Слухопротезирование. Технические стандарты

05 Марта в 3:17 1733 0


Измерительная аппаратуры и используемые подходы

Проведение акустических измерений СА необходимо для получения данных, крайне важных для выбора параметров и настройки слухового аппарата при каждой конкретной форме и степени тугоухости. Как было отмечено Kasten и Franks (1986), любая попытка преодолеть разрыв между электроакустическими характеристиками и соответствием СА конкретному больному должна реализовываться с учетом наличия различий между измерениями характеристик СА в реальном ухе и камере связи.

Другим важным моментом является обеспечение одинакового качества и четкого сравнения и повторяемости измерений характеристик СА, что было реализовано путем разработки национальных и международных стандартов измерений СА (Lybarger, Olsen, 1983, 1984).

Основной принцип измерения характеристик СА достаточно прост: контрольные регуляторы СА настроены соответствующим образом, выбирается известный входной сигнал и замеряется и анализируется выход СА на стандартизированном приборе, соответствующем по акустическим характеристикам (или по механическим характеристикам в случае костного звукопроведения) среднему уху.

Акустический вход

Для получения повторяемых результатов крайне важно, чтобы на микрофон СА подавался однородный известный сигнал. При измерениях используются следующие методы: метод замещения (substitution method) и метод сравнения (comparison method).

Метод замещения

Метод замещения - это самый старый, но и самый фундаментальный метод. При этом методе СА и измерительный микрофон, используемый для измерения звукового давления в свободном поле, располагаются раздельно в одной и той же точке. Звуковые волны исходят из небольшого динамика, расположенного на расстоянии 0,5-2 м от СА.

Калиброванный микрофон, четко сориентированный в соответствии со своей калибровкой в свободном поле, располагается в точке тестирования, и определяется электрический вход к динамику, необходимый для создания постоянного уровня звукового давления в этой точке. Затем микрофон убирается и замещается СА.

Выход СА измеряется в камере связи или в симуляторе уха и сравнивается с нормализованным звуковым полем, определенным до замещения микрофона. Сложность использования этого подхода заключается в том, что динамик не обеспечивает адекватных плоских характеристик, и электрические входы должны подстраиваться до требуемых величин на каждой частоте.

Однако использование цифровой обработки, которая может быть записана в память и может обеспечивать информацию, необходимую для обеспечения нужного напряжения, подводимого к динамику, на всех частотах, делает применение метода замещения достаточно практичным. Метод успешно используется с камерой тестирования СА и для измерений in situ с манекеном.

Метод сравнения

Метод может быть использован как с камерой тестирования СА, так и в свободном звуковом поле. СА располагается вблизи точки тестирования, а стандартный контрольный микрофон, имеющий плоскую характеристику, располагается симметрично с противоположной стороны. Предполагается, что если требуемый УЗД создается у стандартного контрольного микрофона, то УЗД в симметричной точке расположения СА будет таким же.

Результаты, полученные в свободном поле при использовании метода сравнения, не отличаются от таковых, полученных при использовании метода замещения. Однако результаты, полученные при использовании метода сравнения в свободном поле и в камере тестирования, отличаются друг от друга.

Акустический выход

Акустический выход телефонов (воздушного проведения) измеряется в камере связи (2 см3) или в симуляторе уха, что зависит от природы измерений и используемых стандартов. Основным назначением камеры связи и симулятора уха является акустическое воспроизведение усредненного слухового прохода. Вибраторный выход измеряется на искусственном мастоиде или в механической камере связи.

Описательные характеристики слухового аппарата

Основные международные стандарты: ANSI S3.22-1987 (ASA 7-1987) -Спецификация характеристик слухового аппарата.

Входной УЗД - измеряется у поверхности микрофона.

Выходной УЗД - измеряется в камере связи (2 см3).

УЗД насыщения - важно знать, на каком уровне ограничивается выход СА при поступлении высокоинтенсивного входного сигнала. Максимальный выходной уровень СА не должен превышать уровень дискомфорта и, наоборот, слишком низкий выходной уровень не обеспечит четкость восприятия больному с выраженным снижением слуха.

На практике используется величина УЗДН90, определяемая как УЗД, полученный в камере связи (2 см3) при уровне входного сигнала, равном 90 дБ, и полном усилении. УЗДН90 является функцией частоты.

УЗДН90 (верхняя кривая), ВЧУ-УЗДН90 (S1+S2+S3)/3), усиление (пунктирная кривая), ВЧУ усиление ((G1+G2+G3)/3 - входной УЗД)
УЗДН90 (верхняя кривая), ВЧУ-УЗДН90 (S1+S2+S3)/3), усиление (пунктирная кривая), ВЧУ усиление ((G1+G2+G3)/3 - входной УЗД), частотный ответ (нижняя кривая) - определяется условием, что (Sl+S2+S3)/3 - (Gl+G2+G3)/3 = 17 дБ. Частотный диапазон определяется горизонтальной линией, расположенной на 20 дБ ниже среднего значения точек R1,R2 и R3

Для облегчения подразделения СА на основании УЗДН90 используется трехчастотный метод усреднения. ВЧУ-УЗДН90 (ВЧУ - средние значения УЗДН90 на высоких частотах) определяется как среднее от значений УЗДН90 на частотах 1000, 1600 и 2500 Гц (S1, S2 и S3). Так как некоторые СА имеют частотный диапазон, нецентрированный в области средних частот, определяется дополнительный показатель еще на трех частотах (определяются производителем), а СА относится к аппаратам специального назначения.

К данному классу СА относятся аппараты, в которых полное усиление на любой из 3 тестируемых частот (1000, 1600, 2500 Гц) более, чем на 15 дБ ниже максимального (пикового) полного усиления на любой частоте.

Акустическое усиление - определяется как разница между выходным УЗД в камере связи и входным УЗД. Акустическое усиление отражает, насколько усиливается входной сигнал, и является функцией как усиления, так и установки регулятора усиления и других факторов. При установке регулятора усиления в максимальной позиции и настройке входного сигнала на уровне 60 дБ, исключающей перегрузку СА, полное усиление может быть измерено как функция частоты.

Если входной сигнал интенсивностью в 60 дБ все-таки вызывает перегрузку (насыщение) СА (различие между кривыми полного усиления и УЗДН90 меньше, чем 4 дБ на любой из частот в диапазоне 200-5000 Гц) или когда тестируется СА с АРУ, используется входной УЗД 50 дБ. Как и в случае с УЗДН90 определяется среднее значение полного усиления на тех же частотах (G1, G2, G3). Как и в случае с УЗДН90 в аппаратах специального назначения определяется среднее значение полного усиления на 3 дополнительных частотах.

Частотный ответ - в повседневной жизни практически никогда не используется установка регулятора усиления в максимальной позиции. Был разработан метод определения установок усиления, который заключается в уменьшении усиления до значений, исключающих превышение УЗДН90 СА пикам речи интенсивностью в 65 дБ УЗД. Данная установка считается референтной тестовой установкой и используется для определения частотного ответа.

Кривая частотного ответа определяется при входном УЗД в 60 дБ. Далее усиление уменьшается таким образом, чтобы усредненные значения усиления (R1, R2, R3) (на 3 стандартных и 3 дополнительных частотах) были на 17 дБ ниже аналогичных значений УЗДН90 (+1 дБ). Следует иметь в виду, что измерение полных гармонических искажений, эквивалентного входного уровня шума, а также тока батарей аналогично производится при референтной установке усиления.

В некоторых случаях, когда усиление СА не может обеспечить отмеченного снижения усиления, используется установка максимального усиления. Максимальное усиление используется и при тестировании СА с АРУ, так как влияние компрессии на частотный ответ снижается из-за использования меньшего уровня входного сигнала (50 дБ вместо 60 дБ).

Частотный диапазон - это диапазон эффективного функционирования СА. Он ограничивается двумя частотными срезами (f2 и f2) на уровне, который ниже на 20 дБ, чем значения R1, R2 и R3.

Гармонические искажения - отражают нелинейность СА. Полные гармонические искажения измеряются при установке в референтной точке. Используется входной УЗД в 70 дБ на частотах 500, 800 и 1600 Гц. Гармонические искажения измеряются в камере путем выделения (фильтрации) основной частоты и измерения оставшихся гармоник.

Эквивалентный входной шум, Ln - зависит от величины внутреннего шума, генерируемого СА, и имеет значение лишь в случаях, когда окружающий шум в тестовой камере имеет очень низкий уровень. Измеряется УЗД на частотах 1000, 1600 и 2500 Гц (Lav) при установке регулятора давления в референтной позиции при входном УЗД в 60 дБ. Далее отключается входной сигнал и регистрируется УЗД в камере связи (L2).

Эквивалентный входной шум определяется по формуле:

Ln = L2-(Lav-60)дБ

В СА с АРУ (и особенно коленом компрессии 50 дБ и ниже) подобный подход приводит к ошибочным результатам, так как при отсутствии входного  сигнала  СА обеспечивает  большее  усиление,  чем при предъявлении сигнала, когда включается компрессия. Это приводит к диспропорционально высоким значениям эквивалентного входного шума. Аналогичная ситуация имеет место и в широкополосных СА.



Ток батареи - измеряется при установке регулятора усиления в референтной позиции и использовании входного сигнала частотой 1000 Гц интенсивностью 65 дБ.

Индукционная петля, УЗД в камере связи - чувствительность индукционной петли - определяется при установке переключателя в позицию "Т" и создании в камере связи наибольшего УЗД. СА располагается в переменном магнитном поле при использовании максимального усиления. Определяется частотный ответ при тех же параметрах поля.

Характеристики вход/выход СА с АРУ - информация о том, каким образом меняются значения выходного УЗД с изменением значений входного УЗД в СА с АРУ имеет важное значение. Проводятся измерения выходного УЗД в камере связи при изменении входного УЗД тона частотой 2000 Гц от 50 дБ до 90 дБ шагом в 10 дБ.

Динамические характеристики АРУ - измерение динамических характеристик АРУ является методом определения времени срабатывания и времени восстановления. При включенном АРУ регулятор усиления устанавливается в максимальной позиции, интенсивность тона частотой 2000 Гц быстро меняется от 55 до 80 дБ УЗД.

Время срабатывания определяется как время между резким увеличением входного УЗД и моментом, когда выходной уровень стабилизируется до устойчивого состояния +2 дБ (при входном УЗД 80 дБ). Время восстановления определяется как время между резким падением амплитуды входного сигнала и моментом, когда стабилизируется выходной уровень до устойчивого состояния +2 дБ (при входном УЗД 55 дБ).

Автоматические системы для измерения СА

Измерения в безэховой камере - при использовании метода замещения определяется точка тестирования, в которой и будет располагаться воспринимающая поверхность микрофона СА. В начале стандартный калиброванный микрофон, сориентированный в сторону динамика, располагается в этой точке. Генерируются чистые тоны путем подачи равных значений напряжения на динамик, переключаемые в заданном частотном диапазоне.

Учитывая то, что динамик не может обеспечить плоского частотного ответа, проводится его сглаживание. Информация записывается в память и вызывается при следующих тестированиях. После сглаживания СА устанавливается в точке тестирования и подсоединяется к камере связи. Контроли выставляются в соответствии со стандартом. Тестирование производится автоматически, при этом прибор запускает программу, запоминает и распечатывает результаты.

Измерения in situ - данный вид измерений подразумевает расположение СА на конкретном испытуемом или на манекене. При данном способе измерений обеспечивается больше информации о характеристиках усиление/частота и направленных характеристиках.

При использовании манекена применяются: 1) непосредственные измерения in situ, позволяющие определить уровень давления, имеющийся в симуляторе уха манекена для сглаженных входных УЗД в свободном поле, и 2) вносимые измерения, определяющие различие между уровнем давления в симуляторе уха манекена при выключенном и включенном СА.

Усиление (ответ) in situ - это различие между выходным УЗД СА, измеренным в слуховом проходе, и сглаженным УЗД в свободном поле без пациента. Эта величина варьирует как функция расположения пациента в свободном поле. Она не отражает акустического эффекта СА, так как включается резонанс открытого уха пациента.

Вносимое усиление - это увеличение УЗД у барабанной перепонки при расположении СА в рабочем положении и его включении, по сравнению с УЗД у барабанной перепонки без СА и открытом наружном слуховом проходе. Данное состояние (без СА) может быть определено как различие между УЗД в открытом ухе и референтное УЗД. Следует иметь в виду, что эффект резонанса наружного слухового прохода и других факторов незначителен на низких частотах и очень существенен в частотном диапазоне 2-5 кГц.

Концепция вносимого усиления
Концепция вносимого усиления

Важным при измерении вносимого усиления является то, что оно коррелирует с субъективными измерениями на больном больше, чем измерения в камере связи. При этом учитываются потери "естественного" усиления, обусловленные как дифракцией головы, так и исключением резонанса ушной раковины и наружного слухового прохода в ситуации, когда проход обтурирован вкладышем.

Вносимое усиление может измеряться следующими способами:
а) непосредственными измерениями на пациенте при использовании измерительного микрофона, расположенного в слуховом проходе, или микрофона с ушным зондом с выключенным и включенным СА;
б) при использовании манекена, оснащенного симулятором уха;
в) путем внесения коррекции в значения усиления, определенные при стандартных тестах с использованием камеры связи (2 см3) или симулятора уха (без манекена).

Прямые измерения. В ряде коммерчески выпускаемых систем, в которых используется контролируемая микропроцессором система измерительного микрофона, предусмотрена возможность определения функционального усиления in situ электроакустическими измерениями. В данных системах измеряется величина изменения УЗД в наружном слуховом проходе при включении СА, по сравнению с УЗД, измеренным при выключенном СА.

Измерения на манекене. Измерение вносимого усиления может быть осуществлено на манекене (Knowles Electronics Manikin for Acoustic Research -KEMAR).

Манекен комплектуется одним или двумя симуляторами уха (камерами связи Zwislocki). Диафрагма микрофона расположена аналогично расположению барабанной перепонки человека.

При измерении вносимого усиления при помощи микрофона рекомендуется проведение следующих процедур:
1. В определенной точке создается УЗД с постоянной частотной характеристикой (без манекена), называемый референтным УЗД.
2. Манекен располагается таким образом, чтобы центр головы находился в референтной точке в 0° по отношению к динамику. Звукопоглощающий материал в источнике звука способствует уменьшению отражений. УЗД измеряется у перепонки манекена в интересуемом диапазоне частот. Разница между измеренным и референтным УЗД называется усилением необтурированного уха манекена.
3. СА располагается на манекене так же, как и у пациента. СА включается и устанавливается выбранное усиление.
4. Используя записанные характеристики напряжения, УЗД в симуляторе уха манекена измеряется в определенном частотном диапазоне. Разница между УЗД, созданным СА в симуляторе уха, и референтным входным УЗД называется усилением in situ. Вносимое усиление, таким образом, равняется усилению in situ минус усиление необтурированного уха манекена.

Учитывая, что определение вносимого усиления при помощи манекена требует использования дорогостоящего оборудования и квалифицированного персонала, на практике применяется определение вносимого усиления по результатам измерений в камере связи (2 см3). Для этой цели предложено использование коррекции результатов (Burkhard, 1978; Lybager, 1978b; Killion, Monser, 1980; Longwell, Johnson, 1980; Frye, 1982; McCandless, Lyregaard, 19830.

Данный подход может быть использован на практике при соблюдении следующих условий:
1. Используемая коррекция должна соответствовать определенному типу СА с учетом локализации диафрагмы микрофона.
2. Физические и акустические соединения СА с референтной поверхностью камеры связи или симулятора уха должны акустически соответствовать системе трубок и вкладыша пациента.
3. Коррекции могут быть использованы при закрытой камере связи или обтурированном ушном вкладыше и измерении в камере объемом 2 см3.

При определении вносимого усиления по результатам измерений в камере связи учитывается комбинация следующих факторов:
1. Тень головы - это коррекция УЗД, измеренного в свободном звуковом поле, в УЗД, измеренный у входа в микрофон.
2. Ответ камеры связи - усиление СА, когда входной УЗД измеряется у поверхности микрофона (стандарт S3.33-1987).
3. Коррекция ответа камеры связи с ответом у барабанной перепонки. При использовании симулятора уха вместо камеры связи в коррекции нет необходимости.
4. Преобразование данных, определенных в свободном поле, в измерения у барабанной перепонки - определяется УЗД у барабанной перепонки, соответствующий УЗД в свободном поле, при необтурированном слуховом проходе.

Метод, используемый для оценки вносимого усиления поданным, измеренным в камере связи объемом 2 см3
Метод, используемый для оценки вносимого усиления поданным, измеренным в камере связи объемом 2 см3. ЗСА - заушный СА, ВСА - внутриушной СА. Объяснения - в тексте

Вносимое усиление по данным измерений в камере связи соответствует:
коррекция = (А + В - Г),
вносимое усиление = Б + (А + В - Г).

Для определения вносимого усиления по усилению, определенному в симуляторе уха (без манекена) используются формулы:
коррекция = (А - Г),
вносимое усиление = усиление в симуляторе уха + (А - Г).

Я.А. Альтман, Г. А. Таварткиладзе
Похожие статьи
  • 24.02.2013 37044 15
    Тональная пороговая аудиометрия

    Тональная пороговая аудиометрия осуществляется при помощи аудиометров, которые производятся многими фирмами и отличаются друг от друга по функциональным возможностям и по возможностям управления. В них предусмотрен набор частот 125, 250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, и 8000 Гц (в...

    Аудиология
  • 24.02.2013 24490 7
    Тимпанометрия

    Первые работы, посвященные тимпанометрии, содержали описание отдельных тимпанограмм, характерных для той или иной патологии (Terkildsen, Thomsen, 1959; Brooks, 1968; 1969). Позднее были разработаны классификации тимпанограмм, из которых наибольшее распространение получили взаимно дополняющие...

    Аудиология
  • 20.02.2013 7102 10
    Слуховые вызванные потенциалы. Часть 1

    Исследование этого класса реакций определяется возможностью неинвазивной (т.е. с поверхности черепа) регистрации суммарной электрической активности слуховых центров у человека и животных. В виду малой амллитуды реакций при таком способе регистрации и значительного уровня помех за счет других...

    Аудиология
показать еще
 
Оториноларингология