Computer aided hearing assessment : towards an automated audiometric tool

Abstract

[Resumen]La pérdida de audición consiste en una disminución parcial o total de la capacidad para percibir sonidos que afecta a un amplio rango de población y tiene un impacto negativo en sus actividades diarias. La audiometría tonal liminar es uno de los tests estándard para la evaluación de la capacidad auditiva. Durante la realización de esta evaluación el audiólogo trata paralelamente de identificar pacientes con tiempos de respuesta anormalmente lentos. Esta identificación es relevante pues podría tratarse de un síntoma asociado a alguna patología que debiera ser estudiada. El otro objetivo principal es la evaluación de pacientes con deterioro cognitivo o trastornos graves de comunicación, puesto que no es posible mantener una interacción típica de preguntarespuesta cuando se evalúa su audición. En estos casos, el experto debe centrar su atención en la detección de reacciones gestuales espontáneas al sonido. La subjetividad implicada en la interpretación de ambos objetivos puede afectar a la clasificación, introducir imprecisiones, limitar la reproducibilidad y también producir un alto grado de inter e intra varibialidad del observador. En este sentido, el desarrollo de un método automatizado, objetivo y sistemático para el análisis y clasificación de los tiempos de respuesta y de las reacciones gestuales al sonido es, por tanto, altamente conveniente, permitiendo un diagnóstico homogéneo y relevando a los expertos de esta tediosa tarea. El propósito de esta investigación es el diseño de un sistema automático para la evaluación de las reacciones gestuales y los tiempos de respuesta a través del análisis de secuencias de vídeo grabadas durante el desarrollo de la prueba audiométrica. Por una parte, los tiempos de respuesta se miden detectando el envío de estímulos y la respuesta positiva del paciente (expresada levantando la mano). Por otra, las reacciones gestuales son identificadas analizando los movimientos de la mirada usando dos aproximaciones diferentes. Las diferentes propuestas automatizadas presentadas ahorran tiempo a los expertos, mejoran la precisión y proporcionan resultados objetivos que no se ven afectados por factores subjetivos.

[Abstract]Hearing loss is a partial or full decrease in the ability to detect or understand sounds which affects a wide range of population, and has a negative impact on their daily activities. Pure Tone Audiometry is the standard test for the evaluation of the hearing capacity. During the performance of this hearing assessment the audiologist also tries to identify patients with abnormally slow responsiveness by means of their response times to the perceived sounds. This identificacion is relevant since it could be a symptom of any medical condition that should be studied. The other main target is the evaluation of patients with cognitive decline or severe communication disorders, since when evaluating this specific group of patients it is not possible to maintain a normal question-answer interaction. In these cases the expert must focus his attention on the detection of unconscious gestural reactions to the sound. The subjective involved in the interpretation of both aims may affect the classiffication, introduces imprecisions, limits the reproducibility and also a high degree of inter- and also intra- observer variability can be produced. In this manner, the development of a systematic, objective computerized method for the analysis and classiffication of response times and gestural reactions to the sound is thus highly desirable, allowing for homogeneous diagnosis and relieving the experts from this tedious task. The proposal of this research is the design of an automatic system to assess the gestural reactions to the sound and the patient's response times by analyzing video sequences recorded during the performance of the audiometric evaluations. On the one hand, the response times are measured by detecting the auditory stimuli delivering and the patient's hand raising (which corresponds with a positive response). On the other hand, the gestural reactions to the sound are identifed by analyzing the eye movements using two different approximations. The different automated assessments proposed save time for experts, improve the precision and provide unbiased results which are not affected by subjective factors.

[Resumo] A perda de audición consiste nunha disminución parcial ou total da capacidade para percibir sons que afecta a un amplo rango da poboación e ten un impacto negativo nas súas actividades diarias. A audiometría tonal liminar é un dos tests estándard para a avaliación da capacidade auditiva. Durante a realización desta avaliación o audiólogo trata paralelamente de identificar pacientes con tempos de resposta anormalmente lentos. Esta identificación é relevante pois poderá tratarse dun síntoma asociado a algunha patoldXÍa que dehese ser estudada. O autro obxectivo principal é a avaliación de pacientes con deterioro cognitivo ou trastornos graves de comunicación, posto que non é posible manter unha interacción típica de preguota-resposta cando se avalía a súa audición. Nestes casos, o experto debe centrar a súa atención na detección de reacCÍóns xestuWs espontáneas ao son. A subxectividade implicada na interpretación de ambos obxectivos pode afectar á clasificación, introducir impreci.,ións, limitar a reproducibilidade e tamén producir un alto grao de inter e intra varibialidade do observador. Neste sentido, o desenvolvemento dun método automatizado, obxectivo e sistemático para a análise e clasificación dos tempos de resposta e das reaccións xestuais, ao son é, por tanto, altamente conveniente, permitindo unha diagnose homoxénea e relevando aoS expertos desta tediosa tarea. O propósito desta investigación é o diseño dun sistema automático para a avaliación das reaccións xestuais e os tempos de resposta a través da análise de secuencias de vídeo grabadas durante o desenvolvemento da proba audiométrica. Por unha parte, OS tempos de resposta mídense detectando o envío de estímulos e a resposta positiva do paciente (expresada levantando a msn). Por outra, as reaccións xestuais son identificadas analizando os movementos da mirada usando dúas aproximacións diferentes. As diferentes propostas automatizadas presentadas aforran tempo aoS expertos, melloran a precisión e proporcionan resultados obxectivos que no se ven afectados por factores subxectivos.