1 Physikalisch-Technische Bundesanstalt  (PTB),  Braunschweig, Germany
2 PATH medical GmbH, Germering,  Germany
3 Hals-Nasen-Ohrenklinik, Technische Universität  München, Munich,  Germany

Abstract | Otoacoustic emissions  (OAEs)  are commonly evoked  by  air  conduction (AC) through one or more  miniature loudspeakers  embedded  in an  OAE probe. To date, only a  few  studies have  dealt  with  the bone-conduction (BC) stimulation of OAEs. The aim of this review  is to give a summary  on the main  literature concerning this  topic  and to  outline  the  advantages  as well as the limitations  of this alternative stimulation of OAEs. Generally,  both distortion product otoacoustic  emissions  (DPOAEs)  and  transient evoked otoacoustic emissions (TEOAEs) can be stimulated by BC, showing properties similar to AC-OAEs. One practical advantage of BC is that miniaturized microphone probes (without the need of the probe loudspeakers)  can  be  constructed,  which  is  be neficial for  small  ear  canals,  e.g., in newborns. Since the BC stimulus reaches both cochleae simultaneously,  binaural  BC-OAE measurements are also  possible. Clinically, BC-OAEs are expected to be less sensitive than AC-OAEs to conductive hearing loss,  since  the  BC  stimulus  reaches  the  cochlea unimpeded  by  a  possible middle-ear disorder and only the reverse OAE transmission is  affected by  the  latter. Hence,  the presence  of  BC-OAEs  amid a  lack of AC-OAEs signalizes a middle-ear dysfunction. Concerning the  calibration of  the stimuli,  BC  provides some  advantages  over AC,  especially for DPOAEs. BC stimulation avoids errors caused (i) by ear-canal standing  waves, since the  BC stimuli bypass  the  ear canal, and (ii) by evanescent  waves, since  the  bone vibrators (e.g., on the  forehead or behind the ear)  are  spatially  separated  from  the probe  microphone  (in the  ear).  In the case  of DPOAEs, a concurrent AC/BC stimulation can also  be  achieved by presenting one  tone  via  AC and  the  other via BC. When  using  this combined stimulation, one may benefit from swapping the acoustic signal  paths and  repeating the DPOAEs measurement  in the  same  in-situ position of  the probe  to validate the stimulus calibration at the cochlea. Whereas  further investigations  are required  to  establish  BC-OAEs as  a standardized objective tool in the clinical diagnosis, BC stimulation already provides an alternative approach, with  the stimulitaking  a direct path towards the  cochlea. Hence,it may be employed complementarily to  AC  stimulation, opening  up  various  possibilities  from  the  verification  of ear-canal probe calibration to the potential differential diagnosis of conductive  hearing disorders by means of OAEs.

Keywords: otoacoustic emissions,  air  conduction, bone  conduction, calibration

 

Zusammenfassung | Otoakustische  Emissionen  (OAE)  werden üblicherweise  mit einem  oder  mehreren in eine OAE-Sonde eingebauten Miniaturlautsprechern  über Luftleitung  (air  conduction:  AC)  evoziert.  Bislang  haben  sich nur  wenige  Studien der OAE-Stimulation über Knochenleitung (bone conduction: BC) gewidmet. Ziel  dieses  Übersichtsartikels  ist  es, eine  Zusammenfassung der aktuell in der Literatur vorhandenen Studien über  diese Stimulationsart  zu geben  und  auf deren Vorteile  und  Grenzen einzugehen.  Prinzipiell zeigen sowohl die distorsionsproduzierten otoakustischen Emissionen  (DPOAE)  als auch  die  transient  evozierten otoakustischen  Emissionen (TEOAE) ähnliche Eigenschaften wie  die AC-OAE. Die BC-Stimulation  erlaubt den  Einsatz  miniaturisierter Mikrofonsonden  (ohne Lautsprecher),  was insbesondere für kleinere  Gehörgänge,  beispielsweise von  Neugeborenen, vorteilhaft ist.  Klinisch  ist es  durchaus  zu  erwarten, dass  diese  Stimulation weniger von Schallleitungsstörungen beeinflusst  wird, weil die BC-Stimuli die Cochlea von Mittelohrproblemen  unbeeinflusst  erreichen  und  nur  die rückwärts laufende OAE von Letzterem betroffen ist. Sind  beispielsweise  BC-OAE  vorhanden,  aber keine AC-OAE,  deutet  dies  auf eine  Mittelohrproblematik hin. Die BC-Stimulation hat  einige Vorteile  gegenüber  der AC-Stimulation, insbesondere im  Hinblick  auf  die  Stimuluskalibrierung  für DPOAE. Die BC-Stimulation (i) umgeht  die  aufgrund  stehender  Wellen im  Gehörgang entstehenden Kalibrierfehler,  und (ii)  eliminiert  wegen  der örtlichen Trennung der  Knochenleitungshörer (z.  B. hinter  dem  Ohr oder auf der Stirn) und des  OAE-Sondenmikrofons (im Ohr) die Nahfeldeffekte. Für DPOAE ist auch eine gleichzeitige  Stimulation möglich, bei  der  jeweils ein  Ton über AC und der  andere  über BC  dargeboten werden. Diese kombinierte AC/BC-Stimulation erlaubt  das Vertauschen der  akustischen  Übertragungswege  und  eine Wiederholung  der DPOAE-Messung in derselben In-situ-Position der  Sonde. Diese  Eigenschaft kann  zur  Validierung  der  Stimuluskalibrierung  am Innenohr  verwendet  werden.  Während  weiterführende Studien notwendig sind, um die BC-OAE als  eine  standardisierte objektive Methode in  der  klinischen  Diagnostik  zu etablieren, stellt diese Stimulationsart bereits jetzt eine Alternative  dar, bei der  die  Stimuli  über  einen  direkten Weg zur  Cochlea  gelangen.  Die  BC-Stimulation  könnte komplementär zur  AC-Stimulation eingesetzt  werden und  eröffnet  vielfältige Möglichkeiten,  von der Verifikation  der  Gehörgangssondenkalibrierung  bis hin zur Differentialdiagnose von Schallleitungsstörungen  mittels  OAE.

Schlüsselwörter: Otoakustische  Emissionen,  Luftleitung, Knochenleitung,  Kalibrierung

 

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*Audiological Research Group, Siemens Audiology Solutions,  Gebbertstraße 125, 91058 Erlangen, Germany + DELTA SenseLab, Venlighedsvey 4, 2970  Hørsholm, Denmark

Abstract | In this study, the method of sensory  profiling was used to  assess  the  sound  quality of hearing aids. Eight different  hearing aids  were evaluated by 16 mild-to-moderately  hearing  impaired listeners in  sound  scenarios which reflect  a realistic spectrum of demanding listening situations. For each hearing aid, preference ratings were obtained and compared to consensus attribute ratings  with regard to sound  quality. The results  help  to  identify the  attributes that have the highest  impact on  the  preference rating for each of the different sound scenarios.

 

Keywords: sensory profiling, sound  quality,  hearing  aids

 

Zusammenfassung | Die Akzeptanz von Hörgeräten wird neben  der  Verbesserung  der Sprachverständlichkeit durch deren Klangqualität bestimmt. Diese  Annahme wird  durch die  Ergebnisse  einer  Befragung  von  Hörgeräteträgern  (Kochkin  2005) unterstützt, die  zeigt, dass  die Zufriedenheit mit den  Hörgeräten  hoch  mit  Klangqualitätseigenschaften  des Hörgerätes, wie  Natürlichkeit, Klarheit und Klangtreue korreliert. Das Thema Sprachqualität  wurde in den  vergangenen  Jahren vor  allem  durch  die  Forschung  im  Telekommunikationsbereich  vorangetrieben. Die unmittelbare Übertragung dieses Wissens  auf  die  Hörgeräteentwicklung  ist jedoch  schwierig,  da sich  so wohl  die Nutzer  als  auch die Endgeräte unterscheiden. Hörgeräte sind hochgradig nicht-lineare Geräte,  die den  individuellen  Hörverlust  des Nutzers  ausgleichen  sollen. Die  Klangqualität eines Hörgerätes muss somit anderen und  vielfältigeren Anforderungen  als  denen  des  in  der Telekommunikation untersuchten  durchschnittlich gesunden Gehörs gerecht  werden. Ein für  die Hörgeräteentwicklung  neuartiger  Ansatz  für  die  Bestimmung  der  Klangqualität  ist  das sensorische  Profiling.  Bei  diesem Ansatz werden Präferenzurteile mit  der sensorischen Beschreibung  von Hörgeräten  verbunden, um sowohl die  Ausprägung als auch  eine Begründung des Klangqualitätsurteils zu erhalten. Die hier beschriebene Studie wurde  vom DELTA SenseLab  in  Hørsholm,  Dänemark,  durchgeführt. Acht  verschiedene  Premium-Hörgeräte wurden paarweise mit der jeweiligen herstellereigenen Anpassformel an  den  N3-Hörverlust,  einen  milden  bis  moderaten schrägabfallenden Hörverlust, angepasst.  Zusätzlich wurde das herstellereigene  Musikprogramm  in  die  Hörgeräte  programmiert. Mit diesen Hörgeräten wurden  binaurale Kunstkopfaufnahmen  in  verschiedenen  Sprach-  und Störgeräuschsituationen  und  von Musikstücken gemacht. Diese Aufnahmen  wurden den Versuchspersonen  aus dem N3-Hörverlust-Probandenpool  von  DELTA  zur  Beurteilung  vorgespielt. Im ersten Schritt wurden die Präferenzurteile für die  Hörgeräteaufnahmen  anhand eines  Verfahrens zum multiplen Stimulusvergleich erfasst. Im zweiten Teil der Studie  wurden die Hörgeräteaufnahmen  anhand  gemeinsam entwickelter  Attribute  hinsichtlich  ihrer  Klangeigenschaften bewertet. Dies geschah für vier repräsentative Klangbeispiele aus  ähnlich  bewerteten  akustischen Situationen  (modulierte  Geräusche,  Sprache in Ruhe, Musik, Alltagsgeräusche  mit unangenehm lauten  Störgeräuschen). Die  endgültigen  Attribute, auf denen  die  Beschreibung  erfolgte, waren: Bass, Höhen, Natürlichkeit, Nachhall, Dynamik, Detailreichtum und  Lautheit. In  einer  abschließenden  Analyse  wurden  die  Präferenzurteile und die faktoranalytische Auswertung der Attributbeschreibungen verbunden. Die Bewertungen wurden  anhand  von Varianzanalysen mit  den  Faktoren  Assessor (Versuchsperson),  System  (Hörgerät) und Sample (Klangbeispiel) auf statistische  Signifikanz untersucht.  Für  die Präferenzurteile  erwies  sich  der  Assessor-Effekt  als  signifikant.  Dies  bedeutet, dass die Versuchspersonen Unterschiede im Gebrauch der  Präferenzskala aufwiesen.  Dies  ist  selbst  bei  trainierten  Versuchspersonen  ein  bekannter Effekt bei solchen Experimenten.  Da die Größe  dieses Effekts im Vergleich  zum  ebenfalls signifikanten System- und  Sample-Effekt  gering  ausfällt, kann trotzdem auf eine  generelle Validität der Bewertungen  geschlossen werden. Darüber hinaus waren  auch  die  Wechselwirkungen  zwischen Assessor  x System und System  x Sample signifikant.  Insgesamt  ist  das  Zustandekommen  der Präferenzurteile für  Hörgeräte  als  komplexes  Zusammenspiel zwischen Klangbeispielen  und Hörgeräten  anzusehen. Dieses kann anhand der  Betrachtung  einzelner  Bewertungen im Detail aufgelöst werden (vgl. Abbildung 2). Für  die Bewertung anhand der  Attribute zeigten  sich ebenfalls  statistisch  signifikante  Effekte  für die untersuchten  Hörgeräte und Klangbeispiele, sowie den Assessor-Effekt und deren zweifacher Wechselwirkungen. Daraus  lässt sich schlussfolgern,  dass  die  Attribut-Bewertungen ebenso wie die Präferenzbewertung in einem vielschichtigen Zusammenhang  stehen.  Dieser kann  im  nachfolgend  beschriebenen  Präferenzmapping  weiter aufgelöst  werden In  diesem letzten Schritt wurde die faktoranalytische Auswertung der Attribute mit  den  Präferenzurteilen kombiniert,  um  so eine  Aussage über den Zusammenhang zwischen Präferenzurteilen und der  Ausprägung  von  Klangattributen  ableiten  und damit nützliche  Informationen  zum bevorzugten Klang von Hörgeräten liefern zu können. Die Ergebnisse zeigten, dass für die Klangqualität  von Hörgeräten  eine  hohe Präferenz  insbesondere  durch  die Natürlichkeit des  Klangs erreicht werden kann. Ausgeprägte  Bewertungen für  Höhen,  Lautheit,  Dynamik  und  Nachhall  hatten hingegen  einen  negativen Einfluss auf die  Präferenz. Darüber hinaus unterschieden sich die Präferenzbewertungen  für  die Hörgeräte  zwischen den  akustischen Situationen. Die  Kenntnis situationsspezifisch relevanter Attribute kann die Entwicklung von  Hörprogrammen unterstützen.

Schlüsselwörter: Otoakustische  Emissionen,  Luftleitung, Knochenleitung,  Kalibrierung

 

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Universitäts-HNO-Klinik, Heidelberg

Abstract | Background: The determination of the threshold of hearing using the auditory evoked potentials is primarily based on the visual or automatic recognition of the response. The transition from the stimulus level range below to above threshold is characterized in that the probability of the occurrence of a response increases from zero to unity. Thus, the threshold can be regarded as a quantity which is of fundamentally statistical nature; this raises the question whether statistical concepts can be useful in the comparative evaluation of different methods. Material and Methods: Auditory evoked potentials with three methods (ABR with click stimulus, CERA with tone pulse of 1000Hz and 500 Hz ASSR) were measured with high resolution in twelve subjects in the vicinity of the response threshold. Depending on whether or not a response could be identified, each individual record contributed either 0 or 1 to the sequence of numbers which characterizes the series of measure cords. From these discrete jump functions, the threshold is determined and averaged over all subjects after normalization (»individual threshold level« ITL) and subsumed in 3-dB-groups (ABR and CERA) or 6-dB-groups (ASSR). The resulting curve reflects the probability for the occurrence of a response as a function of threshold related stimulus level. The grand average data obtained for each of the three methods were fitted with a Boltzmann function (weighted least squares fit), and the slope of the resulting curve at its inflection point was determined.Results: The slope at the inflection point of the discrimination function was 28.3 percent/dB for the ABR, 13.7percent/dB for CERA and 6.1 percent/dB for the ASSR, the values for the width of the threshold transition (increase of probability from 27 percent to 73 percent) were 0.9, 2.0 and 4.1dB, respectively. These results are not presented in order to score the above mentioned methods but merely as examples for the quality measure defined and tested here.Conclusion: The slope of the discrimination function is a measure of the accuracy of the method and can therefore be used as a universal benchmark for comparing different methods. In contrast to other approaches, this comparison scale is not affected by the variability of other audiometric measures and their susceptibility to the influence of factors related to the subjects. It therefore makes sense to characterize the quality of an objective hearing test by the method-specific discrimination function measured in small dB-steps in the stimulus level range around the response threshold.

Keywords: Objective audiometry; Auditory evoked potentials; Response threshold; logistic function; method ranking

 

Zusammenfassung | Hintergrund: Die Bestimmung der Hörschwelle mit Hilfe der akustisch evozierten Potenziale beruht primär auf der visuellen oder maschinellen Erkennung der Reizantwort. Der Übergang vom unter- zum überschwelligen Reizpegelbereich ist dadurch gekennzeichnet,dass die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Reizantwort von Null auf Eins ansteigt. Somit ist die Schwelle ein fundamental statistischer Begriff; es erhebt sich die Frage, ob die konsequente Beachtung der statistischen Natur bei der vergleichenden Bewertung verschiedener Methoden vorteilhaft umgesetzt werden kann. Material und Methode: An zwölf Probanden wurden akustisch evozierte Potenziale mit drei Methoden (BERA mit Klickreiz, CERA mit Tonpuls 1000 Hz und ASSR bei 500Hz) in der nahen Umgebung der Reizantwortschwelle mit hoher Auflösung gemessen. Je nachdem, ob eine Reizantwort identifiziert werden konnte, trug jede Einzelmessung mit 0 oder 1 zu einer die Messreihe charakterisierenden Zahlenfolge bei. Aus dieser diskreten Sprungfunktion wurde die Schwelle bestimmt und nach Normierung der Schwelle (»individual threshold level« ITL) und Zusammenfassung der Werte in 3-dB-Gruppen (BERA und CERA) beziehungsweise 6-dB-Gruppen (ASSR) die über alle Probanden gemittelte Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer Reizantwort in Abhängigkeit vom schwellenbezogenen Pegel ausgewertet. An die so gewonnenen Daten wurde für jede der drei Methoden eine Boltzmann-Funktion angepasst (least squares fit) und die Steigung im Wendepunkt der resultierenden Kurve bestimmt. Ergebnisse: Die Steigung im Wendepunkt der Diskriminationsfunktion betrug 28.3 Prozent/dB für die BERA, 13.7 Prozent/dB für die CERA und 6.1 Prozent/dB für die ASSR; für die zur Steigung reziprok proportionalen Breite des Schwellenübergangs (Anstieg von 27 Prozent auf 73 Prozent) ergaben sich die Werte 0.9dB, 2.0dB und 4.1dB. Diese Ergebnisse werden nicht als Bewertung der angewendeten Methoden, sondern lediglich als Beispiele für das hier definierte und erprobte Gütemaß vorgestellt. Schlussfolgerung: Die Steigung der Diskriminationsfunktion ist ein Maß für die Genauigkeit der verwendeten Methode und kann somit als universeller Maßstab für den Vergleich verschiedener Methoden verwendet werden. Im Gegensatz zu anderen Ansätzen ist dieser Vergleichsmaßstab von der Variabilität und Störanfälligkeit anderer audiometrischer Maße unabhängig. Es bietet sich daher an, die Qualität einer objektiven Hörprüfung durch die in Schwellennähe mit hoher Pegelauflösung gemessene methodenspezifische Diskriminationsfunktion zu charakterisieren.

Schlüsselwörter: Objektive Audiometrie; Akustisch evozierte Potenziale; Reizantwortschwelle; Diskriminationsfunktion; Methodenvergleich

 

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