Hörgeräte: Verifizierung und Validierung

Hearing Aids: Verification and Validation

Hendrik Husstedt¹, Lena Geschwandtner², Stefanie Ziegler², Armin Herbertz^2
1Deutsches Hörgeräte Institut GmbH, ²Akademie für Hörakustik

 

Zusammenfassung: Im Bereich Hörgeräte und Hörsystemanpassung ist die Verifizierung und Validierung von besonderer Bedeutung. Allgemein wird im Rahmen der Verifizierung nachgewiesen, dass spezifizierte Anforderungen erfüllt werden. Bei Hörgeräten ist damit üblicherweise die Bewertung physikalischer, elektroakustischer und psychoakustischer Aspekte durch Messung der Übertragungseigenschaften von Hörgeräten gemeint. Genauer wird in diesem Zusammenhang auf Testboxmessungen, In-situ-Messungen, Perzentilanalyse und Perzentilanpassung, Freifeldaudiometrie und Lautheitsskalierung eingegangen. Bei der Validierung wird im Allgemeinen der beabsichtigte Zweck und der Nutzen für den Anwender betrachtet. Im Bereich Hörgeräte bedeutet die Validierung üblicherweise die umfassende Bewertung des Gewinns durch die Hörsystemanpassung mit Verfahren, welche die Sprachaudiometrie oder ein Frageninventar einbeziehen. Dabei werden beispielhaft einige geläufige Sprachtestverfahren und Frageninventare vorgestellt. Das Ziel des Beitrags ist es, dass die besondere Bedeutung, die Möglichkeiten und der Nutzen der Validierung und Verifizierung im Bereich Hörgeräte und Hörsystemanpassung nachvollzogen und eingeordnet werden können.

Stichwörter: Hörgeräte, Hörsystemanpassung, Verifizierung, Validierung, Hörsystemversorgung, Qualitätssicherung

Abstract: In the field of hearing aids and hearing aid fitting, verification and validation are of particular importance. In general, verification proves that specified requirements are met. In the case of hearing aids, the verification usually means evaluating physical, electroacoustic and psycho-acoustic aspects by measuring transmission properties of hearing aids. In this context, test box measurements, real ear measurements, percentile analysis and percentile fitting, free-field audiometry and loudness scaling are discussed in more detail. Validation generally means to look at the intended purpose and benefit to the user. In the field of hearing aids, verification usually is understood as a comprehensive evaluation of the user benefits due to hearing aids using methods which include speech audiometry and subjective response questionnaires. Some common speech tests and questionnaires are presented as examples. The aim of this article is to explain and demonstrate the particular importance, possibilities and benefits of validation and verification in the field of hearing aids and hearing aid fitting.

Keywords: hearing aids, hearing aid fitting, verification, validation, hearing aid supply, quality assurance

Mit Lichtstrahlen das Gehör wiederherstellen

Restoring Hearing with Light

Tobias Moser
Institut für Auditorische Neurowissenschaften und InnenOhrLabor, Universitätsmedizin Göttingen, Göttingen, Deutschland
Auditory Neuroscience and Optogenetics Laboratory, Deutsches Primatenzentrum, Göttingen, Deutschland
Auditory Neuroscience & Synaptic Nanophysiology Group, Max-Planck-Institut für multidisziplinäre Naturwissenschaften, Göttingen, Deutschland
Sonderforschungsbereich 889 „Cellular Mechanisms of Sensory Processing“, Universität Göttingen, Göttingen, Deutschland
Exzellenzcluster „Multiscale Bioimaging: from Molecular Machines to Networks of Excitable Cells“ (MBExC), Universität Göttingen, Göttingen, Deutschland

Zusammenfassung: Wenn das Hören versagt, bieten Cochlea-Implantate (CIs) den meisten der CI-Träger ein offenes Sprachverstehen in ruhiger Umgebung. CIs umgehen das defekte Sinnesorgan und stimulieren den Hörnerv elektrisch. Der Flaschenhals der Hörrehabilitation mit aktuell verfügbaren CIs ist deren Limitierung bei der Codierung spektraler Information, die sich aus der breiten Stromausbreitung von jedem Elektrodenkontakt ergibt. Weil Licht räumlich besser begrenzt werden kann, stellt die optische Stimulation des Hörnervs eine vielversprechende Perspektive für einen grundlegenden Fortschritt der CIs dar. Die Entwicklung der optogenetischen Stimulation für zukünftige optische CIs erfordert Anstrengungen zum Design und zur Charakterisierung geeigneter optogenetischer Aktuatoren, zum viralen Gentransfer auf die Neuronen sowie zur Entwicklung mehrkanaliger optischer CIs. Dieser Übersichtsartikel berichtet über den aktuellen Stand der optogenetischen Stimulation der Hörbahn und über die jüngsten Durchbrüche bei der Erzielung hoher zeitlicher Präzision und Frequenzauflösung sowie bei der Etablierung optischer Mehrkanal-CIs.

Stichwörter: Cochlea-Implantat, Optogenetik, Kanalrhodopsin, Gentherapie, Optik

Abstract: When hearing fails, cochlear implants (CIs) provide most CI users with open speech understanding in quiet environments. CIs bypass the defective sensory organ and electrically stimulate the auditory nerve. The bottleneck of hearing rehabilitation with currently available CIs is their limitation in encoding spectral information resulting from the broad current spread from each electrode contact. Because light can be confined in space more conveniently, optogenetic stimulation of the auditory nerve represents a promising alternative. The development of optogenetic stimulation for future optical CIs requires efforts to design and characterize appropriate optogenetic actuators, viral gene transfer to neurons, and development of multichannel optical CIs. This review article reports the current status of optogenetic stimulation of the auditory pathway and recent breakthroughs in achieving high temporal precision and frequency resolution and in establishing multichannel optical CIs.

Keywords: Cochlear Implant, Optogenetics, Channelrhodopsin, Gene Therapy, Optics

^{Erstveröffentlichung in GMS Z Audiol (Audiol Acoust) 2023; 5:Doc01. DOI: 10.3205/zaud000027}

Leistungsoptimierte Signalverarbeitung in der objektiven Audiometrie
Digitale Werkzeuge für die effiziente Messung und Nutzung von AEP und OAE

Optimized signal processing in objective audiometry
Digital tools for the efficient use of AEP und OAE

Sebastian Hoth, Heidelberg
Gewidmet meinem Mentor Dr. Michael Berg, der mich in die Audiologie eingeführt hat.

Zusammenfassung: Objektive Hörprüfmethoden beruhen auf der Rekonstruktion von verrauschten und mit diversen variablen Störeinflüssen überlagerten Signalen kleiner Amplituden. Die zur Bewältigung dieser Aufgabe etablierten Methoden sind die Selektion und Mittelung von Signalabschnitten. Mit diesen bewährten Instrumenten ist jedoch das heutige Potenzial der digitalen Signalverarbeitung bei Weitem nicht ausgeschöpft. In diesem Artikel wird an bereits beschriebene, aber in Vergessenheit geratene Verfahren erinnert und es werden neue Ansätze vorgestellt, die sich teilweise bereits in der klinischen Anwendung als nützlich erwiesen haben, zum anderen Teil noch auf ihre praktische Erprobung warten. Durch die Umsetzung der beschriebenen Verfahren können Präzision und Zuverlässigkeit der aus den otoakustischen Emissionen (OAE) und den akustisch evozierten Potenzialen (AEP) abgeleiteten diagnostischen Aussagen erheblich gesteigert werden.

Zu den Inhalten dieser Übersicht zählen ein für den AEP-Nachweis optimiertes digitales Frequenzfilter, die Erweiterung der Signalmittelung auf die Polarität des Eingangssignals, die Extraktion von Parametern zur Gewinnung von Maßen für Qualität und Signifikanz und die zeitlich differentielle Korrelationsanalyse. Erstmals beschrieben sind die digitale Superposition mehrerer unabhängiger Messkurven zur besseren Darstellung einzelner Signalkomponenten, die Nutzung der statistischen Verteilung der Amplitude und ein Algorithmus zur Berücksichtigung der Reststörung bei der Schwellenbestimmung.

Stichwörter: objektive Audiometrie, akustisch evozierte Potenziale, otoakustische Emissionen, Signalnachweis, Reststörung, Signalstatistik

Abstract: The objective methods of audiometry rely on the registration of noisy signals of low amplitude which are contaminated with interferences of diverse and variable sources. The reconstruction of the target signal is performed by selection and averaging of many signal epochs. Beyond these basic digital tools of signal processing, whose practical value is well-proven, further procedures which have never been established in commercial devices are potentially suitable to further improve the signal quality and the reliability of its detection. They are subject of this paper, as well as several new approaches, some of which have already been proven as useful in clinical practice while others are still awaiting their practical application. By implementation of these procedures, the precision and reliability of the diagnostic conclusions derived from otoacoustic emissions (OAE) and auditory evoked potentials (AEP) can be enhanced substantially.

This review aims to exploit the potential of signal processing to the highest possible extent. Its main topics are a digital filter optimized for the detection of AEP, the extension of averaging to the polarity of the signal, the extraction of parameters qualified as measures for quality and significance, and the time-differential analysis of correlation. Furthermore, the digital superposition of several independent recordings, the use of the amplitude distribution and an algorithm developed to reduce the impact of residual noise on the response threshold are described for the first time.

Keywords: objective audiometry, auditory evoked potentials, otoacoustic emissions, response detection, residual noise, signal statistics

^{Erstveröffentlichung in GMS Z Audiol (Audiol Acoust) 2022; 4:Doc06. DOI: 10.3205/zaud000024}