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Analyse der Metriken zur Lokalisationsleistung anhand von Simulationen des Richtungshörens von CI-Patienten
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Autoren
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Florian Schmidt
- Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Lübeck, Deutschland
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Karl-Ludwig Bruchhage
- Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Lübeck, Deutschland
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Rainer Schönweiler
- Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Lübeck, Deutschland
| Veröffentlicht: | 28. Oktober 2021 |
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Gliederung
Zusammenfassung
Hintergrund: Die Überprüfung der Lokalisationsfähigkeit ist bei der Anpassung von Cochlea-Implantaten (CI) von besonderer Bedeutung, da aufgrund hochgradigen Hörverlustes häufig erhebliche Defizite beim Richtungshören zugrunde liegen. Die Lokalisationsfähigkeit von CI-Patienten variiert dabei stark, zeigt jedoch zugleich verschiedene Lokalisationsmuster. Neben Lokalisationsleistungen, die beinahe Normalhörenden ähneln, dominieren vor allem Muster, bei denen der Patient Richtungsangaben ein- oder beidseitig lateralisiert oder die Richtung der Schallquellen nur erraten kann. Für die Messung der Lokalisationsleistung wird meistens der Root Mean Square Error (RMSE) herangezogen. Diese Metrik ist jedoch nicht hinreichend aussagekräftig in Bezug auf Details der räumlich relevanten Wahrnehmungsrepräsentation der Schallquellen und darüber hinaus fehleranfällig bei abweichenden Heuristiken der Probanden. Insbesondere bei Untersuchungen von CI-Patienten mit hoher Variation der Lokalisationsmuster besteht der Verdacht, dass die Sensitivität des RMSE unzureichend ist.
Material und Methoden: Es wurden anhand simulierter Lokalisationsmuster mit Parametervariation der RMSE sowie alternative Metriken wie der Index für Lokalisationsensitivität (LSI) miteinander verglichen. Bei der Simulation wurde ein lineares stochastisches Modell verwendet, das anhand von Messungen an CI-Patienten parametrisiert wurde. Durch die Variation einiger ausgewählter Parameter sollte gezeigt werden, wie robust die Metriken tatsächlich sind.
Ergebnisse: Besonders bei Lokalisationsmustern, die von Lateralisierung geprägt sind, hängt der RMSE stark vom angegebenen Richtungswert der repräsentierten Seite ab. Im interindividuellen Vergleich scheint der RMSE daher weniger robust als der LSI zu sein. Bei der Variation der Anzahl der Wiederholungen präsentierter Richtungen war allerdings der LSI aufgrund seiner statistischen Struktur insbesondere der p-Wert-Abhängigkeit weniger robust als der RMSE.
Fazit: Der LSI scheint prinzipiell besser für die Untersuchung von Gruppen mit stark variierenden Lokalisationsmustern geeignet zu sein. Für die von Kliniken bevorzugten Screening-Prozeduren mit geringen Messwiederholungen können beim LSI allerdings systematische Fehler entstehen.
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Hintergrund
Die Überprüfung der Lokalisationsfähigkeit ist bei der Anpassung von Cochlea-Implantaten (CI) von besonderer Bedeutung, da aufgrund hochgradigen Hörverlustes häufig erhebliche Defizite beim Richtungshören zugrunde liegen. Die Lokalisationsfähigkeit von CI-Patienten variiert dabei stark, zeigt jedoch zugleich verschiedene Lokalisationsmuster. Neben Lokalisationsleistungen, die beinahe Normalhörenden ähneln, dominieren vor allem Muster, bei denen der Patient Richtungsangaben ein- oder beidseitig lateralisiert oder die Richtung der Schallquellen nur erraten kann. Für die Messung der Lokalisationsleistung wird meistens der Root Mean Square Error (RMSE) herangezogen. Diese Metrik ist jedoch nicht hinreichend aussagekräftig in Bezug auf Details der räumlich relevanten Wahrnehmungsrepräsentation der Schallquellen und darüber hinaus fehleranfällig bei abweichenden Heuristiken der Probanden. Insbesondere bei Untersuchungen von CI-Patienten mit hoher Variation der Lokalisationsmuster besteht der Verdacht, dass die Sensitivität des RMSE unzureichend ist.
Material und Methoden
Es wurden anhand simulierter Lokalisationsmuster mit Parametervariation der RMSE sowie alternative Metriken wie der Index für Lokalisationsensitivität (LSI) miteinander verglichen. Bei der Simulation wurde ein lineares stochastisches Modell verwendet, das anhand von Messungen an CI-Patienten parametrisiert wurde. Durch die Variation einiger ausgewählter Parameter sollte gezeigt werden, wie robust die Metriken tatsächlich sind.
Ergebnisse
Besonders bei Lokalisationsmustern, die von Lateralisierung geprägt sind, hängt der RMSE stark vom angegebenen Richtungswert der repräsentierten Seite ab. Im interindividuellen Vergleich scheint der RMSE daher weniger robust als der LSI zu sein. Bei der Variation der Anzahl der Wiederholungen präsentierter Richtungen war allerdings der LSI aufgrund seiner statistischen Struktur insbesondere der p-Wert-Abhängigkeit weniger robust als der RMSE.
Fazit
Der LSI scheint prinzipiell besser für die Untersuchung von Gruppen mit stark variierenden Lokalisationsmustern geeignet zu sein. Für die von Kliniken bevorzugten Screening-Prozeduren mit geringen Messwiederholungen können beim LSI allerdings systematische Fehler entstehen.
