Wspomagany komputerowo trening mowy dla użytkowników aparatów słuchowych

Wprowadzenie Czuciowo-nerwowy ubytek słuchu (SNHL) to niepełnosprawność dotykająca ludzi na całym świecie, a częstość jej występowania prawdopodobnie wzrośnie ze względu na wydłużającą się oczekiwaną długość życia. SNHL ma istotny negatywny wpływ na jakość życia, zwłaszcza dzieci z głuchotą prelingwalną. Z wyjątkiem niektórych chorób, takich jak nagła głuchota lub obrzęk śródchłonny, które można leczyć lub łagodzić za pomocą leków lub operacji, większość pacjentów z SNHL musi nosić aparaty słuchowe lub przejść implant ślimakowy, aby odzyskać słuch. Jednak dla wielu osób środki te nie rozwiązują w zadowalający sposób problemów z komunikacją, ponieważ słyszenie jest tylko pierwszym krokiem w serii zdarzeń prowadzących do komunikacji. Między słyszeniem a komunikacją leżą ważne umiejętności słuchania i rozumienia, a aby osiągnąć pomyślną komunikację, sugerowano, że pacjentom otrzymującym wzmocnienie należy zaoferować pewien rodzaj rehabilitacji audiologicznej. Istnieją doniesienia, że ​​osoby starsze nie aklimatyzują się spontanicznie do noszenia aparatu słuchowego lub efekty są albo niewielkie, albo żadne, co podkreśla wagę rehabilitacji po założeniu aparatu słuchowego. Niestety, nie każdy z SNHL na Tajwanie otrzymuje tego rodzaju rehabilitację. Przyczynami tego mogą być: (a) metody rehabilitacji nie są znane wszystkim klinicystom lub logopedom; (b) brakuje klinicystów lub logopedów do prowadzenia takiej czasochłonnej rehabilitacji; (c) pacjenci z uszkodzonym słuchem mogą nie być w stanie pozwolić sobie na poświęcenie czasu na rehabilitację lub nie chcą jej poświęcać; oraz (d) trudno jest zmierzyć poprawę zapewnioną przez rehabilitację.

W ostatnim czasie zabiegi treningu rehabilitacyjnego cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na postęp technologiczny, który umożliwia użytkownikowi aparatów słuchowych wykonywanie zabiegów w domu przy użyciu komputera osobistego. Burk i wsp. szkolili młodych słuchaczy z normalnym słuchem i starszych słuchaczy z uszkodzonym słuchem za pomocą nagranych cyfrowo materiałów szkoleniowych przy użyciu komputera. Wyniki pokazały, że starsi słuchacze z uszkodzonym słuchem byli w stanie znacznie poprawić swoje umiejętności rozpoznawania słów poprzez trening z jednym mówcą i do pewnego stopnia osiągnąć ten sam poziom, co młodzi słuchacze normalnie słyszący. Ponadto ulepszona wydajność została utrzymana wśród mówców i w czasie.

Wspomagany komputerowo trening czytania mowy (CAST) został opracowany w celu symulacji bezpośredniej interwencji szkoleniowej i został zaprojektowany jako jeden z elementów kompleksowego programu rehabilitacji słuchu dla osób dorosłych w wieku przedemerytalnym z nabytym ubytkiem słuchu od lekkiego do średniego. Celem szkolenia było doskonalenie umiejętności czytania mowy w celu uzupełnienia percepcji słuchowej mowy. W trakcie szkolenia uczeń ogląda monitor, na którym wyświetlany jest ekran generowany komputerowo lub nagranie wideo nauczyciela. CAST został zaprojektowany do stosowania przez klinicystów w celu rozszerzenia, a nie zastąpienia istniejących technik rehabilitacyjnych.

Szkolenia komputerowe zastosowano również w rehabilitacji użytkowników implantów ślimakowych. Przed opracowaniem szkolenia komputerowego w niektórych badaniach oceniano wpływ ograniczonego szkolenia na umiejętności rozpoznawania mowy u użytkowników implantów ślimakowych o gorszych wynikach. Busby i wsp. przeprowadzili dziesięć jednogodzinnych sesji szkoleniowych w zakresie percepcji i produkcji mowy, a wyniki wykazały minimalne zmiany w zdolnościach percepcyjnych u trzech użytkowników implantu ślimakowego. Dawson i Clark prowadzili jedną 50-minutową sesję treningową tygodniowo przez 10 tygodni, a czterech z pięciu badanych wykazało pewną poprawę. Uważano, że ograniczony sukces tych prób poprawy zdolności rozpoznawania mowy przez użytkowników implantu ślimakowego wynikał z niewystarczającej liczby szkoleń. Przewidywano, że bardziej intensywne szkolenie użytkowników implantów ślimakowych będzie skuteczne, ponieważ wykazano, że w populacjach osób z prawidłowym słuchem trening skutecznie poprawia rozróżnianie i identyfikację segmentów mowy oraz rozpoznawanie mowy z przesunięciem widmowym. Fu i wsp. donieśli zachęcające wyniki w rehabilitacji użytkowników implantów ślimakowych za pomocą wspomaganego komputerowo systemu treningu mowy, który nazywali także CAST, chociaż różnił się on od systemu CAST Pichory-Fullera i Benguerela. System CAST Fu i wsp., opracowany w House Ear Institute, zawiera dużą bazę materiałów szkoleniowych i może być instalowany na komputerach osobistych, dzięki czemu przy minimalnym zapleczu i umiejętnościach użytkownicy implantów ślimakowych mogą prowadzić szkolenie w domu, a klinicyści lub patolodzy mowy mogą monitorować wyniki testu i postępy w treningu. Wyniki pokazały, że po umiarkowanym treningu (1 godzina dziennie, 5 dni w tygodniu) wszyscy 10 dorosłych użytkowników implantu ślimakowego z postlingwistyczną utratą słuchu osiągnęło znaczącą poprawę w wynikach rozpoznawania samogłosek i spółgłosek. Wu i wsp. zastosowali system CAST u 10 dzieci posługujących się językiem mandaryńskim (trzech użytkowników aparatów słuchowych i siedmiu użytkowników implantu ślimakowego). Po treningu trwającym pół godziny dziennie, 5 dni w tygodniu, przez okres 10 tygodni, badani wykazali znaczną poprawę w zakresie samogłosek, spółgłosek i chińskiego tonu. Ta lepsza wydajność utrzymywała się w dużej mierze przez 2 miesiące po zakończeniu szkolenia. Stacey i Summerfield wykorzystali również komputerowy trening słuchowy, aby poprawić postrzeganie hałasu. Wyniki potwierdziły, że szkolenie pomogło przezwyciężyć skutki zniekształceń spektralnych w mowie, a materiały szkoleniowe były najskuteczniejsze, gdy uczestniczyło w nich kilku mówców.

Na podstawie tych wcześniejszych badań użytkownicy implantów ślimakowych mogą poprawić swoje zdolności rozpoznawania mowy po treningu z systemem CAST. Jeśli system ten będzie również skuteczny dla użytkowników aparatów słuchowych, a zwłaszcza pacjentów z głuchotą prelingwalną, system CAST będzie miał zasadniczo pozytywny wpływ, ponieważ użytkowników aparatów słuchowych jest znacznie więcej niż użytkowników implantów ślimakowych.

Celem tego badania było przeszkolenie głuchoniemych nastolatków i młodych dorosłych z CAST oraz obiektywny i subiektywny pomiar korzyści. Obiektywne korzyści mierzono za pomocą opublikowanych testów rozpoznawania mowy [13], a korzyści subiektywne mierzono za pomocą zorientowanej na klienta skali poprawy (COSI).

Materiały i metody Osoby badane W badaniu wzięło udział piętnastu użytkowników aparatów słuchowych z przedjęzykowym ubytkiem słuchu od ciężkiego do głębokiego. Grupę kontrolną stanowiło kolejnych sześciu użytkowników aparatów słuchowych o podobnym wieku i średniej słyszalności. Kryteriami włączenia uczestników badania i kontroli były: (1) wiek powyżej 15 lat; (2) noszenie aparatu słuchowego przez co najmniej 2 lata od stwierdzenia niedosłuchu; (3) podstawowa umiejętność obsługi komputera; (4) mówiący po chińsku mandaryńskim; oraz (5) motywacja do podjęcia programu szkoleniowego. Kryteria wykluczenia były następujące: (1) średni słuch przy pomocy aparatu słuchowego gorszy niż 70 dBHL; (2) niezdolny do obsługi komputera. Przed treningiem z CAST wszyscy uczestnicy zostali poddani samodzielnej i wspomaganej audiometrii pola dźwiękowego. Tabela 1 przedstawia podstawowe informacje o 21 uczestnikach.

Zorientowana na klienta skala poprawy (COSI) Do oceny subiektywnych korzyści używamy kwestionariusza COSI. Przed treningiem z systemem CAST poproszono zarówno grupę szkolącą, jak i kontrolną o zidentyfikowanie pięciu konkretnych sytuacji, w których chcieliby lepiej sobie radzić. Na koniec szkolenia w każdej sytuacji pytano ich (A) o ile lepiej (lub gorzej) słyszą teraz oraz (B) jak dobrze sobie z tym radzą. Dla celów skalowania, odpowiedziom przypisano oceny od 1 do 5, gdzie 5 odpowiadało „znacznie lepiej” i „prawie zawsze”, 4 odpowiadało „lepiej” i „przez większość czasu”, 3 odpowiadało „nieco lepiej” i „nieco lepiej”. „połowa czasu”, 2 odpowiadające „bez różnicy” i „od czasu do czasu”, a 1 odpowiadające „gorsze” i „prawie nigdy”, odpowiednio dla pytań A i B. Pytanie A zostało zdefiniowane jako „poprawa”, a pytanie B jako „ostateczna zdolność”. Całkowite wyniki pięciu sytuacji porównano między grupami trenującą i kontrolną.

Materiały i procedury testowe Materiały do ​​testów rozpoznawania mowy, w tym słowa jednosylabowe, dwusylabowe słowa spondee, samogłoski, spółgłoski i chińskie testy rozpoznawania tonów, zostały nagrane na CD-ROM w Melody Medical Instruments Corp. przez mówcę i mówcę. Materiały testowe były wyświetlane na laptopie podłączonym do audiometru klinicznego GSI 61TM (Grason-Stadler, USA) na poziomie wyjściowym 70 dBHL. Procedura testowa została przeprowadzona w dwuściennym, dźwiękochłonnym pomieszczeniu.

Materiały do ​​testu rozpoznawania jednosylabowych chińskich słów obejmowały cztery bloki po 25 chińskich słów. Do każdego testu rozpoznawania mowy wybrano 50 słów, co dało zestaw 50 tokenów. Po wyświetleniu jednosylabowego chińskiego słowa uczestnicy zostali poproszeni o zapisanie tego słowa. Dla każdego testu rozpoznawania mowy wygenerowano cztery różne zestawy testów otwartych. Materiały do ​​testu rozpoznawania dwusylabowych chińskich słów spondee obejmowały dwa bloki chińskich słów spondee, z których każdy zawierał 36 chińskich słów spondee. Do każdego testu rozpoznawania mowy wybrano jeden blok, w wyniku czego otrzymano zestaw 36 tokenów. Po wyświetleniu chińskiego słowa spondee uczestnicy zostali poproszeni o zapisanie tego słowa. Wygenerowano cztery różne zestawy testów otwartych, zmieniając kolejność materiałów dla każdego testu rozpoznawania mowy.

Materiały testowe rozpoznawania samogłosek obejmowały 16 chińskich słów. Rozpoznawanie samogłosek mierzono za pomocą 4-alternatywnej procedury wymuszonego wyboru, w której chińskie znaki były wyświetlane na liście wyboru. W każdym teście rozpoznawania mowy zmieniano kolejność słów. W ten sposób wygenerowano cztery różne zestawy testów zamkniętych. Materiały testowe rozpoznawania spółgłosek obejmowały 21 chińskich słów. Rozpoznawanie spółgłosek mierzono za pomocą 4-alternatywnej procedury wymuszonego wyboru, w której chiński znak był pokazywany na liście wyboru. Dla każdego testu rozpoznawania mowy zmieniano kolejność słów, w wyniku czego wygenerowano cztery różne zestawy testów zamkniętych. Materiały do ​​testu rozpoznawania tonów chińskich obejmowały 50 słów w języku chińskim mandaryńskim. Uczestnicy zostali poproszeni o zapisanie chińskiego tonu (ton: 1: płaski; 2: rosnący; 3: opadający-rosnący; 4: opadający) po wyświetleniu chińskiego słowa. Dla każdego testu rozpoznawania mowy zmieniano kolejność słów, w wyniku czego wygenerowano cztery różne zestawy testów otwartych.

Przed treningiem obie grupy przeszły serię testów rozpoznawania mowy jako dane wyjściowe. Grupa trenująca następnie rozpoczęła trening, podczas gdy grupa kontrolna nie przeszła żadnego szkolenia. Co 4 tygodnie uczestnicy wracali do laboratorium na kolejną serię testów rozpoznawania mowy przy użyciu różnych materiałów testowych. Do końca badania każdy uczestnik otrzymał w sumie cztery testy rozpoznawania mowy.

Narzędzia i procedury szkoleniowe Oprogramowanie CAST opracowane w House Ear Institute i dystrybuowane przez Melody Medical Instrument Corp. zostało użyte jako narzędzie szkoleniowe. Grupa trenująca została poinstruowana, aby trenować w domu zgodnie z programem przez co najmniej 1 godzinę dziennie, 3 dni w tygodniu, przez 12 kolejnych tygodni. Grupa kontrolna nie przeszła żadnego szkolenia i co 4 tygodnie wracała do laboratorium na testy rozpoznawania mowy. Dla każdego uczestnika grupy szkoleniowej przeprowadzono podstawowy test rozpoznawania mowy po zainstalowaniu oprogramowania na jego komputerze osobistym. Wyniki zostały przeanalizowane przez oprogramowanie, które następnie automatycznie wygenerowało ukierunkowany program treningowy. Oprogramowanie zawierało dużą ilość informacji, w tym czysty ton, rozpoznawanie samogłosek, rozpoznawanie spółgłosek, rozpoznawanie tonu, rozpoznawanie mówcy, dźwięki otoczenia, okazjonalne słowa i okazjonalne zdania. Badanych poproszono o skupienie się na czystym tonie, rozpoznawaniu samogłosek, rozpoznawaniu spółgłosek i treningu rozpoznawania tonów. Badani rozpoczęli szkolenie na poziomie generowanym przez oprogramowanie komputerowe. W każdej kategorii treningowej było zwykle pięć poziomów trudności, a każdy poziom składał się z kilku sesji treningowych. W przypadku treningu rozpoznawania czystego tonu osoby badane zostały poproszone o wybranie dźwięku innego niż pozostałe. Dostarczono wizualną informację zwrotną, czy odpowiedź była poprawna, czy niepoprawna. Po zakończeniu sesji treningowej obliczano wynik. Jeśli wynik przekraczał 80, szkolenie przechodziło na wyższy poziom. Jeśli wynik nie przekraczał 80, sesję treningową powtarzano, aż wynik przekroczył 80. Na wyższym poziomie treningów różnice między cechami mowy w doborze odpowiedzi zostały zmniejszone. Podczas treningu rozpoznawania samogłosek badani zostali poproszeni o wybranie samogłoski innej niż pozostałe. Po tym, jak badani wyszli poza 3-alternatywne zadanie rozróżniania wymuszonego wyboru, zostali przeszkoleni w rozpoznawaniu końcowych samogłosek. Podobne procedury treningowe zastosowano do treningu rozpoznawania spółgłosek i tonów.

Każda osoba w grupie szkoleniowej została poproszona o zarejestrowanie się na stronie Melody Medical Instrument Corp., a jej nazwa użytkownika i hasło zostały nam przekazane. Dzięki temu mogliśmy monitorować całkowity czas spędzony na treningu oraz czas treningu i wynik każdego ćwiczenia. Jeśli badani nie osiągnęli wymaganej ilości czasu i sesji treningowych, kontaktowaliśmy się z ich rodzinami i zachęcaliśmy ich do dalszych szkoleń.

Metody statystyczne Wszystkie analizy statystyczne przeprowadzono za pomocą oprogramowania SAS (wersja 9.1.3, SAS Institute Inc., Cary, NC, USA) i oprogramowanie R (wersja 2.7). Dwustronne wartości p 0,05 lub mniejsze uznano za istotne statystycznie. Dane ciągłe wyrażono jako średnią ± odchylenie standardowe (SD), o ile nie określono inaczej. Procenty obliczono dla zmiennych kategorycznych. Testy t dla dwóch prób lub testy sumy rang Wilcoxona zastosowano do porównania średnich lub median danych ciągłych między dwiema grupami, podczas gdy test chi-kwadrat lub dokładny test Fishera zastosowano do analizy proporcji kategorycznych między dwiema grupami.

Oprócz analiz jednowymiarowych przeanalizowano dane z pięciu testów rozpoznawania mowy, dopasowując wiele krańcowych modeli regresji liniowej przy użyciu uogólnionych równań estymujących. Jeśli struktura autokorelacji pierwszego rzędu (tj. AR (1)) dobrze pasuje do danych z powtarzanych pomiarów, w analizie uogólnionych równań estymacji zastosowano oszacowania błędu standardowego oparte na modelu; w przeciwnym razie podano empiryczne oszacowania błędu standardowego. Ponadto dane COSI przeanalizowano, dopasowując wiele modeli regresji liniowej.

W naszych analizach regresji zastosowano podstawowe techniki dopasowywania modeli do wyboru zmiennych, oceny dobroci dopasowania i diagnostyki regresji, aby zapewnić jakość wyników. W krokowym doborze zmiennych uwzględniono wszystkie jednowymiarowe istotne i nieistotne współzmienne, a oba poziomy istotności dla wejścia i dla pobytu ustalono na 0,15 lub więcej. Miara dobroci dopasowania, współczynnik determinacji (R2), została obliczona dla wszystkich modeli regresji liniowej, która jest kwadratem korelacji między obserwowaną zmienną odpowiedzi a przewidywaną wartością. Miał wartość z przedziału od 0 do 1, przy czym większa wartość wskazywała na lepsze dopasowanie modelu wielokrotnej regresji liniowej do obserwowanych danych ciągłych. Ponadto zbadano współczynnik inflacji wariancji w celu wykrycia potencjalnych problemów z współliniowością (zdefiniowaną jako wartość ≥ 10).