Subjektive Audiometrie
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Fachhochschule Giessen-Friedberg Wiesenstr. 14 35390 Gießen Medizinphysik-Praktikum Subjektive Audiometrie von: Heike Schön Fachbereich: KMUB Studiengang: Biomedizintechnik Betreuer: Referent: Herr Dipl.-Ing. Schubert Herr Prof. Dr. Zink Datum: 11.09.2004 Subjektive Audiometrie Inhaltsverzeichnis INHALTSVERZEICHNIS 1 2 Einleitung..........................................................................................1 Audiometrie ......................................................................................2 2.1 2.2 2.3 3 Subjektive Audiometrie.............................................................................................. 2 Tonschwellenaudiometrie und Knochenleitungsaudiometrie .................................... 2 Überschwellige Audiometrie (Lüscher, SISI und CARHART)................................. 2 Grundlagen .......................................................................................3 3.1 Anatomie des Hörorgans............................................................................................ 3 3.2 Hörphysiologie ........................................................................................................... 6 3.3 Schallphysik und Schallhörempfindung.................................................................... 7 3.3.1 Schallphysik ....................................................................................................... 7 3.3.2 Schalltransformation .......................................................................................... 7 3.3.3 Schallereignisse.................................................................................................. 7 3.3.4 Schallhörempfindung ......................................................................................... 8 3.3.5 Hörschwelle und Hörfeld ................................................................................... 8 3.3.6 Hörstörungen...................................................................................................... 9 3.3.7 Einteilung der Schwerhörigkeit........................................................................ 10 4 Durchführung der Hörtests ...........................................................11 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Tonhörschwellenbestimmung .................................................................................. 11 Intensitätsbreitentest................................................................................................. 11 SISI-Test................................................................................................................... 12 Lüscher-Test............................................................................................................. 12 Carhart-Test „Schwellenschwund-Test“ (tone-decay-test)...................................... 12 I Subjektive Audiometrie Einleitung 1 Einleitung Im Versuch subjektive Audiometrie geht es darum anhand einer Reihe von unterschiedlichen Hörtests die individuelle Hörschwelle und die Lautstärkeempfindung zu bestimmen. Schwerpunkt im Praktikum ist die Tonhörschwellenaudiometrie. Dazu werden in einem schalldichten Raum Luft- und Knochenleitungsschwellen gemessen und der Unterschied dargestellt. Weiterhin werden Parameter wie Hörschwelle und Intensitätsbreite mittels Unbehaglichkeitsschwelle bestimmt. Als überschwellige Testmethoden sind Lüscher-, SiSi- und Carhart-Test durchzuführen. Lüscher und SISI-Test geben den Nachweis eines Recruiments und Carhart-Test einer retrocochleären Schädigung. Mittelohr Impedanztransformation Luft ►Flüssigkeit Mittelohrschwerhörigkeit, (Schallleitungsschwerhörigkeit) z.B. Otitis media Innenohr Umwandlung Schall ► Nervenerregung (Frequenz-OrtTransformation) Endocochleare Schwerhörigkeit, z.B. durch Lärm, Diabetis Hörnerv Hirnstamm Codierung akustischer Informationen , Auswertung interauraler Unterschied Retrocochleäre (neurale) Schwerhörigkeit, Lokalisationsstörung Kortex Sprachwahrnehmung, komplexe Verarbeitung Zentrale Hörstörungen (z.B. Aphasie) Sprachaudiometrie Außenohrschwerhörigkeit Tonaudiometrie, Überschwellige Tests Hirnstammaudiometrie Richtungsabhängige Filterung/Bündelung Außenohr Audiologische Diagnostik Stimmgabeltests Störung Bildgebende Verfahren Funktion Otoskopie Impedanzaudiometrie Teil des Gehörs [1. Abb] Übersicht der audiologischen Diagnostikmöglichkeiten 1 Subjektive Audiometrie Grundlagen 2 Audiometrie 2.1 Subjektive Audiometrie Die Audiometrie ist die Messung des Hörvermögens. Die Tests der Hörfunktion unterteilt sich in subjektive und objektive Audiometrie. Die objektive Audiometrie ist ohne Aktivität des Patienten möglich. Bei der subjektiven Audiometrie wird das Gehör des Patienten mit seiner Mithilfe untersucht. Somit ist aktives Handeln des Patienten erforderlich und komatöse Patienten oder Menschen mit geistiger Beeinträchtigung kommen nicht in Betracht. Es gibt auch Patienten die geeignet sind, aber dennoch nicht kooperieren: Simulanten: haben keine Hörstörung, wollen aber eine solche vortäuschen. Agravanten: es liegt eine Hörstörung vor, sie geben sie aber schlimmer an, als sie tatsächlich ist. Dissimulanten: haben eine Hörstörung, wollen sie aber vertuschen, z.B. aus berufsbedingten Gründen. 2.2 Tonschwellenaudiometrie und Knochenleitungsaudiometrie Die Tonschwellenaudiometrie, auch „Reinton-Audiometrie“ genannt, dient zur Ermittlung der Hörschwelle von reinen Tönen (Sinustöne) mit nur einer Frequenz. Hierbei wird mittels eines Kopfhörers geprüft, bei welchem Schalldruckpegel der Patient einen Ton gerade eben wahrnehmen kann. Gemessen wir dabei das sogenannte Luftleitungshören, bei dem die Töne dem Ohr auf natürlichem Wege durch den Gehörgang zum Trommelfell zugeleitet werden. Die ermittelten Hörschwellen werden in ein Audiogramm eingetragen und ergeben die Hörkurve. Bei der Knochenleitungsaudiometrie werden die Töne über einen vibrierenden Kopfhörer auf den Knochen hinter dem Ohr abgegeben und der Ton unter Umgehung des Trommelfells und der Gehörknöchelchen dem Innenohr zugeleitet. Dieses Knochenleitungshören entspricht dem Hörvermögen direkt am Innenohr. Um das gesamte Hörvermögen eines Patienten zu erfassen, werden die Messungen mit verschiedenen Frequenzen durchgeführt. Damit es nicht zu Meßfehlern aufgrund von Störgeräuschen kommt, wird ein Tonschwellenaudiogramm in einem schallisolierten Raum durchgeführt. Durch den Vergleich des Knochenleitungs-Audiogramms mit dem Audiogramm über Luftleitung bekommt der Arzt u.a. einen Hinweis auf ein Vorhandensein und das Ausmaß einer SchallleitungsSchwerhörigkeit. Problem bei der Audiometrie ist das Überhören. Ab einem bestimmten Schallpegel werden beide Ohren erregt. Die Schallübertragung erfolgt über den Knochen auf das andere Ohr, welches eigentlich nicht untersucht werden soll. Um Fehlermessungen durch Überhören zu vermeiden wird vertäubt. Zur Vertäubung beim Tonschwellenaudiogramm verwendet man ein Schmalbandrauschen. Dies enthält nicht alle Frequenzen, aber die dem Prüfton benachbarten. 2.3 Überschwellige Audiometrie (Lüscher, SISI und CARHART) Das alltägliche Hören besteht größten Teils aus Schalldruckpegeln im überschwelligen Bereich, deshalb ist die Aussage des Hörschwellenbildes für mittlere und große Lautstärken nicht ausreichend. Die Tests der überschwelligen Audiometrie, die mittels Tönen und Geräuschen die Beurteilung der Unterschiedsempfindlichkeit für Schalldruckpegeländerungen erlauben, differenzieren nicht nur Intensitätsempfindung, sondern auch zusätzlich die sensorische Innenohrhörschwerhörigkeit von einer retrocochleären (neuralen) Schwerhörigkeit. Positives Recruitment → cochleäre Hörschädigung (Innenohrschwerhörigkeit) Negatives Recruitment → retrocochleäre Hörschädigung (Zentrale Hörstörungen, Läsionen im Bereich der Hörbahnen einschließlich der auditorischen Rinde) Unter Recruitment versteht man einen Lautheitsausgleich. Ein überschwelliger leiser Testton wird auf dem kranken Ohr als leiser wahrgenommen als auf dem gesunden Ohr. Bei weiteren Erhöhung des Schallpegels wird ein Punkt erreicht, an dem der Ton beidseits als gleich laut empfunden wird. 2 Subjektive Audiometrie Grundlagen 3 Grundlagen 3.1 Anatomie des Hörorgans [2. Abb] Querschnitt vom Hörorgan Das Gehörsystem des Menschen besteht aus dem peripheren Hörorgan und dem zentralen auditiven System. Das periphere Hörsystem umfasst das Außen-, das Mittel- und das Innenohr. Die Hörbahnen sowie die im Stammhirn liegenden auditiven Reizverarbeitungszentren bilden das zentrale auditive System. Das Hörorgan “Ohr1“ : Zum Außenohr2 gehören die Ohrmuschel3, Ohrschmalzdrüsen, Schutzhärchen und der äußere Gehörgang4. Der sogenannte Ohrkanal hat eine durchschnittliche Länge von 23mm und einen Durchmesser von 6-8mm. Das Mittelohr6 besteht aus demTrommelfell5, der Paukenhöhle7, in der die Gehörknöchelchenkette - Hammer8, Amboß9 und Steigbügel10 - liegen, der Ohrtrompete11, durch welche die Paukenhöhle mit dem Rachen verbunden wird und den Nebenhöhlen der Paukenhöhle. Weiterhin ist in der 1 Auris (lat.) : Ohr Auris externa (lat.): äußeres Ohr 3 Auricula (lat.): Ohrmuschel 4 Meatus acusticus externus (lat.): äußere Gehörgang 6 Auris media (lat.): Mittelohr 5 Membrana (lat.): Haut; tympani (lat.): Trommel = Trommelfell 7 Cavum tympani (lat.): Paukenhöhle 8 Malleus (lat.): Hammer 9 Incus (lat.) : Amboß 10 Stapes (lat.): Steigbügel 11 Tuba auditiva (lat.): Ohrtrompete 2 3 Subjektive Audiometrie Grundlagen Paukenhöhle an der Innenwand zum Innenohr die Steigbügelplatte auf dem ovalen Fenster liegend. Durch zwei dünne Muskeln in der Paukenhöhle wird die Gehörknöchelkette in ständiger Spannung gehalten. Der eine, Trommelfellspanner12 , setzt am Hals des Hammers an. Beim Anklingen von hohen Tönen kontrahiert er sich reflektorisch, wodurch das Trommelfell gespannt und der Steigbügel tiefer in das Vorhoffenster gepresst wird. Der Gegenspieler ist der Steigbügelmuskel13. Er kippt die Steigbügelfußplatte und senkt den Druck im Innenohr. Während die Aufgabe des Außen- und Mittelohrs in der Schallleitung und die Schallsignalübertragung vom Steigbügel auf das ovale Fenster ins Innenohr besteht, enthält das Innenohr die Sinnesepithelien für das Hör- und Gleichgewichtsorgan und die Schallempfindung. Zum Innenohr gehört das Gleichgewichtsorgan mit den 3 Bogengänge und 2 Vorhofbläschen Utriculus und Sacculus. Ebenso die knöchernde Schnecke16 , die das Hörorgan17 mit seinen Schallrezeptoren enthält und der Hörnerv. Das Innenohrlabyrinth wird unterteilt in knöchernd und häutig. Das häutige Labyrinth ist in das knöcherne Labyrinth eingelagert, in dem es in einer Flüssigkeit schwimmt, die als Perilymphe14 bezeichnet wird. Das häutige Labyrinth wird von einer Endolymph15flüssigkeit ausgefüllt Das knöchernde Zentrum der Schnecke wird Schneckenspindel genannt und verläuft in der Längsachse der Schnecke. Von der Schneckenspindel aus springt eine dünne Knochenplatte bis in die Mitte des Schneckenkanals vor, die an ihrem freien Rand in eine bindegewebige Membran übergeht. Das spiralförmige Schneckenrohr wird in 2 übereinanderliegende Gänge aufgeteilt, die wie eine Wendeltreppe um die Schneckenspindel herumzieht. Der obere Gang wird als Vorhoftreppe18 bezeichnet und grenzt an das ovale Fenster. Der untere Gang, die Paukentreppe19, grenzt an das runde Vorhoftreppe mit Perilymphe mit Endolymphe Paukentreppe mit Perilymphe Reissner - Membran Corti-Organ [3. Abb] Querschnitt des Ohres und der Schnecke, sowie vergrößertes Diagramm der Basilarmembran und dem Corti-Organ 12 M. tensor tympani (lat.): Trommelfellspanner M. stapedius (lat.): Steigbügelmuskel 16 Cochlea (lat.): Schnecke 17 Corti-Organ oder Ductus cochlearis 14 Peri (griech.): um herum; lympha (lat.): klares Wasser 15 Endo (griech.): innen 18 Scala (lat.): Treppe; vestibularis (lat.): zum Vorhof gehörend 19 tympani (lat.): Trommel, Pauke 13 4 Subjektive Audiometrie Grundlagen Fenster. Diese beiden Gänge stehen in offener Verbindung zueinander. Der spiralige Schneckengang wird nach außen zur Vorhoftreppe von der Reissner-Membran begrenzt, nach innen von der Basilarmembran. Auf der Basilarmembran befindet sich das Corti-Organ mit den Sinneshaarzellen des Hörorgans. Im Corti-Organ sind die Haarzellen (ca. 16.000) für die Schallaufnahme zuständig. Diese Haarzellen sind in eine innere und drei äußeren Reihen angeordnet und in 24 Gruppen unterteilt. Sie stehen mit Nervenfasern des Hörnerven in Verbindung. Jede dieser Haarzellen Gruppen spricht auf die Töne einer bestimmten Frequenz an. Töne hoher Frequenzen werden dabei im vorderen, solche tieferer Frequenzen im hinteren Teil der Cochlea wahrgenommen. Die untere Abbildung verdeutlich den Schallverlauf. Der Schnitt durch die Cochlea zeigt, dass jeder "Schneckengang" in drei Röhren unterteilt ist. Die Scala vestibuli nimmt den Schalldruck auf und führt ihn bis zur Spitze der Cochlea, dem Helicotrema. Dort führt eine scharfe Kehre in die zurücklaufende Röhre, die Scala tympani, die am runden Fenster des Innnenohrs endet. Zwischen den beiden Röhren liegt die Scala media, die den sensorischen Apparat, das Corti-Organ enthält. Die Tektorialmembran berührt die Stereozilien (unbewegliches Zellende) der äußeren, nicht aber der inneren Haarzellen. [4. Abb] Querschnitt durch die Cochlea [5. Abb] Querschnitt Corti-Organ Bei Eintreffen des Schallsignals werden Basilar- und Tektorialmembran gegeneinander verschoben. Dies stimuliert die äußeren Haarzellen zu Längenänderungen, die die lokalen Bewegungen im CortiOrgan extrem (ca 1000-fach) verstärken. Diese spannungsgesteuerte Längenänderung ist sehr schnell: sie kann sich bis zu 20.000-mal pro Sekunde vollziehen. Töne mit Frequenzen über 20 kHz können wir nicht hören. Die drei Reihen äußeren Haarzellen haben also keine sensorische Funktion sondern dienen dazu, das Schallsignal so weit zu verstärken, dass die inneren Haarzellen stimuliert werden. Die so verstärkte Bewegung führt zur Stimulierung der inneren Haarzellen, die das eigentliche sensorische Signal produzieren und zum Gehirn schicken. Die Haarzellen die mechanische Impulse in bioelektrische Impulse umzuwandeln - sind sehr sensible und verletzliche Organe. Die von den Haarzellen abgegebenen bioelektrischen Impulse werden vom Hörnerv aufgenommen. Der Hörnerv ist eine komplexe, aus rund 30.000 Fasern bestehende Nervenbahn, die das Innenohr mit dem Hörzentrum im Gehirn verbindet. Der VIII. Hirnnerv (verlängertes Rückenmark) leitet die Hörinformation aus dem Innenohr zunächst in verschiedene Kerngebiete des Hirnstammes. Von dort führt die Hörschleife zu den unteren Hügeln der Vierhügelplatte (Mittelhirn) und dem inneren Kniehöcker (Zwischenhirn). Von letzterem verläuft die Hörstrahlung zum Hörfeld der Hirnrinde (Cortex) in der oberen Schläfenwindung (Großhirn). [6. Abb] Wanderwelle und Auslenkung der Basilarmembran Bei Eintreffen der Wanderwelle werden die äußeren Haarzellen, die direkten Kontakt mit der Tektorialmembran haben, depolarisiert. Die Zellen reagieren darauf mit Kontraktion. Eine Schallwelle, die durch das ovale Fenster in das Innenohr gelangt, versetzt die cochleären Membranen (Basilar-, Reissnerund Tektorialmebran) in Schwingungen. Die 5 Subjektive Audiometrie Grundlagen Welle läuft dabei von der Schneckenbasis zur Schneckenspitze und zeigt an einer ganz bestimmten Stelle eine maximale Amplitude. Die Lage dieser Stelle auf der Membran hängt von der Frequenz ab. Die Ursache dafür ist vor allem die Beschaffenheit der Basilarmembran: Nahe der Schneckenbasis ist sie relativ dick und steif und zeigt Resonanz bei hohen Frequenzen. Mit zunehmender Entfernung vom ovalen Fenster wird die Membran dünner und schlaffer und reagiert auf immer tiefere Töne. Die Basilarmembran ist also "gestimmt" wie ein Saiteninstrument, bei dem der gesamte Frequenzbereich auf einer Saite vertreten ist. 3.2 Hörphysiologie Für den Menschen ist das Hören mit die wichtigste Sinneswahrnehmung die er besitzt. Das sogenannte auditive System kann erst einen Ton hören, wenn eine Schallwelle ins Ohr gelangt. Der Hörvorgang ist eine Verkettung von Schallquelle, -ausbreitung, -aufnahme, -weiterleitung, empfindung und letztendlich zentrale Schallverarbeitung. Der physiologische Reiz für den Gehörsinn besteht in Längsschwingungen der Luftmoleküle in einer bestimmten Häufigkeit (Frequenz) und Stärke (Intensität). Der Schall wird durch schwingfähige Körper hervorgerufen (z.B. Stimmgabel, Stimmbänder), die in ihrer Umgebung (z.B. Luft, Flüssigkeit) regelmäßige Verdichtungen und Verdünnungen bewirken, die als Schallwellen das Hörorgan erreichen. Schall wird mittels dem auditorischen System für das menschliche Ohr hörbar, wenn innerhalb einer Sekunde mindestens 20 bzw. maximal 20.000 Schwingungen durchgeführt werden. Frequenzen über 20.000Hz sind für den Menschen nicht mehr hörbar. Geht von einem vibrierenden Gegenstand eine Schwingung aus, das heißt gleichzeitig eine Veränderung des Luftdrucks, so pflanzt sich diese Luftschallwelle mit einer Geschwindigkeit von 332m/sec als Sinuswelle fort. Schallwellen werden durch die Luftleitung zuerst am Trommelfell in Schwingungen umgewandelt, dann in Hebelbewegungen im Mittelohr, danach in Flüssigkeitswellen im Innenohr und schließlich als nervöse Impulse in die Schallempfängerelemente eingehen. Diese Vorgänge lassen sich in 3 Stadien einteilen, die mit folgenden Mechanismen zu tun haben: • physikalischer Mechanismus • schallempfindlicher Mechanismus • zentraler Mechanismus. Die Schallwellen werden zuerst von der Ohrmuschel trichterförmig aufgefangen und dann in den äußeren Gehörgang geleitet. Die Ohrmuschel verstärkt durch ihre Form den Schalldruck um 3-5dB. Dadurch, dass sie im ca. 30° Winkel nach vorne zeigt, ist ein Richtungshören möglich. Das Richtungshören ist erst im 12. Lebensjahr vollständig ausgebildet. Weitergeleitet treffen die Schallwellen auf das Trommelfell, das durch sie in Schwingung versetzt wird. Das Trommelfell überträgt seine Schwingungen auf die Gehörknöchelchenkette, die durch ihre Konstruktion als Hebelsystem die Kraft der Schallwellen verstärken, da der Hammergriff ein um Faktor 1,7 längerer Hebelarm ist als der Fortsatz des Amboß. Besonders wichtig ist der Flächenunterschied von Trommelfell und Steigbügelplatte. Da Druck = Kraft/Fläche ist, führt diese Flächenreduktion zu einer ca 20-fachen Schalldruckverstärkung. Der Schalldruck wird zusätzlich verstärkt. Im Bereich des Mittelohres ergibt sich daraus eine insgesamt 34-fache Druckverstärkung der Schallwellen. Die Gehörknöchelchen des Mittelohrs leiten das Schallsignal bis zum Innenohr. Es erfolgt die Impedanzanpassung vom Luftschall rüber in den Flüssigkeitsschall (Lymphflüssigkeit) des Innenohres. Im Innenohr interessiert nun hauptsächlich die Cochlea. Das Gleichgewichtsorgan bleibt aussen vor. In der Cochlea wird die Frequenz und Intensität des Schallsignals analysiert. Durch den Hörnerv wird diese Information schließlich an die auditorischen Zentren des Gehirns weitergegeben. 6 Subjektive Audiometrie Grundlagen 3.3 Schallphysik und Schallhörempfindung 3.3.1 Schallphysik Unter Schall versteht man Schwingungen der Moleküle einer elastischen Materie, die sich mit Schallgeschwindigkeit c ausbreiten ( für Luft c = 332m/s). Der Schall ist in seiner Intensität (Stärke) durch die Amplitude der Schwingungen (Schalldruck) und in seiner Höhe bzw. Tiefe durch die Frequenz der Schwingungen (Anzahl der Schwingungen pro Sekunde) festgelegt. Im Gegensatz zu den elektromagnetischen Wellen des Lichts sind die Schallwellen an Materie gebunden. Für die Schallbenennung werden folgende Parameter benötigt: Schalldruck (Pa): Schallintensität: Frequenz ( f in Hz): Dauer: Amplitude (A): Druck bzw. Schalldruck, mit dem die Teilchen hin- und herbewegt werden. Entspricht der Amplitude und ist für die Lautstärke verantwortlich. 1Pa = 0,01mbar Schallintensität hängt mit der Schwingungsamplitude zusammen und wird in dB (Dezibel) gemessen. Ist die Zahl der Schwingungen pro Sekunde. Abstand zwischen zwei Maxima bzw. Minima der Auslenkungswelle. Je kürzer ein Schallreiz andauert, desto niedriger ist die empfundene Lautstärke. Eine Unterbrechung eines Schallreizes wird ab einer Dauer von 5ms wahrgenommen. Weg, um den die Teilchen ausgelenkt werden Es besteht ein annähernd logarithmischer Zusammenhang zwischen Schalldruck, bzw. Schallintensität und Lautstärkeempfindung. absoluter Schalldruckpegel: L=20*lg(p/po) [dB] durchschnittlicher Schalldruckpegel an der Hörschwelle 1kHz Schallintensitätspegel: L=10*lg(J/Jo) 3.3.2 [dB] Schalltransformation Jede Dimension kann objektiv gemessen (physikalische Größe) und subjektiv empfunden (Hörempfindung) werden. Physikalische Größe Frequenz Intensität Zeit/Dauer → diese Größen werden verändert 3.3.3 Schallereignisse Ton: Klang: Geräusch: Knall: Hörempfindung Tonhöhe in [mel] Lautheit [sone], Lautstärke [phon] Tempo und Rhythmus → diese Angaben werden analysiert Ist eine reine regelmäßige (periodische) Sinusschwingung. Überlagerungen von reinen regelmäßigen Sinusschwingungen. Gemisch zahlreicher Töne mit rasch wechselnden Frequenzen und deren Stärke (unregelmäßige Sinusschwingungen) Sehr kurzes, schlagartiges einsetzendes Schallereignis mit großer Amplitude. 7 Subjektive Audiometrie 3.3.4 Grundlagen Schallhörempfindung Tonhöhe: Lautstärke: Klang: Lautheit: Frequenz des Schalls Die Tonhöhe einer Schallwelle ist ihre Frequenz. Die Tonhöhe hängt von der Schwingungszahl pro Zeiteinheit ab. Je größer die Zahl der Schwingungen pro Sekunde ist, umso höher ist der Ton. Bei größerer Frequenz ist der Ton höher und die Wellenlänge kürzer. Niedrige Frequenzen unterhalb von 20Hz können eher durch den Tastsinn als Vibration wahrgenommen werden denn als Töne. Intensität des Schalls Die Lautstärke eines Schalls hängt vom Druck in der Schallwelle ab, d.b. sie ist weitgehend von der Intensität des Schalls abhängig –von der Amplitude der Schallwellen. Große Druckänderung ergibt einen lauten Schall und kleine Druckänderung einen leisen Schall. Eindruck der Klangfarbe Stimmen und Instrumente klingen trotz gleicher Tonhöhe anders, weil die unterschiedliche Klangfarben haben. Der Klang hängt von der Wellenform der Schallwelle ab. Dies ist der Verlauf der Druckänderung in der Schallwelle. Gleichmäßige Druckänderungen ergeben einen sanften Klang. Lautheit ist eine subjektive Empfindung. Lautstärke oder Intensität die akustische Größe, z.B. der Ton, der die betreffende Lautheitsempfindung auslöst. Messwerte der Lautheit wird die Bezeichnung „sone“ gegeben. Hertz: Die Tonfrequenz wird in Hertz (Hz) angegeben. physikalisch = Schwingungen/Sekunde Dezibel: Die Einheit Dezibel (dB) dient zur Angabe der Schallamplitude. Messungen in dB basieren auf einer logarithmischen Skala. Ausgangspunkt für die Pegelbezeichnung Dezibel ist das logarithmierte Leistungsverhältnis. Für dieses war ursprünglich die Bezeichnung Bel (B) gewählt worden. 1B = 10dB dB = 10*log10 Schallintensität / Bezugsintensität Ein Schall mit 0dB ist gerade hörbar und die absolute Hörschwelle für einen Ton von 1000Hz. Ein Düsenflugzeug kann bis zu 130dB erreichen. dB ist keine Einheit einer physikalischen Größe, sondern eine Relativeinheit und in Referenzwerte eingeteilt: dB SPL (Sound Pressure Level): physikalisch-technische Angabe, die auf den Wechseldruck po von 20µPa (2*10-5) bezogen ist. Das bedeutet, dass eine Erhöhung des Schalldrucks um das Zehnfache zu einem Anstieg um 10dB führt. dB HL (Hearing Level): Hörschwelle. Hier entspricht 0 dB der mittleren Hörschwelle junger gesunder Menschen. dB SL (Sensation Level): phon: logarithmisches Maß für Lautstärkevergleiche, bei 1kHz Übereinstimmung mit der dBSkala sone: empirisches Maß für die Lautheitsempfindung, sone-Skala mel: empirisches Maß für Tonhöhenempfindung Bsp: Für ein elektroakustisches Schallereignis wird ein Lautstärkepegel von 40phon und eine Lautheit von 1sone ermittelt. 3.3.5 Hörschwelle und Hörfeld Der minimale hörbare Schalldruckpegel wird als Hörschwelle oder auch Reizschwelle bezeichnet. Der Pegel 4dB SPL entspricht etwa der menschlichen Normalhörschwelle bei 1kHz (20 µPa) und ist der kleinste Schalldruck der noch wahrnehmbar ist. Als Hörfeld wird das Gebiet zwischen Hörschwelle und Unbehaglichkeitsschwelle im Frequenz- und Pegelbereich von 16 Hz bis 20 KHz bezeichnet. Für mittlere Frequenzen kann bei 90 dB eine Unbehaglichkeitsschwelle angegeben werden (bei längerer Schalleinwirkung dieses Pegels können Gehörschäden entstehen). Während für die Sprache nur ein begrenztes Gebiet erforderlich ist, wird ein weitaus größerer Teil des Hörbereichs durch Musik genutzt. 8 Subjektive Audiometrie Grundlagen (Hz) 16 32 Frequenz (kHz) 64 0,125 0,25 0,5 Schalldruckpegel (dB SPL) 0 1 2 3 4 6 8 10 20 Hörschwelle 20 40 60 80 100 Unbehaglichkeitsschwelle 120 Schm erzgrenze 140 [7. Abb] Audiogramm mit Hörschwelle (dB SPL) In der Audiometrie hat sich die Darstellung und Beschreibung der Hörschwelle im hearing level (dB HL) durchgesetzt. Hier ist die Normal-Hörschwelle eine flach verlaufende Null-Linie. Die resultierende Kurve gibt an, um wie viel dB die Hörschwelle der Testperson von der NormalHörschwelle abweicht (Hörkurve). Eine Bezugnahme auf die individuelle Hörschwelle wird durch die Angabe in dB SL (sensation level) gekennzeichnet. Normale Hörschwelle: 0,25 0,5 1 2 Mittelohrschwerhörigkeit: 0,125 0 0 10 10 20 20 30 30 Hörverlust (dB HL) Hörverlust (dB HL) 0,125 Frequenz (kHz) 3 4 6 8 40 50 60 70 80 90 0,25 0,5 1 2 Frequenz (kHz) 3 4 6 8 40 50 60 70 80 90 100 100 110 110 [8. Abb] Darstellung der normalen Hörschwelle und einer Mittelohrschwerhörigkeit (dB HL) 3.3.6 Hörfunktionsstörungen Hörfunktionsstörungen lassen sich in Schalleitungsschwerhörigkeiten (äußeres Ohr und Mittelohr) und Schallempfindungsschwerhörigkeit (Innenohr und zentrales Nervensystem) unterteilen. Eine Schwerhörigkeit kann plötzlich (akut) auftreten, wie z.B. bei einem Hörsturz. Sie kann aber auch langsam (chronisch) zunehmen, wie z.B. bei einer Schwerhörigkeit durch ständigen Lärm, wie z.B. in einer Diskothek. Eine Schwerhörigkeit kann in allen Teilen des Ohres, die an der Schallübertragung beteiligt sind, entstehen. Je nach Ort der Entstehung unterscheidet man die 2 Hörstörungskomplexe: Schallleitungsschwerhörigkeit: Wenn der Ort der Schädigung im Gehörgang oder Mittelohr vorliegt. Die Zuleitung des Schalls über den Weg der Luftleitung zum Innenohr ist gestört, durch Mißbildungen des Gehörganges, Verletzungen des Trommelfells oder entzündliche Erkrankungen des Mittelohres. Die Knochenleitung ist nicht beeinträchtigt. Sie entstehen, wenn der Weg des Schalls vom äußeren 9 Subjektive Audiometrie Grundlagen Ohr über den Gehörgang zum Mittelohr (Trommelfell, Gehörknöchelchen) behindert , d. h. abgeschwächt wird. Schallempfindungsschwerhörigkeit Bei der Schallempfindungsstörung ist die Schallleitung in Ordnung, aber der Schall kann nicht wahrgenommen werden. Das tritt bei Schwerhörigkeiten im Innenohr oder im Nervensystem auf. Es können 3 Bereiche unterteilt werden: 1. Endocochleäre Schwerhörigkeit Ist durch eine Läsion im Innenohr (Hörschnecke) bedingt. Hier findet sich eine Einengung im Hördynamikbereich, ein gesteigertes Intensitätsunterscheidungsvermögen und eine abgesenkte Intensitätsunterscheidungsschwelle. 2. Retrocochleäre Schwerhörigkeit Betroffen sind bestimmte zuleitende Nervenbahnen. 2.1 Hörnervschwerhörigkeit Diese Patienten empfinden gleiche Lautstärken immer leiser werdend. 2.2 Hirnstammschwerhörigkeit 3. Zentrale Schwerhörigkeit Betroffen sind bestimmte Strukturen der cerebralen Verarbeitungssysteme im Gehirn. Der Recruitmentschwerhörige ist nur für relativ leise Töne oder Geräusche schwerhörig. Bei normalem Hörvermögen wirken die äußeren Haarzellen bei geringen Schallintensitäten schallverstärkend. Bei mittlerer Schallintensität reicht die Auslenkung der Basilarmembran allein durch den Schallreiz aus, die inneren Haarzellen anzuregen. Bei hoher Schallintensität wird die Auslenkung aktiv gedämpft. Fallen nun die äußeren Haarzellen aus (sensorische Schwerhörigkeit),fehlen sowohl die Schallverstärkung als auch die Dämpfung der Basilarmembran. Die fehlende Schallverstärkung führt zu einem Hörverlust, durch Wegfall der Dämpfung werden die inneren Haarzellen bereits bei niedrigen Schallpegeln maximal erregt. Dadurch kommt es bei Schallpegeln oberhalb der Hörschwellen des Innenohrschwerhörigen zu einem überdurchschnittlichen starken Zuwachs der Lautheitsempfindung (Recruitment) mit vorzeitigem Erreichen der Unbehaglichkeitsschwelle. 3.3.7 Einteilung der Schwerhörigkeit • Normalhörigkeit: Ein Abweichen der Hörfähigkeit bis 20 dB wird noch als Normalhörigkeit bezeichnet. • Geringgradige Schwerhörigkeit:Wird das Ticken der Armbanduhr, welche eine Lautstärke von etwas mehr als 20 dB hat, nicht mehr gehört, liegt bereits eine geringgradige Schwerhörigkeit vor. • Mittelgradige Schwerhörigkeit.: Ab einen Hörverlust von 40 dB, also etwa den Grundgeräuschen in Wohngebieten am Tage, spricht man von einer mittelgradigen Schwerhörigkeit. • Hochgradige Schwerhörigkeit: Kann der Gesprächspartner nicht mehr gehört werden, wobei normales Sprechen etwa einer Lautstärke von 60 dB entspricht, liegt eine hochgradige Schwerhörigkeit vor. Dann besteht ein Hörverlust von mindestens 60 dB. • An Taubheit grenzende Schwerhörigkeit: Ein Hörverlust über 80 dB, wenn man z.B. laute Musik oder die Geräusche einer sehr belebten Straße nicht mehr hört, entspricht einer an Taubheit grenzenden Schwerhörigkeit.. Hört man praktisch nichts mehr, liegt eine Taubheit vor. 10 Subjektive Audiometrie Durchführung 4 Durchführung der Hörtests 4.1 Tonhörschwellenbestimmung Es gibt prinzipiell zwei Methoden die Tonhörschwelle zu bestimmen: über die Luft- und die Knochenleitung. Zunächst werden die 3 Hörschwellen gemessen. Bestimmung der Luftleitungshörschwelle: Mittels Luftleitungsaudiometrie wird die gesamte Gehörfunktion überprüft Bei der Luftleitung (LL) wird der Testperson ein Kopfhörer aufgesetzt und zunächst wird das gesunde Ohr bei 1kHz getestet. Der Schall wird vom Kopfhörer auf die Ohrmuschel, über den Gehörgang auf das Trommelfell, über die Gehörknöchelchen und das ovale Fenster in das Innenohr übertragen. Dort gelangt die Lymphflüssigkeit in Schwingung, eine Wanderwelle breitet sich aus und die Frequenz-Orts transformierten Signale werden nerval weiterberarbeitet. Anfänglich wird leicht überschwellig geprüft und danach mit zufälligen Frequenzfolgen. Sobald der Ton wahrgenommen wird, betätigt die Testperson den Antwortknopf. Die mittlere Linie im Audiogramm ist die Luftleitungshörschwelle. Bestimmung der Knochenleitungshörschwelle: Mittels Knochenleitungsaudiometrie wird die Funktion des Innenohrs (unter Umgehung von Gehörgang und Mittelohr) mit Einschluß retrocochleärer Strukturen überprüft. Die Knochenleitung wird hinter dem Ohr am Processus mastoideus überprüft. Bei der Knochenleitung (KL) wird der Schallkopf direkt auf den Knochen hinter dem Ohr aufgelegt. Der Schall breitet sich im Knochen aus und gelangt direkt an die Gehörschnecke. Dort wird wieder die Lymphflüssigkeit bewegt und die Signale können nerval verarbeitet werden. Hierzu ist noch anzumerken, dass die bewegte Lymphe in Folge auch das ovale Fenster bewegt und der Schall sich über die mechanische Ankopplung der Gehörknöchelchen und des Trommelfells wieder nach außen bewegt. Der Schallpegel wird immer größer und die Testperson drückt auf einen Knopf, sobald sie etwas hört. Dieser Test wird in den Frequenzbereichen zwischen 125Hz und 9 kHz durchgeführt. Die oberste Linie im Audiogramm stellt die Knochenleithörschwelle dar. [9. Abb] Audiogramm mit Luft- und Knochenleitungs-Hörschwelle 4.2 Intensitätsbreitentest Nachdem die Hörschwellen bestimmt wurden und die Unbehaglichkeitsschwelle zwischen „noch angenehm“ bis hin „zu laut“ empfunden wird, wird weiterhin noch die Schmerzschwelle ausfindig gemacht. Der Schalldruck (dB-Abstand) zwischen Ruhehörschwelle und Schmerzschwelle wird als Intensitätsbreite genannt. 11 Subjektive Audiometrie Durchführung 4.3 SISI-Test SISI –Test nach Jerger (Short increment sensitivity index = Erkennbarkeit kurzer Lautstärkeerhöhung). Mit dem SISI-Test wird das Intensitätsunterscheidungsvermögen geprüft. Bei diesem Test geht es nicht um die Wahrnehmungsschwelle von Pegelschwankungen (∆I), sondern die prozentuale Angabe des Erkennens einer 1-dB Pegelschwankung. Solche 1dB Pegelerhöhungen werden Increments genannt. Die Prüfung dient daher der Abgrenzung einer Innenohrschwerhörigkeit (Knochenleitungshörverlust bei positivem SISI-Test) von einer retrocochleären Hörstörung (negativer SISI-Test). Man geht davon aus das der Innenohrschwerhörige auch kleine Pegelschwankungen so deutlich wahrnehmen kann wie der Hörgesunde. Ein Dauerton, der 20 dB SL über der Hörschwelle liegt, wird 20mal für je 0,2 Sekunden vorübergehend um ein Dezibel verstärkt. Der Dauerton-Prüfpegel beträgt 20 dB SL (d.h. 20dB über der individuellen Hörschwelle). Da eine Schwerhörigkeit erst ab einem Hörverlust von 40dB relevant wird, gelangt man ab diesem Hörverlust (40dB+20dB=60dB) schon in den Empfindungsbereich der inneren Haarzellen. Es wird registriert, wie viele von zwanzig, im Abstand von 5 Sekunden angebotenen Pegelsprüngen von 1dB Amplitude und 1 Sekunde Dauer, der Patient wahrgenommen hat. Empfindet der Schallempfindungsschwehörige im Bereich seines Hörverlustes mehr als 80% aller Pegelerhöhungen, so ist der Test positiv und weist auf eine sensorische ein- oder zweiseitige Innenohrschwerhörigkeit (Corti-Organschaden) hin. Patienten mit neuraler Schwerhörigkeit empfinden oft nur weniger als 20% der Pegelerhöhungen. Hierbei ist immer anzugeben, bei welchen Frequenzen und Pegeln der Test durchgeführt wurde. Folgende Bedingungen vom Hörverlust her sollten erfüllt sein: KL von 40 dB muß erfüllt sein und die LL über 60 dB sollte nicht benutzt werden. Auswertungsbereiche der gehörten Inkremente zu den angebotenen Inkrementen: 70 – 100% Cochleäre Schwerhörigkeit 35 – 65% keine diagnostische Aussage möglich 0 – 30% keine cochleäre Schwerhörigkeit 4.4 Lüscher-Test Der Lüscher-Test funktioniert ähnlich wie der SISI-Test. Im Vergleich zum SISI-Test prüft der LüscherTest die Unterschiedsschwellen bei verschiedenen Intensitätsunterscheidungsvermögen und gibt sie in dB an. Es werden reine Töne geboten und gemessen welche dB-Änderung wahrgenommen werden. Die Inkrements kommen in unregelmäßigen Zeitabständen und ihre Größe sind stochastisch verteilt. Beim Lüscher-Test wurden die Intensitätsschwankungen zum Teil als Lautstärkezuwachs in Prozent, zum Teil in dB angegeben. Für den Vergleich mit dem SISI-Test bietet es sich daher an, die Intensitätsunterschiedsschwelle in Dezibel anzugeben und auf die Prozentangabe des Lautstärkezuwachses zu verzichten. 4.5 Carhart-Test „Schwellenschwund-Test“ (tone-decay-test) Der Schwellenschwundtest oder auch tone-decay-test nach Carhart zählt zu den Hörermüdungstests und zeigt bei pathologischer Hörermüdung eine neurale Schwerhörigkeit an. Untersucht wird das Ausmaß der Hörschwellenabwanderung eines Dauertons an der Hörschwelle. Die Testperson kann einen angebotenen Dauerton (1min), welcher in Schwellenlautstärke angeboten wird, nicht ausreichend lange hören, so dass die Lautstärke mehrfach um 5 dB erhöht werden muss. Die Testperson soll auf den Knopf drücken, wenn er nichts hört (obwohl in Wirklichkeit der Ton die ganze Zeit gleich laut bleibt). Der Ton wird lauter gemacht und wieder soll der Knopf gedrückt werden. Die Testreihe wiederholt sich solange bis die Testperson permanent einen Ton hört, ohne das dieser verschwindet. Wenn die Hörschwelle um 30dB abwandert, handelt es sich um eine neurale Schwerhörigkeit (Hörnervschwerhörigkeit) und man spricht von einer pathologischen Anpassung (Adaption). 12 Subjektive Audiometrie Quellen Quellen [1] Audiometrie Hörprüfung im Erwachsenen- und Kindesalter Gerhard Böhme / Kunigunde Wetzl-Müller 4. überarbeitete und ergänzte Auflage 1998 Verlag Hans Huber [2] Praxis der Audiometrie Ernst Lehnhardt / Rolsnd Laszig 8. überarbeitete und erweiterte Auflage 2001 Thieme Verlag [3] Bau und Funktion des menschlichen Körpers Speckmann / Wittkowski 18. völlig neu überarbeitete Auflage 1994 Urban und Schwarzenberg München-Wien-Baltimore [4] Physiologie heute Golenhofen 2. Auflage 2000 Urban & Fischer [5] Praktikumsskript „Subjektive Audiometrie“ [6] http:// www.dasp.uni-wuppertal.de/ars auditus/ [7] http://www.charite.de/hno2/ [8] http://www.dasp.uni-wuppertal.de/ars_auditus [9] http://www.uniklinikum-giesse.de/hno/audio 13
