Método para estimação e detecção de emissões otoacústicas evocadas por estímulo transiente

Abstract

Emissões otoacústicas evocadas por estímulo transiente (TEOAEs) são sinais acústicos provenientes das células ciliadas externas presentes na cóclea, em resposta à estimulação acústica por clicks. TEOAEs apresentam uma indicação específica da resposta em frequência da cóclea, o que permite estimar a condição de perda auditiva relativa à estrutura mecânica da orelha interna. Atualmente, a análise por TEOAEs é a ferramenta mais utilizada em programas de triagem auditiva neonatal devido ao baixo custo de investimento em materiais e do dispositivo de aquisição, como também da menor complexidade na realização do exame. Em decorrência da reduzida razão sinal ruído (SNR) do sinal TEOAE, devido à baixa intensidade do sinal e do elevado nível de contaminação por ruído ambiente, biológico e de instrumentação, é de grande interesse a disponibilização de métodos para a redução do tempo de exame. Este trabalho apresenta uma proposta metodológica para processamento de sinais, a fim de obter um meio robusto e de baixo custo computacional para reduzir o tempo do exame de TEOAE. Inicialmente, é proposta uma sequência de pré-processamento composta por filtragem adaptativa, para redução do nível de ruído ambiental, seguida pela aplicação de média síncrona temporal convencional, e posteriormente a utilização de um processo de filtragem tempo-frequência. Dois métodos de detecção são avaliados: o método clássico, convencionalmente utilizado em sistemas comerciais clínicos, e um método baseado na teoria clássica de detecção estatística. A avaliação do desempenho da abordagem proposta é realizada através de simulações de Monte Carlo. Aquisições com 8 adultos normo-ouvintes foram realizadas a fim de verificar os resultados das simulações. Os resultados obtidos indicam que o filtro adaptativo aumenta a SNR em cenários acústicos adversos, podendo reduzir em até 50% o tempo do exame. O método utilizado para filtragem no domínio tempo-frequência apresentou redução global de aproximadamente 10% do tempo médio de detecção da TEOAE, e até 54% do tempo médio de detecção para um dos participantes.

Abstract: Transient evoked otoacoustic emissions (TEOAEs) are acoustic signals from the outer hair cells present in the cochlea, in response to click acoustic stimulation. TEOAEs feature a specific indication of the cochlear frequency response, which allows estimating the condition of hearing loss related to the mechanical structure of the inner ear. Currently, analysis by TEOAEs is the most used tool in neonatal hearing screening programs due to the low cost of investment in materials and the acquisition device, as well as requiring less complexity in performing the exam. In consequence of the reduced signal-to-noise ratio (SNR) of the TEOAE signal, due to the low signal intensity and the high level of environmental, biological and instrumentation noise contamination, it is of great interest to provide methods to reduce the examination time. This work presents a methodological proposal for signal processing, to obtain a robust and low computational cost method to reduce the time of the TEOAE exam. Initially, a pre-processing procedure consisting of adaptive filtering is proposed to reduce the level of environmental noise, followed by the application of conventional time synchronous averaging, and, finally, the use of a time-frequency filtering process. Two detection methods are evaluated: the classic method, conventionally used in commercial clinical systems, and a method based on the classical theory of statistical detection. The performance evaluation of the proposed approach is carried out through Monte Carlo simulations. Acquisitions with 8 normal hearing adults were performed in order to verify the results of the simulations. The results obtained indicate that the adaptive filter increases the SNR in adverse acoustic scenarios, and can reduce the exam time by up to 50%. The method used for filtering in the time-frequency domain showed an overall reduction of approximately 10% of the TEOAE detection average time, and up to 54% of the average time of detection for one of the participants.