Bestimmung der Signifikanz von Veränderungen der Hörschwellen bei mehrfacher Messung eines Tonschwellenaudiogramms

Determination of the significance of changes in hearing thresholds with multiple measurements of an audiogram

Thomas Steffens¹, Lisa Marie Steffens^2
1Universitäts-HNO-Klinik Regensburg
²Medizinische Fakultät der Universität Bonn

 

Zusammenfassung: Für diagnostische und gutachterliche Aussagen über intraindividuelle Veränderungen der Tonhörschwellen gegenüber Vorbefunden ist eine statistische Signifikanzanalyse unverzichtbar. Sie basiert darauf, dass Abweichungen der Tonhörschwellen mit einer berechenbaren Wahrscheinlichkeit zufällig auftreten können. Dem gegenüber stehen systematische Änderungen von Hörschwellen aufgrund tatsächlicher Veränderungen des Gehörs, des Testsystems oder der Testmethodik. Auf Basis des bewährten Modells des Zufallseinflusses auf Ergebnisse eines Bernoulli-Prozesses, der mit den Eigenschaften der Binomialverteilung quantifiziert werden kann, werden unterschiedliche Rechenverfahren für unabhängige und abhängige Zufallswahrscheinlichkeiten und ein- oder zweiseitiger Signifikanzprüfung erläutert. Mit den hier vorgestellten Rechenwegen, Beispielen und Tabellen zur Zufallswahrscheinlichkeit von Änderungen im Tonschwellenaudiogramm können statistisch signifikante Hörschwellenveränderungen mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von p ≤ 0,05 erkannt werden.

Stichwörter: Tonschwellenaudiogramm, Psychoakustik, Wahrscheinlichkeit, statistische Dateninterpretation, Biostatistik

Abstract: A statistical significance analysis is indispensable for diagnostic and expert statements about intraindividual changes in pure-tone hearing thresholds compared to previous findings. It is based on the fact that deviations of thresholds can occur randomly with a calculable probability. This contrasts with systematic changes in hearing thresholds due to actual changes in hearing, test system, or test methodology. Based on the well-established model of the random influence on results of a Bernoulli process, which can be quantified with the properties of the binomial distribution, different calculation methods for independent and dependent random probabilities and one- or two-sided significance testing are explained. With the calculation methods, examples and tables presented here for the random probability of changes in the pure-tone audiogram, statistically significant hearing threshold changes can be detected with a probability of error of p ≤ 0.05.

Keywords: Pure-tone audiometry, probability, statistical data interpretation, biostatistics

Elektrisch evozierte Potentiale des auditorischen Systems

Electrically evoked potentials of the auditory system

Izet Baljić¹, Alexander Müller², Laura Fröhlich³, Daniel Polterauer⁴, Oliver C. Dziemba^5
1Helios Klinikum Erfurt, Audiologisches Zentrum, Klinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde, Plastische Operationen, Erfurt
²Vivantes Klinikum im Friedrichshain, HörZentrum Berlin (Audiologisches Zentrum), Klinik für Hals-, Nasen-, und Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie, Plastische Operationen, Berlin
³Universitätsklinikum Halle (Saale), Universitätsklinik und Poliklinik für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Halle (Saale)
⁴LMU Klinikum, Funktionsbereich CI, Klinik und Poliklinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, München
⁵Universitätsmedizin Greifswald Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen-, Ohrenkrankheiten, Kopf- und Halschirurgie, Greifswald

Zusammenfassung: Die Registrierung elektrisch evozierter Potentiale des auditorischen Systems gewinnt in der klinischen Praxis zunehmend an Bedeutung. Bereits seit vielen Jahren zählt die Messung elektrisch evozierter Summenaktionspotentiale über das Cochlea-Implantat zum unverzichtbaren Bestandteil audiologisch-technischer Diagnostik im Rahmen einer qualitätsgesicherten Cochlea-Implantat(CI)-Versorgung. Nicht nur während der Operation, sondern auch im postoperativen Verlauf können damit wertvolle Informationen gewonnen werden. Noch nicht so verbreitet, jedoch an einigen Einrichtungen schon länger im Einsatz, ist die Ableitung elektrisch evozierter Hirnstammpotentiale über das CI. Diese Methode kann intra- und postoperativ erfolgen und erlaubt die objektive Beurteilung der Erregungsverarbeitung bis in den Hirnstamm, wodurch prinzipiell eine retrocochleäre Diagnostik realisiert werden kann. Eine entsprechende Modifizierung des Mess-Setups lässt auch die Registrierung der kortikalen Potentiale zu. Damit ist die Abbildung der zentralen auditorischen Wahrnehmung und Verarbeitung sowie die Reifung auf höherer Ebene des Hörsystems möglich. Wenn nicht das CI, sondern ein adäquater Stromstimulator für die Generierung des elektrischen Reizes und eine geeignete Stimulationselektrode für seine Applikation herangezogen werden, können Hirnstamm- und Hirnrindenpotentiale noch präoperativ ausgelöst und registriert werden. Insbesondere bei fehlenden Hörresten steht somit auch eine Option zur objektiven Prüfung der elektrischen Stimulierbarkeit der Hörbahn zur Verfügung. Ziel dieses Beitrages ist es, eine kompakte Übersicht über die Messmöglichkeiten der elektrisch evozierten Potentiale zu geben und den interessierten Leser auf das geplante DGA-Präsenztutorial vorzubereiten.

Stichwörter: E-BERA, ECAP, Cochlea-Implantat, EABR, E-CERA, EALR

Abstract: The registration of electrically evoked potentials of the auditory system is becoming increasingly important in clinical routine. For many years, the measurement of the electrically evoked compound action potentials via the cochlear implant has developed into an indispensable part of audiological diagnostics in the context of quality-assured cochlear implant (CI) provision. Valuable information can be obtained not only during the operation, but also in the postoperative rehabilitation process. The measurement of electrically evoked brainstem potentials via the CI is not yet routinely done by every audiologist but has been in use at some clinics for some time. This method can be applied intra- or postoperatively and enables an objective assessment of the processing of excitation up to the brainstem, which principally enables retrocochlear audiological diagnostics. A corresponding modification of the measurement setup also allows for the registration of cortical potentials. This allows the central auditory perception and processing as well as the maturation of higher levels of the hearing system to be mapped. If an adequate current stimulator and suitable stimulation electrodes are used, brainstem and cerebral cortex potentials can still be registered preoperatively. Particularly in the case of missing residual hearing, this enables objective testing of the electrical stimulability of the auditory pathway. The aim of this article is to give a compact overview of the measurement options for electrically evoked potentials and to “get the readers in the mood” for the planned DGA face-to-face tutorial.

Keywords: E-BERA, ECAP, cochlear implant, EABR, E-CERA, EALR

Breitbandige Immittanz-Messungen Teil II: Möglichkeiten und Besonderheiten bei Kindern

Wideband immittance measurements – part 2

Alexander Mewes¹, Thomas Wiesner²
¹ Phoniatrie und Pädaudiologie, Werner Otto Institut, Hamburg; ² Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie, Kiel

Zusammenfassung: Wie im ersten Teil des Tutorials dargestellt, liefert die Breitband-Tympanometrie von 226 bis 8 000 Hz – bei vergleichbarer Messdauer – mehr Daten über die Mittelohrfunktion als die klassische Tympanometrie mit einzelnen Frequenzen. Die gemessene Reflektanz ist unabhängig von der Platzierungstiefe der Sonde im Gehörgang, sodass eine Kompensation des Luftvolumens zwischen Sonde und Trommelfell entfällt. Die Darstellung der Messergebnisse als Energie-Absorbanzkurve erfordert darüber hinaus kein Umdenken des Betrachters im Vergleich zur etablierten Darstellung der Compliance in der klassischen Tympanometrie. Damit kann die Breitband-Tympanometrie auch im pädaudiologischen Bereich wertvolle Zusatzinformationen bei der Differenzialdiagnose von Schallleitungs- und Schallempfindungskomponenten sowie bei der Einschätzung des Ausmaßes von Mittelohrbelüftungsstörungen bereitstellen. Insbesondere im ersten Lebensjahr ist mit der Breitband-Tympanometrie die Entscheidung zur Wahl der besten Sondenfrequenz elegant gelöst, so dass mehrere einzelne Messungen bei unterschiedlichen Sondenfrequenzen vermieden werden können.

Stichwörter: Pädaudiologie, Tympanometrie, Reflektanz, Absorbanz, Sondernfrequenz

Abstract: The first part of this tutorial demonstrated that wideband tympanometry from 226 to 8000 Hz provides more data about the middle ear function than tympanometry with single probe frequencies, while still needing the same amount of time for the measurement. Since the measured reflectance is independent of the insertion depth of the probe in the outer ear canal, no compensation for the ear canal volume is necessary. Presenting the measurement results in terms of energy absorbance does not require a rethinking of the clinician compared to the established compliance with the conventional tympanometry. Thus, wideband tympanometry can also provide additional information for differentiating conductive and sensorineural hearing loss as well as diagnosing Eustachian tube dysfunctions in the pediatric audiology. Especially in the first year of life, wideband tympanometry solves the question of choosing the best measurement frequency and can avoid multiple measurements with different probe frequencies.

Keywords: pediatric audiology, tympanometry, reflectance, absorbance, probe frequencies

Breitbandige Immittanz-Messungen
Teil I: Messtechnische Grundlagen und Messergebnisse bei Erwachsenen

Wideband immittance measurements – part 1

Alexander Mewes¹, Tobias Wiesner²
^¹Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie, Kiel, ²Werner Otto Institut, Hamburg

Zusammenfassung: Zur Diagnostik von Mittelohrerkrankungen kommt im klinischen Alltag neben der Tonschwellenaudiometrie standardmäßig die Tympanometrie zum Einsatz. Die klassische Tympanometrie mit einer Messfrequenz bei 226 Hz ist jedoch wesentlich von der Platzierungstiefe der Messsonde im äußeren Gehörgang abhängig und wird der Frequenzabhängigkeit des Mittelohres nicht gerecht. Für die Praxis bedeutet dies, dass der diagnostische Nutzen der Tympanometrie für bestimmte Erkrankungen des Mittelohres, besonders bei Kleinkindern, limitiert ist. Eine neue Möglichkeit zur erweiterten Mittelohrdiagnostik stellt die sog. Breitband-Absorbanz-Tympanometrie dar. Dabei wird im Gehörgang das Absorptionsvermögen von Schallenergie (Energie-Absorbanz) erfasst, welches nahezu unabhängig von der Platzierungstiefe der Messsonde ist. Als Stimulus wird ein Klick-Reiz verwendet, der die Antwort des Mittelohres in einem breiten Frequenzbereich erfasst. Durch die Erweiterung des Frequenzbereiches kann die breitbandige Absorbanz-Tympanometrie – bei vergleichbarer Messdauer – die Sicherheit bei der Diagnostik bestimmter Mittelohrerkrankungen im Vergleich zur klassischen Tympanometrie erhöhen. Ziel dieses Tutorials ist es, dem Leser messtechnische Unterschiede zwischen der klassischen und breitbandigen Tympanometrie zu vermitteln. Zudem soll anhand ausgewählter Mittelohrerkrankungen erläutert werden, inwiefern die Breitband-Absorbanz-Tympanometrie gegenüber der klassischen Tympanometrie einen diagnostischen Mehrwert erbringen kann.

Stichwörter: Mittelohr, Tympanometrie, Impedanz, Admittanz, Reflektanz, Absorbanz

Abstract: In addition to pure tone audiometry, the tympanometry is used as standard for middle ear diagnostics in clinical practice. However, conventional tympanometry with a probe frequency of 226 Hz essentially depends on the probe insertion depth in the outer ear canal, and does not account for the frequency dependence of the middle ear. In practice this means that the diagnostic value of conventional tympanometry is limited for certain middle ear disorders, especially in infants. Wideband absorbance tympanometry offers a new approach for extended middle ear diagnostics. Here, the absorption capacity of sound energy (energy absorbance) is measured, which is almost independent of the insertion depth of the probe. The middle ear response is measured applying a click stimulus in a wide frequency range. By extending the frequency range compared to the conventional tympanometry, wideband tympanometry can increase the diagnostic certainty for specific middle ear disorders without longer measurement duration. The aim of this tutorial is to impart knowledge to metrological differences between conventional and wideband tympanometry. Moreover, selected middle ear disorders will be used to explain how wideband tympanometry can provide an additional diagnostic value compared to conventional tympanometry.
 

Keywords: middle ear, tympanometry, impedance, admittance, reflectance, absorbance

OAE in Klinik und Praxis – Neue Bewertung etablierter Regeln

Sebastian Hoth
Univ.-HNO-Klinik Heidelberg

Zusammenfassung: Die otoakustischen Emissionen (OAE) leisten einen bedeutenden Beitrag zur praktischen audiologischen Diagnostik. Dieser beruht wesentlich auf der Anwendung von Regeln, die den Nachweis des physiologischen Signals und seine audiologische Deutung betreffen. Für die TEOAE (transitorisch evozierte OAE) und die DPOAE (otoakustische Distorsionsprodukte) wurden diese Regeln anhand einer großen klinischen Stichprobe von N = 1000 Ohren überprüft. Die weithin angewendeten Regeln „TEOAE können als nachgewiesen angesehen werden, wenn ihre Reproduzierbarkeit 60 % oder mehr beträgt“ (Regel 1) und „TEOAE sind nachweisbar, solange der Hörverlust die Grenze von 30 dB nicht überschreitet“ (Regel 2 – für die DPOAE analog mit 50 anstelle von 30 dB) wurden auf ihre statistische Gültigkeit überprüft. Es zeigt sich, dass die Gültigkeit dieser Regeln in hohem Maße von der Reststörung abhängt. Wird für diese Reststörung gefordert, dass sie eine Obergrenze von -1.5 dB SPL nicht überschreitet, und wird das Urteil eines in Bezug auf Hörschwelle und Reproduzierbarkeit verblindeten Experten als Goldstandard verwendet, dann ist Regel 1 in 94 % der Fälle und Regel 2 in 84 % der Fälle (für die TEOAE) bzw. letztere in 75 % - 89 % - 86 % der Fälle (für die DPOAE bei 1, 2 und 4 kHz) erfüllt. Ohne Einschränkung in Bezug auf die Reststörung liegen diese Zahlen signifikant niedriger. Für die klinische und praktische Anwendung ergibt sich hieraus die Konsequenz, dass bei Nutzung der OAE ohne Beachtung der Reststörung zu einem unzulässig hohen Prozentsatz falsch positive und falsch negative Ergebnisse auftreten. Diese Erkenntnis führt im Idealfall dazu, dass die Bedeutung einer durch entsprechende Signalverarbeitung garantierten Mindestqualität von den Herstellern aufgegriffen und in der Produktentwicklung berücksichtigt wird.

Stichwörter: Otoakustische Emissionen, Signalnachweis, Qualitätskriterien, audiologische Diagnostik, Sensitivität, Spezifität

Zur korrekten Umrechnung von Sprachsignalen für deren Darstellung im Tonaudiogramm

On the correct conversion of speech signals for their representation in the pure tone audiogram

Thomas Steffens

Zusammenfassung: In diesem Beitrag wird das Verfahren zur korrekten Umrechnung der Terzpegel von Sprache oder anderen breitbandigen Signalen für die Darstellung im Tonaudiogramm zur Beurteilung deren Hörbarkeit in Relation zu den individuellen Hörschwellen vorgestellt. Anhand der repräsentativen langzeitgemittelten Terzpegelspektren für nor¬mallaute englische Sprache des genormten SII-Verfahrens werden alle Schritte zur Umrechnung der Terzpegel in Spektral¬pegel und in Hearing Level ausführlich beschrieben, um den Bezug zu den Hörschwellen des Tonaudiogramms herstellen zu können. Das resultierende korrekte Sprachpegelfeld im Tonaudiogramm für normallaute englische Sprache wird mit dem Sprachpegelfeld für die deutsche Sprache aus der Untersuchung zum internationalen langzeitgemittelten Sprachpegel¬spektrum (LTASS) verglichen. Unter Berücksichtigung der natürlichen Variabilität akustischer Parameter der Stimmen und der gesprochenen Sprache erscheinen die geringen Pegelunterschiede zwischen der Pegelverteilung der englischen und deutschen Sprache von im Mittel 1 dB vernachlässigbar und beide Spektren gleichwertig verwendbar.

Schlüsselwörter: Sprachpegel, Hörschwelle, Tonaudiogramm, Sprachpegelspektrum

Abstract: In this paper, the calculation steps needed for an estimation of speech audibility relative to pure-tone audiogram thresholds are described in detail. This procedure includes all calculations for the correct conversion of one-third octave levels of speech signals into speech spectrum hearing levels. Two examples of long-term average speech spectra (LTASS) correctly converted into the pure-tone audiogram are presented. The first example, being calculated step-by-step in this paper, describes the conversion of one-third octave speech levels of English language spoken with normal vocal effort, as reported in the standardized SII procedure. The second example shows the converted LTASS of German language also spoken with normal vocal effort. Calculations have been performed using the data measured for the international LTASS project organized by the National Acoustic Laboratories back in 1994. As both LTASS differ only marginally (mean difference of 1 dB), and in the light of the individual variations of acoustical voice and speech parameters both the English and German speech spectrum can be regarded as being identical for clinical applications.

Keywords: Speech intelligibility, auditory threshold, pure-tone audiogram, long-term average speech spectrum