CC BY
12=
Научные статьи
УДК 616. 28-072: 616. 283. 1-089. 843
РАЗВИТИЕ И ОЦЕНКА ВОСПРИЯТИЯ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ У ПАЦИЕНТОВ С КОХЛЕАРНЫМИ ИМПЛАНТАМИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДИК
Е. А. Огородникова*, И. В. Королева**, С. П. Пак*, А. А. Балякова* **
DEVELOPMENT AND ASSESSMENT OF SOUND SIGNALS TEMPORAL
CHARACTERISTICS PERCEPTION IN PATIENTS WITH COCHLEAR
IMPLANTS BY MEANS OF INSTRUMENTAL METHODS
E. A. Ogorodnikova*, I. V. Koroleva**, S. P. Pak*, A. A. Baljakova* **
* Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН
(Директор - чл.-корр. РАН Д. П. Дворецкий)
** ГУ ФГУ «Санкт-Петербургский НИИ уха, горла, носа и речи Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи» (Директор - Засл. врач РФ, проф. Ю. К. Янов)
Работа направлена на расширение методических возможностей для развития восприятия временных характеристик звуковых сигналов в процессе реабилитации слухоречевой функции у пациентов с кохлеарными имплантами. Описаны инструментальные методики для формирования и тестирования навыков восприятия ритмического рисунка звуковых последовательностей и обнаружения паузы в звуковом сигнале. Представлены результаты апробации методик в клинике кохлеарной имплантации. Получены данные об особенностях восприятия временных характеристик звуковых последовательностей у до- и постлингвальных пациентов с кохлеарными имплантами.
Ключевые слова: слуховое восприятие, кохлеарная имплантация,реабилитация слуха, временные характеристики звуковых сигналов, ритм, пауза.
Библиография: 5 источников.
The study is devoted to methodical resources for the development of sound signals temporal features perception in practice of hearing rehabilitation after cochlear implantation. New tool techniques for forming and testing skills of rhythmic patterns discrimination and gap detection in sound signals are described. The results of its approbation in clinic are presented. The research data on auditory perception of sound trains temporal features for pre- and post-lingual patients with cochlear implants are discussed.
Key words: auditory perception, cochlear implantation, rehabilitation of hearing, temporal characteristics of sound signals, rhythm, gap.
Bibliography: 5 sources.
Формирование и коррекция базовых навыков слухового восприятия, обеспечивающих выделение дифференциальных признаков речевых и неречевых сигналов, является одной из главных задач реабилитации пациентов после операции кохлеарной имплантации [4]. При организации этого процесса целесообразно применение инструментальных методик, расширяющих возможности звуковой стимуляции при работе с пациентами, объективной оценки результатов и степени развития формируемого навыка [3, 5].
Одно из направлений начального этапа слухоречевой реабилитации - развитие (у раноог-лохших) и восстановление (у позднооглохших) пациентов адекватного восприятия временных характеристик акустического сигнала, способности к анализу звуковых последовательностей и выделению их элементов. Эти слуховые навыки требуют специальной тренировки, которую трудно реализовать с помощью традиционных сурдопедагогических методов. В то же время использование компьютерных технологий, позволяющих создавать разнообразные комплексы акустических сигналов с заданными характеристиками, обеспечивает широкие возмож-
ности для последовательного развития восприятия временных характеристик сигналов с учетом индивидуальных особенностей каждого пациента. В настоящей работе представлены результаты разработки и апробации специального набора обучающих программ и диагностических тестов, предназначенных для развития различения ритмического рисунка и обнаружения паузы в сигнале у пациентов с кохлеарными имплантами (КИ). Данные акустические признаки играют важную роль при распознавании слов в слитной речи, выделении ключевого слова во фразе, различении взрывных согласных [2].
Пациенты и методы
Работа проведена на базе Санкт-Петербургского НИИ уха, горла, носа и речи. В исследовании участвовали 28 пациентов с КИ (ТЕМРО+, ОР^-2, MED-EL), в возрасте от 5 до 52 лет, с до- и постлингвальной глухотой и разным сроком использования КИ (от 5 дней до 6 мес.). Для исследования и тренировки восприятия временных характеристик звуковых сигналов сотрудниками Института физиологии им. И. П. Павлова РАН и СПб НИИ уха, горла, носа и речи разработаны два блока упражнений и тестов.
1-й блок тестов объединяет задания, направленные на развитие навыка восприятия и оценки ритмического рисунка звуковой последовательности. Последовательности сформированы из 3 элементов на базе музыкальных звучаний с различными спектральными характеристиками: 3 тембра (гобой, скрипка, пианино) и 3 высоты (ноты «до», «ми», «соль» с частотой основного тона F0=261, 329, 391 Гц, соответственно). Спектры и осциллограммы отдельных элементов последовательностей представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Спектры (слева) и осциллограммы (справа) элементов звуковых последовательностей в блоке тестов по развитию слухового восприятия ритма.
В наборе тестов реализовано 5 вариантов ритмического рисунка последовательности: К-К-Д, К-Д-К, К-Д-Д, Д-К-Д, Д-Д-К, где К - условно, «короткий» (300 мс), а Д - «длинный» (600 или 1200 мс) элементы (с паузой между ними - 300 мс). Выделены 3 уровня выполнения задания. Начальный (1-й уровень) представлен последовательностями с максимальными различиями элементов по длительности - 300 и 1200 мс (для К и Д, соответственно). Возрастание сложности задания связано с сокращением различий сигналов по длительности и с увеличением диапазона изменения спектральных характеристик в наборе стимулов:
Научные статьи
1-й уровень - диапазон звучаний: «1 инструмент, 1 нота»; длительность К и Д элементов: 300 и 1200 мс;
2-й уровень - диапазон звучаний: «1 инструмент, 3 ноты» или «3 инструмента, 1 нота»; длительность К и Д элементов: 300 и 600 мс;
3-й уровень - диапазон звучаний: «3 инструмента, 3 ноты»; длительность К и Д элементов: 300 и 600 мс.
Во всех заданиях задача пациента состоит в оценке ритмического рисунка прослушанной последовательности и выборе ответа (щелчок «мыши») из предложенных на экране вариантов. Примеры меню для выбора задания и визуального отображения вариантов ответов приведены на рисунке 2. Все ответы и время реакции пациентов фиксируются в протоколе занятия аналогично процедуре для других, разработанных ранее, разделов программы компьютерного тренинга [3].
м Набор уроков РИТМ.аеЗ
Файл... Режим Справка
Выберите конкретный урок Определить ритмический рисунок: УРОВЕНЫ: Урок 1 Гобой (1 инструмент, 1 нота - ми, Т макс.) УРОВЕНЬ 2: Урок 2 Гобой (1 инструмент, 3 ноты, Т сред.) УРОВЕНЬ 3: Урок 3 Набор инструментов (3 инструмента, 1 нота - до, Т сред.) Урок 4 Набор инструментов (3 инструмента, 3 ноты, Т сред)
рЕ 12 3 1 г з 12 3
12 3 I "I Не знаю.
Рис. 2. Примеры меню для выбора задания и ответной реакции при различении ритмических звуковых последовательностей.
слева: меню заданий с разным уровнем сложности; справа: визуальное отображение вариантов ответов на экране монитора
Рис. 3. Примеры меню для выбора задания (обучение, тестирование) при развитии навыка обнаружения паузы в сигнале
2-й блок включает задания по обнаружению паузы в звуковом сигнале. Базовые стимулы: тоны ^=500, 1000 или 2000 Гц), белый шум и речевой сигнал (гласный звук «а», F0=230 Гц, F1=850 Гц, F2=1450 Гц). Длительность стимулов без паузы составляет 500 мс (или 100 мс в дополнительном наборе тестов), пауза занимает центральное положение в стимуле и меняется в диапазоне значений от 0 до 50 мс (контрольные задания) и от 0 до 150 мс (обучающие занятия). Шаг изменения для разных тестов составляет 2, 5, 10, 20 и более миллисекунд. Меню заданий для 2-х стимульных наборов данного тестового блока показаны на рисунке 3. По инструкции пациент должен определить является ли сигнал непрерывным (условно, один сигнал)
или прерывается паузой (условно, два сигнала). Пример отображения на экране монитора таких вариантов ответа представлен на рисунке 4.
Рис. 4. Пример отображения на экране монитора вариантов ответа в случае отсутствия или обнаружении паузы в звуковом сигнале.
Рис. 5. Динамика обучения пациентов по различению ритмического рисунка звуковых последовательностей. А: долингвальный пациент (непостоянное использование слухового аппарата до имплантации):
1 - результаты тестирования перед 1 занятием и через 7 дней после 1-го включения КИ,
2 - результаты тестирования после тренировки в этот же день, 3 - результаты тестирования после тренировки в течение последующей недели. Б: постлингвальный пациент:
1 - результаты тестирования перед 1 занятием и через 7 дней после 1-го включения КИ,
2 - результаты тестирования после тренировки в этот же день.
=
Научные статьи
Программные реализации инструментальных методик различения ритма и обнаружения паузы составили самостоятельные разделы тренинга в рамках расширения компьютерной тренажерной системы для развития слухоречевого восприятия у пациентов с кохлеарными имп-лантами [3-5].
Результаты
Результаты показали, что большинство пациентов с КИ быстро (1-3 занятия) обучаются оценивать ритмический рисунок звуковой последовательности (рис. 5). При этом, в ходе обучения увеличивается число правильных ответов, уменьшается количество ошибок, а также проявляемых различий, обусловленных предшествующим слуховом опытом в случае ранней и поздней глухоты пациентов. Существенно, что у пациентов формируется инвариантный навык различения ритмов независимо от акустических характеристик последовательностей.
В среднем, при первичном тестировании (1-й уровень задания) позднооглохшие пациенты лучше различали ритмические паттерны, чем ранооглохшие - 87. 4% и 70. 8% правильных ответов, соответственно. Для них был также характерен меньший разброс индивидуальных показателей. Эти особенности отражены в результатах, представленных на рисунке 6.
долин гвальные пациенты
юо т- - — -
з 73
постлингвальные пациенты
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Рис. 6. Результаты 1-го тестирования (1-й уровень задания после ознакомления со стимулами) у 12 долингвальных и 16 постлингвальных пациентов
Индивидуальные различия в группе долингвальных пациентов, в основном, определялись сроком использования КИ, опытом использования слуховых аппаратов до имплантации, возрастом имплантации, а также отсутствием сопутствующих нарушений психических процессов. С этой точки зрения, выделялась часть пациентов с низкими показателями различения ритма (е"50% ошибок) и трудностями обучения (затруднен перенос навыка на другие звучания), которые составляли 10% от всей группы пациентов.
^95 3^
Данные, полученные с использованием заданий 2-й блока, показали, что обнаружение паузы в звуковом сигнале является для пациентов с КИ более сложной задачей. Результаты ее выполнения зависели от спектральных характеристик сигнала (чистый тон, шум, гласный звук). В целом, постлингвальные пациенты справлялись с заданием успешнее, чем долингвальные. Кроме того, у части долингвальных пациентов отмечены существенные затруднения при формировании и переносе данного навыка при изменении акустических характеристик сигналов (рис. 7.).
Рис. 7. Результаты выполнения заданий по обнаружению паузы в различных звуковых сигналах у долингвальных и постлингвальных пациентов
Новые инструментальные методики хорошо зарекомендовали себя как для оценки способности слухового восприятия временных характеристик акустических стимулов, так и для развития навыков выделения ритмической структуры и паузы в звуковых сигналах у пациентов с КИ. Низкие показатели тренинга по данным заданиям могут быть использованы для индивидуального прогноза прохождения курса реабилитации. Результаты обучения свидетельствуют, что оценка способности опознавать ритм и обнаруживать паузу в сигнале коррелирует с общей динамикой развития слухоречевого восприятия, особенно у ранооглохших пациентов. Для пациентов с КИ, демонстрирующих стойкие затруднения при выделении паузы и оценке ритмических последовательностей, характерны медленные темпы формирования и развития навыков слухового восприятия речи. Сходные проблемы отмечены и у детей с речевыми
Научные статьи
нарушениями [1]. Обучающие программы и тесты включены в компьютерную систему тренинга слухоречевой функции пациентов с кохлеарными имплантами в СПб НИИ уха, горла,
носа и речи [3-5]. Выводы:
1. Большинство пациентов с КИ быстро научаются различать ритмическую структуру звуковых сигналов уже в начальный период использования КИ.
2. Обнаружение паузы представляет более сложную задачу на начальном этапе реабилитации пациентов с КИ. Особые трудности испытывают долингвальнооглохшие дети и взрослые, не использовавшие постоянно слуховые аппараты до имплантации. Формирование этого навыка требует направленной тренировки с включением сигналов с вариативными акустическими характеристиками.
3. 10% долингвальных детей и подростков с КИ испытывают стойкие проблемы с различением ритмической структуры акустических сигналов и обнаружением паузы в звуковой последовательности, что коррелирует с медленными темпами развития у них слухового анализа речевых сигналов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Восприятие временных характеристик звуковых сигналов у пациентов с кохлеарными имплантами / И. В. Королева [и др.]. 7 Международный симпозиум «Современные проблемы физиологии и патологии слуха». Россия, Суздаль: Тез. докл. М., 2009. С. 116-118.
2. Кодзасов С. В., Кривнова О. Ф. Общая фонетика. М.: РГГУ, 2001. 592 с.
3. Компьютерная тренажерная система для реабилитации слухоречевого восприятия у пациентов после операции кохлеарной имплантации / Е. А. Огородникова [и др.]. // Рос. оторинолар. - 2008. - Приложение N1. - С. 342-347.
4. Королева И. В. Кохлеарная имплантация глухих детей и взрослых (электродное протезирование слуха). СПб.: КАРО, 2009. 752 с.
5. Результаты использования компьютерной тренажерной системы в практике реабилитации слухоречевого восприятия у пациентов с кохлеарными имплантами / И. В. Королева [и др.] // Рос. оторинолар. - 2008. -Приложение N1. - С. 297-304.
УДК 616. 28-072: 616. 283. 1-089. 843
ОСОБЕННОСТИ СЛУХОВОГО ВОСПРИЯТИЯ РИТМИЧЕСКИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДЕТЬМИ С НАРУШЕНИЯМИ РЕЧИ И ПИСЬМА
Е. А. Огородникова*, А. А. Балякова*- **, Э. И. Столярова*, Н. Г. Охарева* CHARACTERISTICS OF AUDITORY PERCEPTION OF RHYTHMIC TRAINS BY CHILDREN WITH SPEECH AND WRITING DISORDERS E. A. Ogorodnikova*, A. A. Baljakova*- **, E. I. Stoljarova*, N. G. Ohareva*
* Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН
(Директор - чл.-корр. РАН Д. П. Дворецкий)
** ГУ ФГУ «Санкт-Петербургский НИИ уха, горла, носа и речи
Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи»
(Директор - Засл. врач РФ, проф. Ю. К. Янов)
В работе приведены результаты исследования слухового восприятия ритма детьми с нарушениями речи и письма методами инструментального тестирования. Для детей обследуемой группы получены объективные показатели нарушений слуховой оценки ритмических последовательностей с разными акустическими характеристиками. Показано, что наибольшие нарушения восприятия ритма наблюдаются у детей с дисграфией. Проведено сравнение с данными
^ 97 b,
