Laserinterferometrische Vibrationsmessung am Trommelfell zur Erfassung des mechanischen Zustandes des Mittel- und Innenohres beim Menschen
Final Report Abstract
Wir haben verschiedene Verfahren zur Schätzung der individuellen Hörschwelle mittels Wachstumsfunktionen von Distorsionsprodukt-otoakustischen Emissionen (DPOAE) untersucht. Dabei wurden DPOAE in einem Frequenzbereich von 4-9,5 kHz sowohl mit einem neuen, hochauflösenden Laservibrometer als Schwingung des Trommelfells im offenen Schallfeld als auch mit konventionellen, akustischen Sonden im geschlossenen Schallfeld untersucht. Die Messung von DPOAE als Schwingung des Trommelfells ergab Amplituden von etwa 1-8 pm Amplitude. Die Extrapolation von DPOAE- Wachstumsfunktionen wurde nach einem bekannten Verfahren zur Schätzung der individuellen Hörschwelle eingesetzt und ergab eine Standardabweichung der Schwellenschätzung von 8,6 dB gegenüber 16,7 dB bei Verwendung einer konventionellen Sonde im geschlossenen Schallfeld, wobei Wachstumsfunktionen bei denselben Probanden, denselben Frequenzen, und denjenigen Anregungspegeln einbezogen wurden, bei denen auch in den Lasermessungen der Rauschabstand ausreichte (25-35 dB SPL). Bezog man dagegen alle DPOAE-Werte einer Wachstumsfunktion ein, die bei der rein akustischen Methode ausreichenden Rauschabstand errreichten (geringster Anregungsschallpegel: typ. 25 dB SPL), erhöhte sich die Genauigkeit der Schwellenschätzung auf 11 dB, ein Wert, der mit anderen Publikationen übereinstimmt. Wir gehen daher davon aus, dass die Schwellenschätzung im offenen Schallfeld noch auf 6-7 dB Standardabweichung verbessert werden kann. Wir führen die höhere Genauigkeit der laservibrometrisch durchgeführten Schwellenschätzung auf die gegenüber der konventionellen Messung im geschlossenen Schallfeld reduzierten Kalibrationsprobleme des Schalldrucks am Trommelfell zurück. Im niedrigeren Frequenzbereich von bis zu 4 kHz tritt oft eine sogenannte Feinstruktur in DPOAE-Messungen insbesondere bei normalhörenden Personen auf, die die Spezifizität von auf DPOAE basierten Diagnosen erheblich einschränkt. In diesem Frequenzbereich spielen Kalibrationsprobleme bei der Messung im geschlossenen Schallfeld eine untergeordnete Rolle. Wir haben ein Verfahren zur Extraktion des Zeitsignals von DPOAE untersucht und eine Methode entwickelt, daraus das Signal der sogenannten primären Quelle zu extrahieren, während die sekundäre Quelle fast vollständig unterdrückt wird. In der auf diesem Verfahren basierten Schwellenschätzung konnten wir die Schätzgenauigkeit bei Probanden mit ausgeprägter Feinstruktur von 12 dB auf ebenfalls 6 dB reduzieren. Laservibrometrische Messungen am Trommelfell wurden in der Vergangenheit typischerweise für die Diagnostik von Pathologien des Mittelohres eingesetzt. Dabei wird der Frequenzgang der Schwingungsantwort des umbo auf einen Multitonstimulus beurteilt. Wir haben daher an Meerschweinchen untersucht, ob die Verbindung der Schwellenschätzung mittels DPOAE-Wachstumsfunktionen und der Messung der Schwingungsantwort des umbo eine treffsichere Differentialdiagnose von Störungen in der Mittelohrübertragung und Störungen des cochleären Verstärkers im Innenohr zuläßt. In unserer Untersuchung ergab sich, dass die Schallleitungstörungen, welche einer Hammerkopffixation im Menschen entsprechen, ab einem Hörverlust von 10 dB zuverlässig erkennbar waren, da hier die Steigung der DPOAE-Wachstumsfunktionen mit der Verringerung der Schwingungsantwort des umbo übereinstimmt. Dagegen zeigte sich, dass Schädigungen des cochleären Verstärkers zumindest bei leichten bis mittleren Ausmaß (<30 dB) kaum zu einer Verringerung der Steigung der Wachstumsfunktionen führt, während sie durch die Schwellenschätzung zuverlässig erfaßt werden. Die Nutzung einer laservibrometrisch gemessenen Rüchwärtsübertragungsfunktion scheint ein Potential für eine genauere, modellbasierte Quantifizierung des Mittelohranteils zu liefern.
Publications
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