Ist der „Beobachtereffekt“ in der Praxis der Echtohrmessung vorhanden?

21. Mai 2023 | Forschung | 0 |

Wann immer wir vom Beobachtereffekt sprechen, haben wir wahrscheinlich Assoziationen mit der Quantenmechanik und nicht mit der Gesundheit des Gehörs. Der Beobachtereffekt tritt auf, wenn die Beobachtung einer Situation oder eines Phänomens diese notwendigerweise verändert, wie von Baclawski erwähnt.1 Ein Beispiel für den Beobachtereffekt aus der klassischen Mechanik wäre die Messung des Drucks in einem Autoreifen. Dies ist schwierig durchzuführen, ohne einen Teil der Luft abzulassen und so den Druck zu verändern. Könnte das Vorhandensein eines Sondenschlauchs (PT) zu einem ähnlichen Effekt bei der Echtohrmessung (REM) führen, wenn geschlossene und Doppeldome verwendet werden?

Herkömmliche Hörgeräte basieren meist auf Ohrmuscheln, die nach der Form eines Silikonabdrucks vom Ohr des Patienten hergestellt werden. Neben der akustischen Leistung sollte ein solcher Ohrhörer auch genügend Tragekomfort und Halt bieten, damit alles an Ort und Stelle bleibt.

Die Verwendung von Kuppeln anstelle von maßgefertigten Ohrhörern ist in den letzten zwei Jahrzehnten immer beliebter geworden. Die Kuppel ist ein „Instant-Fit“-Ohrhörer aus Silikonmaterialien oder silikonähnlichen Materialien. Bis vor Kurzem wurde wenig über die akustischen Auswirkungen des Anbringens dieser Sofort-Ohrstöpsel geforscht. Neu veröffentlichte Forschungsarbeiten von Cubick et al2 ermöglichen Audiologen (AuDs) und Hörakustikern (HCPs) ein besseres Verständnis verschiedener Dome-Typen und ihrer akustischen Wirkung im Ohr.

Bei Sonion ist uns die Komplexität aufgefallen, als wir versuchten, die akustischen Auswirkungen geschlossener Kuppeln während der Entwicklung unseres jüngsten Valve Receiver-in-Canal (VRIC) zu klassifizieren, der zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand wechseln kann(Abbildung 1).

Wenn es darum geht, dieses Produkt mechanisch und akustisch in den Gehörgang einzupassen, widersprechen unsere internen Laborergebnisse den REM-Ergebnissen anderer veröffentlichter Ergebnisse. Aufgrund dieser Diskrepanz haben wir Grund zu der Annahme, dass eine wesentliche Tatsache über REM mit geschlossenen Kuppeln ständig übersehen wird. Wir weisen auf die Situation hin, in der wir eine gut abdichtende (geschlossene) Kuppel anstreben. In der neuesten Forschung2 wird von einer Doppelkuppel gesprochen. Wir vermuten, dass während ihrer Messungen das Vorhandensein von PT im Gehörgang aufgrund einer Änderung des mechanischen Zustands als vorübergehender Entlüftungseffekt wirkt. In einem Artikel von Berger3 erwähnt der Autor diesen Entlüftungseffekt, es werden jedoch keine Messdaten vorgelegt, um das Ausmaß des unbeabsichtigt erzeugten Lecks zu quantifizieren.

In dieser Arbeit wollen wir untersuchen, ob das Sondenrohr tatsächlich zu einem Entlüftungseffekt bei REM-Messungen führt und wie signifikant dieser ist. Zu diesem Zweck haben wir die folgenden drei Experimente entworfen, um die Hypothese zu beweisen oder zu widerlegen.

Aufstellen

In diesem Experiment soll untersucht werden, wie effizient eine geschlossene Kuppel einen Ohrsimulator von Umgebungsgeräuschen isoliert. Um die Abdichtung zu berechnen, vergleichen wir einen Simulator mit offenem Ohr mit einem verschlossenen. Für diese Messung verwenden wir die folgende Ausrüstung(Figur 2):

Methodik

Der Ohrsimulator wird in der Interacoustics-Messbox TBS25 platziert(1) , und es wird ein Tondurchlauf angezeigt. Der Schalldruckpegel des Tonsweeps beträgt 95 dB SPL. Das Ohrsimulatormikrofon zeichnet den Schalldruck in dBV im offenen Ohrsimulator (A2Eopen) auf.(2) . Die Abkürzung A2E steht für Ambient to Ear. Das Audio Precision-Instrument(4)zeichnet das Mikrofonsignal des Ohrsimulators auf und treibt gleichzeitig den internen Lautsprecher im TBS25 an(3)über einen Sonion-Verstärker.

Wir legen unsere Probe in den Ohrsimulator und messen die geschlossene Simulatorantwort (A2Eclosed) in dBV(3) . Der Schalldruckpegel des Tonsweeps beträgt wiederum 95 dB SPL.

Wir platzieren einen Sondenschlauch zwischen der Kuppel und dem Eingang des Ohrsimulators. Die Röhrchen, die wir in allen Experimenten verwenden, stammen vom Hersteller Etymotic. Diese sind weit verbreitet und repräsentieren reale Bedingungen. Eine Sichtprüfung zeigt, dass die Abdichtung des Ohrsimulators nicht mehr 100 %ig ist(5 und 7) . Wir wiederholen die Messung und beobachten aufgrund dieser Platzierung des Sondenrohrs einen akustischen Entlüftungseffekt. Wir nennen diese A2Eprobe-Röhre. Das Ventil RIC (VRIC) verfügt über einen gedruckten Sondenrohrkanal, der durch den Prototyp (Dummy) verläuft.(7) . Wir achten darauf, dass bei den Messungen im Ohrsimulator dieser Entlüftungskanal mit Kitt verschlossen wird(8) . Der PT ist an der Spitze mit Kleber versiegelt.

Ergebnisse

Wir verwenden die Begriffe Einfügedämpfung (IL) und Dichtung (S) etwas locker, während die korrekte Fachsprache für Messungen im echten Ohr „Real Ear Occluded Insertion Gain“ (REOIG) ist.

Wir berechnen IL (geschlossen) = A2E geschlossen / A2E offen (dB) und IL (Sondenrohr) = A2E Sondenrohr / (A2E offen (dB)

Schlussfolgerungen zu Experiment 1

Beide Proben bieten eine angemessene Flachdichtung über die gesamte Bandbreite, falls das Sondenrohr fehlt. Die PT-Präsenz im Ohrsimulator fungiert als Tiefpassfilter mit einer Eckfrequenz zwischen 400 Hz und 500 Hz. Das PT-Präsenz beeinflusst die akustische Abdichtung bei niedrigen Frequenzen erheblich und weist große Ähnlichkeit mit den REOIG-Doppelkalottenkurven auf.2 Die Abdichtung für den VRIC beträgt ~25 dB (250 – 500 Hz), und die Abdichtung für die OEM-RIC-Doppelkalotte beträgt ~ 37 dB (250 – 500 Hz)(Figur 3).

Aufstellen

Bei diesem Experiment handelt es sich um die Untersuchung der PT-Präsenz mithilfe eines Prototyps im Gehörgang mit einem 3100-BA-Empfänger, der mit einem eingebetteten Mikrofon (MEMS TDK T4064) ausgestattet ist, das im hinteren Volumen des Empfängers platziert ist. Anstatt den PT als Messgerät zu verwenden, nutzen wir den PT nur als mechanische Störung. Zehn Probanden (Sonion-Kollegen) meldeten sich freiwillig zur Teilnahme an diesem Experiment. Keiner von ihnen hat Erfahrung im Tragen von Hörgeräten und vor Beginn wurde eine Otoskopie durchgeführt.

Wir stellen sicher, dass wir eine 5-mm-Verlängerung des Mikrofonausgangs über die Kuppeloberseite hinaus zulassen, um einen Nahbesprechungseffekt des schmalen akustischen Ausgangs zu vermeiden(Figur 4)wie in der Arbeit von Burkhard et al.4 diskutiert

Methodik

Bei der Auswahl der Dome-Größe werden die folgenden Schritte befolgt: Der Dome wird typischerweise um die zweite Biegung des Gehörgangs platziert(Abbildung 5).

Die Auswahl der Kuppel ist nun das Ergebnis der Befolgung eines bestimmten Verfahrens. Normalerweise wählen Audiologen die Kuppelgröße intuitiver aus. Dies ist zum Starten des Anpassungsprozesses in Ordnung, für dieses Experiment jedoch ungeeignet.

Wir führen 30 Messungen mit und ohne vorhandenem Sondenrohr durch. Ein Proband dient der Erprobung des Verfahrens und geht auch in die Daten ein. Damit kommen wir auf insgesamt 62 Kurven.

Drei Hypothesen werden in dargestellt(Abbildung 6)wie sich die mechanische Kuppelbefestigung auf die PT-Präsenz auswirken würde.

Ergebnisse

Abbildung 7 zeigt, wie wir den PT-Entlüftungseffekt berechnen. Abbildung 8 zeigt den Entlüftungseffekt für 31 Messungen. Der gemessene Entlüftungseffekt ist signifikant und deutet daher auf Hypothese 2 hin(Abbildung 6) . Ohne das Sondenrohr sehen die Kurven flach aus, und wenn das Sondenrohr angebracht ist, weisen die Kurven unterschiedliche Roll-offs auf.

Aufgrund des Entlüftungseffekts des Sondenrohrs beobachten wir unterschiedliche Roll-Offs. Der Unterschied zwischen PT/NPT verringert sich, wenn wir zu höheren Frequenzen gehen(Abbildung 8) . Das Histogramm (Abbildung 9) zeigt die Messgenauigkeit bei 250 Hz. Sieben von 31 Fällen zeigen einen hohen Entlüftungseffekt im Bereich von -20 dB bis -5 dB. Wir stellen außerdem fest, dass 6 Probanden in diesen Bereich mit hoher Auswirkung fallen.

Interessant ist, wie sich die Ausbreitung des Sondenrohrentlüftungseffekts verteilt.(Abbildung 9)zeigt das Histogramm und gibt weitere Interpretationen.

Schlussfolgerungen zu Experiment 2

Aus diesem Experiment können wir schließen:

Aufstellen

Das Forschungsinstitut Hörzentrum Oldenburg Deutschland hat (n=9) Benutzer mit (n=18) Ohren eingeladen. Diese Probanden wurden zuvor in ihrer Klinik für die VRIC-Fit-Rate-Studie ausgewählt(Tabelle 1) . Diese Motive wurden mit 10-mm-Kuppeln ausgestattet und ausgewählt. Die Probanden werden an das Tragen von Hörgeräten gewöhnt und qualifizieren sich für das nächste „Experiment“.

Das im Hörzentrum für Einfügedämpfungsmessungen verwendete REM-Gerät ist Natus Otometrisches (Freefit).

Methodik

Die VRIC-Prototypen sind so konzipiert, dass der PT des REM-Systems durch das Probengehäuse ragen kann. Auf diese Weise vermeiden wir mechanische Störungen durch PT. Wir können den Kuppeldurchmesser für die Prototyp-RICs auswählen (9-10-11 mm).

Hinweis: Prototypen werden mit einem Entlüftungskanaldurchmesser von d = 0,95 mm gedruckt, sodass die Sondenrohre gut passen(Abbildung 10) . Verschiedene im Hörzentrum verwendete OEM-Sondenrohre passten aufgrund der engen Toleranzen nicht in den aufgedruckten Entlüftungskanal im Prototyp.

Alle Messungen in Oldenburg, Deutschland, werden von medizinischen Fachkräften durchgeführt. Die HCPs konnten sich mit dem Messaufbau vertraut machen, bevor die eigentlichen Testdaten erfasst wurden. Nach jeder Messung wird das Rohr auf versehentliche Verstopfungen überprüft. Die Motive werden mit einem Azimut von 0 Grad innerhalb von 1 Meter vor dem Lautsprecher positioniert. Es wird ein Rosa-Rauschen-Stimulus von 70 dB SPL mit einem 10-Sekunden-Intervall und einer Terzbandfilterung verwendet.

Bei der Messung der Dichtungsqualität vergleichen wir den Schalldruckpegelunterschied in SPL in (dB) im Gehörgang nahe dem Trommelfell mit dem Referenzmikrofon. Dies wird für die Situation mit offenem Gehörgang im Vergleich zu einer Situation mit verschlossenem Gehörgang durchgeführt. Jeder REUG wird einmal für das linke und das rechte Ohr durchgeführt. Jeder REOG wird für jede Kuppelgröße dreimal durchgeführt. Damit kommen wir bei jedem Probanden auf 20 Messungen für beide Ohren. Aus diesen 20 Messungen werden 18 Einfügedämpfungskurven für jedes Subjekt berechnet. Insgesamt haben wir 156 Messungen gesammelt. Das Motiv VP09 passte nicht in jede Kuppelgröße. Die Messdaten werden dann mit MATLAB verarbeitet.

Ergebnisse

Die Messungen der Einfügungsdämpfung des Hörzentrums sind in der Grafik dargestellt(Abbildung 11) . Im oberen Diagramm zeichnen wir die Ergebnisse der Einfügungsdämpfung für die All-Dome-Größen für alle Ohren auf. Nach der Optimierung erhalten wir das untere Diagramm. Das Optimierungskriterium für die Kuppel basiert auf dem Maximum (IL) aus drei Messungen über einen Frequenzbereich von 100 bis 1000 Hz für eine bestimmte Kuppelgröße. Der durchschnittliche Einfügungsverlust (IL) für das VRIC ist aufgetragen, wobei der schattierte (blaue) Bereich +/- 1 SD vom Durchschnitt darstellt.

Schlussfolgerungen zu Experiment 3

Die Ergebnisse des Hörzentrums Oldenburg zeigen ganz andere Einfügedämpfungsergebnisse als Cubick et al.2 Die am besten passenden Domes pro einzelnem Ohr(Abbildung 11, unten) zeigt, wie effizient wir mit den Sleeve-Dome-Prototypen den Gehörgang verschließen können. In geringerem Maße gilt dies auch für den Durchschnitt aller Kuppelgrößen zusammen (156 Messungen). Wir glauben, dass diese Ergebnisse auch die Verwendung ähnlicher auf dem Markt erhältlicher Doppelkuppeln widerspiegeln.

Das Argument der kreisförmigen versus elliptischen Form wird von Blau et al. diskutiert.6 Die Autoren theoretisieren den Grund, warum sie einen niedrigeren als erwarteten Niederfrequenzausgang messen. Sie erklären dies mit dem Unterschied zwischen der Form des typischen Dome- und Double-Dome-Kopplers (kreisförmig) und der Form der meisten Gehörgänge (elliptisch). Experiment 1 zeigt jedoch auch, dass es eine alternative Erklärung gibt und Experiment 2 zeigt, dass flache Antwortkurven auch in echten Ohren möglich sind. Wenn wir einen Sondenschlauch im Ohr haben (Koppler), erzeugen wir einen Tiefpassfilter. Diese kleine Öffnung mit sehr geringer akustischer Masse und kurzer Länge erleichtert es niederfrequenten Schall, in das Ohr einzudringen oder es zu verlassen (Koppler). Andererseits nimmt dieser Einfluss der PT-Präsenz mit zunehmender Länge der parallelen Entlüftung ab. Dies ist bei den meisten benutzerdefinierten Shells der Fall.

Neben der Qualität des mechanischen Anpassungsprozesses bietet die Anwesenheit des PT die einfachste Erklärung mit den geringsten Annahmen, um die beobachtete Diskrepanz zwischen realen Daten und unseren eigenen Laborergebnissen zu erklären. Daher unser Hinweis auf den Beobachtereffekt.

Der Nachweis erfolgt durch:

Diskussion

Wir, die Autoren, fragen uns, wie sich diese Studie auf frühere veröffentlichte Arbeiten mit einem ähnlichen Umfang auswirkt. Beispielsweise wird der Artikel „Auswirkungen von Sondenschläuchen, die durch Entlüftungsöffnungen der Ohrmuschel eingeführt werden, auf Messungen mit realen Ohrsondenmikrofonen“ von Painton et al.9 untersucht. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass das Vorhandensein des PT zwischen dem Gehörgang und der Ohrpassstück dies zu tun schien ein Schlitzleck zeigen. Dies bedeutet, dass der PT-Entlüftungseffekt nicht ausschließlich mit geschlossener oder doppelter Kuppel verbunden ist.

Neue Technologien wie ein Ventilempfänger (aktive Entlüftung) verfügen über einen Mikromechanismus, der von einem offenen in einen geschlossenen Zustand wechseln kann. Ziel ist es, im offenen Modus eine bessere Leistung des Hörgeräts beim Sprechen im Störgeräusch zu erzielen. Es ermöglicht die Nutzung des Resthörvermögens und der hohen Akzeptanz der eigenen Stimme.

Darüber hinaus hängt die zukünftige Implementierung von Technologien wie aktiver Geräuschunterdrückung oder aktiver Okklusionsreduzierung stark von einem guten Verständnis der Einfügedämpfungsmaße und der wichtigen Rolle akustischer Kopplungen ab.

Dies sind Beispielanwendungen eines Mikrofons im Gehörgang als logischer nächster Schritt für die Innovation von Hörgeräten. Dies wird neue Anwendungsfälle ermöglichen und die Anpassung von Hörgeräten erheblich erleichtern.

Wissen:

Die Autoren danken Michael Schulte und seinem Team vom Hörzentrum für die Hilfe bei Experiment 3.Personalwesen

Friso van Noort ist wissenschaftlicher Audiologe und hat einen Hintergrund als Hörgeräteakustiker. Oleg Antoniuk, PhD, ist Produktentwicklungsingenieur und Spezialist für Modellierung und Simulationen. Yakup Kilic, PhD, ist Produktentwicklungsingenieur und Datenwissenschaftler. Sonion Research & Technology, Niederlande. Korrespondenz mit: Friso van Noort unter [email protected].

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