DOI: https://doi.org/10.3389/fauot.2026.1771617
تاريخ النشر: 2026-02-26
المؤلف: Stefan Stenfelt وآخرون
الموضوع الرئيسي: فقدان السمع وإعادة التأهيل
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة تأثير تقليل نقل التوصيل العظمي (BC) عبر الرأس على السمع الثنائي، تحديدًا من خلال عدسة الإفراج المكاني عن التداخل (SRM). شملت الأبحاث عشرين بالغًا سليم السمع خضعوا لتقييمات الكلام في الضوضاء باستخدام اختبار المصفوفة السويدية. قارن البحث بين أربع ظروف تحفيز: تحفيز التوصيل الهوائي الثنائي (AC)، وتوصيل عظمي محاكى مع نقل عبر الرأس غير المخفف، وتوصيل عظمي محاكى مع تخفيضات قدرها 5 ديسيبل و10 ديسيبل.
أظهرت النتائج زيادة منهجية في SRM مع زيادة تخفيض نقل BC عبر الرأس. أدى تحفيز BC غير المخفف إلى أدنى SRM عند 3.21 ديسيبل، بينما حسّن تخفيض 5 ديسيبل SRM إلى 5.46 ديسيبل، وزاد تخفيض 10 ديسيبل إلى 6.47 ديسيبل. من الجدير بالذكر أن SRM الذي تم تحقيقه مع تخفيض 10 ديسيبل كان مشابهًا إحصائيًا لذلك الخاص بتحفيز AC (7.16 ديسيبل)، بينما ظل تخفيض 5 ديسيبل أقل بكثير من AC. تشير هذه النتائج إلى أن حتى التخفيض الجزئي في نقل BC عبر الرأس يمكن أن يعزز أداء الكلام الثنائي في الضوضاء، حيث يوفر تخفيض 10 ديسيبل فوائد مشابهة لتلك التي يوفرها تحفيز AC الثنائي. وهذا يشير إلى أن التخفيض الفعال، بدلاً من الإلغاء الكامل، لنقل BC عبر الرأس قد يكون كافيًا لتحسين السمع الثنائي في التطبيقات التي تستخدم تحفيز BC الثنائي.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث أهمية سماعات الأذن التي تعتمد على التوصيل العظمي (BCHAs) كبديل للأفراد الذين لا يمكنهم استخدام سماعات الأذن التقليدية التي تعتمد على التوصيل الهوائي. تعمل BCHAs عن طريق نقل الاهتزازات التي يتم توصيلها عبر العظام من خلال الجمجمة لتحفيز القوقعة، مع وجود عوامل تصميم مختلفة تؤثر على كفاءة هذا التحفيز. إحدى الميزات الرئيسية للتوصيل العظمي هي طبيعته الثنائية، حيث يؤدي التحفيز في موضع واحد من الجمجمة إلى تنشيط كلتا القوقعتين مع اختلافات ضئيلة في المستوى الزمني بين الأذنين. هذه الخاصية مفيدة للتطبيقات مثل توجيه الإشارات عبر الجانب المقابل (CROS) للصمم أحادي الجانب، لكنها تطرح تحديات للسمع الثنائي، مما يؤدي إلى تقليل الوصول إلى الإشارات الثنائية وضعف تحديد الموقع الصوتي مقارنةً بتحفيز التوصيل الهوائي الثنائي.
تسلط الورقة الضوء على الحاجة إلى تقدير دقيق لوظائف نقل عبر الرأس لتحسين أداء السمع الثنائي باستخدام BCHAs الثنائية. تختلف الطرق الحالية لقياس هذه الوظائف في الدقة والكفاءة، مع ظهور تقنيات جديدة تظهر وعدًا ولكنها تتطلب مزيدًا من التحقق. تهدف الدراسة إلى تقييم تأثير التخفيضات المنضبطة في نقل BC عبر الرأس على أداء السمع الثنائي، تحديدًا من خلال الإفراج المكاني عن التداخل (SRM). من خلال فحص مستويات التخفيض البالغة 5 ديسيبل و10 ديسيبل أثناء التحفيز الثنائي BC ومقارنتها بشروط AC الثنائية، تسعى الأبحاث إلى توضيح التخفيض الضروري لتعزيز الوظيفة الثنائية وإبلاغ التطورات المستقبلية في تقنيات BC الثنائية.
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى وجود اختلافات كبيرة في عتبات نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) عبر ظروف التحفيز المختلفة والتكوينات المكانية. في الحالة المتجاورة (S₀N₀)، كانت عتبات SNR متسقة نسبيًا، باستثناء حالة التوصيل العظمي المحاكى (BC) بدون تخفيض (BC 0dB)، والتي أظهرت متوسط عتبة أقل بحوالي -7.04 ديسيبل. على العكس من ذلك، في الحالة المكانية المنفصلة (S₀N₄₅)، اختلف الأداء بشكل ملحوظ مع نوع التحفيز وتخفيض عبر الرأس. تم تسجيل أسوأ أداء لـ BC 0dB (المتوسط = -10.25 ديسيبل)، بينما تحسن الأداء مع زيادة التخفيض، ليصل إلى متوسط -14.86 ديسيبل تحت تحفيز التيار المتردد (AC).
أظهر التحليل الإحصائي باستخدام ANOVA للقياسات المتكررة تأثيرات رئيسية كبيرة لكل من نوع التحفيز والتكوين، بالإضافة إلى تفاعلهما. أكدت المقارنات اللاحقة أن جميع ظروف التحفيز اختلفت بشكل كبير في التكوين المنفصل مكانيًا، باستثناء AC وBC 10dB. أظهرت قيم قياس استقبال الكلام (SRM) أن زيادة تخفيض عبر الرأس من 0 ديسيبل إلى 10 ديسيبل حسنت SRM بشكل كبير، حيث حقق تحفيز AC أعلى SRM (المتوسط = 7.16 ديسيبل). على الرغم من أن الفرق بين ظروف التخفيض 5 ديسيبل و10 ديسيبل لم يكن ذا دلالة إحصائية، إلا أن النتائج تبرز أهمية تخفيض عبر الرأس في تحسين الأداء السمعي في بيئات الاستماع الصعبة.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الدراسة الضوء على تأثير نقل عبر الرأس على المعالجة الثنائية أثناء تحفيز التوصيل العظمي (BC). تشير النتائج إلى أن نقل عبر الرأس غير المخفف يعطل القدرة على قمع الضوضاء عندما يكون الكلام والضوضاء مفصولين مكانيًا، مما يؤدي إلى أداء أقل في مهام الكلام في الضوضاء. من الجدير بالذكر أن تخفيضًا معتدلًا قدره 5 ديسيبل في نقل عبر الرأس حسّن بشكل كبير من التعرف على الكلام، مما يشير إلى أن حتى التعديلات الصغيرة يمكن أن تحقق فوائد ملموسة في تطبيقات BC. اقترب تخفيض إضافي قدره 10 ديسيبل من مستويات الأداء التي تم رؤيتها مع تحفيز التوصيل الهوائي (AC)، على الرغم من أنه لم يقض تمامًا على العيوب المرتبطة بتحفيز BC.
تعترف الدراسة بالقيود في منهجيتها، لا سيما استخدام تحفيز BC المحاكى عبر سماعات الأذن AC، والتي قد لا تعكس تمامًا الخصائص الإدراكية للسمع الحقيقي عبر العظام. على الرغم من ذلك، تتماشى النتائج بشكل جيد مع الدراسات السابقة التي استخدمت تحفيز BC الفعلي، مما يشير إلى أن نموذج نقل عبر الرأس المستخدم يلتقط بشكل فعال الميزات الأساسية لمعالجة BC الثنائية. كما تؤكد المناقشة أنه بينما يكون الإلغاء الكامل لنقل عبر الرأس مثاليًا، يمكن أن يؤدي التخفيض الجزئي إلى تحسينات كبيرة في السمع الثنائي. تشير هذه النتيجة إلى أن الأساليب العملية لأنظمة BC يمكن أن تركز على تحقيق تخفيضات قوية في نقل عبر الرأس بدلاً من الإلغاء الدقيق، مما قد يعزز إدراك الكلام في البيئات المليئة بالضوضاء. يُشجع البحث المستقبلي على استكشاف التأثيرات المحددة للترددات للتخفيض لتحسين أنظمة BC الثنائية بشكل أكبر.
DOI: https://doi.org/10.3389/fauot.2026.1771617
Publication Date: 2026-02-26
Author(s): Stefan Stenfelt et al.
Primary Topic: Hearing Loss and Rehabilitation
Overview
This study investigates the impact of attenuating bone conduction (BC) cross-head transmission on binaural hearing, specifically through the lens of spatial release from masking (SRM). The research involved twenty normal-hearing adults who underwent speech-in-noise assessments using the Swedish Matrix Test. The study compared four stimulation conditions: bilateral air-conduction (AC) stimulation, simulated BC with unattenuated cross-head transmission, and simulated BC with attenuations of 5 dB and 10 dB.
The results demonstrated a systematic increase in SRM with greater attenuation of BC cross-head transmission. Unattenuated BC stimulation yielded the lowest SRM at 3.21 dB, while a 5 dB attenuation improved SRM to 5.46 dB, and a 10 dB attenuation further increased it to 6.47 dB. Notably, the SRM achieved with 10 dB attenuation was statistically comparable to that of AC stimulation (7.16 dB), whereas the 5 dB attenuation remained significantly lower than AC. These findings suggest that even partial attenuation of BC cross-head transmission can enhance binaural speech-in-noise performance, with a 10 dB reduction providing benefits similar to those of bilateral AC stimulation. This indicates that effective attenuation, rather than complete cancellation, of BC cross-head transmission may be sufficient to improve binaural hearing in applications utilizing bilateral BC stimulation.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significance of bone conduction hearing aids (BCHAs) as an alternative for individuals who cannot use conventional air conduction hearing aids. BCHAs operate by transmitting bone-conducted vibrations through the skull to stimulate the cochleae, with various design factors influencing the efficiency of this stimulation. A key feature of bone conduction is its bilateral nature, where stimulation at a single skull position activates both cochleae with minimal interaural level and timing differences. This characteristic is beneficial for applications like contralateral routing of signals (CROS) for single-sided deafness but poses challenges for binaural hearing, leading to reduced access to binaural cues and poorer sound localization compared to bilateral air conduction stimulation.
The paper highlights the need for accurate estimation of cross-head transmission functions to improve binaural hearing performance with bilateral BCHAs. Current methods for measuring these functions vary in precision and efficiency, with emerging techniques showing promise but requiring further validation. The study aims to evaluate the impact of controlled reductions in BC cross-head transmission on binaural hearing performance, specifically through spatial release from masking (SRM). By examining attenuation levels of 5 dB and 10 dB during bilateral BC stimulation and comparing them to bilateral AC conditions, the research seeks to clarify the necessary attenuation to enhance binaural function and inform future developments in bilateral BC technologies.
Results
The results of the study indicate significant differences in signal-to-noise ratio (SNR) thresholds across various stimulation conditions and spatial configurations. In the co-located condition (S₀N₀), SNR thresholds were relatively consistent, except for the simulated bone conduction (BC) condition with no attenuation (BC 0dB), which exhibited a poorer average threshold of approximately -7.04 dB. Conversely, in the spatially separated condition (S₀N₄₅), performance varied notably with stimulation modality and cross-head attenuation. The poorest performance was recorded for BC 0dB (mean = -10.25 dB), while performance improved with increased attenuation, reaching a mean of -14.86 dB under alternating current (AC) stimulation.
Statistical analysis using repeated-measures ANOVA revealed significant main effects for both stimulation type and configuration, as well as their interaction. Post-hoc comparisons confirmed that all stimulation conditions differed significantly in the spatially separated configuration, except for AC and BC 10dB. The speech reception measure (SRM) values demonstrated that increasing cross-head attenuation from 0 dB to 10 dB significantly enhanced SRM, with AC stimulation yielding the highest SRM (mean = 7.16 dB). Although the difference between the 5-dB and 10-dB attenuation conditions was not statistically significant, the findings underscore the importance of cross-head attenuation in improving auditory performance in challenging listening environments.
Discussion
The discussion section of the study highlights the impact of cross-head transmission on binaural processing during bone conduction (BC) stimulation. The findings indicate that unattenuated cross-head transmission disrupts the ability to suppress noise when speech and noise are spatially separated, leading to poorer performance in speech-in-noise tasks. Notably, a modest 5 dB reduction in cross-head transmission significantly improved speech recognition, suggesting that even small adjustments can yield meaningful benefits in BC applications. A further 10 dB attenuation approached performance levels seen with air conduction (AC) stimulation, although it did not completely eliminate the disadvantages associated with BC stimulation.
The study acknowledges limitations in its methodology, particularly the use of simulated BC stimulation via AC earphones, which may not fully replicate the perceptual characteristics of true BC hearing. Despite this, the results align well with previous studies using actual BC stimulation, indicating that the employed cross-head transmission model effectively captures essential features of BC binaural processing. The discussion also emphasizes that while complete cancellation of cross-head transmission is ideal, partial attenuation can still lead to substantial improvements in binaural hearing. This finding suggests that practical approaches to BC systems can focus on achieving robust reductions in cross-head transmission rather than precise cancellation, which may enhance speech perception in noisy environments. Future research is encouraged to explore the frequency-specific effects of attenuation to further optimize bilateral BC systems.