Speech perception in various acoustic environments: Comparison of different sound coding strategies

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Objectives – to compare speech perception in a quiet and noisy environment using a basic audio coding strategy (CIS) and a modern strategy (ACE) over a period of 24 months.

Material and methods. The study involved 30 patients who received hearing rehabilitation in the National Medical Research Center for Otorhinolaryngology of the Federal Medico-Biological Agency in the period of 2018 – 2021. The inclusion criteria were: implantation in the adult age (from 18 to 45 years), speaking fluent Russian, hearing loss after speech skills formation. After initialization and programming of the speech processor, the patients underwent speech audiometry in a free sound field using syllabic and speech tables in silence and noise. The results were collected in the special MS Excel templates and subjected to statistical analysis.

Results. The intelligibility of syllables in patients with CIS and ACE strategies took comparable values and grew with experience within 24 months (from 52 ± 7.00% at the beginning of the study to 72 ± 7.25% at the end), the greatest increase in intelligibility was noted in the first 3 months after connecting the speech processor (from 52 ± 7.00% to 66 ± 7.87%). Using the Greenberg speech table in silence, the groups with the CIS strategy and the ACE strategy obtained similar results with a slight advantage of the ACE strategy up to 6 months of the study. Later, a significantly higher increase in speech perception was observed in the group with the ACE strategy compared to the group with CIS. After 12 months, the perception tests showed 67 ± 8.62% in patients with CIS strategy and 71 ± 7.54% in patients with ACE, after 24 months the results were 68 ± 9.12%, and 72 ± 8.62% respectively. Under noise conditions, we observed an increase of the difference between groups starting from 6 months (41 ± 5.33% in patients with CIS versus 43.3 ± 7.55% with ACE), the largest difference was registered after 24 months (51 ± 5.50% versus 57 ± 8.25% respectively).

Conclusion. When compared to the basic strategy, a modern sound coding strategy with a higher resolution can improve speech perception especially with complex speech patterns and in a noisy environment.

About the authors

Oleg V. Kolokolov

The National Medical Research Center for Otorhinolaryngology of the Federal
Medico-Biological Agency

Author for correspondence.
Email: surdologiya_scco@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7155-9544

external PhD student, Head of the polyclinic department

Russian Federation, Astrakhan

Aleksandr O. Kuznetsov

The National Medical Research Center for Otorhinolaryngology of the Federal Medico-Biological Agency; Pirogov Russian National Research Medical University

Email: aokuznet@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6499-7506

PhD, Chief Physician; Associate professor, Department of Otorhinolaryngology

Russian Federation, Moscow

Anton S. Machalov

The National Medical Research Center for Otorhinolaryngology of the Federal Medico-Biological Agency; Pirogov Russian National Research Medical University

Email: anton-machalov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5706-7893

PhD, Head of Scientific-clinical department of audiology, hearing aid and audio-verbal rehabilitation; physician-audiologist-otolaryngologist; Associate professor of the Department of Otorhinolaryngology, Faculty of Continuing professional education

Russian Federation, Moscow

Tatyana Yu. Vladimirova

Samara State Medical University

Email: vladimirovalor@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1221-5589

PhD, Associate рrofessor, Head of the Otorhinolaryngology Department and Clinic named after academician I.B. Soldatov

Russian Federation, Samara

Ivan V. Koshel

Stavropol State Medical University

Email: Koshel1979@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9337-8592

PhD, Professor, Acting Head of the Department of Otorhinolaryngology, Plastic Surgery with the course of Continuing professional education

Russian Federation, Stavropol

References

  1. Loizou PhC. Speech processing in vocoder-centric cochlear implants. Cochlear and Brainstem Implants. Advances in Otorhinolaryngology. 2006;64:109-143. doi: 10.1159/000094648
  2. Lebedeva NA, Diab HMA, Machalov AS, et al. Cochlear implantation in Yakutia. Yakutsk Medical Journal. 2021;3(75):37-39. (In Russ.). [Лебедева Н.А., Диаб Х.М.А., Мачалов А.С. и др. Кохлеарная имплантация в Якутии. Якутский медицинский журнал. 2021;3(75):37-39. doi: 10.25789/YMJ.2021.75.09
  3. Kolokolov OV, Kuznetsov AO, Machalov AS, Grigoreva AA. Comparison of sound perception using CIS and ACE sound coding strategies in cochlear implants. Science and Innovations in Medicine. 2021;6(3):8-12. (In Russ.). [Колоколов О.В., Кузнецов А.О., Мачалов А.С., Григорьева А.А. Сравнение звуковосприятия при использовании стратегий кодирования звукового сигнала CIS и ACE системой кохлеарной имплантации. Наука и инновации в медицине. 2021;6(3):8-12]. doi: 10.35693/2500-1388-20201-6-3-8-12
  4. Wilson BS, Finley CC, Lawson DT, et al. Better speech recognition with cochlear implants. Nature. 1991;352:236-238. PMID: 1857418 doi: 10.1038/352236a0
  5. Kolokolov OV, Kuznetsov AO, Machalov AS, Grigoreva AA. The history of the modernization of sound strategies of the system cochlear implantation. Health and Education millennium. 2018;20(12):82-86. (In Russ.). [Колоколов О.В., Кузнецов А.О., Мачалов А.С., Григорьева А.А. К вопросу истории модернизации стратегий кодирования звукового сигнала системами кохлеарной имплантации. Здоровье и образование в XXI веке. 2018;20(12):82-86]. doi: 10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-12-82-86
  6. Kim HN, Shim YJ, Chung MH, Lee YH. Benefit of ACE compared to CIS and SPEAK coding strategies. Adv Otorhinolaryngol. 2000;57:408-11. doi: 10.1159/000059211
  7. Skinner MW, Holden LK, Whitford LA, et al. Speech recognition with the nucleus 24 SPEAK, ACE, and CIS speech coding strategies in newly implanted adults. Ear Hear. 2002;23(3):207-23. doi: 10.1097/00003446-200206000-00005
  8. Vondrasek M, Sovka P, Tichy T. ACE Strategy with Virtual Channels. Radioengineering. 2008;17(4):55-61.
  9. Battmer RD, Dillier N, Lai WK, et al. Speech perception performance as a function of stimulus pulse rate and processing strategy preference for the Cochlear™ Nucleus® CI24RE device: Relation to perceptual threshold and loudness comfort profiles. International Journal of Audiology. 2010;49(9):657-666. doi: 10.3109/14992021003801471
  10. Daikhes NA, Balakina AV, Machalov AS, et al. Sequential bilateral cochlear implantation in children: selection criteria for second ear surgery. Science and Innovations in Medicine. 2021;6(2):13-19. (In Russ.). [Дайхес Н.А., Балакина А.В., Мачалов А.С. и др. Последовательная билатеральная кохлеарная имплантация у детей: критерии отбора пациентов для операции на втором ухе. Наука и инновации в медицине. 2021;6(2):13-19]. doi: 10/35693|2500-1388-2021-6-2-13-19
  11. Psarros CE, Plant KL, Lee K, et al. Conversion from the SPEAK to the ACE strategy in children using the nucleus 24 cochlear implant system: speech perception and speech production outcomes. Ear Hear. 2002;23(1):18S-27S. doi: 10.1097/00003446-200202001-00003
  12. Donaldson GS, Dawson PK, Borden LZ. Within-subjects comparison of the HiRes and Fidelity120 speech processing strategies: Speech perception and its relation to place-pitch sensitivity. Ear Hear. 2011;32(2):238-50. doi: 10.1097/AUD.0b013e3181fb8390
  13. Bazon AC, Mantello EB, Gonçales AS, et al. Auditory Speech Perception Tests in Relation to the Coding Strategy in Cochlear Implant. Int Arch Otorhinolaryngol. 2016;20(3):254-260. doi: 10.1055/s-0035-1559595

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Table 1. Speech perception using syllabic tables in silence

Download (63KB)
Indexing metadata
3. Table 2. Speech perception in silence using Greenberg speech table

Download (50KB)
Indexing metadata
4. Table 3. Speech perception in noise using Greenberg speech table

Download (58KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2021 Kolokolov O.V., Kuznetsov A.O., Machalov A.S., Vladimirova T.Y., Koshel I.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».