DE19618017A1 - Hörakustik-Anordnung und Verfahren zur wirklichkeitsnahen Nachbildung von Hörstörungen beim Menschen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der medizinisch- physikalischen Meßanordnungen und -verfahren und betrifft somit eine elektroakustische Anordnung und ein Verfahren zur Simulation und Nach­ bildungen von Hörstörungen beim Menschen.

Zum Zwecke der Lärmmessung, insbesondere in der Automobil- wie auch üb­ rigen verarbeitenden Industrie, und zur Erfassung akustischer Größen so­ wie zur Bewertung akustischer Merkmale, insbesondere für hochwertige Schallaufnahmen der sogenannten "Kunstkopf-Stereophonie" werden Meß- Köpfe verwendet.

Beispielhaft sei hier das Erzeugnis der Firma Brüel & Kjaer, Kopenhagen genannt, das eine Nachbildung eines menschlichen Kopfes in natürlicher Größe darstellt. Dieser Kopf besteht bekanntermaßen aus Hartkunststoff. Er besitzt angeformte, lediglich angedeutete Ohrmuscheln und bildet eine körperliche Einheit mit diesen. In seinem Innern sind Meßmikrofone aus­ wechselbar angeordnet. Auf Grund dieser Anordnungen und Gestaltung der o.a. Ohrmuschelanformungen können die realen natürlichen akustischen Verhältnisse, wie sie in einem Gehörgang im Zusammenwirken von diesem mit dem Trommelfell und dem äußeren Ohr entstehen, nicht nachgebildet und erfaßt werden. Die DE OS 28 32 201 beschreibt ein Modell eines menschlichen Kopfes mit seinen Organelementen, wie Ohr-, Zungen- und Na­ senabschnitten. Die Modellbestandteile sind derart vorgesehen, daß sie in Härte und Flexibilität jeweils der Beschaffenheit des lebenden Vor­ bildes Mensch nahe kommen. Als Ausführungsvorschlag zum Schädelteil dieses Modells beansprucht diese technische Lösung Polyesterharz und zum Modellteil Ohrabschnitt für den Ohrmuschelabschnitt nachgiebiges Mate­ rial, ausweislich weichen Silikongummi und für den Ohrhalteabschnitt harten Silikongummi. Ein Trommelfellabschnitt soll herausnehmbar in den Gehörgangabschnitt eingesetzt sein. Die Zweckbestimmung dieser techni­ schen Lösung ist jedoch, mit diesen Organelementen Handhabungen vorneh­ men zu können, die wirklichkeitsnah sind und dem Handhabenden den Ein­ druck vermitteln, diese am menschlichen Organismus zu tätigen. In diesem Zusammenhang ist es Zweck dieser Erfindung, wirklichkeitsnahe Übungen, Beobachtungen, Untersuchungen im medizinisch-diagnostischen bzw. -thera­ peutischen Bereich, insbesondere zu Lehrzwecken, mittels und an diesem Modell durchführen zu können. Eine Nachbildung und Erfassung akustischer Merkmale, wie sie sich im realen menschlichen Ohr darstellen, ist damit nicht möglich und nicht vorgesehen. Die Schrift DE G 85 06 350 be­ schreibt eine Ohrmuschelprothese, die lediglich aus zwei gebogenen, po­ rösen Rundstäben aus Polyäthylen bestehen und praktisch nur den Ohrlei­ sten entspricht. Diese Prothese ist als Implantat vorgesehen und keines­ falls als Anordnung zum wirklichkeitsnahen Darstellen und Erfassen aku­ stischer Merkmale im menschlichen Ohr geeignet. Die Schrift DE PS 39 00 006 beschreibt einen Lern-Kopf als Lehr- und Lernmodell zum Üben des richtigen Setzens von EEG-Hauben bzw. EEG-Meßelektroden am Kopf von Pa­ tienten und ist aus einem vollmagnetischen Kunststoffmaterial zusammen­ gesetzt. Von Platte, H.-J., Laws, P. und vom Hoevel, H., Anordnung zur genauen Reproduktion von Ohrsignalen, Fortschritte der Akustik, Physik Verlag Weinheim, 1975, S. 361 bis 363 wurden Schallsignale aus den Ohr­ kanälen von lebenden Personen erfaßt und reproduziert. Diese Methodik ist aber nicht geeignet, auch wegen ständiger Bereitschaft einer Ver­ suchsperson in einem hörakustischem gewerblichen Unternehmen bzw. Ein­ richtung nicht wünschenswert, um z. B. Störungen und Behinderungen oder gar krankhafte Veränderungen an Personen zu erkunden. Desgleichen eignet sich dieses Vorgehen mittels Versuchspersonen nicht, um Demonstrationen, Kontrollen, Einstellungen und Anpassungen von Hörhilfen, insbesondere zur Kontrolle der Anpassung des dynamischen Frequenzganges von elektro­ nischen Hörhilfen, vornehmen zu können. Die in der DE OS 31 46 706 be­ schriebene technische Lehre dient dem Zweck der Vermeidung bzw. Unter­ drückung von Übertragungsfehlern von Tonaufnahme- und -wiedergabesyste­ men und ist somit nicht zur Ermittlung von z. B. Störungen und Behinde­ rungen oder gar krankhaften Veränderungen am Ohrorgan von Personen ge­ eignet. Die DE 35 09 358 löst eine Aufgabe, die den gesunden Menschen als Nachrichtenempfänger betrachtet, wobei eine Simulation zu Übertra­ gungseigenschaften eines elektronischen Kunstkopfes vorgenommen wird. Diese technische Lösung verhilft nicht dazu, Hörstörungen beim Menschen erkennen und nachbilden zu können.

Zur Definition von Hörbehinderungen werden bisher, wie allgemein bekannt ist, sogenannte Ton- und Sprachaudiogramme benutzt. Dabei wird beim Ton­ audiogramm die Lautstärke der Hörschwellen über der Frequenz angegeben, während das Sprachaudiogramm die Diskrimination von genormten Ein- und Mehrsilbern in Prozent über der Lautstärke wiedergibt. Eine weitere all­ gemein bekannte Verfahrensweise ist die Hörfeldskalierung, bei der die dynamische Empfindung der Lautstärke über der Frequenz dargestellt wird. Ein zusätzliches ergänzendes Verfahren ist die sogenannte Insitumessung, bei der über einen kleinen Meßschlauch der Schalldruck unmittelbar vor dem Trommelfell bezüglich Frequenz und Lautstärke erfaßt wird. Die Nach­ teile dieser Verfahrensweisen bestehen in der Tatsache, daß immer nur zwei Parameter dargestellt werden, wobei die zeitliche Auflösung der Frequenzmuster als dritte Einflußgröße bei der Sprachdiskrimination nicht berücksichtigt wird.

Von vorgenanntem ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für den gewerblichen Bereich der Hörakustik und der medizinisch begrün­ deten Diagnose von Hörstörungen eine Möglichkeit zu finden, die es er­ laubt, auf der Basis herkömmlicher, bekannter diagnostischer Verfahren Nachbildungen von patientengebundenen Hörstörungen sowie Simulationen durchführen zu können, um den Grad, die Stärke und den Umfang einer pa­ tientenspezifischen, frequenz- oder frequenzbandbezogenen Werteschaar ableiten zu können, wobei die natürlichen akustischen Verhältnisse bzw. Eigenschaften des menschlichen Trommelfells, Gehörganges und äußeren Ohres in ihrem Zusammenwirken so wirklichkeitsnah wie möglich und insbe­ sondere das zeitabhängige Verhalten der Hörstörungen berücksichtigt werden.

Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Anordnung nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1 und das gattungsgemäße Verfahren nach dem Ober­ begriff des Anspruches 9 erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bis 9 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung nutzt u. a. die Möglichkeit der Nachbildung der natürlichen Eigenschaften am menschlichen Organismus durch insbesondere synthetische Werkstoffe, wobei deren Möglichkeiten zur Nachformung sowie deren spe­ zielle Werkstoffeigenschaften, somit die wirklichkeitsgetreue Nachah­ mung von Teilen des menschlichen Wesens genutzt wird. Die Anordnung be­ steht aus einer wirklichkeitsnahen, dreidimensionalen Nachbildung des natürlichen, menschlichen Kopfes, der mit wirklichkeitsnahen, dreidimen­ sionalen Ausbildungen von menschlichen Ohren - als Modellohren rechts und links bezeichnet - versehen ist. Die Nachbildung des menschlichen Kopfes besteht vorzugsweise aus Kunststoff, Gips und anderen formbaren Materialien. Die Modellohren sind am Modellkopf fest an- oder aus­ wechselbar eingesetzt und bestehen aus einem einheitlichen, nicht dif­ ferenzierten Körper, vorzugsweise aus Gips, Kunststoff oder anderen formbaren Materialien, insbesondere aus Silikon-Gummi mittlerer Härte, mit naturnahen mechanischen und akustischen Eigenschaften. Durch die Anordnung von Modellkopf und Modellohren zueinander sowie die Auswahl der geeigneten Ausführungsmaterialien werden realistische akustische Eigenschaften und Parameter in einer beliebigen Umgebung erzielt, die denen des natürlichen Höreindruckes einer beliebigen Testperson sehr weitgehend angenähert sind. In den Modellohren ist eine definierte An­ zahl von Mikrofonen an der Stelle des beim Menschen befindlichen Trom­ melfelles zur Erfassung der akustischen Meßsignale angeordnet. Diese Mikrofone, die Meßwandler darstellen, insbesondere Meßmikrofone, sind mit einer speziellen elektronischen Baugruppe, dem Meßverstärker, ver­ bunden. Diese mit den Mikrofonen verbundene spezielle elektronische Bau­ gruppe Meßverstärker, die einen zweiten Eingangskanal besitzt, erfüllt die Zweckbestimmung der aktiven und passiven Beeinflussung des Wieder­ gabe-Frequenzganges dieser Mikrofon-Anordnung. Im weiteren ist der spe­ ziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker ein elektronischer Kom­ pensationsverstärker nachgeordnet, an dessen Ausgang wahlweise Schall­ quellen zum Abhören des bearbeiteten Schallsignales und/oder ein Mittel zur Konservierung des übertragenen Meßsignales - unabhängig von dessen Art, physikalischer Größe oder Wert - angeordnet sind. Die Zweckbestim­ mung des Kompensationsverstärkerbausteines ist es, die frequenzabhängige Bearbeitung des von den Meßwandlern aufgenommenen und von der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker bearbeiteten akustischen schall­ adäquaten Signales in einem oder mehreren Frequenzbändern zu ermögli­ chen. Die wahlweise Verbindung der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker und des Kompensationsverstärkerbausteines mit einer diag­ nostischen Meßeinrichtung dient dem Zweck der frequenzbezogenen Fest­ stellung des tatsächlichen Hörverlustes eines Probanden bzw. des Beob­ achters mit dem Ziel der selbsttätig regelnden Beeinflussung der Über­ tragungsparameter der Verstärkerbausteine. Zum Zwecke der Einbrin­ gung von Fremdgeräuschen in den Übertragungsweg des Kompensationsver­ stärkers und zur Demonstration, Messung oder Nachbildung spezifischer Hörstörungen, beispielsweise von Tinnitusgeräuschen, ist eine wahlweise Verbindung des Kompensationsverstärkers mit einer Wiedergabeeinrichtung für Schallkonserven, unabhängig von deren Medium oder Übertragungsweg vorgesehen. Eine wahlweise einsetzbare Hilfsenergiequelle ist der spezi­ ellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker und dem Kompensationsver­ stärker zur Energieversorgung parallel zugeordnet.

Die wirklichkeitsnahe Nachbildung der Hörorgane des Kopfes werden mit den Meßwandlern/Meßmikrofonen versehen. Die mit den Meßmikrofonen ver­ bundene spezielle elektronische Baugruppe Meßverstärker nimmt die Beein­ flussung des Wiedergabe-Frequenzganges der für die jeweilige aktuelle Meßaufgabe eingesetzten Mikrofone passiv oder aktiv vor. Das Übertra­ gungsverhalten der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker wird in seinen Parametern so verändert, daß er eine dem vorgefundenen patientenspezifischen Hörverlust entsprechende dynamische und frequenz- oder frequenzbandbezogene Übertragungskennlinie abbildet. Über einen zweiten Eingangskanal oder mittels einer nachgeordneten zusätzlichen Kompensationsverstärkerbaugruppe wird der Signalweg in seinem frequenz- oder frequenzbandbezogenem Übertragungsverhalten so verändert, daß die individuelle Abweichung der Hörparameter des die Anpassung Ausführenden vom statistischen Mittelwert zusätzlich über eine vorab ermittelte Wer­ teschaar kompensiert wird und somit die eigentliche patientenbezogene Übertragungskennlinie nicht beeinträchtigt oder verfälscht werden kann. Über die Verbindung zu einer diagnostischen Meßeinrichtung wird der tatsächliche Hörverlust des Probanden mit dem Ziel der selbsttätigen regelnden Beeinflussung der Übertragungsparameter der speziellen elek­ tronischen Baugruppe Meßverstärker gespeichert. Gleiches gilt für die Verbindung der diagnostischen Meßeinrichtung mit dem Kompensationsver­ stärker bezüglich eines eventuell vorhandenen Hörverlust des Beobach­ ters. Die Anordnung ist einsetzbar zur Fixierung und beliebig re­ produzierbaren Demonstration komplexer Hörstörungen, deren Kontrolle und sinnliche Wahrnehmung durch einen Beobachter sowie bei einer Verbindung mit einer mechanischen oder elektroakustischen Hörhilfe zur sinnlichen Wahrnehmung des dadurch veränderten Höreindruckes. Damit ist eine exakte reproduzierbare Qualitätsbeurteilung des Behandlungsergebnisses bei vor­ liegender Schwerhörigkeit mit einer Hörhilfe durch einen Beobachter mög­ lich und die dabei unerläßliche Anpassung der hörverlustbezogenen Über­ tragungseigenschaften der Hörhilfe kann vom Beobachter durch eigene sinnliche Wahrnehmung kontrolliert werden.

An einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Darstellung einer Anordnung zur wirklichkeitsnahen Nachbildung von Hörstörungen beim Menschen.

Der wirklichkeitsnah geformte menschliche Kopf 1 ist aus einem glasfa­ serverstärktem Kunststoff hergestellt und besitzt an den beiden Stellen, an denen sich beim Menschen die Ohren befinden, jeweils eine Öffnung. In diese Öffnung sind die aus Silikon-Gummi mittlerer Härte und in einem Stück wirklichkeitsnah geformten Ohrmodelle 2 nach DE M 95 05 511.8 aus­ wechselbar eingesetzt. In den Ohrmodellen 2 sind an den Stellen, an de­ nen sich beim Menschen die Trommelfelle befinden, Meßmikrofonen 4 ange­ ordnet. Den Meßmikrofonen 4 ist eine spezielle elektronische Baugruppe Meßverstärker 5, hier so definiert, nachgeschaltet. Über einen zweiten Eingang 12 wird der Meßverstärker 5 in seinem frequenz- oder frequenz­ bandbezogenen Übertragungsverhalten so verändert, daß die individuelle Abweichung der Hörparameter des Beobachters vom statistischen Mittelwert zusätzlich über eine vorab ermittelte Werteschaar kompensiert wird. Der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker 5 ist ein Kompensa­ tionsverstärker 6 nachgeschaltet. An diesem sind Kopfhörer 7, ein Gerät zur Konservierung des übertragenen Meßsignales 9, eine diagnostische Meßeinrichtung 10 und ein Wiedergabegerät für Schallkonserven 11 ange­ schlossen. Das Netzteil 8 dient der Energieversorgung der Anordnung. Die bei der medizinischen Diagnose, z. B. Audiometrie, gewonnenen Defini­ tionswerte der Hörstörung eines Probanden werden frequenz- und dynamik­ kongruent an der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker 5 eingestellt. Der danach angeordnete Kompensationsverstärker 6 gleicht den eventuell vorhandenen Hörverlust des Beobachters, der auf die glei­ che Weise definiert wurde, aus und ersetzt bei Bedarf mit höherer Genau­ igkeit den zweiten Eingang 12 der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker 5. Über die Kopfhörern 7 kann der kontrollierende Beobach­ ter nun, ohne dem subjektiven Urteil des Probanden folgen zu müssen, durch eigene sinnliche Wahrnehmungen das Ergebnis einer gewerbsmäßig durchgeführten Hörhilfenanpassung für einen beliebigen Patienten nach­ vollziehen, indem die für diesen Patienten bestimmten Hörhilfen in die Modellohren 2 eingesetzt werden. Der Beobachter kann damit mit seinen eigenen Sinnesorganen ein beliebiges Schallereignis durch den in der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker 5 gespeicherten Hör­ verlust eines beliebigen Patienten selbst wahrnehmen und gleichzeitig den Versuch, diesen Hörverlust mittels elektronischer oder mechanischer Hörhilfen auszugleichen, frequenz- und dynamikbezogen beurteilen. Abwei­ chungen des beobachtereigenen Gehörs vom Normalwert können durch den Kompensationsverstärker 6 ausgeglichen werden. Insgesamt ist somit eine zeitliche und aufwandsseitig sehr effektive Methode zur Kontrolle der Einstellung und der medizinisch-technischen Wirksamkeit beliebiger Hör­ geräteversorgungen gefunden, die zudem beliebig reproduzierbar ist. Ohne Verwendung der Hörhilfen kann mit der Anordnung der krankheitsbe­ dingte Sinneseindruck der Hörschädigung eines beliebigen Patienten wirk­ lichkeitsgetreu von einem Beobachter sinnlich nachempfunden werden.

Claims (9)

1. Hörakustik-Anordnung zur wirklichkeitsnahen Nachbildung von Hör­ störungen beim Menschen, bestehend aus einem künstlichen Kopf mit Hörorganen und Meßgeräten sowie -wandlern, dadurch gekennzeichnet, daß eine wirklichkeitsnahe, dreidimensionale Nachbildung des natür­ lichen, menschlichen Kopfes (1) mit wirklichkeitsnahen, dreidimen­ sionalen Ausbildungen von menschlichen Ohren - als Modellohren rechts und links - (2) versehen ist, wobei eine definierte Anzahl von Mikrofonen (4) an der Stelle des beim Menschen befindlichen Trommelfelles in den Ohrmodellen (2) angeordnet sind und diese Mi­ krofone (4) mit einer speziellen elektronischen Baugruppe Meßver­ stärker (5), die über einen zweiten Eingangskanal (12) verfügt, ver­ bunden sind, daß im weiteren ein elektronischer Kompensationsver­ stärker (6), der den Hörverlust des die Anpassung Durchführenden kompensiert, nachgeordnet ist und daß wiederum diesem elektronischen Kompensationsverstärker (6) Schallquellen (7) und/oder ein Mittel zur Konservierung des übertragenen Meßsignales (9) - unabhängig von dessen Art, Übertragungsmedium, physikalischer Größe oder Bauart - eine diagnostische Meßeinrichtung (10), ein Wiedergabegerät für Schallkonserven (11) und eine wahlweise einsetzbare Hilfsenergie­ quelle (8) zur Energieversorgung der elektronischen Baugruppen nach­ geordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachbildung des menschlichen Kopfes (1) vorzugsweise aus Kunststoff, Gips und anderen formbaren Materialien besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellohren (2) am Modellkopf (1) fest an- oder auswechsel­ bar eingesetzt sind, aus einem einheitlichen, nicht differenzierten Körper und vorzugsweise aus Gips, Kunststoff oder anderen formbaren Materialien, insbesondere aus Silikon-Gummi mittlerer Härte, mit na­ turnahen mechanischen und akustischen Eigenschaften bestehen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Mikrofone (4) Meßwandler, insbesondere Meßmikrofone sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Mikrofonen (4) verbundene spezielle elektronische Baugruppe Meßverstärker (5) die Zweckbestimmung der speicherbaren aktiven und passiven Beeinflussung des Wiedergabe-Frequenzganges dieser Mikrofon-Anordnung (4) erfüllt und daß über einen zweiten Eingang (12) ein eventuell vorhandener Hörverlust des Beobachters von Hand einstellbar und ausgleichbar ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Kompensationsverstärker (6) ein solcher Ver­ stärkerbaustein ist, der die Zweckbestimmung der frequenzabhängigen Bearbeitung des von den Meßwandlern (4) über die spezielle elektro­ nische Baugruppe Meßverstärker (5) abgebenen schalladäquaten Sig­ nals in einem oder mehreren Frequenzbändern ermöglicht, womit repro­ duzierbar die Verfälschung des Meßsignals durch den eigenen Hörver­ lust des Beobachters kompensierbar ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahlweise Verbindung des Kompensationsverstärker (6) mit einer diagnostischen Meßeinrichtung (10) zum Zwecke der frequenzbe­ zogenen Feststellung des tatsächlichen Hörverlustes eines Probanden mit dem Ziel der selbsttätig regelnden Beeinflussung der Übertra­ gungsparameter der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker (5) angeordnet ist.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahlweise Verbindung des Kompensationsverstärkers (6) mit einer Wiedergabeeinrichtung für Schallkonserven (11) unabhängig von deren Medium oder Übertragungsweg mit dem Zweck der Einbringung von Fremdgeräuschen in den Übertragungsweg des Kompensationsverstärkers (6) zur Demonstration, Messung und Nachbildung spezifischer Hörstö­ rungen, beispielsweise von Tinnitusgeräuschen angeordnet ist.

9. Verfahren zur wirklichkeitsnahen Nachbildung von Hörstörungen beim Menschen, wobei die Methode der Simulation verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die wirklichkeitsnahe Nachbildung der Hörorgane (2) des Kopfes (1) mit den Meßwandlern/Meßmikrofonen (4) versehen werden,
daß mit der speziellen elektronischen Baugruppe Meßverstärker (5), die mit den Meßmikrofonen (4) verbundenen ist, die Beeinflussung des Wiedergabe-Frequenzganges der für die jeweilige aktuelle Meßaufgabe eingeordneten Mikrofone (4) passiv oder aktiv vorgenommen wird,
daß das Übertragungsverhalten der speziellen elektronischen Baugrup­ pe Meßverstärker (5) in seinen Parametern so verändert wird, daß er eine dem vorgefundenen patientenspezifischen Hörverlust entsprechen­ de dynamische und frequenz- oder frequenzbandbezogene Übertragungs­ kennlinie abbildet,
daß die spezielle elektronische Baugruppe Meßverstärker (5) über einen zweiten Eingangskanal (12) oder mittels eines nachgeordneten zusätzlichen Kompensationsverstärkers (6) in ihrem dynamischen und frequenz- oder frequenzbandbezogenem Übertragungsverhalten so ver­ ändert wird, daß die individuelle Abweichung der Hörparameter des die Anpassung Ausführenden vom statistischen Mittelwert zusätzlich über eine nach vorgenanntem ermittelte Werteschaar kompensiert wird und somit die eigentliche patientenbezogene Übertragungskennlinie nicht beeinträchtigt oder verfälscht werden kann,
daß über eine Verbindung zu einer diagnostischen Meßeinrichtung (10) der tatsächliche Hörverlust des Probanden und auch des Beobachters mit dem Ziel der selbsttätigen regelnden Beeinflussung der Übertra­ gungsparameter gespeichert werden kann.