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