Novel methods to improve acquisition of transient evolced otoacoustic emissions for hearing screening

Abstract

NOVEL METHODS TO IMPROVE ACQUISITION OF TRANSIENT EVOKED OTOACOUSTIC EMISSIONS FOR HEARING SCREENING ÖZET Bu çalışmada, Geçici Uyarılmış Otoakustik Emisyonların (GUOAE) ölçümünde karşılaşılan ortak sorunların giderilmesi amacıyla yeni işaret işleme yöntemleri uygu lanmıştır. Asıl hedef, GUOAE kullanılarak yenidoğanda kitlesel işitme taramasının kolaylaştırılmasıdır. Bu amaçla, iki farklı düzenek kullanılarak ortaklanmış ve tek yanıtlar kaydedilmiştir. Verinin sayısal işlemesinde kullanılan çeşitli yöntemler GUOAE işaretine ilk olarak uygulanmış ve akustik uyaranın neden olduğu bozulma, test süresi ve gürültüyü azaltma gibi sorunları halletmede başarılı bulunmuşlardır. İlk aşamada, Marmara Üniversitesi Odyoloji bölümü kliniğindeki veri toplama sistemi ile değişik yaş gruplarına ait normal işiten deneklerden veriler toplandı. Kayıtlar istatiksel olarak değerlendirildi. GUOAE işaretinin normal özellikleri yaşa göre ince lenerek, parametrik analiz sonucu elde edilen zamanla değişmeli izge ile kıyaslandı. Bunu izleyen çalışmalar, Miami Üniversitesi Neurosensory laboratuvarmda, normal işiten genç deneklerden kaydedilen tek yanıtları kullanarak yapıldı. Öncelikle işaret ve gürültü özellikleri değişik kayıt koşullarında incelenerek, işaret gürültü oranına (İGO) bağlı iki ortalama alma yöntemi önerildi. Bunlardan ilki tek yanıtın gücüne bağlı bir eşikleme yöntemi olup, sürekli gürültü durumunda daha iyi bir İGO sağlamaktadır. Diğer yöntem, tek yanıtlan gürültü seviyelerine göre sıralayıp, yalnızca eniyilenmiş sayıda yanıtı kullanan bir seçici ortalama alma algoritmasıdır. Toplam test süresini kısaltmada etkili olduğu gösterilmiştir, ikinci aşamada, iki uyarlanır yöntem ile emis yonun İGO iyileştirilmeye çalışıldı. Uyarlanır gürültü silici çevre gürültülerinin bastırıl masında etkili iken, uyarlanır işaret iyileştirici, düşük uyaran düzeylerinde emisyonun İGO'nı yükseltmiştir. Otoakustik emisyonların gürültü maskelemesi ile bastırılabildiği bilinmektedir. Bu özelliği kullanan yeni bir yöntemle akustik uyaranın neden olduğu bozulma azaltıldı. İşitsel beyinsapı yanıtı (İBY) ile GUOAE'nin eşzamanlı kullanımının emisyon bastırımını inceleme ve test zamanını kısaltmadaki faydalan da ortaya konuldu. Tüm bu yöntemler, taramaya ilişkin sorunları çözmenin yanısıra, işitme organının mekaniklerini anlama ve işitme kayıplanm değerlendirmede de kullanılabilme özelliğine sahiptirler. Anahtar kelimeler: otoakustik emisyon, uyarlanır süzgeçleme, işaret-gürültü oranı, ipsilateral bastırma, uyaran bozucusu.

IV NOVEL METHODS TO IMPROVE ACQUISITION OF TRANSIENT EVOKED OTOACOUSTIC EMISSIONS FOR HEARING SCREENING ABSTRACT In this study, new signal processing methods are developed to solve some of the common problems in transient evoked otoacoustic emission (TEOAE) acquisition. The aim is to facilitate the universal auditory screening of newborns using TEOAEs. For this purpose, averaged and single sweep raw data were recorded using two different instrumentations. Various techniques used in digital signal processing of data have been applied for the first time, to the acquired TEOAE signal, and they are shown to yield satisfactory results in dealing with recording problems such as stimulus artifact, test duration, and noise reduction. In the first phase of the study, data are collected from normal hearing subjects, from different age groups, using the conventional data acquisition system in the clinic of the Marmara University Audiology department. Normal features of the TEOAE signal among age groups are statistically analyzed, then compared with time vary ing spectra obtained from parametric analysis. The following studies used the single sweep data collected in the Neurosensory laboratory of Biomedical Engineering De partment at the University of Miami, from normal hearing young subjects. Initially, signal and noise characteristics under different recording conditions are determined and two Signal-to-Noise Ratio (SNR) based averaging methods are proposed accordingly. The first algorithm rejects the single sweeps whose power exceed a predetermined level, and yields better SNR at continuous noise. The second method is a selective averaging algorithm that sorts the single sweeps according to their noise powers and averages only the optimum number of sweeps. It is shown to be effective in reducing the total test time. In the next stage, two adaptive methods are implemented to enhance the signal to noise ratio of the response. Adaptive noise cancellation works for noisy en vironments while the adaptive signal enhancement improves the SNR of the emission at low stimulus levels. Otoacoustic emissions are known to be suppressed by noise masking. A novel approach, based on ipsilateral suppression of the emission, is shown to be successful in reducing the stimulus artifact. The benefits of simultaneously using the auditory brainstem response (ABR) and TEOAE testing in studying the suppres sion and reducing test time are also shown. All these methods, besides being effective in resolving the screening problems, also provided tools for the assessment of hearing status and investigation of the mechanics of the auditory organ. Keywords: otoacoustic emissions, adaptive filtering, signal to noise ratio, ipsi lateral suppression, stimulus artifact.