Audiometria automática por meio da estratégia de detecções mínimas consecutivas baseados em simulação de Monte Carlo e detectores multivariáveis usando respostas auditivas em regime permanente na banda de 80 Hz
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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David Simpson
Otávio Gomes Lins
Danilo Barbosa Melges
Adriano Vilela Barbosa
Otávio Gomes Lins
Danilo Barbosa Melges
Adriano Vilela Barbosa
Resumo
As Respostas Auditivas em Regime Permanente (ASSRs) são potenciais elétricos gerados
no sistema auditivo, sendo geralmente obtidas por eletroencefalografia (EEG) e
sua detecção realizada de maneira objetiva e específica na frequência. Em aplicações
clínicas, as ASSRs têm sido utilizadas na obtenção de um audiograma eletrofisiológico,
beneficiando pacientes que são incapazes de responder a audiometria convencional, e. g.
neonatos e pacientes com problemas motores ou cognitivos. No entanto, a técnica apresenta
limitações, principalmente em relação ao seu tempo de exame, sendo necessário o
desenvolvimento de novas técnicas de detecção e estratégias para pesquisa do limiar eletrofisiológico.
Assim, a presente tese tem como objetivo estimar automaticamente e de
forma online o limiar eletrofisiológica usando ASSR (audiometria automática). Para isso,
novos detectores multivariados foram desenvolvidos e aplicados em conjunto com duas
estratégias: uma para testes sequenciais utilizando como o critério de parada o número
de detecções consecutivas e outra para pesquisa do limiar eletrofisiológico com o ajuste
independente e automático da intensidade do estímulo. O limiar eletrofisiológico de 18
voluntário adultos com audição normal foram determinados pela audiometria automática
para uma estimulação múltipla (quatro frequências para cada ouvido) na frequência de
modulação de 80 Hz. O tempo de exame médio da audiometria automática foi de 33
minutos, apresentando uma redução de 50% no tempo em comparação com a estratégia
convencional, além disso, a diferença média entre os limiares eletrofisiológico e tonais foi
em torno de 19 dB, valor similar ao apresentado em outras pesquisas. Adicionalmente, resultados
em análise offline mostraram que a estratégia pode ser ajustada para um exame
mais rápido, obtendo assim, um tempo médio de exame de 24 minutos, com uma diferença
em torno de 22 dB entre os limiares. Os resultados mostraram que a audiometria automática
proposta nessa tese é capaz de reduzir o tempo de exame, sem uma perda significativa
na acurácia do limiar eletrofisiológico, podendo assim, ser adaptada futuramente em hospitais
e clínicas, auxiliando na investigação de perdas auditivas em neonatos, ou pacientes
adultos que não cooperam espontaneamente com a audiometria comportamental.
Abstract
Auditory Steady-State Responses (ASSRs) are electrical potentials generated in the
auditory system that are usually obtained by electroencephalography (EEG) and whose
detection is performed objectively and frequency-specific. In clinical applications, ASSRs
have been used to obtain an electrophysiological audiogram, benefiting patients who are
unable to respond to conventional audiometry, e.g., neonates and patients with motor
or cognitive disorders. However, the technique has limitations, especially regarding its
exam time, which requires the development of new detection techniques and electrophysiological
threshold search strategy. Thus, the present work proposes a method for the
automatic, online estimation of the electrophysiological threshold using ASSR (automatic
audiometry). To this end, new multivariate detectors were developed and applied together
with two strategies: one for sequential testing where the number of consecutive
detections is used as a stop criterion and another for electrophysiological threshold search
with independent and automatic adjustment of stimulus intensity. The electrophysiological
threshold of 18 adult volunteers with normal hearing was determined by automatic
audiometry for multiple stimulation (four frequencies per ear) at a modulation frequency
of 80 Hz. The average audiometric exam time was 33 minutes, showing a reduction of 50%
time compared to the conventional strategy. In addition, the average difference between
electrophysiological and tonal thresholds was around 19 dB, similar to the results reported
in other studies. Additionally, results of an offline analysis showed that the strategy
can be used to perform even faster exam, thereby obtaining an average exam time of 24
minutes with a variation of around 22 dB between the thresholds. The results showed
that the automatic audiometry proposed in this work is able to reduce the exam time,
without a significant loss in the electrophysiological threshold accuracy, thus being able
to be adapted in the future in hospitals and clinics, helping in the investigation of hearing
loss in neonates, or adult patients who do not spontaneously cooperate with behavioral.
Assunto
Engenharia elétrica, Eletroencefalografia, Método de Monte Carlo
Palavras-chave
Resposta auditiva em regime permanente (ASSR), Eletroencefalografia (EEG), Estratégia para testes sequenciais, Detector multivariado, Audiometria automática
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