review and document the transmission behavior of devices for electric-acoustic stimulation (EAS) in the low-frequency range. A total of 13 EAS supplied ears were included (mean age 56.5 years at the time of measurement, implants, processor and electrode from Med-El (Innsbruck). Pure tone hearing loss (air conduction) was 34.2 dB at 125 Hz , 47.3 dB at 250 Hz, 71.9 dB at 500 Hz and 98.1 dB at 1 000 Hz in the implanted ear at the time of the measurements. To examine the individual loudness functions a two-step category scaling procedure described by Heller (1985) and Hellbrück and Moser (1985) was applied. The measurements were performed with narrow-band noise (NBN) at center frequencies (fm) 250 Hz, 500 Hz and 1 000 Hz in each of three conditions: 1) Ear unaided, 2) Ear supplied only with acoustic unit (acoustic only), 3) Ear supplied with EAS system (acoustic / electric). The contralateral ear was blocked. The results of the loudness scaling procedure were parameterized as follows: individual loudness functions obtained in the different test conditions were compared to the loudness reference function for normal hearing given by Heller et al. (1995) for very soft (five categorical loudness units, KU) and moderate loudness (25 KU) auditory sensations . Furthermore, the residual dynamic range was recorded as a measure of the level difference between the maximum acceptable loudness level (below UCL) and the sound level that caused the softest audible perception. The comparison of the results of conditions 1) and 2) in the three examined low frequency bands demonstrates that the acoustic unit significantly contributed to the restoration of a normalized loudness function. In the NBM-ƒm 250 Hz and 500 Hz frequency range a statistically significant difference between condition 1) and condition 2) (acoustic only) could be shown in the 3 studied parameters. Furthermore, the additional use of the electric-acoustic stimulation (condition 3) showed no statistically significant difference. At NBN-ƒm 1 000 Hz the sole acoustic stimulation (condition 2) did not sufficiently normalize loudness function for the parameters “residual dynamic” and “soft loudness 5 KU”. This was achieved only by the combined stimulation (condition 3). The results at NBN-ƒm 1 000 Hz show that in the area of electric-acoustic stimulation overlap the loudness perception was synergistically combined: the residual dynamic range increased on average from 9.6 dB to 42.3 dB compared between condition 1) and 2). A further increase in residual dynamic range amounting to 64.5 dB was provided by the additional electrical stimulation in condition 3). Conclusion: The results show that with a reasonable amount of time the individual loudness function can be determined at low frequencies for EAS users. The method allows even at the initial fitting of EAS systems the precise parameterization of electric or acoustic signal processing settings.
Keywords: Cochlear Implant, electric-acoustic stimulation (EAS), hybrid stimulation, loudness scaling, fitting procedure
Zusammenfassung | Die vorliegende Studie untersucht den Einsatz der Methode der Lautheitsskalierung zur Überprüfung und Dokumentation des Übertragungsverhaltens von Systemen zur elektrisch-akustischen Stimulation (EAS) im Bereich des Tieftonrestgehöres. Insgesamt konnten 13 EAS versorgte Ohren eingeschlossen werden (Altersmittel der Probanden zum Zeitpunkt der Messung 56,5 Jahre, Implantate, Elektrodenträger und Prozessoren der Firma Med-El, Innsbruck). Am CI (Cochlea-Implantat) versorgten Ohr lag der mittlere Hörverlust (Reintonaudiometrie, Luftleitung) bei 125 Hz bei 34,2 dB, bei 250 Hz bei 47,3 dB, bei 500 Hz bei 71,9 dB und bei 1 000 Hz bei 98,1 dB zum Zeitpunkt der Messungen. Zur Untersuchung der individuellen Lautheitsfunktionen wurde das von Heller (1985) und Hellbrück und Moser (1985) beschriebene zweistufige Kategorialverfahren verwendet. Die Messungen wurden mit Schmalbandrauschen (SBR) bei den Mittenfrequenzen (ƒm) 250 Hz, 500 Hz und 1 000 Hz in jeweils drei Konditionen durchgeführt: 1) Ohr unversorgt, 2) Ohr versorgt nur mit Akustikeinheit (nur akustisch), 3) Ohr versorgt mit EAS-System (akustisch/elektrisch). Das nicht geprüfte Ohr wurde geblockt. Nach der Durchführung der Lautheitsskalierungen in den drei Konditionen bei den drei SBR-ƒm wurden zur Parametrisierung drei Differenzen zwischen den ermittelten Individualfunktionen und der Lautheitsreferenzfunktion für Normalhörende nach Heller et al. (1995) gebildet. Diese drei Parameter referenzierten einen sehr leisen Höreindruck (fünf kategoriale Lautheitseinheiten, 5 KU), einen angenehm lauten Höreindruck (25 KU) sowie die messbare Restdynamik (Differenz zwischen dem den leisestem Höreindruck hervorrufenden Pegel sowie dem maximal angebotenen Pegel). Der Vergleich der Ergebnisse der Konditionen unversorgt (1) mit der rein akustisch verstärkten (2) zeigte, dass die Akustikeinheit maßgeblich zum Erreichen einer normalisierten Lautheitsfunktion beitrug. Bei den SBR-ƒm 250 Hz und SBR-ƒm 500 Hz war die allein durch die akustische Verstärkung gegenüber der unversorgten Bedingung erzielte Verbesserung der Parameter jeweils statisch signifikant. Jedoch zeigte sich keine solche Veränderung mehr zwischen der Bedingung 2) und 3). Bei der höchsten geprüften Mittenfrequenz (1 000 Hz) konnte bei den Parametern „Restdynamik“ und „leiser Klangeindruck 5 KU“ mit der akustischen Stimulation allein (Bedingung 2) keine ausreichend normalisierte Lautheitsfunktion hergestellt werden. Dies wurde erst durch die kombinierte Stimulation (Bedingung 3) erzielt. Es zeigte sich im Bereich der elektrischakustischen Überlappung eine synergistische Erhöhung der Lautheitsempfindung. Der Restdynamikbereich wurde durch die akustische Verstärkung im Mittel von 9,6 dB auf 42,3 dB angehoben. Die zusätzliche elektrische Stimulation sorgte für eine weitere Erhöhung des Restdynamikbereiches auf 64,5 dB. Fazit: Die vorgestellte Methode ermöglicht bereits bei der Erstanpassung von EAS-Systemen eine Abstimmung der elektrischen bzw. akustischen Einstellung bei vertretbarem Zeitaufwand.
Schlüsselwörter: Cochlea-Implantat, elektrisch-akustische Stimulation (EAS), hybride Stimulation, Lautheitsskalierung, Anpassverfahren