Nieuwe voordelen in CROS- en BiCROS-hoortoestelaanpassingstechnologie

Tech Topic | December 2018 Hearing Review

Door Veronika Littmann, PhD, en Alastair Manders, PhD

Single-sided deafness (SSD) wordt gekenmerkt door een aanzienlijk verlies van functioneel hoorvermogen in één oor, in die mate dat versterking weinig of geen voordeel biedt aan die kant. Hoewel veel patiënten met SSD een normaal tot bijna normaal gehoorvermogen aan de contralaterale zijde hebben, komt de aandoening vaak voor met gehoorverlies dat ook aanwezig is in het betere oor.

In het algemeen tonen de bevindingen van dit onderzoek aan dat de twee nieuwe CROS/BiCROS-systemen van Signia – de Pure 312 Nx CROS met smalle directionaliteit en de Silk Nx CROS – een superieure oplossing bieden voor de dagelijkse luisterproblemen van mensen met eenzijdige doofheid (SSD).

Mensen met SSD ondervinden een uniek scala aan auditieve uitdagingen. Een van de belangrijkste problemen is de verminderde hoorbaarheid van geluid dat afkomstig is van de kant van het slechtste oor van de patiënt. Dit komt door het “hoofdschaduweffect”, waarbij het geluidsniveau dat afkomstig is van de kant van het slechte oor wordt verzwakt als het zich rond het hoofd verplaatst naar het beter horende oor. Dit effect is meer uitgesproken bij de hogere frequenties die belangrijk zijn voor het verstaan van spraak, waardoor communicatie met sprekers die naar het slechtere oor van de patiënt kijken bijzonder moeilijk is.

Naast de verminderde gevoeligheid voor geluid aan de kant van het slechte oor, resulteert het verlies van binaurale akoestische informatie in verdere tekortkomingen. Het spraakverstaan in lawaai wordt aanzienlijk verslechterd en ook het vermogen om geluid te lokaliseren wordt aanzienlijk beperkt.

Effectieve niet-chirurgische oplossingen voor problemen die gepaard gaan met SSD zijn CROS (Contralateral Routing of Signals) en BiCROS (Bilateral CROS) systemen. CROS bestaat uit een bilaterale hoortoestelaanpassing waarbij het geluid dat door het toestel aan het slechte oor wordt waargenomen, wordt doorgegeven aan het toestel aan het betere oor. De gebruikers zijn dan in staat om geluid afkomstig van hun slechte-oor-kant in het goede oor waar te nemen, waardoor het hoofdschaduweffect wordt opgeheven.

In een CROS-aanpassing is er meestal geen directe versterking van het geluid dat binnenkomt in het toestel dat aan het betere oor wordt gedragen. Voor SSD-patiënten die ook een gehoorverlies aan het goede oor hebben, bieden BiCROS-systemen versterking van het geluid dat binnenkomt bij de microfoon van het toestel aan het goede oor, zodat het extra gehoorverlies aan de “goede” kant van de patiënt kan worden gecompenseerd.

Er zijn grote technologische sprongen gemaakt in CROS- en BiCROS-aanpassingen sinds het begin van de methode in de jaren zestig, toen connectiviteit tussen bilateraal gedragen toestellen alleen mogelijk was met behulp van elektrische contacten via een draad. Na de introductie van de e2e Wireless 3.0-technologie door Sivantos in 2014 is er aanzienlijke vooruitgang geboekt in de binaurale bundelvormingstechnologie van hoortoestellen. Deze ontwikkeling zorgde voor een aanzienlijke verbetering van het spraakverstaan in achtergrondlawaai, zelfs voor situaties waarin spraak afkomstig is van andere azimuths dan voor de gebruiker.1

Met de lancering van het Signia Primax-platform in 2016 werd deze technologie geïntegreerd in een zeer effectieve draadloze CROS/BiCROS-oplossing. De prestaties van het Primax CROS/BiCROS-systeem voor zowel spraak-in-ruis voordeel als gebruikerstevredenheid werden gerapporteerd door Petrausch et al.2 Naast een meetbaar spraak-in-ruis (SNR) verstaanbaarheidsvoordeel van meer dan 5 dB, bleek uit het onderzoek dat gebruikers het Primax-systeem zeer preferent beoordeelden ten opzichte van dat van een toonaangevende concurrent, op gebieden als spraakverstaan in stilte en lawaai, geluidskwaliteit en lokalisatievermogen.

Twee nieuwe opties voor SSD-hoortoestelaanpassingen

Pure 312 Nx met smalle directionaliteit voor BiCROS. Een volgende technologische ontwikkeling is bereikt in het Signia Nx platform met de toevoeging van Narrow Directionality aan BiCROS, die is ontworpen om de selectieve directionaliteit van BiCROS-aanpassingen voor lawaaiige luistersituaties verder te verbeteren, in een receiver-in-the-canal (RIC) hoortoestel.

Silk Nx, nieuwe CROS/BiCROS-oplossing voor CIC-hoortoestelgebruikers. De introductie van de Signia Silk toestellen met klikhulzen weerspiegelt een nieuw concept in de ontwikkeling van CIC-aanpassingen. Deze instant-fit CIC’s combineren de voordelen van in-het-oor (IHO) toestellen met het gemak van het aanpasproces van een kant-en-klaar toestel (T. Lotter, white paper, “Silk and Click Sleeves-A New Concept for In-the-Ear Fittings,” 2016). Met de toevoeging van CROS/BiCROS-functionaliteit en een verkleining van 20% levert de nieuwe Silk Nx de prestaties van de CROS/BiCROS-oplossing van Signia Nx in een systeem dat is afgestemd op de specifieke behoeften van de moderne CIC-gebruiker.

Studiemethoden van twee veldproeven

Deelnemers en hoortoestelaanpassing. Om het spraakverstaan te beoordelen met een BiCROS aanpassing voor Pure Nx toestellen, inclusief de Narrow Directionality functie en de nieuwe Silk Nx toestellen, werd een klinisch onderzoek uitgevoerd met 12 deelnemers met SSD. In totaal werden 8 mannelijke en 4 vrouwelijke deelnemers getest, met leeftijden variërend van 63 tot 91 jaar (gemiddeld: 75 jaar). De deelnemers hadden een ernstig gehoorverlies aan één kant en een licht tot matig gehoorverlies aan de andere kant. Het gemiddelde audiogram van de deelnemers is te zien in Figuur 1.

BiCROS aanpassingen werden getest met Signia CROS Pure 312 Nx en Silk Nx CROS hoortoestellen. De koppeling aan het oor werd gerealiseerd met standaard Signia gesloten klikhulzen. De hoortoestellen werden aangepast aan de individuele audiogrammen van de deelnemers met behulp van de NxFit aanpasformule voor ervaren hoortoestelgebruikers. Alle geluidsverwerkingsfuncties werden op de standaardinstellingen gelaten. De resultaten van de BiCROS-aanpassingen werden vergeleken met de resultaten van een conventionele monaurale aanpassing aan het betere oor.

Pure 312 Nx CROS – BiCROS met smalle directionaliteit

Voor de BiCROS-aanpassingen in dit onderzoek werden Signia CROS Pure 312 Nx hoortoestellen gebruikt aan het slechte oor en Signia Pure 312 7Nx M ontvanger hoortoestellen aan het betere oor. Er werd geschakeld tussen de verschillende directionele modi met behulp van de ruimtelijke configurator in de Signia myHearing App.

Experimentele methode. Om de prestaties van Narrow Directionality in een BiCROS-aanpassing te evalueren, werd een methode gebruikt die vergelijkbaar is met eerdere studies zoals Froehlich et al,3 Littmann en Høydal,4 en Mejia et al5 . Spraakherkenning werd geëvalueerd in vier verschillende omstandigheden. Dit waren omni- en conventionele directionaliteit met het CROS-toestel uitgeschakeld (monoaanpassing), en conventionele directionaliteit en smalle directionaliteit met het CROS-toestel ingeschakeld (BiCROS-aanpassing).

Het gebruikte spraakmateriaal was de Oldenburgse zinnentest (OLSA), waarbij het doelspraakmateriaal werd gepresenteerd uit een luidspreker vooraan (0° azimuth) op een afstand van 1 meter van de deelnemer. Het concurrerende signaal bestond uit hetzelfde spraakmateriaal zonder tussenruimtes tussen de zinnen, met toegevoegde cafetariaruis. Dit concurrerende signaal werd gepresenteerd vanuit zeven luidsprekers rondom de deelnemer, met een hoekverplaatsing van 45° tussen aangrenzende luidsprekers (exclusief de voorste luidspreker). Het geluid uit elke luidspreker begon met een vast willekeurig verschil, zodat een constant geroezemoes ontstond. Het gecombineerde achtergrondgeluid was 68 dBA op de plaats van de luisteraar.

Resultaten en discussie. Voor SSD-patiënten biedt een BiCROS-oplossing niet alleen de broodnodige ondersteuning in situaties waarin spraak of andere betekenisvolle signalen afkomstig zijn van de kant met het slechtere oor, maar het biedt ook het voordeel van het bilateraal delen van audiogegevens van de hoortoestellen. De resultaten in Figuur 2 laten zien dat, zoals verwacht, adaptieve directionaliteit het spraakverstaan al verbetert met een aanzienlijke 4 dB SNR vergeleken met omnidirectionele verwerking. Met de toevoeging van smalle richtinggevoeligheid werd echter een verder significant spraakverstaanvoordeel van 2 dB SNR bereikt (gepaarde t-toets, p<0.001).

In overeenstemming met eerdere studies,3,4 bleek dat deelnemers die de grootste moeite hadden met de omni-conditie, het meeste voordeel hadden van adaptieve en smalle directionaliteit. Deze resultaten worden geïllustreerd in Figuur 3, waarin de verbetering van het spraakverstaan (in SNR) van verschillende microfoon modes wordt vergeleken. Afgebeeld zijn de gemiddelde resultaten voor de vijf best en vijf slechtst presterende deelnemers in de Omnidirectionele conditie, uitgezet in respectievelijk blauw en groen. Bij de 5 “slechtst presterende” deelnemers valt vooral het 8 dB gemiddelde SNR-voordeel van de nauwe richtinggevoeligheid op. Hieruit blijkt dat het de moeite waard is om niet alleen naar gemiddelden te kijken, maar ook naar individuele prestaties. Patiënten die het het moeilijkst hebben, lijken ook het meest te winnen bij het gebruik van de geavanceerde hoortoestelfuncties.

Silk Nx CROS/BiCROS

De tweede CROS/BiCROS-oplossing die Signia aanbiedt, is de Silk Nx CROS/BiCROS. Voor dit deel van het onderzoek werd een Signia CROS Silk Nx hoortoestel gebruikt aan het slechtere oor van de deelnemer, en een Signia Silk 7Nx aan het betere oor.

Experimentele methode. Gesprekssituaties voor luisteraars met SSD kunnen op verschillende manieren een uitdaging vormen. Terwijl bij de Pure Nx toestellen de nadruk lag op het verstaan van spraak in een zeer veeleisende lawaaierige omgeving, lag bij de Silk Instant Fit CIC studie de nadruk op een andere situatie die ook voor deze patiënten bijzonder moeilijk is: wanneer de slechthorende persoon met meerdere mensen in een groep praat. In een één-op-één gesprek positioneren mensen met SSD zich meestal zo dat hun goede oor naar de gesprekspartner is gekeerd. In een gesprek met een groep mensen kan de patiënt echter niet altijd voorspellen van welke kant het volgende spraaksignaal zal komen, wat de taak erg moeilijk maakt.

Om deze situatie te simuleren werd het spraakverstaan getest met behulp van een speciale matrixtest, de interleaved Oldenburg Sentence Test (OLSA), waarbij de doeltoespraak willekeurig werd gepresenteerd vanaf de voorkant (0°) of vanaf de kant met het slechte oor (90° of -90°, afhankelijk van het “slechte” oor van de deelnemer). Tijdens één testrun werden twee lijsten van 20 zinnen afgewerkt, één voor elke positie. OLSA-geluid werd gepresenteerd vanuit drie luidsprekers in het frontale vlak, op +45°, -45°, en +90° of -90° (dat wil zeggen, diametraal tegenover het slechte oor van de deelnemer), wat resulteerde in een diffuus ruisveld. Het gecombineerde achtergrondlawaai was 55 dBA op de plaats van de luisteraar. De taak werd tweemaal uitgevoerd: eenmaal met een BiCROS aanpassing, en eenmaal met een standaard mono aanpassing aan het betere oor.

De Silk Nx apparaten zijn 20% kleiner dan hun voorgangers en – samen met de nieuw geïntroduceerde XS click sleeves – ontworpen om nog minder op te vallen dan hun voorgangers. Daarom werd een bijkomend experiment uitgevoerd met 20 deelnemers. De proefpersonen kregen zowel Silk Nx als Silk px aangemeten, waarbij de juiste klikhuls werd gekozen, en er werden foto’s genomen van het oor vanuit verschillende hoeken (tussenafstand ~10°), zoals te zien is in Figuur 4. Negen audiologen kregen de foto’s in gerandomiseerde volgorde te zien (Silk px en Silk Nx gemengd) en werden gevraagd te beoordelen of het toestel zichtbaar of onzichtbaar was in het oor. Op basis van deze beoordelingen werd het zichtbaarheidsbereik berekend voor elk toestel.

Resultaten en discussie. De resultaten van de OLSA spraakherkenningstest zijn te zien in figuur 5. Zoals te verwachten was, is het verstaan het slechtst wanneer de spraak van de kant van het slechtste oor van de deelnemer komt en de deelnemer geen BiCROS oplossing heeft. Het inschakelen van het BiCROS-apparaat overwint dit probleem volledig, en verbetert de spraakontvangstdrempel gemiddeld met 5 dB SNR (gepaarde t-test, p<0.0001). Spraakverstaan in deze conditie is in feite vergelijkbaar met de situatie waarin het primaire spraaksignaal zich vóór de deelnemer bevindt. Wanneer spraak van voren wordt gepresenteerd, is het verschil tussen de BiCROS aanpassing en een mono aanpassing voor spraakverstaan kleiner. De BiCROS-oplossing resulteert echter nog steeds in een aanzienlijk verbeterd spraakverstaan van bijna 2 dB SNR, door relevante informatie van beide zijden te combineren. Een bijkomende factor zou de enigszins asymmetrische opstelling kunnen zijn die werd gekozen om de interleaved OLSA mogelijk te maken. Er is een iets betere SNR bij het slechte oor omdat de ruisbron naast het goede oor wordt gedempt door het hoofdschaduw effect.

Kijkend naar de resultaten in figuur 5, kan men zien dat met een BiCROS-aanpassing de spraakontvangstdrempel (SRT) voor spraak die van voren komt nog steeds beter is dan wanneer spraak van de kant van het slechte oor komt. Dit zou kunnen worden toegeschreven aan het pinna-effect en het feit dat spraak die van voren komt sterker gecorreleerd is tussen beide zijden, wat resulteert in een betere SNR.

Met dezelfde luidsprekeropstelling en stimuli werd de deelnemers ook gevraagd om een subjectieve beoordeling te geven van de luisterinspanning. Voor deze taak werd de spraak altijd gepresenteerd vanaf de kant van het slechtste oor bij een vaste SNR. De SNR werd ingesteld op het individuele gemiddelde van de SRT’s (d.w.z. de SNR waarbij 50% van de spraak werd verstaan) voor de mono en BiCROS condities uit het vorige experiment. De gebruikte beoordelingsschaal bestond uit zeven stappen, variërend van “geen inspanning” tot “extreme inspanning”. De resultaten waren duidelijk: zonder CROS oordeelden de deelnemers dat het voor hen zeer moeilijk was om spraak te verstaan, terwijl met de BiCROS-oplossing het verstaan van spraak werd beoordeeld als iets dat slechts weinig tot matige inspanning vergde (figuur 6).

De resultaten van het zichtexperiment bevestigen verder de discrete kenmerken van de Silk Nx-apparaten. Het nieuwe ontwerp resulteerde in een vermindering van 21% in het hoekbereik van de zichtbaarheid (figuur 7), waardoor het onzichtbaar werd voor de meeste kijkrichtingen. Dit komt mooi overeen met de 20% kleinere afmetingen in vergelijking met de Silk px.

Samenvatting en conclusies

Patiënten met SSD ondervinden vaak aanzienlijke problemen met spraakverstaan in dagelijkse luistersituaties waar lawaai een factor is. De resultaten van dit onderzoek tonen aan dat de twee nieuwste CROS/BiCROS-oplossingen van Signia – de Pure 312 Nx CROS met Narrow Directionality en de Silk Nx CROS – duidelijke en significante voordelen bieden op het gebied van spraakverstaan in lastige luisteromgevingen.

De Pure 312 Nx CROS biedt een zeer effectief en reactief CROS/BiCROS-systeem in het gevestigde RIC-formaat. In onze studie werd aangetoond dat dit alleen al een voordeel van 4 dB oplevert ten opzichte van een conventionele mono aanpassing. Met de toevoeging van Narrow Directionality werd dit voordeel echter verder verhoogd tot 6 dB. Als we dit vertalen naar de praktijk, betekent dit een aanzienlijke hulp voor gebruikers met SSD die gewoonlijk moeite hebben om spraak te verstaan tegen de negatieve effecten van ruis – een verbetering van 6 dB SNR kan in veel luistersituaties resulteren in een verbetering van het spraakverstaan van 50% of meer.

De Silk Nx CROS biedt een CROS/BiCROS-oplossing met alle voordelen van de CIC-vormfactor gecombineerd met de aanpasflexibiliteit en efficiëntie van een RIC-product, mogelijk gemaakt door het gebruik van klikhulzen. Met dit systeem bleek het spraakverstaan in lawaai voor spraak afkomstig van de kant met het slechte oor te zijn verbeterd met een SNR van 5 dB, in vergelijking met een standaard monoaanpassing. Bovendien levert de algoritmische combinatie van geluidscomponenten van het binaurale toestelpaar een voordeel op van 2 dB ten opzichte van een monaurale aanpassing, zelfs voor geluiden die van voren komen. De resultaten van de subjectieve beoordelingen zijn even duidelijk: de oplossing werd gezien als een aanzienlijke vermindering van de luisterinspanning, van een gemiddelde beoordeling tussen “zeer veel” of “extreme” inspanning vóór de aanpassing, tot bijna “weinig inspanning” erna.

Daarnaast werd aangetoond dat de zichtbaarheid van de Silk Nx met 21% is verminderd in vergelijking met de Silk px, waardoor hij uitzonderlijk discreet is.

Al met al tonen de bevindingen van deze studie aan dat de twee nieuwe CROS/BiCROS-systemen van Signia, de Pure 312 Nx CROS met nauwe directionaliteit en de Silk Nx CROS, een superieure oplossing bieden voor de dagelijkse luisterproblemen van patiënten met SSD.

1. Littmann V, Junius D, Branda E. SpeechFocus: 360° in 10 vragen. Hearing Review. 2015;22(11):38. Beschikbaar op: http://www.hearingreview.com/2015/10/speechfocus-360-10-questions

2. Petrausch S, Manders A, Jacobus K. Een nieuwe CROS en BiCROS draadloze oplossing. Canadese Audioloog. 2016;3(4). http://www.canadianaudiologist.ca/a-new-wireless-cros-and-bicros-solution

3. Froehlich M, Freels K, Powers T. Speech recognition benefit obtained from binaural beamforming hearing aids: comparison to omnidirectional and individuals with normal hearing. May 28, 2015. Available at: https://www.audiologyonline.com/articles/speech-recognition-benefit-obtained-from-14338

4. Littmann V, Høydal E. Comparison study of speech recognition using binaural beamforming narrow directionality. Hearing Review. 2017; 24(5):34-37. Available at: http://www.hearingreview.com/2017/05/comparison-study-speech-recognition-using-binaural-beamforming-narrow-directionality

5. Mejia J, Carter L, Dillon H, Littman V. Listening effort, speech intelligibility, and narrow directionality. Hearing Review. 2017; 24(1):22-24. Available at: http://www.hearingreview.com/2017/01/listening-effort-speech-intelligibility-narrow-directionality

About the Authors: Veronika Littmann, PhD, is de teamleider van het R&D Audiology System Development Team voor Sivantos GmbH in Erlangen, Duitsland. Ze heeft een doctoraat in neurofysiologie van de Universiteit van Cambridge. Alastair Manders, PhD, heeft een MS in Audiologie en een PhD in Audio Signaalverwerking, en werkt in R&D bij Sivantos GmbH.