I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   2 ,  A p r il 2 0 2 6 ,   p p .   1 7 0 1 ~ 1 7 0 8   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 2 . p p 1 7 0 1 - 1 7 0 8       1701     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   A  deep   lea rning - b a sed   a ppro a ch f o r hearing  los s de t ection       Dee pa ,   M a njula   G urura j   Ra o   D e p a r t me n t   o f   I n f o r m a t i o n   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   N i t t e   ( D e e m e d   t o   b e   U n i v e r si t y ) ,   N M A M   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,    K a r k a l a   Ta l u k ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 9 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Dec   2 9 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Feb   6 ,   2 0 2 6       M il li o n s  o f  p e o p le  a c ro ss   th e   wo rld   a re   a ffe c ted   b y   h e a rin g   lo ss   a n d   e a rly   d e tec ti o n   is  v e ry   imp o rtan t   fo r  e f fe c ti v e   in terv e n ti o n .   Th e   tra d it i o n a l  h e a rin g   sc re e n in g   m e th o d s  a re   e ffe c ti v e   b u t  th e y   o ften   re l y   o n   sp e c ialize d   e q u i p m e n t   a n d   c li n ica l  re so u rc e s ,   m a k in g   th e m   les s  a c c e ss ib le  to   c o m m o n   p e o p le.   He a rin g   lo ss   is  a   sta te  th a t  a ff e c ts  th e   a b il it y   to   c o m m u n ica te,  so c iall y   in tera c t  a n d   o v e ra ll   q u a li t y   o f  l if e .   Th e   a d v a n c e m e n ts  i n   re c e n t  y e a rs  h a v e   a ime d   to   e n h a n c e   t h e   a c c e ss ib il it y   a n d   e fficie n c y   o f  h e a rin g   tes ts ,   m a in ly   in   re m o te  a re a s.  Th e   a c c u ra te  c las sifica ti o n   o f   h e a rin g   lo ss   is  e ss e n ti a l  f o r   e ffe c ti v e   d e tec ti o n   a n d   trea tme n t   in   a u d io l o g y .   Th is  stu d y   p re se n ts  a   d e e p   lea rn in g   (DL) - b a se d   a p p r o a c h   b a se d   o n   a  fe e d fo rwa rd   n e u ra l   n e two r k   (F NN ) .   Th is  p a p e r  fo c u se s  o n   c o m m o n   c a u se s  li k e   c e ru m e n   imp a c ti o n ,   o ti ti s  m e d ia,  a n d   o to sc lero sis.  T h e   stu d y   tr ies   to   e x p l o re   wa y s  to   imp ro v e   th e   d iag n o sis  o f   h e a rin g   l o ss .   T h e   g o a l  is  to   d e v e l o p   s o lu ti o n s  t h a t  m a k e   h e a rin g   sc re e n in g s  m o re   a c c e ss ib le  a n d   c o st - e ffe c ti v e   fo r  p o p u lati o n s  wi th   li m it e d   a c c e s s  to   h e a lt h c a re   re so u rc e s.  Th e   re su lt s  sh o w  th e   a d v a n tag e s  o f  DL   m o d e ls  in   su p p o rti n g   a u t o m a ted   a c c u ra te  c la ss ifi c a ti o n   o f  h e a rin g   lo ss   fo r   in telli g e n t  d iag n o stic sy ste m s in   a u d i o lo g ica l  h e a lt h c a re .   K ey w o r d s :   Au d io m etr ic  d ata   C las s if icatio n   Dee p   lear n in g   Diag n o s is   Feed   f o r war d   n eu r al  n etwo r k   Hea lth ca r e   Hea r in g   lo s s   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma n ju la  Gu r u r aj  R ao   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atio n   Scien ce   an d   E n g in ee r i n g ,   Nitte  ( Dee m ed   to   b e  U n iv er s ity )   NM AM   I n s titu te  o f   T ec h n o l o g y   Kar k ala  T alu k ,   I n d ia    E m ail:  d r . m an ju la g u r u r ajh @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   Hea r in g   d is o r d er   is   a  co m m o n   h ea lth   co n d itio n   th at  af f e cts   m an y   in d iv id u als  ac r o s s   th e  wo r ld   ir r esp ec tiv e  o f   th eir   a g e,   g en d er ,   a n d   s o cio ec o n o m ic  b o u n d ar ies.  I t  ca n   s ig n if ican tly   af f ec t  o n e' s   ab ilit y   to   co m m u n icate ,   en g ag e   in   s o cia l  in ter ac tio n s   a n d   m ain tain   o v er all  q u ality   o f   life .   T h er e   co u ld   b e   s ev er al  ca u s es  f o r   h ea r in g   lo s s .   I t   is   b r o a d l y   ca teg o r ized   i n to   two   ty p es   n am ely   s en s o r in eu r al  o r   co ch lear   h ea r in g   an d   co n d u ctiv e   h ea r i n g   l o s s .   Sen s o r in eu r al   h ea r in g   d is o r d er   o cc u r s   b ec au s e  o f   i n ju r y   to   t h e  i n n er   p ar t  o f   t h e  ea r   an d   co n d u ctiv e  h ea r in g   lo s s   r esu lts   d u e  to   o b s tr u ctio n s   o r   a b n o r m alities   in   th e  o u ter   p ar t  o r   m id d le  ea r .   T h is   h ea r in g   l o s s   is   ca u s ed   as  a  r esu lt  o f   ea r   in f ec tio n s ,   th e  b u ild u p   o f   ea r wax ,   o to s cler o s is   an d   o th er   f o r m s   o f   ea r   o b s tr u ctio n .   T h ese  co n d itio n s   ar e  tr ea tab le ,   b u t th ey   s till   co n tr ib u te  s ig n if ican tly   to   h ea r i n g   im p air m en t a cr o s s   th e  wo r ld .   T h e   g lo b al   b u r d en   o f   h ea r in g   l o s s   is   h u g e  with   n ea r ly   4 6 6   m illi o n   p eo p le  wo r l d wid e  ex p e r ien cin g   s o m e  f o r m   o f   d is ab lin g   h e ar in g   lo s s .   Of   th ese,   co n d u ctiv e  h ea r in g   lo s s ,   wh ich   i s   less   s ev er e  th an   s en s o r in eu r al  h ea r in g   lo s s   af f ec ts   a  lar g e  p ar t  o f   in d iv id u als.  I t  is   r esp o n s ib le  f o r   im p air in g   th e  ab ilit y   to   h ea r   s o u n d s   clea r ly   th u s   d is r u p tin g   d aily   co m m u n icatio n   a n d   s o ci al  in ter ac tio n s .   T h e  q u ality   o f   a   p er s o n ' s   life   ca n   b e  g r ea tly   im p ac ted   b y   h ea r in g   im p air m en ts .   E f f ec ti v e  in ter v en tio n   an d   r eh a b ilit atio n   o f   h e ar in g   l o s s   d ep en d   o n   ea r ly   d etec tio n ,   esp ec ially   in   p o p u latio n s   th at  ar e  at  r is k ,   s u ch   as   in f an ts ,   th e  eld er ly ,   a n d   p e o p l e  wh o   ar e  ex p o s ed   to   n o is e  at  wo r k .   T r a d itio n al  au d i o m etr i c  test in g   tech n iq u es  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   2 ,  Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 0 1 - 1 7 0 8   1702   f r eq u e n tly   u s e  s u b jectiv e  ass e s s m en t  an d   co u ld   n o t  alwa y s   o f f er   th e  ac cu r ac y   n ee d ed   to   i d en tify   m ild   h ea r in g   lo s s   at  its   ea r lie s t  s tag es.  T y m p an o m etr y   an d   au d i o m etr y   test in g   ar e  two   ex am p les  o f   t h e  s p ec ialized   to o ls   th at  h av e  h is to r ically   b ee n   u s ed .   T h ese  tech n i q u es  f r e q u en t ly   n ee d   e x p en s iv e  e q u ip m e n t,   s k illed   p er s o n n el,   an d   ac ce s s   to   m ed ical  f ac ilit ies wh ich   m ay   n o t b e  av ailab le  i n   r u r al  l o ca tio n s .     Acc o r d in g   t o   B ar b o u r   et  a l.   [ 1 ] ,   an   o n lin e  m ac h in e  lear n in g   ( ML )   b ased   a u d io m etr y   tec h n iq u e  was   p r esen ted   th at  esti m ates h ea r in g   th r esh o l d s   th r o u g h o u t th e  e n tire   f r eq u en cy   r an g e.   T h e  ap p r o ac h   im p r o v es th e   ass es s m en t's   ef f icien cy   b y   p r o v id in g   m o r e  a u d io g r am   d et ails   th at   co n v en tio n al  m et h o d s   d o   n o t.   Dig ital  m eth o d s   f o r   au to m ate d   au d io m etr ic  test in g   with   ML   alg o r ith m s   ar e  d is cu s s ed   in   [ 2 ] .   T h e  au th o r s   ex am in ed   2 7   au t o m ated   h ea r in g   test   te ch n iq u es  a n d   h ig h lig h ted   h o w  ML   lo wer s   th e   n u m b er   o f   tr ials   n ee d e d   f o r     p u r e - to n e  au d i o m etr y   ( PTA) ,   r esu ltin g   in   r ea s o n a b ly   p r ice d   au d io m et r ic  ev alu atio n s .   T h e  s tu d y   in   [ 3 ] ,   [ 4 ]   cr ea ted   a  d ee p   lear n in g   ( DL )   m o d el  to   p r ed ict  co n d u ctiv e  h ea r in g   to   p r o p er l y   d iag n o s e  co n d u ctiv e  h ea r in g   lo s s   b r o u g h t  o n   b y   o titi s   m ed ia,   an d   o to s co p ic  p ictu r es  wer e  an aly ze d .   T h e  m o d el  s h o wed   an   ac cu r ac y   o f   81% ,   wh ich   is   tr ain ed   o n   a  d at aset o f   m o r e  th a n   2 , 0 0 0   o to s co p ic  p ictu r es.    Sch litt en lach er   et  a l.   [ 5 ]   d e m o n s tr ated   h o w  ML   tech n iq u es,  lik e  B ay esian   ac tiv e   lea r n in g ,   ca n   m ax im ize  PTA' s   ef f ec tiv en ess   in   th e  m o s t  u n ce r tain   r e g io n s .   Gath m an   et  a l.  [ 6 ]   u s ed   d ec is io n   tr ee   alg o r ith m s ,   n am ely   lig h t   g r ad i en t  b o o s tin g   m ac h in e   ( L GB M) ,   to   p r e d ict  au d io m etr y - b ased   h ea r in g   le v els  f o r   p r ed ictin g   h ea r in g   lo s s   u s in g   d em o g r a p h ic  an d   clin ical  d ata .   T h e  ac cu r ac y   o b tain e d   b y   th e  m o d el  was  v er y   h ig h .   AlSam h o r i  et  a l.  [ 7 ]   d is cu s s ed   h o w  AI   a n d   ML   m ig h t  h elp   to   p r ev e n t  h ea r i n g   lo s s .   T h e   s tu d y   d em o n s tr ates  th at  AI   alg o r ith m s   ca n   b e  in cl u d ed   i n to   au d i o m etr ic  d ev ices  to   im p r o v e  t h e  ef f icien cy   an d   in   d iag n o s in g   h ea r in g   lo s s .   Sh in   et  a l.   [ 8 ]   cr ea ted   an d   co m p ar ed   s ev er al   ML   m o d els  lik e   g r ad ie n t  b o o s tin g ,   r ec u r r en t  n eu r al  n etwo r k s ,   a n d   m u ltil ay er   p er ce p tr o n s .    W en g   et  a l.  [ 9 ]   ex am in e d   th e  ap p licatio n   o f   ML   m o d els  to   p r e d ict  s o u n d   p e r ce p tio n .   I t  an aly ze d     1 6   r esear ch   s tu d ies  with   5 , 0 5 8   co ch lear   im p la n t  u s er s ,   b o th   ad u lts   an d   ch ild r en .   T o   class if y   p u r e - to n e   au d io g r a m   d ata,   Do u   et   a l.   [ 1 0 ]   s u g g ested   a   h y b r id   ML   a p p r o ac h   th at  b le n d s   d ec is io n   tr ee s   with   DL   m eth o d s .   T h e  m o d el  class if ied   v ar i o u s   ty p es o f   h ea r in g   lo s s   with   an   a cc u r ac y   r a n g e  o f   9 6 . 7 5 % to   9 9 . 8 5 %.  ML   m eth o d s   wer e  u s ed   in   [ 1 1 ]   to   id en tify   m id d le - ea r   d is o r d er s   s u ch   as  o to s cler o s is   an d   o s s icu lar   d is ar ticu latio n .     Sev er al  ML   m o d els  wer e  u s e d   [ 1 2 ] .   T h e  u s e  o f   DL   m o d el s   f o r   ca teg o r izin g   au d i o m etr i c  d ata  an d   id en tify in g   h ea r in g   lo s s   is   d is cu s s ed   [ 1 3 ] .  C r o wso n   et  a l.  [ 1 4 ]   in v esti g ated   th e  ap p licatio n   o f   DL   to   au to m ate   au d io m etr ic  ex am i n atio n s   b y   in cr ea s in g   th e  ac ce s s ib ilit y   an d   af f o r d ab ilit y   o f   h ea r in g   lo s s   id en tific atio n   in   en v ir o n m en ts   with   lim ited   r eso u r ce s .   C alab r ese  et  a l.  [ 1 5 ]   p r esen ted   d ee p   n eu r al  n etwo r k s   f o r   au d io g r am   esti m atio n .   Hep s ib a  an d   J u s tin   [ 1 6 ]   s h o wed   th at  d ee p   n e u r al  n etwo r k s   ca n   b e  u s ed   t o   im p r o v e  s p ee ch   co m p r eh e n s io n   f o r   p eo p le  w h o   m ak e  u s e  o f   h ea r in g   aid s .   Sh in   et  a l.  [ 1 7 ]   ex p lain e d   th at  h ea r in g   lo s s   d etec tio n   ca n   b e  im p r o v e d   wh en   p u r e - to n e  au d io g r a m s   ar e  co m b in e d   with   s p ee ch   r ec o g n itio n   d ata .   An   ad v an ce m e n t  f o r   telem ed ici n e  an d   m o b ile  h ea lth   ap p li ca tio n s   is   p r o p o s ed   in   [ 1 8 ]   f o r   th e  r ea l - tim e   class if icatio n   o f   h ea r in g   l o s s   u s in g   DL   m o d els.    T h e  ap p licatio n   o f   c o n v o lu tio n al  n eu r al  n etwo r k s   ( C NNs )   in   o r d e r   to   a u to m ate  th e   class i f icatio n   o f   au d io m etr ic  r esu lts   is   d is cu s s ed   in   [ 1 9 ] .   Acc o r d in g   to   th e ir   r esear ch ,   C NN - b ased   m o d els  ar e  ca p ab le  o f   ac cu r ately   class if y in g   au d io g r am s   with   h ig h   p r ec is io n   as  clo s e  to   p r o f ess io n al  au d io lo g is ts .   T h e  au th o r s   in   [ 2 0 ] – [ 2 2 ]   d em o n s tr ated   h o w  a r tific ial  n eu r al  n etwo r k s   ( AN N)   ar e  u s ed   i n   th e  d etec tio n   o f   h ea r in g   lo s s .   T h eir   s tu d y   s h o ws  th at  b y   an aly zin g   th e  au d io m etr ic  d ata  in   a   v er y   p r ec is e  an d   s ca lab le  m an n er ,   ANNs  ca n   an ticip ate  th e  s ev er ity   o f   im p air m en ts   an d   id e n tify   d if f er en t  f o r m s   o f   h ea r i n g   lo s s .   T h e  s tu d y   in   [ 2 3 ] – [ 2 5 ]   h ig h lig h ted   th at  ML   an d   s ig n a l  p r o ce s s in g   m eth o d s   m ig h t   b e   co m b i n ed   t o   p r ed ict  h ea r in g   l o s s .   B y   co m b in i n g   th e  ad v an tag es  o f   DL   with   s ig n al  p r o ce s s in g ,   th is   h y b r id   tech n iq u e  ca n   d etec t  h ea r in g   l o s s   th at  ar e  m o r e  p r ec is e  an d   tr u s two r th y .   Dete ctin g   th e  h ea r in g   lo s s   is   d if f icu lt ,   esp ec ially   in   en v ir o n m en ts   with   lim ited   r eso u r ce s .   Ar tific ial   in tellig en ce   h as  tr an s f o r m e d   s ev er al  ar ea s   o f   h ea lth ca r e  in   t h e  last   ten   y ea r s   b y   m ea n s   o f   p r ec is io n   m ed icin e,   au to m atin g   d iag n o s tic  p r o ce d u r es ,   an d   im p r o v in g   p atien t  o u tco m es.  C o n v e n tio n al  a u d io m etr y   d ep e n d s   h ea v ily   o n   tr ai n ed   a u d io l o g is ts   to   in ter p r et  r esu lts .   T h is   p o s es  ch allen g es  in   lar g e - s ca le  s c r ee n in g s .   T h is   h as  m ad e  it n ec ess ar y   to   cr ea te  D L - d r iv en   m o d els th at  ca n   im p r o v e  th e  p er f o r m an ce .   T h e   k e y   c o n t r i b u t i o n   o f   t h i s   r e s e a r c h   p a p e r   i n c l u d e s   a   f e e d f o r w a r d   n e u r a l   n e t w o r k   ( F N N )   w a s   d e s i g n e d   t o   a u t o m a t i c a l l y   c l a s s i f y   c o m m o n   t y p e s   o f   h e a r i n g   l o s s .   T h e   p r o p o s e d   D L   m o d e l   h e l p s   i n   e a r l y   d e t e c t i o n   b y   s h o w i n g   g r e a t   a c c u r a c y   i n   c l a s s i f y i n g   h e a r i n g   l o s s .   T h i s   p a p e r   c h e c k s   t h e   f e a s i b i l i t y   o f   a u d i o m e t r i c   e v a l u a t i o n   t h r o u g h   DL   t e c h n i q u e s   f o r   t h e   e a r l y   i d e n t i f i c a t i o n   o f   h e a r i n g   i m p a i r m e n t s .   I n c l u d i n g   D L   t o   a u d i o m e t r i c   t e s t i n g   m a k e s   t h e   d i a g n o s i s   p r o c e s s   b e t t e r .   I t   a l s o   l e a d s   t o   s c a l a b l e   a n d     c o s t - e f f e c t i v e   s o l u t i o n s   i n   b o t h   c l i n i c a l   a n d   r e m o t e   s e t t i n g s .   T h i s   p a p e r   a i m s   t o   i n v e s t i g a t e   n o v e l   a p p r o a c h e s   t o   i m p r o v e   t h e   d i a g n o s i s   o f   h e a r i n g   l o s s   t o   e n h a n c e   a c c e s s i b i l i t y   f o r   i n d i v i d u a l s   a f f e c t e d .     I t   a i m s   t o   i d e n t i f y   s o l u t i o n s   t h a t   c a n   b e   a p p l i e d   i n   l o w - r e s o u r c e   e n v i r o n m e n t s   b y   i n v e s t i g a t i n g     c u t t i n g - e d g e   t e c h n i q u e s .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A   d ee p   lea r n in g   b a s ed   a p p r o a ch   fo r   h ea r in g   lo s s   d etec tio n   ( Dee p a )   1703   2.   M E T H O D    T h is   s e cti o n   o u tli n es   t h e  m e th o d o lo g y   f o ll o we d   in   t h e  p r o p o s ed   DL   m o d el   f o r   h e ar i n g   lo s s .   T h e  s t ep s   p r o p o s e d   i n cl u d e   d at a   c o ll ec ti o n ,   d at a   p r e p r o ce s s in g ,   a n d   m o d el   d e v e lo p m e n t .   E a c h   s te p   i s   d esi g n e d   t o   e n s u r e  r o b u s t   f ea tu r e   e x t r a cti o n ,   ac c u r ate   le ar n i n g ,   an d   r eli ab le   p r ed i cti o n   p e r f o r m a n c e  o f   t h e  p r o p o s e d   m o d el .     2 . 1 .     Da t a   c o llect io n   C o llectio n   o f   th e  au d io m etr ic  d etails  is   th e  in itial  s tag e  f o r   d ev elo p in g   th e  p r o p o s ed   DL   m o d el.   T h e   d ata  was  co llected   f r o m   th e  UC I   Au d io lo g y   d ataset.   T h is   d ataset  in clu d es  b o th   ca teg o r ical  an d   n u m er ical   in f o r m atio n ,   wh ich   is   m o s tly   u tili ze d   f o r   th e   class if icat io n   o f   h ea r in g   lo s s .   An   F NN  f o r   m u lti - class   class if icatio n   o f   h ea r in g   lo s s   is   p r esen ted   in   th is   r e s ea r ch .   T h e  d ataset  is   m ad e  u p   o f   au d io lo g ical  test   d ata   th at  h as  ch ar ac ter is tics   wh ich   h elp   in   th e   d etec tio n   o f   h ea r in g   lo s s   in   v ar io u s   co n te x ts .   T h e   v ar io u s   f ea tu r es  in   th e  d ataset  wer e  p atien t  attr ib u tes  s u ch   as  ag e,   s ex ,   an d   a u d io lo g ical  test   r esu lts .   T h e  ca teg o r ical  f ea tu r es  in clu d e  test   ty p es,  ea r   s id e  ( le f t  o r   r ig h t)   a n d   ce r tain   test   r es u lts   s u ch   as  lo s s   o r   co n d itio n .   Nu m er ical  f ea tu r es  in clu d ed   v alu es  s u ch   as  th e  p atien t's   ag e,   au d io m etr ic  r esu l ts ,   an d   v ar io u s   m ea s u r em e n ts   r elate d   to   h ea r in g   th r esh o ld s   an d   im p ed a n ce s .   T h is   d ataset  p r esen ts   a  ch al len g e  b ec au s e  o f   th e   v ar iety   o f   f ea t u r e  ty p es.  Pre p r o ce s s in g   ap p r o ac h es  ar e  n ee d ed   to   n o r m alize   n u m er i ca l  f ea tu r es  an d   tr an s f o r m   ca teg o r ical  v ar iab les   in to   a   f o r m at  th at   ca n   b e  u s ed .   T h e   g o al   was  to   p r ed ict   o n e   o f   f iv e   p o s s ib le  class es  o f   h e ar in g   l o s s :  n o r m al,   co n d u ctiv e ,   m ix ed ,   co ch lea r ,   a n d   r etr o   co ch le ar .       2 . 2 .     Da t a   prepro ce s s ing   T h e  p r e p r o ce s s in g   o f   d ata   is   p er f o r m ed   in   o r d er   to   p r ep a r e  th e  d ataset  th at  is   ap p licab le  f o r   DL   m o d el  tr ain in g .   T h is   s tep   en s u r es  d ata  co n s is ten cy ,   r ed u ce s   n o is e,   an d   im p r o v es  o v e r all  d ata  q u ality .   T h er e   wer e  m u ltip le  s tep s   in   th is   p h a s e ,   wh ich   ar e  lis ted   as f o llo ws :   i)   C ateg o r ical  en co d in g : th e  o n e - h o t e n co d i n g   was u s ed   to   tr an s f o r m   th e  ca teg o r ical  f ea tu r es ,   lik e  test   k in d   an d   ea r   s id e ,   in to   b in ar y   v ec to r s .   E ac h   ca teg o r y   in   th e  f ea tu r e  h as  its   o wn   b in ar y   c o lu m n   c r ea ted   in   th is   s tag e.   Fo r   ex am p le,   th e  ea r   s i d e  was  r ep r esen ted   as  b in a r y   co lu m n s   f o r   th e  lef t  p ar t  o f   ea r s   an d   r ig h t  ea r s ,   an d   th e  test   ty p e  f ea tu r e  was e n co d ed   in to   s ep ar ate  co l u m n s   f o r   ea ch   test   ty p e.     ii)   Featu r e  s ca lin g :  s tan d ar d izatio n   was  u s ed   to   s tan d ar d ize  n u m er ical  f ea tu r es  wh ich   s ca les  th e  f ea tu r es  t o   h av e  u n it  v ar ian ce   an d   ze r o   m ea n   v al u e.   T h is   h elp s   in   m o r e  ef f icien t  tr ain i n g   b y   p r ev e n tin g   ch ar ac ter is tics   f r o m   h av i n g   an   u n ev e n   ef f ec t  o n   th e  m o d el' s   lear n in g .     iii)   Data   s p litt in g :  th e  d ata  is   r an d o m ly   g r o u p e d   in to   tr ain in g   s et  an d   v alid atio n   s et  as  an   8 0 /2 0   s p lit.  T h is   d iv is io n   allo ws th e  m o d el  t o   b e  ev alu ated   o n   n ew  d ata ,   wh ic h   h elp s   to   m in im ize  t h e  r is k   o f   o v er f itti n g .   iv )   T en s o r   co n v er s io n :   af ter   p r e p r o ce s s in g   th e   d ataset  was  c o n v er ted   in to   Py T o r c h   ten s o r s ,   wh ich   is   a   n ec ess ar y   f o r m at  f o r   tr ain in g   DL   m o d els  in   Py T o r ch .   T h e  d ata  was  th en   p ac k ag ed   i n to   d ata  lo ad er   o b jects  f o r   m i n i - b atch   t r ain in g   th at  allo ws  f o r   m o r e   ef f icie n t  p r o ce s s in g   a n d   h elp s   to   m a n ag e  m em o r y   co n s u m p tio n   d u r i n g   m o d el  tr a in in g .     2 . 3 .     M o del dev elo pm ent   T h e  p r o p o s ed   m o d el  is   d esig n ed   to   ca p tu r e  r elev an t  p atter n s   f r o m   th e  in p u t  d ata.   T h e  m o d el  is   m ad e  u p   o f   m u ltip le  i n ter co n n ec te d   lay er s   th at  e n ab le  h ie r ar c h ical  f ea tu r e  lear n in g   an d   im p r o v e d   p r ed ictio n   ac cu r ac y .   T h e  p r o p o s ed   m o d el   is   ex p lain ed   as f o llo ws :     i)   I n p u t  la y er :  th e  in p u t  lay e r   co r r esp o n d s   to   t h e  f ea tu r es  in   th e   p r ep r o ce s s ed   d ataset.   E ac h   n o d e  r e p r esen ts   o n e  f ea tu r e,   i n clu d in g   b o th   ca teg o r ical  an d   n u m er ical  f e atu r es.  T h is   lay er   s er v es  as   th e  in ter f ac e   b etwe en   th e  r aw  in p u t d ata  a n d   th e  DL   m o d el.     ii)   Hid d en   lay er s :  th e  m o d el  h as  two   h id d en   lay er s .   T h e  f ir s t  lay er   h as  1 2 8   n eu r o n s ,   wh ich   is   ac tiv ated   b y   th e  r ec tifie d   li n ea r   u n it  ( R eL U )   ac tiv atio n   f u n ctio n   th at   h elp s   to   ad d   n o n - lin ea r ity   to   th e  m o d el.   A   d r o p o u t  r ate  o f   ab o u t  0 . 3   was   ap p lied   to   th is   lay er   to   m in i m ize  an y   o v e r f itti n g .   T h e  n ex t  lay er   is   m ad e  u p   o f   6 4   n eu r o n s   wh ich   also   u s es  th e  R eL U  ac tiv atio n   f u n cti o n   a n d   a   0 . 3   d r o p o u t   r ate  to   f u r th er   p r ev en t   o v er f itti n g   a n d   e n h an ce   g en er aliza tio n .     iii)   Ou tp u t  lay er :  th is   lay er   h as  5   n eu r o n s   r ep r esen tin g   o n e  o f   th e  f iv e  p o ten tial  class es  o f   h ea r in g   lo s s .   A  So f tMa x   a ctiv atio n   is   ap p lied   to   th is   lay er   to   tr a n s f o r m   th e   r aw  v alu es  to   a  p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n .   T h e  h ig h est p r o b ab ilit y   class   is   ch o s en   as th e  p r ed icted   o u tp u t.     2 . 4 .     M o del t ra ini ng   T h e  m o d el  tr ain in g   p r o ce s s   is   a  cr itical  p h ase  th at  d eter m in e s   th e  lear n in g   ef f icien cy   o f   th e   p r o p o s ed   ap p r o ac h .   I t  f o c u s es  o n   m in im izin g   p r e d ictio n   er r o r s .   T h e  m o d el  tr ain in g   p r o ce s s   in v o lv es  s elec tin g   ap p r o p r iate  o p tim izatio n   tech n iq u es,  lo s s   f u n ctio n s ,   an d   ev al u atio n   m etr ics:   i)   L o s s   f u n ctio n :  th e  cr o s s - en tr o p y   lo s s   was  ap p lied   as  th e  lo s s   f u n ctio n .   T h is   is   id ea l  f o r   th e  task   o f   m u lti - class   clas s if icatio n .   T h is   f u n ctio n   co m b in es  So f tMa x   a ctiv atio n   with   a  lo g   l o s s   to   co m p u te  t h e   d if f er en ce   b etwe en   th e  p r o b ab ilit y   o f   th e  p r ed icted   class   an d   th e  ac tu al  lab els.    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   2 ,  Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 0 1 - 1 7 0 8   1704   ii)   Op tim izer :  Ad am   o p tim izer   w as  u s ed   to   tr ain   th e  m o d el.   T h is   o p tim izer   is   r ec o g n ized   f o r   its   ef f icien cy   an d   ca p ac ity   t o   a d ju s t  lear n in g   r ates  d u r in g   t h e  tr ain i n g   p r o ce s s .   Ad am   o p tim izer   u s es  th e   ad v a n tag es  o f   b o th   m o m en tu m   an d   a d ap tiv e  lear n in g   r ates f o r   f aster   co n v er g en ce .     iii)   T r ain in g   p r o ce s s :  t h e  p r o p o s ed   m o d el  was  tr ain ed   f o r   5 0   ep o ch s .   I n   ea ch   ep o c h   th e  en tire   tr ain in g   d ataset  was f ed   in to   th e  m o d el  an d   th e  weig h ts   wer e  ad ju s te d   b ased   o n   th e  ca lcu lated   g r ad ien ts .   Dr o p o u t   was u s ed   d u r in g   th e  tr ain in g   p r o ce s s   s o   as   to   p r ev en t a n y   o v er f itti n g .   T h e  p er f o r m a n ce   was e v alu ated   o n   th e  v alid atio n   s et  af ter   ea ch   ep o ch   t o   m o n ito r   d e v elo p m en t  an d   g u ar a n tee  s tr o n g   g e n er aliza tio n   to   u n k n o wn   d ata.   T h e  h y p er p ar am eter s   lik e  th e  lear n in g   an d   d r o p o u t  r ate  wer e  ad ju s ted   in   r esp o n s e  to   v alid atio n   r esu lts   s o   as to   m ax im ize  th e  p er f o r m an ce .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   T h e  r esu lts   o f   th e   p r o p o s ed   D L   m o d el  f o r   m u lti - class   class i f icatio n   o f   h ea r in g   lo s s   ar e   p r esen ted   in   th is   s ec tio n .   T h e  d ataset  u s ed   was  th e  UC I   Au d io lo g y   d atas et.   T h e  ef f ec tiv en ess   o f   t h e  m o d el  was  ev alu ated   b ased   o n   its   ab ilit y   to   class if y   h ea r in g   lo s s   in to   f iv e  ca teg o r ies:   n o r m al,   co n d u ctiv e,   m i x ed ,   co ch lear ,   an d   r etr o   co ch le ar .   T h e  m etr ics  lik e  ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   r ec all  an d   F1 - s co r e  wer e  u s ed   to   d e ter m in e  th e  m o d el' s   p er f o r m an ce .   T h e  tr ain - v alid at io n   s p lit o f   8 0 /2 0   was u s ed   to   tr ain   th e  m o d el  f o r   5 0   ep o c h s .   C r o s s   en tr o p y   lo s s   was  u s ed   as  th e  lo s s   f u n ctio n   in   th e  tr ain in g   p h ase,   an d   th e  Ad am   o p tim izer   was  u s ed .   T h e  lear n in g   r ate  was  s et  to   0 . 0 0 1 .   T o   a v o id   o v er f itti n g ,   d r o p o u t r eg u lar izatio n   was   d o n e  t o   b o t h   h id d en   lay er s   at  a  r ate  o f   0 . 3 .     Fig u r e  1   s h o ws  t h e   g r ap h   o f   tr ain in g   a n d   v alid atio n   lo s s   ( Fig u r e  1 ( a) )   as  well  tr ai n in g   an d   v alid atio n   ac cu r ac y   ( Fig u r e   1 ( b ) ) .   T h e  t r ain in g   lo s s   d ec r ea s ed   c o n s is ten tly   o v er   th e  5 0   ep o ch s .   T h e  ac cu r ac y   o n   th e   tr ain in g   s et  in c r ea s ed   s tead ily .   T h e  v alid atio n   lo s s   s h o wed   a   s im ilar   tr en d .   T h e   m o d el  d em o n s tr ated   ef f e ctiv e   co n v er g en ce ,   as in d icate d   b y   th e  s tab le  lo s s   an d   h ig h   ac cu r a cy   to war d s   th e  e n d   o f   tr ain in g .         ( a)       ( b )     Fig u r e   1 .   T h e  g r a p h   o f   ( a)   tr ai n in g   lo s s   v s   v alid atio n   l o s s   an d   ( b )   t r ain in g   ac c u r ac y   v s   v ali d atio n   ac cu r ac y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A   d ee p   lea r n in g   b a s ed   a p p r o a ch   fo r   h ea r in g   lo s s   d etec tio n   ( Dee p a )   1705   I n   th is   s tu d y ,   t h e  p r o p o s ed   m o d el  was  ev alu ated   ag ai n s t  s u p p o r t  v ec t o r   m ac h in e   ( SVM)   a n d   r an d o m   f o r est   ( R F).   T h e   d etailed   s tu d y   o f   th e  p er f o r m an ce   o f   th ese  m o d els  is   p r esen ted   as  f o llo w .   T h e  f o cu s   is   o n   th eir   ef f ec tiv en ess   in   p r ed icti n g   th e  f iv e  h ea r in g   lo s s   ca teg o r ies:   n o r m al,   c o n d u ctiv e,   m ix ed ,   co ch lea r ,   an d   r etr o   c o ch lear .   T h e   p r o p o s ed   m o d el  d em o n s tr ated   v er y   g o o d   o v er all  p e r f o r m an ce   o b tain i n g   a n   ac cu r ac y   o f   8 5 % a cr o s s   all  ca teg o r ies.  T h e   p r o p o s ed   m o d el’ s   class if icati o n   r ep o r t is su m m ar ized   i n   T a b le  1 .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  p er f o r m ed   well  f o r   p r ed ictin g   co c h le ar   h ea r i n g   l o s s   with   a  0 . 9 3   p r ec is io n ,     0 . 9 3   r ec all ,   an d   an   F1 - s co r e  o f   0 . 9 3 .   T h e   m ix ed   class   d em o n s tr ated   a  b alan ce d   r esu lt  with   a  p r ec is io n   o f   0 . 6 0 ,   r ec all  o f   0 . 7 5 ,   a n d   an   F1 - s co r e   o f   0 . 6 7 .   Alth o u g h   th e   m o d el  d em o n s tr ated   s tr o n g   r ec all  f o r   th is   class   th er e  is   a   s co p e  f o r   im p r o v in g   p r ec is io n .   T h e  r etr o   co c h lear   class   also   p er f o r m e d   well,   with   a  p r ec is io n   o f   1 . 0 0   an d   a   r ec all  o f   0 . 6 7 .   T h is   h ig h lig h t s   g o o d   p r ec is io n   b u t  s u g g ests   th at  th e  m o d el  co u ld   im p r o v e  in   f in d in g   all  in s tan ce s   o f   r etr o   co ch lear   h e ar in g   lo s s .   Fo r   th e   co n d u ctiv e   class ,   th e  m o d el  g a v e  a  g o o d   p er f o r m an ce   with   a   p r ec is io n   o f   0 . 6 7 ,   r ec all  o f   0 . 6 7 ,   an d   a n   F1 - s co r e  o f   0 . 6 7   s h o win g   g o o d   p er f o r m an ce .   T h e   n o r m al  class ,   with   o n ly   2   s am p les  in   th e  d ataset,   was  d if f icu lt  to   class if y .   T h e  m o d el  was  ab le  to   g en er ate  a   p r ec is io n   o f   0 . 5 0 ,   r ec all  o f   0 . 5 0 ,   an d   F1 - s co r e  o f   0 . 5 0 ,   r ef lectin g   th e  d if f ic u l ty   in   ac cu r ately   class if y in g   th is   s m all  cla s s .   T h e   p r o p o s ed   m o d el  p er f o r m e d   w ell  f o r   co c h lear   a n d   m i x ed   cla s s es.  I t  ac h iev ed   a  g o o d   ac cu r ac y   an d   F1 - s co r es.   T h e  r esu lts   wer e  m o r e  b alan ce d   ac r o s s   th e  v ar i o u s   class es a s   co m p ar ed   to   SVM  an d   R F.       T ab le  1 .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  class if icatio n   r ep o r t   C l a s s   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   N o r mal   0 . 5 0   0 . 5 0   0 . 5 0   C o n d u c t i v e   0 . 6 7   0 . 6 7   0 . 6 7   M i x e d   0 . 6 0   0 . 7 5   0 . 6 7   C o c h l e a r   0 . 9 3   0 . 9 3   0 . 9 3   R e t r o   c o c h l e a r   1 . 0 0   0 . 6 7   0 . 8 0       SVM  is   a  wid ely   u s ed   s u p er v is ed   lear n in g   m eth o d   wh ich   is   ef f ec tiv e  in   h an d lin g   h ig h - d i m en s io n al  d ata.   I t  aim s   at  f in d i n g   an   o p ti m al  h y p er p lan e  th at  m ax im ize s   th e  s ep ar atio n   m ar g in   am o n g   d if f er e n t  class es.   SVM  clas s if icatio n   r ep o r t  is   p r esen ted   in   T ab le  2 .   T h e  SVM  g en er ated   an   o v er all  ac cu r a cy   o f   8 2 %.  L ik e  th e   p r o p o s ed   m o d el,   th e  SVM  m o d el  p er f o r m ed   well  o n   th e  c o ch lear   class ,   ac h iev in g   a  p r e cisi o n   v alu e  o f   0 . 8 5   an d   r ec all   o f   1 . 0 0   r esu ltin g   in   an   F1 - s co r e  o f   0 . 9 2 .   T h is   r ep r esen ts   th at   SVM  was  h ig h ly   ef f ec tiv e  in   class if y in g   co ch lear   h ea r in g   l o s s .   C o n d u ctiv e   class   s h o wed   an   im p r ess iv e  p r ec is io n   o f   1 . 0 0   b u t  with   a   r ec all  o f   0 . 6 7   an d   F1 - s co r e   o f   0 . 8 0 .   T h e  m ix e d   class   s h o wed   p o o r   r esu lt  with   an   F1 - s co r e   o f   0 . 3 3 .   T h e   p r ec is io n   o f   0 . 5 0   an d   r ec all  o f   0 . 2 5   in d icat e  th at  th e  SVM  m o d el  s tr u g g led   s ig n if ican tly   with   th is   clas s .   L ik e  th e  p r o p o s ed   m o d el,   th e   R etr o   co c h lear   cla s s   was  an o th er   s tr en g th   o f   th e   SVM  m o d el  wh e r e  th e   p r ec i s io n   s co r e  was  1 . 0 ,   r ec all  was 0 . 6 7   an d   F1 - s co r e  was 0 . 8 0 .   T h e   n o r m al  class   was n o t c lass if ied   co r r ec tly   b y   th e  SVM  m o d el,   with   all  s co r es  b ein g   0 . 0 0   s h o win g   th at  th e  SVM  s tr u g g led   t o   r ec o g n ize  in s tan ce s   o f   n o r m a l  h ea r in g   lo s s .   T h e   SVM  m o d el  s u b s tan tially   f ail ed   with   t h e  n o r m al   an d   m ix e d   ca teg o r ies  b u t   d id   well  o v e r all  o n   th e   co ch lear   an d   r etr o   co ch lear   class es.        T ab le  2 .   T h e  class if icatio n   r ep o r t o f   SVM   C l a s s   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   N o r mal   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   C o n d u c t i v e   1 . 0 0   0 . 6 7   0 . 8 0   M i x e d   0 . 5 0   0 . 2 5   0 . 3 3   C o c h l e a r   0 . 8 5   1 . 0 0   0 . 9 2   R e t r o   c o c h l e a r   1 . 0 0   0 . 6 7   0 . 8 0       R F  i s   a  tech n iq u e  th at  m ak es  u s e  o f   m u ltip le  d ec is io n   tr ee s .   T h e  R F  cla s s if ier   a ch iev ed   a n   ac cu r ac y   o f   8 2 %  with   p e r f o r m an ce   v ar iatio n s   s im ilar   to   th o s e  o f   SVM.   RF   class if icatio n   r ep o r t  is   s h o wn   in   T ab le   3 .     T h e  co ch lear   class   was  well - p r ed icted   b y   th e  R F  m o d el  s co r in g   a  p r ec is io n   o f   0 . 9 0 ,   r ec al l  o f   0 . 9 6 ,   a n d   0 . 9 3   F1 - s co r e.   T h is   co n f ir m s   m o d el’ s   ef f ec tiv en ess   in   class if y in g   in s tan ce s   o f   co ch lea r   h ea r in g   lo s s .   T h e   co n d u ctiv e   class   ac h iev ed   d ec en t  r esu lts   with   a  p r ec is io n   s c o r e  0 . 6 7 ,   a   r ec all  o f   s co r e  0 . 6 7 ,   an d   F1 - s co r e  o f   0 . 6 7 .   T h e  p e r f o r m an ce   was  b alan ce d   b u t  d id   n o t  h av e  i d ea l  ac cu r ac y .   T h e  m ix e d   class   s h o wed   a  m o d er ate   p er f o r m an ce   with   an   F1 - s co r e   o f   0 . 5 7 ,   wh e r e  th e  p r ec is io n   was  0 . 6 7   an d   r ec all  was  0 . 5 0 .   T h is   in d icate s   th a t   th e  m o d el  was  s o m ewh at  ef f e ctiv e  b u t  f ailed   t o   co r r ec tly   cl ass if y   in s tan ce s   o f   m ix ed   h ea r in g   lo s s .   As  in   th e  SVM  m o d el  th e  r etr o   co ch lea r   p er f o r m ed   well  with   a  p r ec is io n   o f   1 . 0 0   an d   r ec all  o f   0 . 6 7   an d   0 . 8 0   F1 - s co r e.   Similar   to   SVM  th e  n o r m al  cl ass   p o s ed   a  ch allen g e  f o r   th e  R F m o d el  with   all  s co r es a t 0 . 0 0 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   2 ,  Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 0 1 - 1 7 0 8   1706   T ab le  3 .   T h e  class if icatio n   r ep o r t o f   R F   C l a s s   P r e c i s i o n   R e c a l l   F1 - sc o r e   N o r mal   0 . 0 0   0 . 0 0   0 . 0 0   C o n d u c t i v e   0 . 6 7   0 . 6 7   0 . 6 7   M i x e d   0 . 6 7   0 . 5 0   0 . 5 7   C o c h l e a r   0 . 9 0   0 . 9 6   0 . 9 3   R e t r o   c o c h l e a r   1 . 0 0   0 . 6 7   0 . 8 0       All  m o d els  p er f o r m ed   well  f o r   th e  co ch lear   class   s co r in g   a  F1 - s co r es  th at  ar e  clo s e  to   o r   ab o v e  0 . 9 0 .   T h e  p r o p o s ed   m o d el  a n d   SVM  m o d els  e x h ib ited   alm o s t  p er f ec t  r ec all  w h ile  R F  s h o we d   a  s lig h tly   h ig h er   p r ec is io n   ( 0 . 9 0 )   th an   th e  o th e r   two   m o d els.  T h e  SVM  m o d el  h ad   th e  h ig h est  p r ec is io n   f o r   th e  co n d u ctiv e  class   ( 1 . 0 0 )   b u t th e  p r o p o s ed   m o d el  an d   R F  h ad   m o r e  b alan ce d   p er f o r m an ce   with   F1 - s co r es o f   0 . 6 7   ea ch .   T h e   p r o p o s ed   m o d el  p er f o r m ed   t h e  b est  o n   th e  m ix ed   class   with   0 . 6 7   F1 - s co r e.   T h e  r etr o   co ch lear   class   was  class if ied   p r o p er ly   b y   all  th e   m o d els  s co r i n g   F1 - s co r es  a b o v e  0 . 8 0   an d   alm o s t  p er f ec t  p r ec is io n   f o r   th e   p r o p o s ed   m o d el  a n d   SVM.   T h e  n o r m al  class   was  n o t  class if ied   p r o p er l y   b y   all   m o d els  b ec au s e  o f   its   s m all  s am p le  s ize  ( o n ly   2   in s tan ce s )   an d   all  m o d els  s tr u g g le d   to   class if y   th is   clas s   co r r ec tly .   T h e  p r o p o s ed   m o d el   was a ls o   co m p ar ed   with   ex is ti n g   m eth o d o lo g ies  [ 3 ] ,   [ 2 5 ] .   T h e  co m p a r ativ e  an aly s is   is   p r e s en ted   in   T ab le  4 .     T h e  m o d el  p r o p o s ed   in   th is   p a p er   s h o wed   b etter   r esu lts   th an   all  th e  o th er   co m p ar ed   m o d el s   in   ter m s   o f   o v er all  a cc u r ac y   ( 8 5 %).   I t  d em o n s tr ates  a   g o o d   p er f o r m an ce   ac r o s s   m o s t  class es  esp ec ially   in   p r ed ictin g   co ch lear   an d   m ix ed   h ea r in g   lo s s .   B a s ed   o n   th e  r esu lts ,   th e  p r o p o s ed   m o d el  p r o v id es  an   ef f ec tiv e  s o lu tio n   f o r   th is   class if icatio n   task .   T h er e  is   a  p o ten tial  f o r   f u r t h er   im p r o v em en t   b y   m o d el  tu n i n g ,   d a ta  au g m e n tatio n   o r   u s in g   m o r e  a d v an ce d   ar ch ite ctu r es.  T h e  r esu lts   d ep ict  th at  th e  p r o p o s ed   FNN  m o d el   ca n   ac h iev e  h ig h   class if icatio n   ac cu r ac y   f o r   h ea r in g   lo s s   p r e d ictio n .   Fu t u r e  im p r o v em e n ts   co u ld   in v o lv e  f in e - tu n in g   th e  m o d el ,   ex p lo r in g   d ee p e r   ar ch itectu r es a n d   in clu d in g   a d d itio n al  f ea tu r es to   f u r th e r   im p r o v e  class if icatio n   ac cu r ac y .       T ab le  4 .   C o m p a r ativ e  an aly s is   with   ex itin g   m eth o d   M o d e l   A c c u r a c y   ( %)   D L  [ 3 ]   81   M L  [ 2 5 ]   78   P r o p o se d   m o d e l   85       4.   CO NCLU SI O N    T h e   d iag n o s is   an d   m an ag em e n t  o f   h ea r in g   lo s s   h av e  m ad e  a  s ig n if ican t  d if f er en ce   in   r ec en t  y ea r s .   E ar ly   d etec tio n   o f   h ea r in g   lo s s   an d   in ter v en tio n   ar e  v er y   cr i tical  f o r   p r ev e n tin g   an y   lo n g - t er m   d is ab ilit y .   T h e  co n tin u o u s   r esear ch   in   th e  f i eld   o f   n ew  d iag n o s tic  tech n o lo g ies ,   as  well  as  th e  d ev elo p m en t  o f   a f f o r d ab le   tr ea tm en t  is   ess en tial  to   e n s u r e  th at   in d iv id u als  ca n   b en e f it  f r o m   tim ely   in ter v e n tio n s .   T h e  m o d el  t h at  is   p r o p o s ed   in   t h is   p ap er   s h o we d   p r o m is in g   r esu lts   in   class if y in g   h ea r in g   lo s s   o f   d if f er en t   ty p es ,   ac h iev in g   an   o v er all  ac cu r ac y   o f   8 5 %.  Ho wev er ,   th er e  ar e  s till   ch allen g es  with   m in o r ity   class es   wh ich   ca n   b e  d ea lt with   b y   u s in g   m eth o d s   s u ch   as  d ata   a u g m en tatio n   o r   ad ju s tin g   th e   weig h ts   o f   class .   T h e   ex p er im en tal  f in d in g s   s h o w  th at  th e  p r o p o s ed   DL   m o d els  ar e  ef f ec tiv e  to o ls   f o r   th e   au to m ated   class if icatio n   task s   in   h ea lth ca r e.       F UNDING   I NF O R M A T I O N    Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th e  C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Dee p a   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     Ma n ju la  Gu r u r aj  R ao   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓       C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       A   d ee p   lea r n in g   b a s ed   a p p r o a ch   fo r   h ea r in g   lo s s   d etec tio n   ( Dee p a )   1707   CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       I NF O RM E D  CO NS E N T   No t  ap p licab le.   T h is   s tu d y   u t ilizes  a  p u b licly   a v ailab le  d at aset  f r o m   UC   I r v in e  Ma c h in e   L ea r n in g   R ep o s ito r y ,   with   n o   id e n tific atio n   o f   p er s o n al   in f o r m a tio n   o r   in v o l v em en t  o f   i n d iv id u als  r eq u ir i n g     in f o r m e d   co n s en t.       E T H I CAL AP P RO V AL   No t  ap p licab le.   T h is   s tu d y   u s es  a  p u b licly   av ailab le  d ataset  f r o m   UC   I r v in e  Ma ch in e   L ea r n in g   R ep o s ito r y   an d   d o es  n o t  in v o lv e  h u m an   o r   a n im al  s u b jects;  th u s ,   n o   in s titu tio n al  r e v iew  b o ar d   ap p r o v al  o r   co m p lian ce   with   th e  Helsin k i  Dec lar atio n   is   r eq u ir ed .       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h e   d a t a   t h at   s u p p o r t   t h e   f i n d i n g s   o f   t h is   s t u d y   w il l   b e   av a i l a b l e   i n   UC   I r v i n e   Ma c h i n e   L e a r n i n g   R e p o s it o r y   a t   h t t p s : // a r c h i v e . ics . u c i . e d u / m l/ m a c h i n e - le a r n i n g - d a t a b a s es / a u d i o l o g y / a u d i o l o g y . s t a n d a r d i z e d . d a ta .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   D .   L.   B a r b o u r   e t   a l . ,   “ O n l i n e   m a c h i n e   l e a r n i n g   a u d i o m e t r y , ”   Ea r   &   H e a r i n g ,   v o l .   4 0 ,   n o .   4 ,   p p .   9 1 8 – 9 2 6 ,   J u l .   2 0 1 9 ,     d o i :   1 0 . 1 0 9 7 / A U D . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 6 6 9 .   [ 2 ]   J. - W .   W a sma n n ,   L .   P r a g t ,   R .   Ei k e l b o o m,   a n d   D .   W .   S w a n e p o e l ,   “ D i g i t a l   a p p r o a c h e s   t o   a u t o ma t e d   a n d   mac h i n e   l e a r n i n g   a ssessm e n t s  o f   h e a r i n g :   sc o p i n g   r e v i e w , ”   J o u rn a l   o f   Me d i c a l   I n t e rn e t   Re s e a rc h ,   v o l .   2 4 ,   n o .   2 ,   F e b .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 2 1 9 6 / 3 2 5 8 1 .   [ 3 ]   J.  Ze n g   e t   a l . ,   “ A   d e e p   l e a r n i n g   a p p r o a c h   t o   p r e d i c t   c o n d u c t i v e   h e a r i n g   l o ss  i n   p a t i e n t s  w i t h   o t i t i s  med i a   w i t h   e f f u si o n   u si n g   o t o sco p i c   i mag e s,”   J AM A  O t o l a ryn g o l o g y – H e a d   & N e c k   S u rg e ry ,   v o l .   1 4 8 ,   n o .   7 ,   Ju l .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 1 / j a ma o t o . 2 0 2 2 . 0 9 0 0 .   [ 4 ]   H .   B y u n ,   C .   J.   P a r k ,   S .   J.   O h ,   M .   J .   C h u n g ,   B .   H .   C h o ,   a n d   Y . - S .   C h o ,   “ A u t o ma t i c   p r e d i c t i o n   o f   c o n d u c t i v e   h e a r i n g   l o ss   u si n g   v i d e o   p n e u m a t i c   o t o s c o p y   a n d   d e e p   l e a r n i n g   a l g o r i t h m, ”   E a r  &  H e a ri n g ,   v o l .   4 3 ,   n o .   5 ,   p p .   1 5 6 3 – 1 5 7 3 ,   S e p .   2 0 2 2 ,     d o i :   1 0 . 1 0 9 7 / A U D . 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 7 .   [ 5 ]   J.  S c h l i t t e n l a c h e r ,   R .   E.   Tu r n e r ,   a n d   B .   C .   J.   M o o r e ,   “ A u d i o g r a m  e st i mat i o n   u si n g   B a y e si a n   a c t i v e   l e a r n i n g , ”   T h e   J o u r n a l   o f   t h e   Ac o u s t i c a l   S o c i e t y   o f   Am e ri c a ,   v o l .   1 4 4 ,   n o .   1 ,   p p .   4 2 1 – 4 3 0 ,   J u l .   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 2 1 / 1 . 5 0 4 7 4 3 6 .   [ 6 ]   T.   J.   G a t h m a n ,   J .   S .   C h o i ,   R .   M .   S .   V a sd e v ,   J.   A .   S c h o e p h o e r st e r ,   a n d   M .   E.   A d a ms,   “ M a c h i n e   l e a r n i n g   p r e d i c t i o n   o f   o b j e c t i v e   h e a r i n g   l o s s  w i t h   d e mo g r a p h i c s ,   c l i n i c a l   f a c t o r s ,   a n d   su b j e c t i v e   h e a r i n g   st a t u s, ”   O t o l a r y n g o l o g y – H e a d   a n d   N e c k   S u r g e r y ,    v o l .   1 6 9 ,   n o .   3 ,   p p .   5 0 4 – 5 1 3 ,   S e p .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / o h n . 2 8 8 .   [ 7 ]   J.  F .   A l S a m h o r i   e t   a l . ,   “ A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   f o r   h e a r i n g   l o ss   p r e v e n t i o n ,   d i a g n o s i s,   a n d   ma n a g e m e n t , ”   J o u rn a l   o f   M e d i c i n e ,   S u r g e ry,   a n d   P u b l i c   H e a l t h ,   v o l .   3 ,   A u g .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . g l me d i . 2 0 2 4 . 1 0 0 1 3 3 .   [ 8 ]   J.  S .   S h i n   e t   a l . ,   “ D e v e l o p me n t   a n d   c o mp a r i s o n   o f   ma c h i n e   l e a r n i n g   a n d   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l s  f o r   sp e e c h   a u d i o met r y   p r e d i c t i o n , ”   Ap p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 5 ,   n o .   6 ,   M a r .   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 5 0 6 3 0 7 1 .   [ 9 ]   J.  W e n g   e t   a l . ,   “ M a c h i n e   l e a r n i n g - b a s e d   p r e d i c t i o n   o f   t h e   o u t c o mes   o f   c o c h l e a r   i mp l a n t a t i o n   i n   p a t i e n t s   w i t h   i n n e r   e a r   mal f o r m a t i o n , ”   Eu r o p e a n   Arc h i v e s   o f   O t o - R h i n o - L a ry n g o l o g y ,   v o l .   2 8 1 ,   n o .   7 ,   p p .   3 5 3 5 – 3 5 4 5 ,   Ju l .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 0 0 4 0 5 - 0 2 4 - 0 8 4 6 3 - w.   [ 1 0 ]   Z.   D o u   e t   a l . ,   “ P u r e   t o n e   a u d i o g r a m  c l a ss i f i c a t i o n   u s i n g   d e e p   l e a r n i n g   t e c h n i q u e s , ”   C l i n i c a l   O t o l a ry n g o l o g y ,   v o l .   4 9 ,   n o .   5 ,     p p .   5 9 5 – 6 0 3 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 1 1 / c o a . 1 4 1 7 0 .   [ 1 1 ]   S .   T.   W i n k l e r ,   B .   S a c k ma n n ,   B .   P r i w i t z e r ,   a n d   M .   L a u x m a n n ,   “ E x p l o r i n g   m a c h i n e   l e a r n i n g   d i a g n o s t i c   d e c i si o n s   b a se d   o n   w i d e b a n d   i mm i t t a n c e   m e a s u r e m e n t s   f o r   o t o scl e r o s i s  a n d   d i s a r t i c u l a t i o n , ”   J o u r n a l   o f   M e d i c a l   Art i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   v o l .   7 ,     p p .   9 – 9 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 2 1 0 3 7 / j ma i - 24 - 1 0 .   [ 1 2 ]   E.   S o y l e mez   e t   a l . ,   “ P r e d i c t i n g   n o i se - i n d u c e d   h e a r i n g   l o ss  w i t h   mac h i n e   l e a r n i n g :   t h e   i n f l u e n c e   o f   t i n n i t u s  a s  a   p r e d i c t i v e   f a c t o r , ”   T h e   J o u r n a l   o f   L a r y n g o l o g y   &   O t o l o g y ,   v o l .   1 3 8 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 0 3 0 – 1 0 3 5 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 7 / S 0 0 2 2 2 1 5 1 2 4 0 0 0 9 4 X .   [ 1 3 ]   M .   K a s sj a ń s k i   e t   a l . ,   “ E f f i c i e n c y   o f   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   me t h o d s  f o r   h e a r i n g   l o ss  t y p e   c l a ss i f i c a t i o n :   a n   e v a l u a t i o n , ”   J o u rn a l   o f   Au t o m a t i o n ,   Mo b i l e   R o b o t i c s   a n d   I n t e l l i g e n t   S y s t e m s ,   v o l .   1 8 ,   n o .   3 ,   p p .   2 8 – 3 8 ,   S e p .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 4 3 1 3 / J A M R I S / 3 - 2 0 2 4 / 1 9 .   [ 1 4 ]   M .   G .   C r o w s o n   e t   a l . ,   “ A u t o A u d i o :   d e e p   l e a r n i n g   f o r   a u t o ma t i c   a u d i o g r a m   i n t e r p r e t a t i o n , ”   J o u rn a l   o f   Me d i c a l   S y st e m s ,   v o l .   4 4 ,   n o .   9 ,   S e p .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 0 9 1 6 - 0 2 0 - 0 1 6 2 7 - 1.   [ 1 5 ]   S .   C a l a b r e se ,   E.   D o n a t i ,   a n d   C .   C h o u s i d i s,  “ P r e d i c t i o n   o f   h e a r i n g   l o ss   t h r o u g h   a p p l i c a t i o n   o f   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k , ”   AES   C o n v e n t i o n   P a p e rs  Fo r u m ,   v o l .   1 4 8 ,   2 0 2 0 .   [ 1 6 ]   D .   H e p si b a   a n d   J.   Ju s t i n ,   “ R o l e   o f   d e e p   n e u r a l   n e t w o r k   i n   s p e e c h   e n h a n c e men t :   a   r e v i e w , ”   i n   Ar t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   ( S L AAI - I C AI   2 0 1 8 ) ,   2 0 1 9 ,   p p .   1 0 3 – 1 1 2 .   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 981 - 13 - 9 1 2 9 - 3 _ 8 .   [ 1 7 ]   J.  S .   S h i n ,   J.  M a ,   S .   J .   C h o i ,   S .   K i m ,   a n d   M .   H o n g ,   “ D e v e l o p m e n t   o f   a   d e e p   l e a r n i n g   m o d e l   f o r   p r e d i c t i n g   s p e e c h   a u d i o m e t r y   u si n g   p u r e - t o n e   a u d i o me t r y   d a t a , ”   Ap p l i e d   S c i e n c e s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   2 0 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / a p p 1 4 2 0 9 3 7 9 .   [ 1 8 ]   M .   K a ssj a ń s k i   e t   a l . ,   “ A u t o ma t e d   h e a r i n g   l o ss t y p e   c l a ssi f i c a t i o n   b a s e d   o n   p u r e   t o n e   a u d i o m e t r y   d a t a , ”   S c i e n t i f i c   Re p o r t s ,   v o l .   1 4 ,   n o .   1 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / s 4 1 5 9 8 - 0 2 4 - 6 4 3 1 0 - 2.   [ 1 9 ]   H. - C .   C h u ,   Y . - L.   Z h a n g ,   a n d   H . - C .   C h i a n g ,   “ A   C N N   s o u n d   c l a ss i f i c a t i o n   mec h a n i sm   u s i n g   d a t a   a u g me n t a t i o n , ”   S e n so rs ,   v o l .   2 3 ,   n o .   1 5 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 3 1 5 6 9 7 2 .   [ 2 0 ]   S. - C .   Li n   e t   a l . ,   “ A r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k - a ss i st e d   c l a ss i f i c a t i o n   o f   h e a r i n g   p r o g n o s i s  o f   s u d d e n   se n s o r i n e u r a l   h e a r i n g   l o ss  w i t h   v e r t i g o , ”   I EEE   J o u rn a l   o f   T r a n sl a t i o n a l   En g i n e e ri n g   i n   H e a l t h   a n d   Me d i c i n e ,   v o l .   1 1 ,   p p .   1 7 0 – 1 8 1 ,   2 0 2 3 ,     d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / J TEH M . 2 0 2 3 . 3 2 4 2 3 3 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            I SS N :   2252 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   2 ,  Ap r il 2 0 2 6 :   1 7 0 1 - 1 7 0 8   1708   [ 2 1 ]   T.   K h a j o n k l i n   e t   a l . ,   “ U t i l i z i n g   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k s  f o r   e s t a b l i sh i n g   h e a r i n g - l o ss   p r e d i c t i n g   m o d e l s  b a se d   o n   a   l o n g i t u d i n a l   d a t a se t   a n d   t h e i r   i m p l i c a t i o n s  f o r   m a n a g i n g   t h e   h e a r i n g   c o n s e r v a t i o n   p r o g r a m,”   S a f e t y   a n d   H e a l t h   a t   W o rk ,   v o l .   1 5 ,   n o .   2 ,     p p .   2 2 0 – 2 2 7 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s h a w . 2 0 2 4 . 0 2 . 0 0 4 .   [ 2 2 ]   E.   M .   C á r d e n a s ,   J.  P .   d e   l a   R .   G u t i é r r e z ,   L .   M .   A .   Lo b o ,   a n d   G .   O .   R u i z ,   “ A u t o ma t i c   d e t e c t i o n   a n d   c l a ssi f i c a t i o n   o f   h e a r i n g   l o ss   c o n d i t i o n s   u s i n g   a n   a r t i f i c i a l   n e u r a l   n e t w o r k   a p p r o a c h , ”   i n   P a t t e r n   Re c o g n i t i o n   ( M C PR   2 0 1 9 ) ,   2 0 1 9 ,   p p .   2 2 7 – 237 ,     d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / 9 7 8 - 3 - 030 - 2 1 0 7 7 - 9 _ 2 1 .   [ 2 3 ]   B .   W i l so n ,   “ D i g i t a l   si g n a l   p r o c e ssi n g   a p p l i c a t i o n s  f o r   h e a r i n g   a c c e ss i b i l i t y , ”   I EEE  S i g n a l   Pr o c e ss i n g   Ma g a zi n e ,   v o l .   2 0 ,   n o .   5 ,     p p .   1 4 – 1 8 ,   S e p .   2 0 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / M S P . 2 0 0 3 . 1 2 3 6 7 6 9 .   [ 2 4 ]   M .   A .   B o l a r i n w a   a n d   M .   E .   A y o m a ,   “ D e v e l o p m e n t   o f   a   s i g n a l   p r o c e ssi n g   a l g o r i t h m   f o r   f e e d b a c k   ( n o i s e )   r e d u c t i o n   i n   h e a r i n g   a i d s   u si n g   t h e   s p e c t r a l   s u b t r a c t i o n   t e c h n i q u e , ”   Eu ro p e a n   J o u r n a l   o f   El e c t ri c a l   E n g i n e e ri n g   a n d   C o m p u t e r  S c i e n c e ,   v o l .   8 ,   n o .   3 ,     p p .   2 1 – 2 8 ,   J u n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 2 4 0 1 8 / e j e c e . 2 0 2 4 . 8 . 3 . 6 2 4 .   [ 2 5 ]   S .   Li   e t   a l . ,   “ O p t i m i z i n g   a   c l a ssi f i c a t i o n   m o d e l   t o   e v a l u a t e   i n d i v i d u a l   su s c e p t i b i l i t y   i n   n o i se - i n d u c e d   h e a r i n g   l o ss :   c r o ss - se c t i o n a l   st u d y , ”   J MI R  P u b l i c   H e a l t h   a n d   S u rv e i l l a n c e ,   v o l .   1 0 ,   p p .   e 6 0 3 7 3 – e 6 0 3 7 3 ,   N o v .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 2 1 9 6 / 6 0 3 7 3 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS        De e p a           re c e iv e d   th e   P h .   D .   in   Co m p u ter  S c ien c e   En g in e e rin g   fr o m   Visv e sv a ra y a   Tec h n o l o g ica l  Un i v e rsity ,   I n d ia .   S h e   is  c u rre n tl y   w o rk i n g   a s   a n   a ss istan t  p ro fe ss o r  a t  In fo rm a ti o n   S c ien c e   an d   En g in e e rin g   a t   NMAM   I n stit u te  o f   Te c h n o l o g y ,   Ni tt e ,   I n d ia.   He r  re se a rc h   in tere sts  a re   in   th e   field s  o f  c o m p u ter  v isio n   a n d   d i g it a l  ima g e   p ro c e ss in g .   S h e   h a s   p u b li sh e d   se v e ra l  p a p e rs  i n   i n ter n a ti o n a l  jo u rn a ls  a n d   c o n fe re n c e s.  S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t   e m a il :  d e e p a sh e tt y 1 7 @n i tt e . e d u . i n .         Ma n ju l a   G u r u r a j   Ra o           re c e iv e d   t h e   d e g re e   o f   P h .   D .   in   Co m p u ter  S c ien c e   fro m   Ja in   Un i v e rsity ,   Ba n g a l o re ,   In d i a .   S h e   is   a   p r o fe ss o r  sc ien c e   a n d   e n g i n e e rin g   a t  NMA M   In stit u te  o f  Tec h n o lo g y ,   Nitt e ,   I n d ia .   He r  re se a r c h   in tere sts  a re   in   ima g e   p ro c e ss in g ,   c o m p u ter  v isio n ,   DL ,  a n d   NLP .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a t  e m a il :  d r . m a n ju lag u r u ra jh @n i tt e . e d u . in .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.