Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości dźwięków i rozdzielczości czasowej układu słuchowego

Transkrypt

1 PRACE Senderski A ORYGINALNE i wsp. Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości dźwięków i rozdzielczości czasowej układu słuchowego Normative values of screening adaptive frequency discrimination test and adaptive gap detection test included Andrzej Senderski 1,2/, Katarzyna Iwanicka-Pronicka 3/, Joanna Majak 4/, Marzena Walkowiak 4/, Karolina Dajos-Krawczyńska 2/ 1/ Samodzielny Publiczny Dziecięcy Szpital Kliniczny w Warszawie 2/ APD-Medical sp. z o.o. w Warszawie 3/ Instytut Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka w Warszawie 2/ Klinika Audiologii i Foniatrii Instytutu Medycyny Pracy w Łodzi Wprowadzenie. Rozumienie dźwięków otoczenia, w tym również dźwięków mowy i muzyki, uzależnione jest od sprawnego działania ośrodkowego układu słuchowego. W procesie tym niezwykle ważne są mechanizmy dyskryminacji słuchowej i aspektów przetwarzania czasowego dźwięków. Istnieje potrzeba opracowania i wystandaryzowania procedur klinicznych, umożliwiających skuteczną i wiarygodną ocenę tych funkcji słuchowych. Cel pracy. Ocena przydatności klinicznej i opracowanie wartości referencyjnych dla przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości dźwięku (adlf) oraz rozdzielczości czasowej układu słuchowego (agdt). Materiał i metoda. Badania adlf i agdt przeprowadzono w grupie 311 zdrowych, z prawidłowym słuchem dzieci w wieku od 8 do 12 lat, podzielonych na grupy wiekowe. Testy te zawarte są na platformie APD-Medical, wykorzystują procedury adaptacyjne oraz oparte są na zasadach teorii detekcji sygnału. Wyniki. Wykazano, że wiek w istotny sposób wpływa na wyniki uzyskane w testach dyskryminacji słuchowej i rozdzielczości czasowej. Dzieci najmłodsze (8 lat) osiągnęły istotnie słabsze wyniki, niż dzieci starsze (10-12 lat). Wartości referencyjne dla obu testów wyznaczono na poziomie 75 percentyla. Wnioski. Ustalenie wartości normatywnych pozwoli na wykorzystanie platformy diagnostyczno-terapeutycznej APD-Medical dla celów badań przesiewowych u dzieci szkół podstawowych. Słowa kluczowe: procedury adaptacyjne, dyskryminacja częstotliwości, wykrywanie przerwy w szumie, badania przesiewowe Introduction. Understanding the sounds of our environment, including speech sounds and music, depends on efficient operation of central auditory system. Auditory discrimination and temporal processing are key parts of auditory processing. There is a need to develop and standardize clinical procedures that will enable efficient and reliable assessment of these auditory functions. Aim. Assessment of clinical usefulness of screening adaptive frequency discrimination test (adlf) and adaptive gap detection test (agdt) and development of normative values for these tests. Material and method. Adaptive test of frequency discrimination (adlf) and adaptive gap detection test (agdt) were performed on the study group including 311 children with normal hearing, aged 8-12 years, divided into age groups. The hearing tests were performed by means of tests included on APD-Medical platform. The tests are based on the principles of signal detection theory and make use of adaptive procedures. Results. It was demonstrated that age significantly affects the results of adlf and a GDT tests. The younger participants (aged 8) achieved poorer results than older children (aged 10 12). Reference values for auditory processing tests were set at 75 percentile level. Conclusions. Determining normative values will allow to use the disagnostic-therapeutic APD-Medical platform for screening purposes in primary school children. Key words: adaptive procedures, frequency discrimination, gap detection, screening Otorynolaryngologia 2017, 16(3): Adres do korespondencji / Address for correspondence Dr n. med. Andrzej Senderski ul. Opaczewska 69A/7, Warszawa tel ; asenderski@gmail.com

2 110 Otorynolaryngologia 2017, 16(3): WSTĘP Słyszenie jest procesem opierającym się nie tylko na zdolnościach detekcji dźwięku i dyskryminacji jego cech akustycznych, ale również, a może przede wszystkim, na umiejętności przetwarzania i interpretowania sygnałów akustycznych w czasie rzeczywistym [1]. Otaczające nas dźwięki odznaczają się dużą zmiennością wysokości i długości w czasie. Zmienność ta jest charakterystyczna szczególnie dla dźwięków mowy i muzyki. Większość istotnych informacji przenoszona jest właśnie w tych fragmentach sygnału akustycznego, w których zachodzi dużo zmian takich parametrów dźwięku jak wysokość, natężenie i zawartość spektralna w bardzo krótkim czasie. Układ słuchowy jest zdolny do percepcji i przetwarzania zmian w sygnale akustycznym dzięki mechanizmom takim jak dobra rozdzielczość czasowa i sprawna dyskryminacja słuchowa. Rozdzielczość czasowa opisywana jest jako zdolność układu słuchowego do podążania za nagłymi, szybkimi zmianami intensywności i częstotliwości sygnału akustycznego w czasie oraz zdolność do dekodowania i interpretowania tych zmian. Pojęcie to odnosi się zarówno do umiejętności wykrywania zmian w czasie trwania danego bodźca, jak również do wykrywania przerw czasowych pomiędzy kolejnymi bodźcami dźwiękowymi. W celu detekcji przerwy układ słuchowy musi być zdolny do spostrzeżenia różnicy w bodźcu, a tym samym spostrzeżenia nieciągłości aktywności nerwowej w centralnym układzie słuchowym [2]. Definicja progu rozdzielczości czasowej odnosi się do najmniejszej spostrzeganej przerwy pomiędzy dwoma dźwiękami, którą słuchacz może wykryć. Próg rozdzielczości czasowej nazywany jest również minimalnym czasem integracji. Progi rozdzielczości czasowej uwarunkowane są rodzajem bodźca akustycznego, u osób dorosłych mieszczą się w zakresie od kilku do kilkunastu milisekund. Rozdzielczość słuchowa w oknie rzędu kilkudziesięciu milisekund pozwala na przetwarzanie krótkich dźwięków mowy (fonemów) i informacji o dźwięczności, z kolei analiza czasowa mowy w oknie rzędu kilkuset milisekund umożliwia przetwarzanie cech prozodycznych mowy (m.in. akcent i intonacja) oraz informacji suprasegmentalnych (rytm mowy, iloczas, akcent wyrazowy i logiczny). Prawidłowa rozdzielczość czasowa warunkuje procesy syntezy i analizy słuchowej, niezbędne do skutecznego rozumienia mowy, szczególnie w hałasie, jest również niezwykle istotna w procesie rozwoju umiejętności czytania i pisania [3, 4]. Dyskryminacja słuchowa jest jednym z podstawowych procesów słuchowych, który polega na rozpoznawaniu niewielkich różnic w trzech fundamentalnych cechach dźwięków: częstotliwości, intensywności i czasie trwania. Biorąc pod uwagę procesy rozumienia mowy, największe znaczenie ma dyskryminacja częstotliwościowa, czyli zdolność układu słuchowego do spostrzegania zmian częstotliwości w czasie. Percepcja częstotliwości jest związana z pobudzeniem błony podstawnej w narządzie Cortiego w określonym miejscu (informacja lokalizacyjna) oraz czasowym rozkładem impulsów nerwowych (informacja czasowa). Badania dyskryminacji słuchowej dostarczają informacji o tym, jak efektywnie układ słuchowy koduje akustyczne parametry dźwięków [3], z tego względu są niezwykle istotne w ocenie zdolności przetwarzania słuchowego. Testy dyskryminacji słuchowej pozwalają na określenie minimalnej liczby Hz, db lub ms, która pozwala słuchaczowi na wykrycie zmiany pomiędzy tonami. Miary te nazywane są ledwo zauważalnymi różnicami (just-noticeable-difference, JND) lub progami różnicowania (difference limen, DL) [3, 5]. Klasyczne metody psychoakustyczne opracowano w celu wiarygodnego określenia progów percepcji bodźców słuchowych czyli oceny, jaka jest sprawność układu słuchowego badanej osoby. Wyróżnia się próg wykrywania, próg różnicowania i próg rozpoznania bodźca akustycznego. Definicja progu (ang. threshold) mówi, że jest to taki poziom bodźca (np. głośność dźwięku), który jest wystarczający, by osoba badana wykonała zadanie (wykrycie, odróżnienie, identyfikacja) z 50% dokładnością to znaczy, że na 100 prezentacji bodźca w 50 przypadkach jest on wykryty, a w 50 nie. Bodźce cichsze od progu słyszenia nie są wykrywane wcale lub tylko np. w 20% przypadków i nazywają się podprogowymi. Natomiast bodźce głośniejsze od progu słyszenia (nadprogowe) są wykrywane np. w 80% przypadków, a jeszcze głośniejsze w 100% przypadków. Oprócz powyższej definicji próg jest opisywany dokładniej przez teorię detekcji sygnału, która uwzględnia również, że próg jest wypadkową dwóch procesów: procesu percepcji zmysłowej, w czasie której następuje zamiana energii fizycznej bodźca na doznanie zmysłowe oraz procesu podejmowania decyzji i reakcji na dany bodziec [6]. Do klasycznych metod psychoakustycznych badających percepcję słuchową zaliczamy metodę stałych bodźców, metodę granic i metodę dostrajania. W przypadku metody stałych bodźców podczas badania wykorzystywana jest określona liczba bodźców o stałych wartościach, które prezentowane są losowo w sposób powtarzający się. Z kolei w przypadku metody granic bodźce zmieniane są

3 Senderski A i wsp. Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości skokowo w określonym zakresie powyżej i poniżej bodźca o wartości standardowej (wartości bodźców zmiennych również są z góry ustalone). Metody te są bardzo dokładne, ale sprawdzają się głównie w badaniach dobrze współpracujących osób dorosłych. Nie są one odpowiednie do badania dzieci, osób starszych i słabo współpracujących, nie pozwalają bowiem na ocenę procesów decyzyjnych badanej osoby, zakładają, że jej kryteria podejmowania decyzji są optymalne i niezmienne w czasie, podczas gdy wiemy, że w praktyce tak nie jest. Metody te ponadto są dość czasochłonne, dlatego praktycznie nie są stosowane w warunkach klinicznych [7, 8]. W celu skrócenia czasu badania percepcji słuchowej z jednoczesnym utrzymaniem dużej dokładności i wiarygodności wyniku badania progu zostały opracowane metody adaptacyjne. Wspólną ich cechą jest uzyskanie kilku odpowiedzi osoby badanej dla bodźców różniących sie badaną cechą (np. wysokością) przy stosowaniu zasady, że na to, jaki będzie następny bodziec (np. wyższy lub niższy) ma wpływ poprawność odpowiedzi osoby badanej. Metody adaptacyjne różnią się pomiędzy sobą poziomem początkowej trudności prezentacji bodźca, wielkością kroku z jakim zmieniany jest poziom bodźca (ang. step size), zasadami wg których zmieniany jest poziom bodźca (ang. tracking algorithm) oraz zasadami wg których podejmowana jest decyzja o skończeniu badania (ang. stopping rule). Do klasycznych metod adaptacyjnych zalicza się metodę schodkową góra-dół (ang. staircase up-down method), w której głośność zmienia się o stałą wartość czyli skok. Prawdopodobieństwo wykrycia bodźca o określonej głośności w zakresie okołoprogowym przedstawione jest w formie krzywej psychometrycznej. Opracowano również dwie zmodyfikowane metody schodkowe góra-dół, które pozwalają na określenie nie tylko 50% dokładności na krzywej psychometrycznej, ale także kilka innych punktów na tej krzywej tzn. 70,1% w metodzie jeden do góry, dwa na dół (ang. one-up two-down) i 78,9% w metodzie jeden do góry, trzy na dół (ang. one- -up three-down) [9]. Metody te są często stosowane w praktyce klinicznej np. do oceny progu słyszenia. W metodzie jeden do góry dwa na dół głośność bodźca zwiększa się o jeden skok po każdej próbie, gdy nie został on wykryty, a zmniejsza się dopiero po dwóch kolejnych próbach, w których został on prawidłowo wykryty. Kaernbach [10] opisał metodę adaptacyjną, w której określony punkt na krzywej psychometrycznej osiąga się poprzez ustalenie innego skoku bodźca po prawidłowej odpowiedzi, a innego po nieprawidłowej. Metoda może być również używana w testach wymuszonego wyboru. Zarówno za pomocą klasycznych metod psychoakustycznych, jak i metod adaptacyjnych nie jest możliwe jednoczesne i niezależne określenie procesu percepcji zmysłowej (np. czułości słuchu) oraz kryterium podejmowania decyzji i sposobu reagowania na dany bodziec (np. tendencji by odpowiadać częściej w kierunku faworyzowanej odpowiedzi badany może częściej i chętniej odpowiadać, że bodziec jest obecny, niż że go nie było). Ta skłonność do przeszacowania lub niedoszacowania progu percepcji (ang. bias) jest niezależna od samej percepcji i należy do procesu decyzyjnego osoby badanej. W celu ograniczenia wpływu czynników związanych z pacjentem na wynik badania opracowano dwie metody pozwalające na pomiar czułości wykrywania danej cechy bodźca niezależnie od zmian kryteriów decyzyjnych osoby badanej. Każda z tych dwóch metod mających na celu obserwację lub ograniczenie tendencyjności w ocenie bodźca (ang. bias) może być użyta w kombinacji z różnymi metodami adaptacyjnymi opisanymi powyżej tak, by uzyskać informację o określonym punkcie na krzywej psychometrycznej [11]. Pierwsza metoda jest metodą wymuszonego wyboru, która zmusza osobę badaną do zaadaptowania stałego kryterium decyzyjnego. Najbardziej popularna jest dwualternatywna metoda wymuszonego wyboru (2AFC), w której osoba badana musi decydować, który z dwóch bodźców zawiera sygnał, tym samym nie może powstrzymać się od odpowiedzi. Trzy- lub cztero-wariantowe metody wymuszonego wyboru pozwalają na uzyskanie bardziej dokładnych wyników określających percepcję danej cechy bodźca. Druga metoda oparta jest na zasadach teorii detekcji sygnału i nazwana jednointerwałową metodą tak-nie (ang. single interval yes-no ). W odróżnieniu od schodkowych metod adaptacyjnych, w których prezentowano wyłącznie bodźce różniące się badaną cechą, tylko o różnym natężeniu tej cechy, w tej metodzie połowę bodźców stanowią bodźce puste tzw. bodźce pułapki (ang. cath trials). Istnieją więc bodźce zawierające sygnał i szum oraz bodźce zawierające tylko szum. W testach adlf i agdt z niniejszego badania zastosowano to właśnie podejście do oceny kryteriów podejmowania decyzji przyjętych przez osobę badaną, a pośrednio także do oceny wiarygodności uzyskanego wyniku testu. Teoria detekcji sygnału opisuje sposoby oceny jakościowej i ilościowej zdolności badanej osoby do rozróżniania sygnału od szumu. Teoria detekcji

4 112 Otorynolaryngologia 2017, 16(3): sygnału wymaga, by występowały obok siebie dwa rodzaje bodźców jeden zawierający sygnał (sygnał i szum), drugi zawierający wyłącznie szum, tzw. bodziec-pułapka. Każda odpowiedź badanej osoby zawiera dwa elementy: informację o jej możliwościach percepcyjnych i kryteriach podejmowania decyzji, które doprowadziły do takiej odpowiedzi. By ocenić te dwa elementy nie wystarczy zmierzyć w ilu próbach badany wykrył sygnał, gdy był on obecny w bodźcu (odsetek odpowiedzi prawdziwie dodatnich (ang. hit rate), ale także trzeba zmierzyć, w ilu próbach zawierających wyłącznie szum badany wykrył sygnał (odsetek odpowiedzi fałszywie dodatnich (ang. false alarm rate). Dysponując tymi dwoma parametrami jesteśmy w stanie obliczyć, jaka była czułość słuchu oraz jakie były kryteria podejmowania decyzji przez pacjenta. Współczynnik rozróżniania (ang. discriminability index) d podaje, jaka jest separacja pomiędzy średnią wartością szumu i średnią wartością sygnału w jednostkach odchylenia standardowego rozkładu szumu d =Z (hit rate) Z (false alarm rate). To, co uzasadnia używanie wartości d jako lepszego parametru opisującego percepcję słuchową zamiast popularniejszego parametru, jakim jest odsetek prawidłowych odpowiedzi prawdziwie dodatnich (ang. performance correct p(c) lub hit rate) jest fakt, że wartość d pozostaje stała, nawet gdy badany zmienia kryteria podejmowania decyzji. Wiemy, że w zadaniu polegającym na odróżnieniu bodźca od szumu, kiedy różnica pomiędzy szumem a szumem i sygnałem jest mała pacjent może częściej i chętniej wskazywać, że bodziec zawiera sygnał (odpowiedź tak ), niż że bodziec nie zawiera sygnału (odpowiedź nie ). Ten właśnie aspekt większej skłonności do wskazywania jednej z dwóch możliwych odpowiedzi, która jest niezależna od percepcji nosi nazwę bias. Parametr d nie jest zależny od tej skłonności badanego do faworyzowania jednej z odpowiedzi [12, 13]. Opisuje to poniższy przykład: wartość d jest taka sama, podczas gdy hit rate (częstość trafień, odpowiedzi prawdziwie dodatnich) i false alarm rate (częstość odpowiedzi fałszywie dodatnich) się zmieniają i wynoszą odpowiednio 0,8 i 0,4 lub 0,6 i 0,2 lub 0,3 i 0,7. Wszystkie te pary wskazują na wartość d w okolicy 1 i różnią się tylko innymi kryteriami podejmowania decyzji przez pacjenta, czyli biasem. Krzywa, która łączy wszystkie pary hit rate i false alarm rate, dające taka samą wartość d nazwana jest krzywą jednakowej czułości (ang. iso-sensitivity curve), gdyż dla tej krzywej czułość jest stała, a różne są tylko kryteria podejmowania decyzji badanego [12]. Krzywą jednakowej czułości określa się częściej jako krzywą ROC (ang. Receiver Operating Characteristic) [13]. Kiedy badany nie rozróżnia sygnału od szumu (podaje odpowiedzi przypadkowe) wartość d wynosi zero (d =0), a wartości hit rate i false alarm rate są sobie równe. W takiej sytuacji krzywa ROC jest linią przekątną i nazywa się wtedy linią odpowiedzi przypadkowych. Kiedy czułość wykrywania różnicy pomiędzy sygnałem i szumem jest wysoka, krzywa ROC uwypukla się w kierunku lewego górnego rogu, a dla czułości perfekcyjnej (kiedy hit rate wynosi 1, a false alarm rate 0, d przekracza wartość 5 (H=1, F=0) d >5). Podsumowując, miarą czułości (sprawności) wykrywania danego dźwięku lub różnicy pomiędzy dźwiękami jest odstęp krzywej ROC od linii odpowiedzi przypadkowych, i ta wartość jest ściśle związana z odsetkiem prawidłowo wykrytych bodźców (ang. performance correct) na krzywej psychometrycznej. Do chwili obecnej nie opracowano narzędzi diagnostycznych dostępnych dla klinicystów, które pozwalałyby na pomiar różnych wyższych funkcji słuchowych z jednoczesnym monitorowaniem procesu decyzyjnego pacjenta. Takie funkcje słuchowe jak próg dyskryminacji dźwięków różniących się głośnością, długością czy wysokością, procesy percepcji czasowej dźwięków, np. rozdzielczość czasowa układu słuchowego, próg percepcji kolejności zdarzeń akustycznych, próg lateralizacji dźwięków różniących się głośnością i czasem powstawania mogą być obecnie zbadane tylko przy użyciu specjalistycznych urządzeń (np. firmy Tucker Davies Technologies) oraz wymagają długiego czasu i wysoko-wyszkolonego personelu. Dlatego między innymi klasyczne procedury diagnostyczne nie są stosowane rutynowo przez audiologów do oceny rozdzielczości czasowej i częstotliwościowej układu słuchowego. Z punktu widzenia klinicysty dobra procedura diagnostyczna musi być szybka i niedroga oraz dawać wiarygodne i dokładne wyniki. Jest powszechną wiedzą, że żadna z psychoakustycznych metod behawioralnych nie jest idealna. Wynika to z faktu, że osoba badana może podejmować decyzje w sposób nielogiczny, irracjonalny. Co więcej, takie zachowanie może występować nie w czasie całego badania (co jest stosunkowo łatwe do wykrycia), ale może zaistnieć przez krótki czas w jego trakcie, powodując zafałszowany wynik końcowy. Pewne osoby, a szczególnie dzieci, mogą zmieniać swoje odpowiedzi w czasie badania z powodu zmęczenia lub problemów z koncentracją uwagi, możliwe jest również, że w czasie testu zmienią swoje kryteria decyzyjne lub po prostu będą chciały udawać, że badana u nich funkcja jest gorsza niż w rzeczywistości. Istnieje zatem potrzeba opracowania dobrze zaprojektowanych i wystandaryzowanych procedur

5 Senderski A i wsp. Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości klinicznych, dzięki którym ocena różnych aspektów przetwarzania słuchowego będzie skuteczna i wiarygodna również u dzieci. Celem pracy było opracowanie wartości referencyjnych oraz ocena przydatności klinicznej nowego sposobu badania progu różnicowania wysokości dźwięku i rozdzielczości czasowej układu słuchowego w grupie dzieci w wieku szkolnym (8-12 lat). Opracowane testy wykorzystują metody adaptacyjne, założenia teorii detekcji sygnału zgodnie z procedurą jednointerwałową tak-nie, wraz z pomiarem czasu reakcji na prezentowane bodźce dźwiękowe. Zastosowane w testach podejście pozwala na niezależne oszacowanie progu wykrywania lub różnicowania danej cechy dźwięku oraz strategii decyzyjnej osoby badanej. Przez to pozwala na kwalifikowanie uzyskanego wyniku testu jako wiarygodnego lub niewiarygodnego wg ustalonych kryteriów. Testy zmodyfikowane są w celu zastosowania w badaniach przesiewowych wyższych funkcji słuchowych, które można wykonać za pomocą komputera podłączonego do sieci Internet oraz odpowiednio dobranych słuchawek audiometrycznych. MATERIAŁ I METODY Przebadano 311 dzieci w wieku od 8 do 12 lat, pochodzących z terenów całej Polski, zarówno z ośrodków miejskich, jak i wiejskich. Badania przeprowadzano w odpowiednio przystosowanych pomieszczeniach w szkołach, poradniach psychologiczno-pedagogicznych oraz ośrodkach medycznych. Jako kryteria włączenia do badania przyjęto: prawidłowy próg słyszenia w zakresie podstawowych częstotliwości audiometrycznych, brak podejrzenia zaburzeń przetwarzania słuchowego lub innych zaburzeń rozwojowych (dysleksja, trudności w nauce). Czułość słuchu oceniano audiometrem przesiewowym Maico MA-1, wyposażonym w słuchawki Sennheiser HDA 2000 z odpowiednimi nakładkami tłumiącymi hałas zewnętrzny. Do badań zakwalifikowano dzieci, u których próg słyszenia w zakresie częstotliwości od 125 Hz do 8000 Hz nie przekraczał 20 db HL. Przebieg rozwoju psychoruchowego i językowego dziecka oraz jego historię medyczną oceniano za pomocą kwestionariusza. Pytania kwestionariusza odnosiły się do przebiegu ciąży i porodu, chorób, na które chorowało dziecko w okresie wczesnego dzieciństwa, a także przebiegu rozwoju motorycznego, językowego i emocjonalnego dziecka. Dodatkowo, w osobnej części kwestionariusza zawarto pytania dotyczące nasilenia objawów charakterystycznych dla dzieci z APD m.in. trudności rozumienia mowy w hałasie, zaburzeń pamięci i uwagi słuchowej, jak również pytania odnośnie nasilenia trudności szkolnych. Do badań zakwalifikowano wyłącznie te dzieci, u których wyniki ankiety pozwoliły wykluczyć występowanie zaburzeń funkcji słuchowych, edukacyjnych i zdrowotnych, które mogłyby wpłynąć na wyniki testów ośrodkowych funkcji słuchowych. Testy ośrodkowych funkcji słuchowych Test dyskryminacji częstotliwości dźwięku (ang. adaptive Difference Limen for Frequency, adlf) oparty jest na zasadzie adaptacyjnej. W teście zastosowano technikę oddball, w której prezentowane są dwa rodzaje bodźców: standardowy i zmienny. Prawdopodobieństwo wystąpienia bodźca standardowego wynosi 80%, a bodźca zmiennego 20% Kolejność bodźców jest losowana przypadkowo z zastrzeżeniem, że bodziec zmienny nie może wystąpić, jeżeli wcześniej wystąpił również bodziec zmienny. Zadaniem słuchacza jest naciśnięcie na przycisk spacji w momencie, kiedy w serii bodźców standardowych usłyszy bodziec zmienny. Dla testu adlf bodziec standardowy ma częstotliwość 1000 Hz, czas narastania i opadania 5 ms oraz czas plateau 200 ms. Bodziec standardowy jest traktowany jako bodziec pułapka (ang. catch trial) tzn. taki, na który nie należy odpowiadać. Bodziec zmienny ma częstotliwość wyższą od bodźca standardowego o określoną wartość. Początkowa różnica pomiędzy bodźcem standardowym i zmiennym wynosi 80 Hz. Duża różnica pomiędzy bodźcem standardowym i zmiennym pozwala słuchaczowi na udzielenie pewnej odpowiedzi. Po każdej poprawnej odpowiedzi słuchacza, czyli naciśnięciu na przycisk odpowiedzi sygnalizujący wykrycie bodźca zmiennego, wartość różnicy pomiędzy bodźcem standardowym i zmiennym zmniejsza się o 1 krok (10 Hz). Z kolei, jeśli słuchacz udzieli odpowiedzi niepoprawnej, tzn. nie wykryje bodźca zmiennego lub naciśnie na przycisk odpowiedzi, gdy prezentowany był bodziec standardowy, wartość różnicy zwiększa się o 2 kroki (20 Hz). Test składa się z dwóch części: wstępnej oraz weryfikacyjnej. Za pomocą części wstępnej stopniowo ustalana jest wartość progu różnicowego dla danej wysokości dźwięku. Moment zakończenia badania ustalany jest po określonej liczbie odpowiedzi, która dla testów z niniejszej pracy wynosi 4. W części weryfikacyjnej podawane są wyłącznie dwa bodźce: bodziec standardowy i progowy zmienny, uzyskany w fazie pierwszej badania. Wynikiem badania jest próg różnicowania częstotliwości dźwięku, czyli najniższa wartość, przy której słuchacz prawidłowo rozpoznał bodziec zmienny oraz współczynnik wiarygodności badania d wyliczany oddzielnie dla fazy pierwszej i fazy

6 114 Otorynolaryngologia 2017, 16(3): weryfikacyjnej progu. Badanie wykonywane jest przy stymulacji obuusznej. Zastosowany algorytm w czasie badania adlf na bieżąco oblicza wartość współczynnika dyskryminacji d, przy czym oczekiwana wielkość d mieści się w zakresie pomiędzy 1 a 3, co odpowiada zakresowi pomiędzy 60 i 80% prawdopodobieństwa odpowiedzi prawidłowych na krzywej psychometrycznej. Ponadto mierzy się czasy reakcji badanej osoby dla odpowiedzi prawdziwie i fałszywie dodatnich, a wyniki wszystkich badań są wyświetlane na bieżąco na ekranie monitora. W fazie weryfikacyjnej ponownie sprawdzana jest zdolność do wykrycia bodźców różniących się od bodźca standardowego o wartość progową, czyli wyznaczoną w pierwszej fazie testu, poprzez wyliczanie odsetka prawidłowo wykrytych bodźców progowych (ang. performance correct). W adaptacyjnym teście rozdzielczości czasowej układu słuchowego (ang. adaptive Gap Detection Test, agdt) również prezentowane są dwa rodzaje bodźców: standardowe i zmienne, ale prawdopodobieństwo bodźca standardowego lub zmiennego jest równe 50%. Bodziec standardowy to krótki szum szerokopasmowy, natomiast bodziec zmienny to szum szerokopasmowy, w którym występuje przerwa (cisza) o zmiennym czasie trwania. Zadaniem słuchacza jest naciśnięcie na przycisk w momencie, kiedy usłyszy bodziec zmienny. Początkowa długość przerwy w szumie jest duża (16 ms), co pozwala słuchaczowi na udzielenie pewnej odpowiedzi. Po udzieleniu odpowiedzi poprawnej długość przerwy w szumie zmniejsza się o 1 krok (2 ms), z kolei po odpowiedzi nieprawidłowej długość przerwy w szumie zwiększa się o 2 kroki (4 ms). Podobnie jak w teście adlf, test składa się z części wstępnej i weryfikacyjnej. Badanie wykonywane jest obuusznie. Wyniki testów poddano analizie statystycznej za pomocą programu STATISTICA. Istotność różnic pomiędzy poszczególnymi grupami wyznaczono za pomocą jednowymiarowych testów istotności ANOVA. Za istotne uznano wartości p<0,05. Wartości referencyjne testów wyznaczono na poziomie 75 percentyla. WYNIKI W tabeli I przedstawiono liczbę dzieci biorących udział w badaniach, z podziałem na wiek i płeć. Najmniej liczną grupę stanowią dzieci w wieku 12 lat. Analiza statystyczna nie wykazała istotnego wpływu płci na wyniki uzyskane w testach (p>0,05), dlatego dalsze analizy wykonano bez podziału na płeć. Tabela I. Liczba dzieci biorących udział w badaniu z podziałem na wiek i płeć Wiek Dziewczęta Chłopcy Razem 8 lat lat lat lat lat Razem Na rycinie 1 przedstawiono średnie wyniki testu adlf z podziałem na grupy wiekowe. Najmłodsze dzieci (8 lat) mają najwyższe średnie progi różnicowania częstotliwości dźwięku (średnio 56 Hz). Wraz z wiekiem progi różnicowania częstotliwości zmniejszają się, w wieku lat dzieci osiągają progi różnicowania częstotliwości dźwięku rzędu około 35 Hz. Istotne statystycznie różnice wykazano pomiędzy grupą dzieci najmłodszych (8 lat) oraz grupą 9-latków, a dziećmi w wieku lat (p<0,05), oraz pomiędzy grupą dzieci 10-letnich a dziećmi w wieku 11 lat. Pomiędzy pozostałymi grupami wiekowymi nie wykazano istotnych statystycznie różnic (p>0,05). [Hz] wiek Ryc. 1. Średnie wyniki testu adlf z podziałem na wiek Rycina 2 przedstawia średnie wyniki testu agdt w grupie badanych dzieci z podziałem na wiek. Zgodnie z oczekiwaniami najmłodsze dzieci miały najwyższe średnie progi wykrywania przerwy w szumie (średnio 6,65 ms). Wraz z wiekiem średni próg agdt zmniejsza się. Istotne statystycznie różnice zaobserwowano tylko pomiędzy grupą dzieci w wieku 8 lat, a dziećmi w wieku 9 lat oraz lat (p<0,05). Pomiędzy pozostałymi grupami wiekowymi nie wykazano różnic istotnie statystycznych

7 Senderski A i wsp. Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości (p>0,05). Najwyższe progi rozdzielczości czasowej uzyskały dzieci w wieku 8 lat (średnio 6,65 ms). Dzieci w wieku 9, 10 i 11 lat osiągnęły średnie wyniki na poziomie odpowiednio 4,91 ms, 5,48 ms i 5,09 ms. Najniższy próg różnicowania uzyskały dzieci w wieku 12 lat (średnio 4,48 ms). [ms] wiek Ryc. 2. Średnie wyniki testu agdt z podziałem na wiek Wartości referencyjne dla testów adlf i agdt wyznaczono na poziomie 75 percentyla. Przyjęta granica pozwala zachować odpowiednią równowagę pomiędzy czułością i specyficznością testów. Uzyskane wartości referencyjne przedstawiono w tabeli II. Najwyższe wartości referencyjne, zarówno w teście adlf, jak i agdt zaobserwowano dla dzieci najmłodszych (8-latków). Dla dzieci starszych wartości referencyjne dla obu testów są nieco niższe. Ze względu na niewielką liczebność badanych grup korzystne będzie rozszerzenie badań i w przyszłości skorygowanie wartości referencyjnych dla poszczególnych grup wiekowych. Tabela II. Wartości referencyjne dla testów adlf i agdt z uwzględnieniem wieku dzieci Wiek DYSKUSJA Wartości referencyjne adlf [Hz] agdt [ms] 8 75,0 10,0 9 70,0 4, ,0 6, ,0 4, ,0 4,00 Prawidłowe przetwarzanie bodźców dźwiękowych uzależnione jest od sprawnego działania ośrodkowego układu słuchowego. Przetwarzanie bodźców akustycznych, takich jak mowa czy muzyka, wymaga nie tylko umiejętności detekcji dźwięku, ale w dużym stopniu zależy również od zdolności dyskryminacji zmian w podstawowych cechach fizycznych dźwięku intensywności, częstotliwości i czasie trwania. Zaburzenia ośrodkowych funkcji słuchowych, w tym między innymi zaburzenia czasowego przetwarzania dźwięków i zaburzenia dyskryminacji słuchowej, mogą powodować trudności z rozumieniem mowy, szczególnie w obecności hałasu lub dźwięków konkurujących, trudności w uczeniu się oraz nabywaniu umiejętności czytania i pisania [4]. Dyskryminacja częstotliwościowa to zdolność układu słuchowego do spostrzegania i interpretowania zmian częstotliwości sygnału akustycznego. Zdolności dyskryminacji słuchowej są prawdopodobnie rozwijane już od urodzenia. U niemowląt dyskryminacja słuchowa jest na tyle rozwinięta, aby pozwalała na odróżnianie i identyfikację istotnych kontrastów językowych, natomiast w wieku 6 miesięcy dzieci mają już prawdopodobnie wykształcone umiejętności wydzielania fonetycznie istotnych szczegółów dźwięków mowy [14]. Badania Olsho i wsp. (1984) wykazały, że progi różnicowania częstotliwości u niemowląt w wieku 5-9 miesięcy są zdecydowanie gorsze niż u osób dorosłych dla częstotliwości niskich ( Hz), natomiast dla częstotliwości wysokich ( Hz) progi uzyskiwane przez niemowlęta są porównywalne z wynikami osób dorosłych. Może to wskazywać, że struktury i mechanizmy odpowiedzialne za dyskryminację wysokich częstotliwości dojrzewają szybciej, niż te odpowiedzialne za dyskryminację częstotliwości niskich [15]. Wraz z wiekiem zdolności przetwarzania słuchowego zwiększają się, przy czym w wieku około lat większość dzieci osiąga progi dyskryminacji częstotliwości równe tym osiąganym przez osoby dorosłe [16]. Olsho i wsp. [15] wskazują, że rozwój umiejętności dyskryminacji częstotliwości dźwięku może być ściśle związany z rozwojem innych funkcji wyższego rzędu, m.in. pamięci, uwagi, motywacji. Jensen i wsp. (1993) określali zdolności dyskryminacji słuchowej u dzieci w wieku przedszkolnym (4-6 lat). Autorzy wykazali silną zależność pomiędzy wiekiem a wynikami testów dyskryminacji częstotliwości i czasu trwania dźwięków. W przypadku różnicowania intensywności dźwięków również wykazano, że wyniki testów poprawiają się wraz z wiekiem, jednak zależności te nie były istotne statystycznie [17]. Według autorów uzyskane wyniki wskazują, że intensywność i częstotliwość dźwięku są przetwarzane głównie w niższych obszarach układu słuchowego, których dojrzewanie i mielinizacja zachodzą wcześniej. Z kolei przetwarzanie aspektów czasowych

8 116 Otorynolaryngologia 2017, 16(3): sygnałów akustycznych ma miejsce w wyższych strukturach ośrodkowego układu słuchowego, które rozwijają się nieco dłużej [17]. Autorzy sugerują, że najbardziej intensywny rozwój zdolności dyskryminacji częstotliwości i czasu trwania dźwięków zachodzi w okresie wczesnoszkolnym, równocześnie z intensywnym rozwojem zdolności językowych dziecka, a spowolniona mielinizacja i opóźnione dojrzewanie centralnego układu słuchowego mogą przyczyniać się do trudności z nabywaniem zdolności językowych oraz umiejętności czytania i pisania [17, 18]. Moore i wsp. [16] prowadzili badania dyskryminacji częstotliwości w grupie dzieci w wieku od 6 do 11 lat za pomocą adaptacyjnego testu różnicowania częstotliwości. Średni próg różnicowania częstotliwości przedstawiono jako procent przyrostu częstotliwości względem bodźca standardowego (Δf) o częstotliwości 1000 Hz. W grupie dzieci 6-7-letnich próg ten wynosił 10% (ok. 100 Hz), w grupie dzieci 8-9-letnich ok. 8,5%, natomiast w grupie dzieci letnich ok. 6%. Wyniki te są porównywalne z wynikami uzyskanymi w niniejszej pracy. Rozumienie mowy, a szczególnie rozumienie mowy w hałasie wymaga sprawnego działania układu słuchowego, nie tylko w zakresie detekcji sygnałów akustycznych i ich dyskryminacji, ale również w zakresie analizy czasowych aspektów dźwięków mowy z odpowiednią rozdzielczością czasową, która umożliwia przetwarzanie zarówno powolnych zmian (pozwalających na rozumienie aspektów prozodycznych wypowiedzi), jak również szybkich, nagłych zmian zachodzących w czasie artykulacji spółgłoskowej [14]. Wiele badań wskazuje na to, że rozdzielczość czasowa rozwija się już od momentu urodzenia, a poziom zbliżony do osób dorosłych uzyskują dzieci już w wieku 7-10 lat [2]. Irwin i wsp. (1985) [za: 19] prowadzili badania rozdzielczości czasowej u dzieci w wieku od 6 lat i u osób dorosłych. Wykazali oni, że progi wykrywania przerw w szumie poprawiają się wraz z wiekiem (są krótsze), a już dzieci w wieku 8-10 lat osiągają takie same progi, jak osoby dorosłe. Podobne wyniki uzyskali Grose i wsp. (1993) [za: 19]. Z kolei w badaniach Wightman a i wsp. (1989) [za: 19] już dzieci w wieku 6 lat w teście GDT osiągały wyniki zbliżone do wyników osób dorosłych. W niniejszej pracy średni próg detekcji przerwy w szumie w grupie dzieci w wieku 8-12 lat mieścił się w zakresie od 6,64 ms do 4,48 ms (w zależności od grupy wiekowej). Muluk i wsp. (2010) wykonywali test RGDT w dwóch grupach dzieci w wieku 5-13 lat. U dzieci z grupy kontrolnej dla bodźca o częstotliwości 1000 Hz średni próg wykrywania przerwy w szumie wynosił 10 ms [20]. Shinn i wsp. (2009) oceniali przydatność kliniczną testu Gaps-In-Noise w populacji dziecięcej w grupie dzieci w wieku od 7 do 18 lat. Wykazali oni, że dzieci w wieku 7 lat uzyskują średnie progi wykrywania przerwy w szumie o wielkości porównywalnej do wyników uzyskiwanych przez dzieci starsze i młodzież (brak istotnych różnic statystycznych pomiędzy kolejnymi grupami wiekowymi). Autorzy wyznaczyli również wartości normatywne dla testu GIN przyjmując kryterium dwóch odchyleń standardowych od średniej, przy czym dla wszystkich grup wiekowych wartości te mieszczą się w przedziale między 6 a 8 ms [2]. W niniejszej pracy wartości referencyjne dla testu GDT dla dzieci w wieku od 8 do 12 lat znajdują się w zakresie od 4 do 10 ms. Różnice w uzyskanych wynikach są prawdopodobnie spowodowane różnicami w procedurze badania, zastosowanych bodźcach oraz kryteriach przyjętych w celu wyznaczenia wartości normatywnych. Testy dyskryminacji słuchowej oraz czasowego przetwarzania sygnałów akustycznych należą do testów psychoakustycznych, w których wynik w dużej mierze zależy od przyjętych założeń i procedur, czasu trwania testu i sposobu weryfikowania odpowiedzi. W badaniach tego typu warto jest stosować metody elastyczne, pozwalające na ewentualną zmianę parametrów bodźca i sposobu przeprowadzania badania, oraz w których procedura badania będzie względnie niezależna od stałych kryteriów. Z tego powodu w praktyce audiologicznej coraz większą popularnością cieszą się metody adaptacyjne [9]. W klasycznych metodach badań psychoakustycznych przebieg testu i wiarygodność jego wyniku zależy oczywiście od współpracy osoby badanej ale też w dużym stopniu od osoby przeprowadzającej badanie (od jej doświadczenia, przyjętych procedur badania, sposobu weryfikowania odpowiedzi). W przypadku stosowania procedur adaptacyjnych przebieg badania zależy głównie od odpowiedzi słuchacza a rolą osoby przeprowadzającej badanie jest tylko odpowiednie poinstruowanie badanego i ocena czy test przebiegał prawidłowo, natomiast samo badanie przebiega bez jego udziału. Procedura adaptacyjna charakteryzuje się tym, że to jaki będzie bodziec w następnej próbie (trudniejszy czy łatwiejszy, taki na który trzeba reagować lub nie należy reagować) zależy tylko od odpowiedzi badanego i przyjętych kryteriów. Procedury adaptacyjne odznaczają się dużą efektywnością, ponieważ większość pomiarów koncentruje się w zakresie wartości progowych, a wartość progowa nie musi być znana przed rozpoczęciem badania. Procedury adaptacyjne opierają się na założeniu, że prawdopodobieństwo prawidłowej odpowiedzi słuchacza wzrasta jednostajnie wraz ze wzrostem natężenia bodźca.

9 Senderski A i wsp. Wartości normatywne przesiewowych adaptacyjnych testów dyskryminacji częstotliwości W przypadku klasycznych metod wykorzystywanych w badaniach psychoakustycznych (tj. metody stałych bodźców bądź metody granic) brak jest możliwości kontroli nad tym, jakie kryteria podejmowania decyzji przyjmuje osoba badana. Dużą wadą tych metod jest również fakt, iż duża część uzyskanych danych jest nieprzydatna, ponieważ bodźce często są znacznie oddalone od wartości okołoprogowych. W zależności od przyjętych kryteriów może się zdarzyć również sytuacja, w której nie będzie możliwości uzyskania wiarygodnego progu (np. uzyskanie 100% poprawnych odpowiedzi oznacza, że w badaniu podawane były bodźce ponadprogowe). Wśród korzyści płynących z wykorzystania metod adaptacyjnych wyróżnia się między innymi skuteczność, wiarygodność i powtarzalność uzyskanych danych. Dzięki temu, że wartości bodźca zmieniają się w zależności od odpowiedzi słuchacza, większość pomiarów koncentruje się w obszarze wartości okołoprogowych. Wykazano, że czas badania z użyciem metod adaptacyjnych może skrócić się nawet o połowę w porównaniu z zastosowaniem metody stałych bodźców, bez utraty czułości i wiarygodności wyników [21]. Badania wskazują również, że wyniki uzyskiwane za pomocą metod adaptacyjnych są dokładniejsze niż w przypadku stosowania klasycznych metod. Lister i wsp. [4] w swoich badaniach porównywali średnie progi wykrywania przerwy w szumie uzyskane za pomocą testów wykorzystujących zarówno standardowe metody stałych bodźców, jak również metody adaptacyjne. Progi detekcji przerwy w szumie w testach z użyciem procedury adaptacyjnej były statystycznie istotnie niższe, niż w testach przeprowadzanych za pomocą klasycznych metod [4]. Piśmiennictwo 1. Phillips DP. Auditory Gap Detection, Perceptual Channels and Temporal Resolution in Speech Perception. J Am Acad Audiol 1999; 10: Shinn JB, Chermak GD, Musiek FE. GIN (Gaps-In-Noise) Performance in the pediatric population. J Am Acad Audiol 2009; 20: Hurley R, Fulton S. Psychoacoustic considerations and implications for the diagnosis of (C)APD. (w) Handbook of (Central) Auditory Processing Disorder. Vol. I. Musiek FE, Chermak GD (red.). Auditory Neuroscience and Diagnosis, Plural Publishing 2007: Lister JJ, Roberts RA, Shackelford J, Rogers CL. An adaptive clinical test of temporal resolution. Am J Audiol 2006; 15: Lindner G. Podstawy audiologii pedagogicznej. PWN, Warszawa Krantz DH. Threshold theories of signal detection. Psychol Rev 1969; 76(3): WNIOSKI Adaptacyjne testy dyskryminacji częstotliwości dźwięku oraz rozdzielczości czasowej układu słuchowego, zawarte na internetowej platformie APD-Medical, mogą być przydatnym narzędziem do oceny zdolności czasowego przetwarzania sygnałów akustycznych oraz umiejętności dyskryminacji słuchowej u dzieci od 8. roku życia. Zastosowanie teorii detekcji sygnału i wyliczenie współczynnika dyskryminacji d oraz pomiar czasów reakcji pozwala na uzyskanie wiarygodnych i powtarzalnych wyników. Na podstawie wyników uzyskanych w niniejszej pracy wyznaczono wartości referencyjne dla testów adlf oraz agdt. Testy adlf oraz agdt, dzięki zastosowaniu procedury adaptacyjnej są łatwe do wykonania, szybkie oraz powtarzalne, dzięki czemu mogą być z powodzeniem przeprowadzane już u dzieci od 8. roku życia w celu oceny deficytów w zakresie rozdzielczości czasowej i rozdzielczości częstotliwościowej układu słuchowego. Pomimo tego, że internetowa platforma APD- Medical zaprojektowana została do prowadzenia przesiewowych badań zaburzeń funkcji słuchowych to zawiera ona baterię testów pozwalających na ocenę każdej z istotnych wyższych funkcji słuchowych i spełnia kryteria tzw. minimalnej baterii diagnostycznej [22]. Uzyskanie nieprawidłowych wyników testów w niej zawartych pozwala na kwalifikację dziecka do grupy ryzyka zaburzeń przetwarzania słuchowego, a u dzieci starszych niż 8 lat na stwierdzenie występowania tych zaburzeń. Podkreślenia wymaga fakt, że zagadnienie CAPD u dzieci jest ciągle w trakcie badań i do dziś środowisko audiologów nie wypracowało tzw. złotego standardu w zakresie postępowania diagnostycznego odnoszącego się do CAPD [23]. 7. Gescheider GA. Psychophysics: the fundamentals. Mahwah NJ, L Erlbaum Associates Gelfand SA. Hearing: an introduction to psychological and physiological acoustics. Marcel Dekker, New York Levitt H. Transformed up-down methods in psychoacoustics. J Acoust Soc Am 1971; 49(2): Kaernbach C. Simple adaptive testing with the weighted up-down method. Percept Psychophys 1991; 49(3): Leek MR. Adaptive procedures in psychophysical research. Percept Psychophys 2001; 63(8): Luce RD, Bush RR, Galanter E (red.). Handbook of mathematical psychology. Wiley, New York Swets JA. The Relative Operating Characteristic in Psychology: A technique for isolating effects of response bias finds wide use in the study of perception and cognition. Science 1973; 182(4116):

10 118 Otorynolaryngologia 2017, 16(3): Bailey PJ, Snowling MJ. Auditory processing and the development of language and literacy. Br Med Bull 2002; 63: Olsho LW, Koch EG, Halpin CF. Level and age effects in infant frequency discrimination. J Acoust Soc Am 1987; 82(2): Moore, DR, Ferguson MA, Halliday LF, Riley A. Frequency discrimination in children: perception, learning and attention, Hear Res 2008; 238: Jensen JK, Neff DL. Development of basic auditory discrimination in preschool children. Psychol Sci 1993; 4(2): Harris KC, Mills JH, He N, Dubno JR. Age-related differences in sensitivity to small changes in frequency assessed with cortical evoked potentials. Hear Res 2008; 243(1-2): Hall JW, Grose JH. Development of temporal resolution in children as measured by the temporal modulation transfer function. J Acoust Soc Am 1994; 96(1): Muluk NB, Yalcinkaya F, Keith RW. Random gap detection and random gap detection-expanded: results in children with previous language delay in early childhood. Auris Nasus Larynx 2011; 38: Sincock BP. Clinical Applicability of adaptive speech testing: a comparison of the administration time, accuracy, efficiency and reliability of adaptive speech tests with conventional audiometry. A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of master of audiology. University of Canterbury, Musiek FE, Chermak GD, Bamiou DE, Shinn J. CAPD: The Most Common Hidden Hearing Loss. The ASHA Leader 2018; 23: Iliadou V, Ptok M, Grech H, Pedersen ER, Brechmann A, Deggouj N, et al. A European Perspective on Auditory Processing Disorder-Current Knowledge and Future Research Focus. Front Neurol 2017; 8: 622.