Laboratorium Elektronicznej Aparatury Medycznej I

Transkrypt

1 Laboratorium Elektronicznej Aparatury Medycznej I Politechnika Wrocławska Wydział Podstawowych Problemów Techniki Katedra Inżynierii Biomedycznej Dr inż. Wioletta Nowak ĆWICZENIE NR 1 POMIARY AUDIOMETRYCZNE AUDIOMETRIA TONALNA Zasady inżynierskiej oceny urządzenia Cel ćwiczenia: Zapoznanie się z: 1. Konstrukcją i parametrami metrologicznymi audiometru 2. Metodologią pomiaru audiometrycznego: pomiar przewodnictwa powietrznego, pomiar przewodnictwa kostnego, pomiar z maskowaniem, pomiar bez maskowania 3. Czynnikami wpływającymi na wiarygodność pomiaru Wyposażenie stanowiska laboratoryjnego: Aparatura Dokumentacja Osprzęt Audiometr AD226 Instrukcja obsługi słuchawki Zadania szczegółowe: 1. Zapoznanie się z instrukcją obsługi badanego audiometru i jego parametrami 2. Zapoznanie się z metodyką pomiarów audiometrycznych 3. Przeprowadzenie pomiarów progów słyszenia dla przewodnictwa powietrznego, bez i z maskowaniem 1

2 Wprowadzenie teoretyczne Ludzki zmysł słuchu odbiera bodźce mechaniczne, których źródłem jest fala dźwiękowa w zakresie częstotliwości 16Hz 20 khz. Subiektywne cechy dźwięku to głośność, wysokość i barwa. Obiektywne cechy dźwięku (wykorzystywane w audiometrii) to: natężenie, częstotliwość i struktura widmowa. Najmniejsza wartość natężenia dźwięku, wywołująca wrażenie słuchowe, dla częstotliwości 1 khz to ok W/m 2. Największa wartość, która nie wywołuje jeszcze trwałego uszkodzenia słuchu to ok. 1 W/m 2. Stosunek tych dwóch wartości wynosi i nazywany jest zakresem dynamicznym ucha. Górna granica zakresu to próg słyszalności a dolna to próg bólu. Pole słuchowe człowieka przedstawia rys.1. Rys.1. Pole słuchowe człowieka. Próg słyszalności dźwięku zmienia się w zależności od jego częstotliwości. Ucho ludzkie jest najbardziej wrażliwe na częstotliwości odpowiadające częstotliwości mowy, czyli 300Hz 4 khz. Podając badanemu ton o częstotliwości z zakresu słyszalnego i zwiększając stopniowo jego natężenie od minimalnego można określić tzw. próg słyszenia. Dalszy wzrost natężenia powoduje uczucie bólu oraz zanik wrażenia słuchowego. W większości zagadnień akustycznych istotne znaczenie ma nie bezwzględna wartość natężenia, lecz jego względna wartość w porównaniu do przyjętego wzorca odniesienia. Dla natężenia dźwięku, bodźcem odniesienia jest próg słyszalności, czyli W/m 2. Wygodną jednostką do dokonywania takich porównań i wyrażania danych dotyczących natężenia dźwięku i ciśnienia akustycznego dla wszystkich praktycznych zastosowań jest decybel (db).db to 1/10 większej jednostki, Bela, nazwany na cześć Alexandra Grahama Bella. Decybel (wzór 1) wyraża logarytm stosunku dwóch poziomów natężenia dźwięku, I2 (natężenie bodźca) oraz I1 (natężenie odniesienia). N = 10 log I 2 I 1 (1) Zalety skali decybelowej to: łatwiejszy zapis dużego zakresu, łatwiejsze obliczenia (wzmocnienie = dodawanie, osłabienie = odejmowanie), ogólnie przyjęta skala międzynarodowa, wartość zero odpowiada ludzkiemu progowi słyszalności oraz skala zgodna z fizjologią zmysłu słuchu Zależność między fizyczną miarą bodźca a odebranym wrażeniem zmysłowym wyraża prawo Webera-Fechnera (wzór 2). Prawo to dotyczy wszystkich zmysłów, nie tylko słuchu. Mówi ono, że odpowiedź układu biologicznego zależy nie od bezpośredniej wartości od względnej 2

3 zmiany działającego bodźca (np. w cichym pokoju, można usłyszeć brzęczącą muchę, jednak tej samej muchy nie usłyszymy, gdy będzie grała głośna muzyka). W = k log B B 0 (2) gdzie: W wrażenie zmysłowe, k doświadczalnie wyznaczany współczynnik proporcjonalności, B wartość bodźca, B0 wartość bodźca odniesienia. Odczucie bodźca jest zatem logarytmem wartości bodźca. Jest to uzasadnienie przyjęcia skali decybelowej na osi y rys.1. reprezentującej natężenie dźwięku. Z kolei oś x rys.1. opisana jest wartościami częstotliwości oktawowych, a więc częstotliwości, których iloraz jest równy 2 lub 0,5. Poszczególne wartości częstotliwości oktawowych są unormowane i można je wyznaczyć z zależności (wzór 3): f 0 = ,3 n (3) przy czym: n liczba całkowita (dla typowego zakresu częstotliwości oktawowych audiometrów od 125 Hz do 8kHz, n (-3, 3) ). Prawo Webera-Fechnera stanowi podstawę pomiarów audiometrycznych. Audiometria to metoda badania sprawności czynnościowej narządu słuchu, oparta na pomiarze progów słyszalności w postaci wykresów (audiogramów) oraz wnioskowaniu z ich przebiegu o uszkodzeniach lub chorobach narządu słuchu.w audiometriisubiektywnej to pacjent określa które dźwięki są dla niego słyszalne a które nie. W audiometrii obiektywnej pacjent jest wyłączony z czynnego udziału w badaniu. Najpopularniejszym typem audiometrii subiektywnej jest Audiometria Tonalna (Progowa) w której badany jest próg słyszenia dla: Przewodnictwa powietrznego (poprzez kanał uszny) Przewodnictwa kostnego (wibrator na kości umieszczony np. za uchem) Generalnie audiometria progowa polega na określaniu progu słyszenia, czyli najmniejszego natężenia sygnału, przy którym podawany ton jest słyszalny. Wyniki pomiarów audiometrii tonalnej przedstawia się graficznie w postaci audiogramu. Przykładowy audiogram przedstawia rys.2. Oś x to wartości częstotliwości (Hz), oś y to wartości HTL (db). Parametr HTL (ang. Hearing Threshold Level) definiowany jest jako poziom progu słyszenia będący średnią wyników pomiarów progu słyszenia grupy młodych, zdrowych, dorosłych osób. Na audiogramie kolejne punkty odpowiadające wartościom progowym HTL przy kolejnych badanych częstotliwościach połączone są linią. Tabela 1. przedstawia znaczenie symboli występujących na audiogramie. Jak czytać audiogram? Norma w badaniu audiometrycznym to wynik poniżej 20 db HTL włącznie. Im więcej decybeli tym gorzej, bo musiałoby być głośniej żeby usłyszeć ton o danej częstotliwości. Oznacza to większy niedosłuch. Innymi słowy, im więcej decybeli tym wynik bardziej oddalony od normy. Wyniki dla prawego ucha oznacza się kolorem czerwonym a dla lewego kolorem niebieskim. Rodzaj badania (przewodnictw powietrzne lub przewodnictwo kostne, maskowanie lub niemaskowanie) wskazywany jest przez odpowiedni symbol. Ważne: Problemy napotykane podczas testów audiometrycznych wynikają głównie z subiektywnego charakteru badania. Są to głównie: szumy uszne, choroby uszu, zmęczenie pacjenta oraz świadoma lub nieświadoma nieprawidłowa reakcja pacjenta. 3

4 Rys.2. Przykładowy audiogram tonalny. Tab.1. Znaczenie symboli wykorzystywanych do opisu badań audiometrycznych. W badaniu przewodnictwa powietrznego sygnał testowy podawany jest pacjentowi poprzez kanał słuchowy za pomocą słuchawek audiometrycznych. W badaniu przewodnictwa kostnego sygnał testowy podawany jest pacjentowi poprzez wibrator kostny umieszczony najczęściej na wyrostku sutkowym kości potylicznej. Podawany ton pomiarowy powinien być ciągły, a jego czas trwania powinien wynosić od 1s do 2s. Po zasygnalizowaniu przez osobę badaną, że słyszy ton, czas przerwy między kolejnymi prezentacjami tonu powinien być dobierany w sposób przypadkowy, przy czym nie może być krótszy niż czas trwania tonu. Tony pomiarowe powinny być podawane od częstotliwości 1000 Hz w górę. Następnie powinny być podawane tony od częstotliwości 1000 Hz w dół. Progi słyszenia dla przewodnictwa kostnego otrzymywane są w bardzo podobny sposób, jak dla przewodnictwa powietrznego, ale korzystając z innego typu przetwornika tzn. wibrator kostny. Teoretycznie progi dla przewodnictwa kostnego stanowią odzwierciedlenie funkcji ślimaka, bez uwzględnienia stanu ucha zewnętrznego i środkowego. W przypadku dokładnego wyznaczania progu słyszenia przy słuchaniu jednousznym, w audiometrii przewodnictwa kostnego wymagane jest maskowanie ucha nie podlegającego badaniu. Przyczyną jest możliwość wystąpienia tzw. przewodnictwa krzyżowego. Maskowanie polega na zagłuszaniu niebadanego ucha tzw. szumem. W audiometrii wykorzystywane są dwa rodzaje szumów: wąskopasmowy szum skupiony na częstotliwości próbkowania czystego tonu lub szerokopasmowy szum biały. Czynniki takie jak umiejscowienie i nacisk wibratora kostnego mogą wpływać na wyniki. Testowanych jest mniej częstotliwości: 250, 500, 1000, 2000, 3000 i 4000 Hz. Ponadto, wynik audiometru jest ograniczony do około 80 db z powodu zniekształceń i innych czynników technicznych. 4

5 Problem rozpoznawania potrzeby maskowania, a następnie stosowania jego prawidłowej intensywności stanowi znaczną trudność badania audiometrycznego. Prawidłowe maskowanie musi spełniać dwa warunki: po pierwsze musi całkowicie eliminować ucho nie badane (tzw. Kryterium skuteczności) i równocześnie nie może obniżać słuchu w uchu badanym (tzw. Kryterium braku przeniesienia przez czaszkę). Generalnie, przed badaniem należy przeprowadzić procedurę wstępnej polegającą na zapoznania osoby badanej z procedurą pomiarową. Następnie przeprowadzić właściwe badanie audiometryczne. Szczegółowy opis obu procedur umieszczono na stanowisku pomiarowym. Schemat blokowy audiometru przedstawia rys.3. Zasadniczo, audiometr składa się z generatora tonów o regulowanej częstotliwości i natężeniu, generatora szumu o regulowanym natężeniu, dwukanałowego wzmacniacza mocy oraz słuchawek audiometrycznych (do badania przewodnictwa powietrznego) i/lub wibratora kostnego (do badania przewodnictwa kostnego). Rys.3. Schemat ideowy audiometru 5