两个小孩

三种自助纯音测听APP 在正常人群中的准确度和便捷性研究

2021-02-23 10:08:40 来源: 中华耳科学杂志字体[ ]

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中华耳科学杂志, 2020年18卷6期

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三种自助纯音测听APP 在正常人群中的准确度和便捷性研究

周鹏 李赟硕 周颖 郗昕


听力损失是一项全球性的公共卫生挑战。根据世界卫生组织(WHO)估计[1],全球约有4.66 亿人正遭受致残性听力损失,按老龄化的人口趋势,到2050 年这个数字可能会翻番。而生活方式的改变、日益普及的移动智能终端使全球约11 亿年轻人正面临着娱乐性噪声带来的听力损失风险。听力下降对个人生活有多种负面影响,会损害患者与他人交流的能力、影响患者的社会和情感功能、造成学业和职场困扰、给家庭和社会带来经济负担[2, 3]。早期发现、诊断、干预听力损失可以让听力受损者早期获益。不幸的是,由于缺乏训练有素的专业人员和设备、场地资源,世界上大多数人口无法及时获得听功能检查、治疗等听力服务。听力服务的需求与供给之间存在巨大的缺口[4]。借助4G 和5G 等移动网络的发展,消费者可以通过智能终端随时随地访问互联网。在此基础上,基于移动智能终端的应用程序(App)[5, 6]大量涌现,可提供纯音测听、言语测听、耳鸣评估等功能[7, 8],部分补充了听力服务能力[4]。COVID - 19 新冠疫情爆发之初的隔离,更使得远程测听得以一展身手。

基于移动智能终端的听力检测应用程序种类繁多,部分纯音测听App 的效能已有验证研究,但其结果差异较大。Szudek[9]等人验证了uHear 在听力受损患者上的效果,该App 筛查中度及以上听力损失的敏感度和特异度分别为98%、82%。Megan[10]等人研究了Audiogram Mobile 与临床纯音测听的准确度和耗时,发现该App 在除500Hz 外的各测听频率都与临床纯音测听有显著差异;而耗时显著地短于临床纯音测听。Jeffrey[11] 等人研究了ShoeBOX Audiometry 在筛查轻度及以上听力损失方面的效果,其阴性预测值和敏感度分别为89.7%、91.2%。王晓东[12]等人基于iOS 系统开发的听力自测软件,在标准隔音室环境中测量,4000Hz、8000Hz 自测阈值与纯音阈值差值在10-15dB,中低频结果较接近。

既往研究中,尚缺乏对各种自助测听App 效果的横向对比。因而本研究拟对市面上较流行的几款基于不同心理测量学原理的自助测听App,进行有关准确度及便捷性的验证性研究。探索不同自助纯音气导测听方案在阈值准确度及测试便捷性方面的差异及其可能的原因。


1 材料及方法


1.1 研究对象

通过微信等社交平台发布《听力受试者招募说明》,通过电话、微信等方式进行初步筛选。入选标准如下:(1)年龄18~40 岁,自觉双耳听力正常;(2)熟练使用移动智能终端,乐于学习并在家练习使用测听App;(3)日常注意清洁外耳道;(4)依从性好,能自行来医院接受临床纯音测听。排除标准如下:(1)电耳镜及中耳分析仪检查发现异常,如耵聍栓塞、鼓膜内陷、鼓膜穿孔、B 型或C 型鼓室图等;(2)存在中耳、外耳病史,如外耳道炎、急慢性中耳炎等;(3) 既往无耳鸣、突聋、眩晕病史。

最终纳入符合入选标准的受试者20 名(其中男性9 名,女性11 名),共计40 耳,受试者年龄中位数为23 岁,最小年龄21 岁,最大年龄37 岁。

1.2 测听设备

为保证测试条件的一致性,减少设备种类不同的影响,实验统一采用苹果公司iPhone/iPad 智能终端及其标配耳机EarPods。下载NIOSH SLM (Sound Level Meter, 声级计) App,检测所处环境的本底噪声以保证符合测试条件。2020 年3 月在苹果应用商店提供的众多纯音测听App 中,筛选掉某些缺乏心理测量学理论支撑的游戏类、演示类的所谓自助测听应用程序,保留基于经典心理物理学阈值测量原理(极限法、调整法、恒定刺激法、Bekesy自描测听法、自适应法等)的自助测听App,选取基于苹果iOS 系统开发的三款有代表性的、依托三种不同心理物理学测试原理的自助测听App:*伴、Mimi、*通。

1.2.1 NIOSH SLM ( NIOSH Sound Level Meter )

NIOSH SLM 是NIOSH(The National Institute for Occupational Safety and Health,美国国家职业安全及健康研究所)的听力损失研究人员与应用程序开发公司EA LAB 合作,基于iOS 开发的、可免费下载使用的声级计应用程序。它使用移动智能终端上的内置或外部麦克风,提供瞬时声级读数,并可报告A,C 或Z 计权后的声级分贝数值。在本研究中,采用该App 监测受试者所处环境的本底噪声量级(dB A)。

1.2.2 *伴

*伴[13]建议使用苹果插入式耳机EarPods,并在测听时将智能终端上的耳机音量调至最大。App界面中未对测试耳别和频率顺序做出提示,但它事实上总是先测试左耳,后测试右耳,并且频率依次为1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、6kHz、8kHz、250Hz、500Hz。*伴采用的判定各频率阈值的方法,接近于临床纯音测听通行的Hughson-Westlake 法[14]。App 在每个频率给受试者一系列强度递增的测试音,受试者第一次听到测试音后即做出响应;而后App 立即降低测试音的强度,再次递增。受试者多次响应的最低测试音强度即为该频率的阈值。

1.2.3 Mimi

Mimi 具有听力测试和听力健康跟踪功能,在测试结束后评价受试者是否存在听力损失级别及其听损级别、听力较好耳以及其听力与同龄人的对比情况。测试前要求选择耳机类型,该应用程序建议使用苹果耳机EarPods,并在测试时将音量调至50%。在测听的同时,该应用程序会利用设备麦克风监听外界的环境噪音。如果环境噪音达到一定的强度,该应用程序会要求终止测试、或移步到安静的环境中方能继续。测试耳别在界面左上角有提示,以随机的顺序测试频率250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz。Mimi 的测听方法接近Bekesy 自描测听法。App 连续地发出频率和强度持续变化的测试音,受试者听见测试音时按下按钮,测试音强度逐渐变弱,直至听不到测试音时再释放按钮,测试音强度又逐渐增强。从而得到受试者在全频率段的阈值曲线。

1.2.4 *通

*通对耳机品牌、型号没有特别的推荐和限制,测试中也不监听环境噪声。在每一频率的测听过程中,用户均应按照界面提示,手动调节刺激音的大小,直至刚好能听到与不能听到的临界水平,然后测试下一频率纯音。测试频率依次为1kHz、2kHz、4kHz、6kHz、8kHz、500Hz、250Hz、125Hz,最后生成受试者的听力图。*通的测听方法采用的是调整法:受试者在App 上自行控制每个频率刺激音的强度大小至刚刚能感知的水平,取多次测量的平均值即为该频率的阈值。

1.2.5 临床诊断型听力计

在符合国标GB/T16296.1 -2018 的安静隔声室里,用符合GB/T 7341.1-2010 标准的GSI 61 临床诊断型听力计对受试者进行纯音测听。测试频率包括气导的250Hz、500Hz、1kHz、2kHz、4kHz、8kHz。

1.3 方法1.3.1 居家本底噪声测量

受试者居家自助测听之前,务必使用同一智能移动终端(iPhone 或iPad) 的内置麦克风,运行NIOSH SLM 应用程序测试所处房间的本底噪声水平。采样时间(Total Run Time)大于1 分钟,A 计权等效声压级(LA, eq)小于40dB A 时方可实施自助测听。测试环境通常为受试者家中起居室。

1.3.2 自助测听

受试者在使用三款应用程序前,需熟悉操作界面和测试规则。充分练习并正确理解规则后,方可开始正式的测试。测试同时用秒表记录每款App的耗时,即测试开始到结束所需用的时间,并将耗时截图记录。受试者在同一测试环境、同一时间段内完成3 款App 测听,不同的App 测听之间受试者休息10 分钟避免疲劳。测试时统一使用EarPods。测试完成后将三款App 测听的听力图结果截图保存,同时记录受试者对三种应用程度的喜好。

1.3.3 临床纯音测听

测试方法采用临床广为采用的Hughson-Westlake法,在受试者做出反应后,声音强度以10dB 一档地降低直至受试者不再做出反应,再以5dB 一档地逐步增大测试音直至受试者刚能听到。重复上述步骤,直至在三次上升法中同一强度至少有两次做出反应,此强度即为该频率的听阈。测试顺序是先从1kHz 开始,依次测2kHz、4kHz、8kHz后,复测1kHz,若两次1kHz 结果相差≤10dB,则继续测500Hz、250Hz。若两次1kHz 的结果相差>10dB,,应重测各个频率。

1.4 实验设计

本课题是为解决新冠疫情之初隔离状态下的测听需求而设计的预探索项目。受试者居家隔离期间使用App 完成自助测听,隔离结束后受试者来医院隔声室中进行常规的纯音测听。若自助测听结果与临床纯音听阈相差过大,须在医院的隔声室再复测三款自助测听App 的结果。App 自助测听及临床纯音测听的同时,均记录耗时情况。并在完成所有测听之后,由受试者选出他们最为推荐的一款App。

1.5 统计处理

采用SPSSStatistics 25 进行统计分析;计量资料以均值±标准差表示。根据不同频率及耳别分组,组内对在4 种不同情况(三款App 及临床纯音测听)所测得的听阈和耗时采用单因素方差分析(One-Way ANOVA),并用事后分析(Post hoc analyses)进行两两差异分析。P < 0.05 代表差异有统计学意义。


2 结果


2.1 听阈

双耳在各频率上的临床纯音测听与三种App测听所得听阈的差异见表1、表2、图1、图2。*伴在左耳1kHz,与临床纯音测听有显著差异(6.0 ±1.9dB,P = 0.017 < 0.05)。Mimi 在左耳4kHz(7.3±1.9dB,P = 0.000 < 0.01)、右耳1kHz(6.8± 1.9dB,P = 0.006 < 0.01)与临床纯音测听有显著差异。*通在双耳的250Hz、500Hz、1kHz 及右耳8kHz 处均与临床纯音测听显著差异。


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2.2 耗时

四种测听所用平均耗时有显著差异(F(3) =79.908, P = 0.000 < 0.05)。平均耗时从小到大依次为:*通(121.3±47.6s)、Mimi(316.8±28.6s)、临床测听(337.4±75.6s)和*伴(373.5±63.3s)(图3)。事后多重比较显示*通测听耗时与临床纯音测听有显著差异(P = 0.000 < 0.05)。*伴、Mimi 耗时与临床纯音测听相比无显著差异(P= 0.502 > 0.05, P=0.844 > 0.05)。


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2.3 受试者喜好

基于受试者主观体验,11 名受试者(55%)推荐使用*通,7 名受试者(35%)推荐使用*伴,2 名受试者(10%)推荐使用Mim(i 图4)。


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3 讨论


从20 世纪20 年代至今,纯音测听已有近百年的历史,但其测试原理依然遵循着传统的心理物理学方法:极限法(临床纯音测听法中Hughson -Westlake 法即脱胎于此)、调整法、恒定刺激法以及后来衍生出的Bekesy 自描测听法(即自动化的调整法)、自适应法[15]。三款测听App 的测量流程均有上述心理物理学方法支撑。*伴的测听方法采用了Hughson-Westlake 法,Mimi 采用了Bekesy 自描测听法,*通采用了调整法。

*伴、Mimi、*通三种App 所测听阈与临床纯音测听在某些频率上有显著差异,但由于纯音测听的步距为5dB,因此在5dB 以内的差异无临床意义[16]。Swanepoel[17]等人研究显示临床纯音测听的复测信度,两次测听听阈差异小于10dB 的占98%。Allan[18]等人所测两次临床纯音测听差异小于10dB 的占93%。*伴、Mimi 所测听阈与临床纯音测听的平均差值均小于10dB;*通在双耳250Hz 及500Hz 处的平均差值均大于10dB。因此,*伴、Mimi 与纯音测听的一致性较好,*通在低频区有明显偏差。

*伴、Mimi 测得的听阈与临床测听一致性较好,在各频率的差距在10dB 内,与其他App 测听研究结果相似[19-21]。但App 测听的听阈基本都稍高于临床纯音测听,此情况的原因之一是背景噪声[19, 20]。本研究中的自助测听均要求受试者自行选择合适的环境,其本底噪声虽符合GB 50118-2010《民用建筑隔声设计规范》中对卧室允许噪声级的较高标准要求,但与符合国标GB/T 16296.1-2018《声学测听方法第1 部分:纯音气导和骨导测听法》的隔声室差距还是较大。自助测听在背景噪声和隔声室中的阈值差别有待进一步研究。

另一原因可能是测听所用的耳机。相较于专业的测听耳机,EarPods 并不能完全封闭外耳道,在此情况下,部分声能会由外耳道逸出,造成App 所测听阈较临床纯音测听稍高[22]。而且,*伴App 要求将智能终端的音量输出调至最大,而Mimi 则要求将智能终端的音量输出调至50%;*通App 虽未在界面对音量设置提出要求,但实质上要求音量输出调至最大。这会导致部分粗心用户的耳机音量输出偏低。

居家生活场景中背景噪声以低频成分为主,对低频纯音有潜在的能量掩蔽效应[23],这也是*通在低频250Hz、500Hz 测得阈值明显偏差的原因之一。*通没有检测环境噪声的功能,无法及时地控制噪声对测听的干扰,因此背景噪声对其结果影响较大。三款App 的测听原理的不同,因此其测听过程的优点和缺点也有差异。患者对于3 款自助测听应用程序的普遍感受在于:*伴的测试音不易被察觉,测试时间较长,容易受到外界环境的干扰,期间需要受试者高度集中注意力;Mimi 中,测试音强度在衰减与增加的交替过程过快,测试中容易产生误差,会对老年人或不熟悉移动终端操作者的测听结果上造成较大影响;使用*通测听时受试者可自主调节刺激声大小,部分受试者认为这样的测听方式结果更加可信,其测听耗时也明显缩短。

基于移动终端的App 自助测听也有其不足的地方。除了测听耳机、环境噪声等因素影响其准确度。与临床纯音测听相比,App 自助测听无法进行骨导测定。对于一些有听力损失的受试者,App 自助测听只能得到气导听阈结果,无法进一步鉴别该听力损失为传导性或者感音神经性。因此,对于App 自助测听结果提示听力受损者,首要建议仍是去医院进行进一步的完整的听功能检查。

*伴、Mimi 在各频率上所测气导听阈与临床纯音测听有较好的一致性,耗时无明显差别;*伴在使用体验上较Mimi 稍好,*伴在测听过程中需要患者长时间集中注意力,Mimi 则需要受试者有较快的反应和操作速度。*通在低频250Hz、500Hz 上测得的阈值比临床纯音测听高,其余频率无明显差别;*通测听过程中患者可自助调节测试音强度,且整体耗时最短,因此体验最好。现行多款基于移动智能终端的自助测听App,若要获得快捷可靠的自助纯音气导测听结果,仍有很大的改进空间。综上,在使用自助测听App时需综合考虑各App 的准确度和便捷性,选择适合使用者的自助测听App。如自助测听的结果异常,建议至医院听力中心行进一步听力学检查。


[责任编辑: 郭勇]