مروري نظام مند بر مقايسه كاشت حلزون هاي تك كاناله با چند كاناله از نظر استراتژي كدگذاري و درك گفتار

Comparison of Single-Channel and Multi-Channel Cochlear Implants in Terms of Encoding Strategy and Speech Understanding: A Systematic Review

مقدمه در سيستم هاي كاشت حلزون، واژه كانال به تعداد محل هاي تحريكي در گوش داخلي و يا حلزون دلالت داشته و به اين شكل دامنه فركانسي و يا زير و بمي تعيين مي گردد. سيستم هاي كاشت حلزون چند كاناله برخلاف كاشت حلزون تك كاناله، سيگنال ورودي را به باندهاي فركانسي متفاوتي تقسيم كرده و به مكان هاي مختلف تحريكي معين در گوش داخلي انتقال مي دهد. داشتن محل هاي تحريكي بيشتر، 2 هدف اصلي را به دنبال دارد: 1- از آن جايي كه فيبرهاي عصب شنوايي در حلزون به صورت تونوتوپيك سازمان دهي شده است، تعداد الكترود بيشتر تفكيك فركانسي بهتري را ارايه مي كند. 2- اگر در حلزون مناطقي وجود داشته باشد كه به تحريك الكتريكي به طور نامناسب و يا به هيچ وقت پاسخ ندهد، در برنامه ريزي دستگاه از تحريك آن مكان ها اجتناب مي شود و اجزاي فركانسي ورودي پردازش شده، با تحريك همراه مي شود. هدف از انجام مطالعه حاضر، مقايسه كاشت حلزون تك كاناله با چند كاناله از نظر استراتژي كدگذاري فركانسي و اثر آن بر درك گفتار افراد دريافت كننده سيستم هاي كاشت حلزون بود. مواد و روش ها مطالعه حاضر به وسيله بررسي پايگاه هاي علمي (Pubmed، Science direct، Google scholar) در بازه زماني 2016-1965 با استفاده از واژگان مرتبط با موضوع انجام شد و مقالات با توجه به معيارهاي ورود و خروج انتخاب گرديد. يافته ها كاشت حلزون هاي تك كاناله فركانس را بر اساس سرعت شليك ايمپالس هاي الكتريكي كدبندي مي كند. كاشت حلزون هاي چند كاناله از نظريه استراتژي مكاني براي كدبندي فركانسي استفاده مي كند كه در آن فركانس هاي مختلف سيگنال شنوايي جداسازي شده و به شكل تونوتوپيك در طول در ازاي حلزون، از طريق آرايه الكترودي ارايه مي شود. كدگذاري مكاني و زماني فركانس هاي صدا مي تواند تا حدودي به وسيله تحريك چند كاناله عصب شنوايي، حفظ و تكرار شود. در كاشت حلزون چند كاناله استراتژي كدگذاري داراي 2 مدل استخراج ويژگي و شكل موج مي باشد. همچنين، درك گفتار حاصل از سيستم هاي تك كاناله و چند كاناله بررسي شد. نتيجه گيري با توجه به يافته ها، مي توان نتيجه گرفت كه سيستم هاي كاشت حلزون تك كاناله با كدگذاري زماني فركانسي، نمي تواند به ميزان كافي اطلاعات گفتاري را منتقل كند؛ در حالي كه كاشت حلزون هاي چند كاناله به اندازه كافي شباهت به نقشه تونوتوپيك حلزون داشته و فهم گفتار در آن نسبت به وسايل تك كاناله بيشتر است.

Introduction: The term channel in cochlear implant systems refers to the number of stimulation sites within the inner ear or cochlea that determines the range of frequencies or pitches. Unlike single-channel cochlear implant, a multi-channel cochlear implant system divides the incoming signal into various frequency bands, and then, transmits it to various stimulation areas within the inner ear. Having more stimulation sites entails two main goals: 1- As the auditory nerve fibers in the cochlea are tonotopically organized, higher number of electrodes leads to better frequency separation; 2- The areas in the cochlea with inappropriate or no response to electrical stimulation will be avoided in the programming of the device, and the components of the processed input frequency will accompany the stimulation. The goal of the present study was to compare the frequency encoding strategy and its effect on speech understanding of the recipients of single-channel and multi-channel cochlear implant systems. Materials and Methods: Published researches were identified by reviewing scientific databases (PubMed, Science Direct, and Google Scholar) from 1965 to 2016 using relevant keywords. The researches were selected based on the inclusion and exclusion criteria. Results: Single-channel cochlear implants encode the frequency based on the rate of firing of electrical impulses. Multi-channel cochlear implants use the spatial strategy theory for frequency encoding, wherein the different frequencies of the auditory signal are separated and presented in a tonotopic manner along the length of the cochlea via the electrode array. The spatial and temporal encoding of the sound frequencies can be partly replicated by multichannel stimulation of the auditory nerve. Encoding strategy in multi-channel cochlear implant consists of feature extraction and wave form. The resulting speech understanding of the single-channel and multi-channel systems was also assessed. Conclusion: Based on the findings, it can be concluded that single-channel cochlear implant systems with temporal encoding of frequency do not adequately convey speech information, whereas multi-channel cochlear implants have more similarities to the tonotopic map of the cochlea and provide a better speech understanding in comparison to single channel devices.