Entwicklung von Kalibrierverfahren zur optimierten Auslösung und Messung otoakustischer Emissionen
Final Report Abstract
Durch Distorsionsprodukt-Otoakustische Emissionen (DPOAE) können quantitative und frequenzspezifische Informationen über den Sensitivitäts- und Kompressionsverlust des cochleären Verstärkers gewonnen werden. Es handelt sich um Verzerrungsprodukte verschiedener Ordnung, deren Stärke entscheidend vom Frequenz- und Pegelverhältnis der beiden Primärtöne abhängt. Daher ist eine exakte Kalibrierung der applizierten Schalldruckpegel zur Erzielung zuverlässiger Messergebnisse unerlässlich. Bei der Kalibrierung von DPOAE-Messsystemen ist auf Grund des Störeinflusses stehender Wellen die Bestimmung des wahren Schalldrucks am Trommelfell ein bislang ungelöstes Problem. Das Einbringen von Wandlern in den Gehörgang unmittelbar an das Trommelfell könnte die Stimulus-Kalibrierung wesentlich verbessern, was allerding allerdings in der klinischen Praxis nicht realisierbar ist (Beeinträchtigung des Wohlbefindens oder gar Gefährdung des Patienten). Ziel des Projektes war folglich die Entwicklung eines Kalibrierverfahrens zur Optimierung der akustischen Stimulation und zur genaueren Erfassung der cochleären Reizantwort. Dieses Verfahren sollte mit Hilfe des OAE-Mess-Systems selbst durchführbar sein. Ein weiteres Ziel war die Entwicklung eines auf einem psychoakustischen Test basierenden Evaluationsverfahrens zur Überprüfung des am Trommelfell erzeugten Reizpegels. Dieses Verfahren sollte unabhängig vom verwendeten Mess-System sein. Ferner sollte die Einflussstärke der Temperatur, der Probandenlage und des statischen Umgebungsdrucks auf die DPOAE untersucht werden. Untersuchungen zum Einfluss des Nahfeldes und die Bestimmung des akustischen Zentrums durch Finite-Elemente-Simulationen haben ergeben, dass für mittlere Gehörgangsdurchmesser (= 8 mm) und -längen (= 25 mm) der Unterschied zwischen geometrischer und akustisch wirksamer Länge < 1 mm, d. h., kleiner als 4 % ist. Die DPOAE-Sonde kann durch Quellenparameter beschrieben werden, z. B. Schallfluss und Admittanz.. Der Einfluss des Gehörgangsstopfens auf die Quellparameter ist gering, weil sich die Vorder-und Rückseiten (Stirnflächen) des Stopfens als nahezu schallhart (|r| >0.9) herausgestellt haben. Die Temperatur im Gehörgang beeinflusst die Quellparameter. Als Ergebnis der Untersuchungen wird empfohlen, an kalten Wintertagen Patienten ca. 10 min Aufwärmzeit zu gewähren. Die DPOAE-Pegel sind abhängig vom Druck im äußeren Gehörgang (entsprechend auch vom Druck im Mittelohr, 6 dB / kPa). Die Lage des Probanden scheint eine untergeordnete Rolle zu spielen. Zur quellenorientierten DPOAE-Messung wurde ein Schaumstoffstöpsel-Prototyp mit änderbarer Impedanz angefertigt, dessen Impedanzen hinreichend verschieden sind, um die Quellparameter der vom Trommelfell gesendeten DPOAE zu bestimmen. Ferner wurde ein Konzept entwickelt, nach dem die OAE-Sonde den Schalldruck im Gehörgang an zwei verschiedenen Mikrofon-Orten misst, um die l/4-Senke im Frequenzgang zu umgehen. Beide Konzepte wurden zum Patent angemeldet. Die erzielten Ergebnisse führten zu einer neuen Kalibriermethode, der trommelfellbezogenen Im-Ohr-Kalibrierung. Das psychoakustische Evaluierungsverfahren wurde wurde mittels Schlauchmikrofon-Messungen mit in der Nähe des Trommelfells etabliert. Zur Überprüfung der Ergebnisse in der Praxis wurde die neue Kalibriermethode in eine Forschungsplattform implementiert und ein optimales DPOAE-Reizparadigma entwickelt. Erste Vergleichsmessungen zwischen neuer und bisheriger Kalibriermethode zeigten, dass Hörschwellenmessungen mit geringerer Streuung und kleinem Schätzfehler resultieren.
Publications
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(2011). "Otoacoustic emission retrograde standing waves caused by eartip foams", Applied Acoustics, 72, 470-476
Zebian M., Fedtke T., Hensel J.
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(2011). "Uncertainty study on the characterisation of ear canal probes", Systems of information processing, 1(91), 116122
Zebian M., Galovska M., Hensel J., Fedtke T.
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(2012). "Calibration of Distortion Product Otoacoustic Emission Probes", Mensch & Buch Verlag (ISBN: 978-3-86387-128-4). Zugl. Dissertation, TU Braunschweig
Zebian M.
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(2012). "How the cross-sectional discontinuity between ear canal and probe affects the ear canal length estimation", Journal of the Acoustical Society of America, 132, EL8-EL14
Zebian M., Hensel J., Fedtke T.
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(2013). "Distortion product otoacoustic emissions upon ear canal pressurization", Journal of the Acoustical Society of America, 133(4), EL331-EL337
Zebian M, Schirkonyer V, Hensel J, Vollbort S, Fedtke T, Janssen T
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(2013). Warm-up time in human ear canals upon occlusion by an eartip. Acustica/Acta Acustica 99, S. 678-681
Zebian M, Hensel J, Vollbort S, Fedtke T
