Laserinterferometrische Messung der Eingangsimpedanz am Trommelfell zur Erfassung des mechanischen Zustandes des Innenohres beim Menschen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
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 Inneohr 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.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- 2007. Distortion product otoacoustic emissions measured as vibration on the eardrum of human subjects. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 1546–1551
Dalhoff, E., Turcanu, D., Zenner, H.-P., Gummer, A.W.
- 2007. Laser-Doppler-vibrometrische Messungen von DPOAE an Menschen. HNO 55, 930-937
Turcanu, D., Dalhoff, E., Zenner, H.-P., Gummer, A.W.
- 2007. On the way to differentially diagnosing middle-ear and inner-ear disorders. In: Huber, A., und Eiber, A. (Hrsg.): Middle Ear Mechanics in Research and Otology, World Scientific, Singapore, pp. 53-58
Turcanu, D., Dalhoff, E., Zenner, H.-P., Gummer, A.W.
- 2008. Accuracy of vibration distortion product otoacoustic emissions for estimating hearing threshold. 31st Midwinter research meeting of the Assoc. Res. Otolaryngol. 685
Turcanu, D., Dalhoff, E., Müller, M., Zenner, H.-P., Gummer, A.W.
- 2008. Estimating a reverse transfer function of the eardrum from vibration otoacoustic emissions. 31st Midwinter research meeting of the Assoc. Res. Otolaryngol. 537
Dalhoff, E., Turcanu, D., Zenner, H.-P., Gummer, A.W.
- 2008. Hearing threshold estimation in humans using distortion product otoacoustic emissions measured with a pulsed paradigm. 31st Midwinter research meeting of the Assoc. Res. Otolaryngol. 686
Vetešník, A., Turcanu, D., Dalhoff, E., Gummer, A.W.
- 2009. A middle-ear reverse transfer function computed from vibration measurements of otoacoustic emissions on the ear drum of the guinea pig. In: Cooper, N.P., and Kemp, D. (eds.): Mechanics of Hearing, World Scientific, Singapore, pp. 15-18
Dalhoff, E., Turcanu, D., Gummer, A.W.
- 2009. Accuracy of velocity distortion product otoacoustic emissions for estimating mechanically based hearing loss. Hear. Res. 251, 17-28
Turcanu, D., Dalhoff, E., Müller, M., Zenner, H.-P., Gummer, A.W.
- 2009. Extraction of sources of distortion product otoacoustic emissions by onset-decomposition. Hear. Res. 256, 21-38
Vetešník, A., Turcanu, D., Dalhoff, E., Gummer, A.W.
- 2009. Removal of the DPOAE second generation source with a pulsed paradigm method improves hearing threshold estimation in humans. In: Cooper, N.P., and Kemp, D. (eds.): Mechanics of Hearing, World Scientific, Singapore, pp. 223-224
Turcanu, D., Vetešník, A., Dalhoff, E., Gummer, A.W.
