Catégorie : HINT

Test de phrases dans le bruit

*Ca aurait pu s’appeler « Revue de presque », mais le nom était déjà utilisé par Canteloup ! « Presque », pour presque bien, presque fini, presque réglé, presque achevé, presque satisfait. La frontière entre « presque bien » et « bien » est ténue.

Revue de deux communications tirées :

  1. du International Journal of Audiology : Speech recognition in noise using bilateral open-fit hearing aids: The limited benefit of directional microphones and noise reduction. Vous pouvez le télécharger ici également.
  2. d’une présentation d’un mémoire de master que vous pouvez télécharger ici.

En voici un petit résumé :

Le premier article date de deux ans, mais je pense que sur le fond, l’état de fait est le même. Les auteurs se sont intéressés aux performances subjectives d’intelligibilité dans le bruit avec une aide auditive « performante », c’est à dire dotée d’un nombre de canaux suffisant et nécessaire, et d’un mode microphonique évolué, le tout couplé à un réducteur de bruit. Si avec tout ça…

Nous le ressentons bien aujourd’hui, les appareils récents sont tout à fait aptes à améliorer de 5, 6 ou 8dB le rapport signal/bruit. Mais ces mesures de séparation du signal dans le bruit sont des mesures objectives (mathématiques), difficilement transposables au malentendant. Car utilisera t-il intégralement les 8dB d’amélioration du RSB ? ou alors une partie de cette amélioration objective se perdra t-elle dans la diminution de ses capacités périphériques et centrales, ce qui est très probable à des degrés divers ?

Sur ce plan, nous n’y pourrons rien. Par contre, il est un facteur à ne pas négliger : le couplage acoustique aide auditive/oreille. C’est un fondamental de l’audioprothèse. Nous avons des responsabilités sur ce point, et c’est ce qu’ont cherché à tester les auteurs de cet article.

Ils ont pour cela mesuré l’intelligibilité dans le bruit, dans trois conditions (non-appareillé, appareillage open, appareillage avec micro-embout) et trois modalités d’appareillage (Omni, directionnel adaptatif et directionnel+réducteur de bruit). Les patients (qui avaient déjà porté un appareillage auditif) ont été testés en audiométrie vocale dans le bruit, avec un test de type HINT (phrases dans le bruit). Afin d’éviter les effets de « plateau » en audiométrie vocale, les audiologistes ont effectué une recherche de SRT (50% d’intelligibilité), méthode beaucoup plus robuste pour mesurer et comparer inter-sujets l’intelligibilité dans le bruit qu’une recherche de 100% :

srt

Pour résumer :

  • les auteurs révèlent une perte de directivité dans les basses fréquences, passant de 4,2dB en fermé, à 1,9dB avec évent de 2mm et -2dB en open
  • la baisse d’efficacité moyenne du micro directionnel est de 1,6dB en open
  • en open, le réducteur de bruit n’a quasiment aucun effet sur l’intelligibilité
  • en open, les modalités « micro directionnel » et « micro directionnel+réducteur de bruit » ne sont quasiment pas meilleures que sans appareillage (à peine 1dB de gagné en SRT…)
  • avec embout plus fermé, l’amélioration du SRT est de plus de 4dB en condition « micro directionnel » par rapport à « sans appareil »
  • et enfin, le réducteur de bruit (qui a été largement amélioré ces dernières années) n’est efficace qu’à la seule condition « embout + micro directionnel », soit 5dB de mieux en SRT que sans appareil, et 4dB de mieux qu’en appareillage open dans les mêmes modalités.

Tout cela fait réfléchir à la facilité apparente de l’appareillage open. Ce type de couplage ne devrait-il être qu’une étape dans le suivi patient, vers l’occlusion progressive (type « tulipe » par exemple), même en pertes légères/moyennes. L’anti-larsen efficace est-il un piège ? Je vous laisse juges…

La seconde publication peut sembler ne pas avoir de lien avec l’article cité précédemment, mais ce serait oublier que ce qui différencie un PSAP (pour Personal Sound Amplification Product outre-atlantique) ou « assistant d’écoute » in french, et une aide auditive, en dehors du fait que le premier est vendu sans aucun suivi ni réglage, c’est aussi l’algorithme de traitement du signal (j’y inclus aussi le micro directionnel adaptatif).

Donc comme on le sait, ces PSAP malgré leurs promesses alléchantes en terme de prix et d’efficacité (« comme les grands »), n’ont aucun réglage, aucun algorithme de traitement du signal, aucune adaptation en fonction de la perte auditive, etc, mais promettent tout de même de « filtrer automatiquement les bruits parasites pour un rendu haute-définition ». Mazette ! Moi-même après quelques années de pratique, je n’oserais pas en promettre autant à mes patients !

Et si c’était vrai ?

C’est ce qu’à cherché à déterminer l’audiologiste américaine Danielle Breitbart en comparant les préférences de patients utilisant alternativement un assistant d’écoute et une aide auditive « conventionnelle ». Pour info, voici les audiogrammes de ces gens, et vous remarquerez que l’on est parfois loin de la « surdité légère ». Je dirais même plus que l’on est à la limite de la « perte de chance » médicale :

Sans titre

Pour résumer :

  • un « PSAP » coûte aux US environ 350$ en moyenne contre 1250$ pour une aide auditive. Des prix somme toute communs sur la planète
  • les MIV faites avec tous les modèles d’appareils auditifs, y compris les plus basiques, sont correctes (corrigent de manière adéquate la perte)
  • les MIV faites avec les PSAP ne corrigent pas les aigus correctement, on s’en serait douté. C’est également normal : en corrigeant normalement les HF, ils enfreindraient la loi sur les niveaux maximums sonores admissibles…
  • l’amélioration de la conversation dans le calme est très inférieure avec les PSAP par comparaison à tous les modèles d’aides auditives conventionnelles testés
  • revers de la médaille : comme ils corrigent peu, les PSAP ne sont pas mal tolérés face aux bruits de la vie quotidienne par rapport aux AA
  • l’écoute de la musique ne montre pas de différences
  • En conclusion, les PSAP ou « assistants d’écoute » améliorent nettement moins l’intelligibilité qu’une aide auditive « conventionnelle », dans le calme. Encore fallait-il le prouver, même si cela pouvait paraître évident !

Donc en conclusion, la « frontière » existe bel et bien entre un assistant d’écoute et une aide auditive. Par contre, elle peut drastiquement se réduire dans le bruit en ne recherchant qu’une solution à court terme ou de confort, c’est à dire en open pur. L’essai d’un couplage auriculaire plus efficace à moyen terme semble très important. Cela s’appelle l’accompagnement (ou le suivi) du patient appareillé, et c’est finalement ce qui nous différencie de ces solutions « toutes prêtes à l’emploi ». Trop privilégier le confort du patient à court terme, ou pire, faire preuve d’une recherche de « facilité » dans l’adaptation prothétique, risque se payer cher (c’est le cas de le dire…).

Dans un souci légitime de réaliser en cabine des tests en conditions « comme pour de vrai », les audioprothésistes se dotent depuis quelques années de systèmes de reproduction sonore 5.1, 7.1, etc., immergeant le patient sur le quai d’une gare, au restaurant ou autre, tout en lui demandant de répéter un message.

C’est louable, et c’est ce pourquoi il vient nous voir le plus souvent (intelligibilité en milieux bruyants). Mais après ? Qu’en conclure ?

Faire un « sans/avec » ou un « avant/après » (RB, mic. dir.,) est à la rigueur possible, puisqu’il s’agit de comparer deux conditions de test différentes…

Mais en aucun cas nous ne pourrons dire à un patient « Vous êtes dans la norme », ou « Plutôt mieux que la moyenne », car nous ne pourrons pas nous référer aux valeurs absolues de référence établies pour un test dans le bruit particulier.

Pourquoi ?

Parce qu’à l’heure actuelle, il n’existe en France aucun test dans le bruit « clinique », c’est à dire appliqué tel qu’il a été conçu !

Certes, nous pouvons faire du/des bruit(s) pendant un test d’audiométrie vocale, par exemple lors de l’ANL et du HINT qui ont été conçus pour être administrés en milieu bruyant, mais c’est oublier que ces tests, dans leurs versions d’origine, n’utilisent pas n’importe quels bruits. Et c’est là que réside tout leur intérêt et leur robustesse : le bruit utilisé en parallèle au message a été spécifiquement créé en fonction du matériel vocal utilisé.

Un audioprothésiste français souhaitant aujourd’hui faire un test dans le bruit va, par exemple, émettre les phrases du HINT (Hearing In Noise Test) dans leur version française à un niveau fixe de 65dB SPL, et envoyer en même temps l’OVG (Onde Vocale Globale) dont le niveau variera au cours du test par paliers de 5dB autour du niveau des phrases à répéter. Si cet audioprothésiste possède un système plus élaboré de reproduction sonore avec un logiciel lui permettant de choisir son bruit dans une banque de données, il décidera peut être d’utiliser un bruit qu’il jugera plus réaliste : par exemple une simulation de restaurant sur le même principe de variation du rapport signal/bruit.

Rapport signal/bruit (RSB) ?

  • Ls est l’énergie du signal à comprendre (ANL) ou répéter (HINT),
  • Lb l’énergie du bruit qui va être émis à divers niveaux en parallèle,
  • l’usage courant se base sur les niveaux à long terme (RMS) de chaque signal pour déterminer le RSB:

RSBglobal

 

Donc, si on suit bien cette équation, les phrases du HINT, le texte de l’ANL ou les listes dissyllabiques de Fournier émises à 65dB SPL, plus l’OVG (Bruit de « cocktail »), un bruit de restaurant ou un bruit blanc à 65dB SPL donneraient pour chaque condition un RSB = 0dB ?

Vous pressentez bien à la lecture de cette phrase que quelque chose cloche… Comment des signaux de bruit aussi différents qu’un bruit blanc (WN), l’OVG ou une ambiance de restaurant pourraient-ils donner un RSB identique parce qu’ils sont « juste » émis au même niveau que la parole ?

C’est de la simplification de ce calcul de RSB que vient l’erreur des « tests dans le bruit faits maison », car ils ne sont alors plus utilisés dans leurs versions d’origine. Dans l’équation ci dessus, il manque « juste » un petit quelque chose :

RSBfreq

 

C’est le !

Pour faire un « vrai » test d’audiométrie vocale dans le bruit, le RSB doit être identique à chaque fréquence entre le signal et le bruit ! Ce qui veut dire en clair que si vous administrez un test à un RSB de +5dB (le bruit est 5dB plus faible que le signal), vous devrez retrouver cette différence entre les deux signaux à 251Hz, 1356Hz, 4800Hz, etc. et non pas uniquement entre le niveau global du signal et du bruit car dans ce cas, il est possible que le RSB réel soit de +13dB à 6000Hz et -1dB à 800Hz, etc.

Un signal de bruit doit donc être spécifiquement créé pour les listes vocales avec lesquelles il est émis.

Exemple: sur le graphique ci-dessous ont été représentées les densités spectrales de niveau (le niveau en dB pour chaque fréquence, en Hz) des listes dissyllabiques de Fournier (en bleu, voix d’homme) concaténées (élimination des silences) face à l’OVG (en rouge):

ComparaisonSignaux
Comparaison de signaux de test et de l’OVG – Cliquez sur le graphe pour l’agrandir.

 

  • Déjà une chose : les audios ayant encore de bonnes oreilles ont certainement dû ressentir ce vague bruit de couverts renversés au loin (excusez l’image !) lors de l’émission de l’OVG… c’est le méchant pic à 18KHz !
  • Ensuite : le niveau des listes de Fournier a été aligné sur celui de l’OVG (donc RSB = 0dB pour leur niveau global), mais on voit bien que leur niveau n’est pas égal à toutes les fréquences. Deux marqueurs (violet, en pointillés et ligne continue) ont été placés à environ 7000Hz et la différence de niveau entre les deux signaux est d’environ 7dB (donc RSB = -7dB à cette fréquence…). Jusqu’à 5000Hz les deux signaux sont tout de même assez proches, mais « assez » n’est pas suffisant…

Pour les phrases du HINT (Hearing In Noise Test), concaténées elles aussi, mais qui n’ont pas été mises au même niveau que l’OVG, on constate quand même que leur DSN (Densité Spectrale de Niveau) n’est pas identique à celle de l’OVG, ce qui, là aussi, entraînera un RSB non homogène en fréquence entre ces deux signaux.

Comment ne plus « bidouiller » ? Comment passer du « bruit pendant le test » au « test clinique dans le bruit » ?

Les auteurs de la version française du HINT nous livrent les secrets de l’élaboration du signal de bruit utilisé dans ce test (p361, traduction maison) :

  • toutes les phrases du test ont été mises au même niveau RMS après suppression des silences
  • ces phrases ont ensuite été regroupées en un seul fichier
  • le spectre à long terme de ce fichier a été calculé
  • un filtre (FIR) correspondant à ce spectre à long terme sur 256 fréquences a été créé
  • un bruit blanc a été filtré sur la base de ce filtre, dont la différence d’amplitude avec le LTASS des phrases n’excédait pas 0,6dB

Ceci permet donc d’être certain que le RSB est le même à toutes les fréquences, et à partir de là, d’établir des moyennes cliniquement robustes pour ce test.

Voici le résultat d’un bruit blanc (WN) filtré sur le spectre à long terme des phrases du HINT :

Et à l’écoute, un extrait de ce bruit blanc filtré sur le spectre à long terme (LTASS) des phrases (la courbe rouge – 2,2sec) :

Donc pour chaque test dans le bruit (HINT, QuickSIN, ANL), existe un bruit masquant spécifique au matériel vocal se trouvant en face. Les différences de résultats entre différents tests dans le bruit s’expliquant alors par le niveau d’abstraction du matériel vocal employé et non pas par la « difficulté du bruit ».

Dans leurs versions d’origine, le HINT doit être administré avec un bruit blanc filtré et l’ANL avec un « babble ». Ils n’ont pas été prévus pour être utilisés avec d’autres bruits, ou alors il ne s’agit plus des mêmes tests…

Un exemple du « babble » pour l’ANL (3sec.) :

Je ne sais pas si l’ANL a été développé pour être utilisé en français (mais c’est probable, car issu de recherches canadiennes), mais utilisé avec un texte enregistré quelconque et l’OVG ou un autre bruit non spécifiquement filtrés en face, ce test ne peut vous donner aucun résultat cohérent, car vous ne pourrez pas le rapprocher des grilles de notation de Nabelek, déterminées avec un texte bien spécifique ET un bruit bien spécifiquement filtré.

Le HINT existe pour sa partie phrases sur le CD n°3 du CNA. Le bruit sur la piste stéréo B de ce CD est l’OVG, et n’a pas été filtré spécifiquement pour ce test. Sachez pour la petite histoire que l’achat du HINT dans sa version d’origine, avec semble t-il un matériel spécifique d’administration du test, coûte plusieurs milliers de dollars !

Une solution (script) identique à celle présentée plus haut pour le HINT peut être utilisée afin de filtrer n’importe quel signal de bruit. Elle consiste tout d’abord à filtrer le matériel vocal selon le spectre vocal international (masculin, féminin, enfant) de Byrne & Al.

Exemple ci dessous, les listes de Fournier (voix d’homme) sont d’abord filtrées sur le ILTASS (International Long Term Average Speech Spectrum) « mâle » de Byrne :

 

Puis ensuite, l’OVG est filtré sur le résultat précédent (courbe noire avant filtrage/courbe rouge après filtrage) :

 

Ce qui donne d’assez bons résultats jusqu’à 12000Hz, malgré (ou à cause) ce … de pic présent dans l’OVG qui perturbe le filtrage dès 15000Hz.

On pourrait également faire la même manip. avec les phrases du HINT et l’OVG, selon le principe vu plus haut pour le bruit blanc. Bref, avec une telle méthode mathématique, on peut créer tous les bruits que l’on veut, qui seront de même DSN/même RSB à toutes les fréquences que les listes. Attention cependant : on s’éloigne de la version d’origine du test…

Ce design de bruit n’est pas réservé qu’aux tests d’intelligibilité dans le bruit. On le retrouve également le même souci d’un RSB constant sur 1024 points fréquentiels dans l’élaboration de l’IFNoise (International Female Noise) par l’EHIMA (téléchargeable dans la section « Technical documents » de cette page) qui est en tous points identique en DSN avec l’ISTS (testez, vous verrez !). Donc ce qui vaut au casque ou en champ libre, vaut également pour les tests au caisson lors de recherches de performances des aides auditives avec variations du RSB.

Utiliser du bruit blanc filtré ou un babillage filtré ne vous semble pas très « réaliste » ? Certes, mais c’est à ce prix que nous pourrons harmoniser toutes nos mesures, avoir des courbes de références solides, les comparer, et comparer de façon correcte des résultats obtenus dans divers endroits, par différentes équipes. Le début des « vrais » tests cliniques dans le bruit.

Je terminerai par un test dans le bruit qui semble intéressant, distribué par l’université d’Oldenburg, le « Framatrix » ou « French Matrix Test » permettant de réaliser des tests dans le bruit de façon scientifiquement robuste. Si quelqu’un a un retour sur ce test, je pense que cela pourrait vivement intéresser la communauté.. et moi en premier, avant d’investir  😉 .

 

Un (TRES) grand merci à deux activateurs de mes neurones : Franck LECLERE (Audioprothésiste D.E.) et François-Xavier NSABIMANA (chercheur à l’institut Fraunhofer).

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