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Zur apparativen Versorgung von Schwerhörigkeiten stehen seit mehreren Jahrzehnten äußerlich zu tragende (konventionelle) Hörgeräte zur Verfügung. Fast ebenso lange wird an implantierbaren Hörgeräten geforscht, um verschiedene systembedingte Eigenschaften konventioneller Hörgeräte zu verbessern. Konventionelle Hörgeräte wandeln Luftschall in elektrische Signale um und geben diese verstärkt als Luftschall wieder aus. Statt der Lautsprechermembran konventioneller Hörgeräte, versetzt der elektromechanische Wandler implantierbarer Mittelohrhörgeräte über eine direkte Ankopplung das Mittel- bzw. das Innenohr in Schwingungen. Erst im letzten Jahrzehnt konnten sich (teil-)implantierbare Mittelohrhörgeräte in der klinischen Anwendung durchsetzen und stehen heutzutage zwar nicht als Ersatz der konventionellen Hörgeräte, jedoch als sinnvolle Ergänzung in der Patientenversorgung zur Verfügung. Das weltweit am häufigsten implantierte System ist die sogenannte Vibrant Soundbridge. Der elektromechanische Wandler des Systems Vibrant Soundbridge nennt sich Floating Mass Transducer (FMT). Diese flottierende Masse ist ein kleiner Magnet im Innern eines etwa 2 mm großen Titantönnchens, das von einer elektrischen Spule umwickelt ist. Wird ein Wechselstrom an diese Spule angelegt, bewegt sich der Magnet mit der Frequenz des Stromes vor- und zurück. Das Gehäuse bewegt sich entgegengesetzt und überträgt die Schwingungen nach entsprechender Ankopplung auf die Gehörknöchelchenkette bzw. das runde Fenster. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Schwingungsvorgänge und die Leistungsfähigkeit des FMT von der technischen Seite aus zu untersuchen, um Hinweise zu gewinnen, den klinischen Erfolg verbessern zu können. Zum besseren Verständnis der verwendeten (und dem Mediziner meist nicht trivialen) mathematischen und physikalischen Methoden werden einige theoretische Grundlagen zu Schwingungsmodellen und deren Berechnung in der Arbeit referiert. Das Schwingungsverhalten zweier zur Verfügung stehender FMTs als Messobjekte wurde mittels eines Laserdopplervibrometers (LDV) untersucht. Die Laserdopplervibrometrie ist ein berührungsloses Messverfahren, bei dem durch die Frequenzverschiebung des vom Objekt reflektierten Lasermessstrahls kleinste Schwingungsgeschwindigkeiten und damit -auslenkungen bis in den Femtometerbereich (10^-15 m) gemessen werden können. Es wurde zunächst die messtechnische Linearität der FMTs geprüft. Danach wurde der Einfluss der Kabellänge des Anregungskabels auf die Schwingung untersucht. In weiteren Messreihen erfolgte die Bestimmung der Anzahl der Freiheitsgrade, die der FMT während der Schwingung ausnutzt. Mit einem veränderten Versuchsaufbau wurde schließlich noch die Kraft bestimmt, die der FMT je anliegender Spannung auf eine angekoppelte Struktur auszuüben vermag. Es konnte gezeigt werden, dass die Schwingungsamplitude des FMTs linear proportional zu Anregungsspannung ist. Die Kabellänge des Zuleitungskabels nimmt normalerweise keinen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des FMTs. Bei sehr kurz eingefasstem Kabel konnte jedoch ein deutlicher Effekt nachgewiesen werden. Die Schwingung in 5 von 6 Freiheitsgraden wurde nachgewiesen, wobei der FMT hauptsächlich 3 Freiheitsgrade nutzt. Es überwiegt die gewünschte pistonartige translatorische Bewegung entlang der Längsachse. Unter der Verwendung von physikalischen Schwingungsmodellen zu gekoppelten Schwingungen konnten die Messwerte der FMT-Schwingung mit einem theoretisch berechneten Kurvenverlauf zur Deckung gebracht werden. Anschließend konnten dadurch die Schwingungskoeffizienten der Differentialgleichung bestimmt werden. Aus dem Ergebnis ließ sich eine Kraft von größenordnungsmäßig 3 mN pro Volt Anregungsspannung errechnen. Über die Umrechnung der Kraft auf äquivalente Schalldruckpegel am Stapes konnten die Messwerte mit Literaturangaben verglichen werden und eine gute Korrelation gezeigt werden. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund der Anwendbarkeit in der Klinik und der Forschung diskutiert. Während das Schwingungsverhalten in drei Dimensionen Untersuchungsansätze zur Ankopplung des FMTs am Amboss und am runden Fenster aufzeigt, lassen sich die Angaben der Kraft und der Koeffizienten der Differentialgleichung für Felsenbeinmessungen z. B. mit einem FMT als Schwingungs-Aktor nutzen.
In der Arbeit geht es um die Ausmessung von knochenverankerten Hörgeräten, sogenannten BAHAs und um die Messung eines künstlichen Mastoids. Unter anderem wurden die Geräte auf Resonanzen und Nichtlinearitäten untersucht sowie die wirkenden Kräfte der BAHAs. Ein einfacher Versuchsaufbau für Impulsmessung und Vibrationsmessung wurde eigens hierfür erstellt. Das künstliche Mastoid Tu-1000 zeigte einwandfreie Funktionsweise in den Frequenzen 125 Hz bis 6 kHz, die BAHAs Cordelle 2 und Compact wurden miteinander in den Frequenzen 125 Hz bis 8 kHZ verglichen und die filigranen Kräfte ausgemessen, mit denen die BAHAs arbeiten.
Bisher beschäftigen sich nur wenige Untersuchungen mit den interindividuellen Unterschieden der Ohrmuschel und den daraus resultierenden Auswirkungen bei der Verwendung von HdO-Hörgeräten. Während bei 500Hz neben Torso, Schulter und Hals auch die Mikrofoncharakteristik den Schallempfang beeinflusst, scheint von 1000Hz bis 4000Hz der Kopf das Aufnahmemuster zu dominieren. Bei 4000Hz wird der Effekt der Ohrmuschel durch die Bauweise und Trageposition des Hörgeräts fast vollständig ausgeblendet. Der Mikrofontyp jedoch spielt eine geringe Rolle. Die beiden untersuchten Hörgeräte können weder die Richtcharakteristik der natürlichen Ohrmuschel exakt imitieren noch zeigen sie durchgehend die für ein Nierenbzw. Kugelmikrofon typische Kurvenformen. Zwar weisen beide Hörgeräte bei 1600Hz und 2500Hz nahezu identische Aufnahmemuster auf, doch scheint sich für die anderen Frequenzen ein leichter Vorteil des Nierenmikrofons durch eine bessere dorsale Schallabschwächung abzuzeichnen. Bezüglich der Lage von Maxima und Minima kann man beim Nierenmikrofon, dessen Vorteile vor allem im niederfrequenten Bereich liegen, eine bessere Annäherung an die Messung ohne Hörgerät erkennen als beim Kugelmikrofon. Beim Vergleich der verschiedenen Ohrgrößen unter dem Gesichtspunkt der Maxima und Minima liegt ein sehr uneinheitliches Ergebnisbild vor. Hinsichtlich der Vorwärts-Rückwärts-Differenz ist das Nierenmikrofon wie schon in früheren Untersuchungen sowohl dem Kugelmikrofon, das eine unerwartet gute Richtwirkung zeigt, als auch dem Ohr ohne Hörgerät überlegen. Bei 1000Hz und 1600Hz legen die gravierenden Schalldruckpegeldifferenzen der verschiedenen Ohrgrößen - die jedoch keine Proportionalität zueinander erkennen lassen - die Hypothese nahe, dass in diesem Frequenzbereich der Einfluss von Ohrmuschelgröße und -form gewichtiger ist, als die Unterschiede, die durch die Wahl des Mikrofontyps hervorgerufen werden. Die Versuchsergebnisse weisen der spezifischen Anpassung von Hörgeräten in Bezug auf die interindividuellen Unterschiede von Ohrmuschelgröße und -form eine größere Bedeutung zu als bisher vermutet.
Die objektive Überprüfung von tragbaren Hörsystemen bei Kleinkindern und unkooperativen Patienten ist aktuell nicht verfügbar. ASSR- und BERA-Messungen im Freifeld können Grundlage für einen Lösungsansatz sein. Es wurden in dieser Dissertationsarbeit BERA- und ASSR-Messungen im Freifeld an 20 normalhörenden Probanden durchgeführt. Die Normalhörigkeit wurde im Vorfeld durch ein Tonaudiogramm sichergestellt. Die Ergebnisse wurden mit Normwerten und den Ergebnissen aus Standardverfahren verglichen, um eine Gleichwertigkeit der verschiedenen Methoden (Einsteckhörer gegenüber Freifeld) zu überprüfen. Mit Hilfe von Voruntersuchungen wurde ein reproduzierbares Mess-Setup im Freifeld erstellt. Es wurde die räumliche Anordnung, die Voreinstellung der Messeinheit (Eclipse-System, Firma Interacoustics, Dänemark) und der Messablauf festgelegt. Zur Validierung des Mess-Setups wurden Untersuchungen im Freifeld zur Pegeleinstellung, zum Latenzverhalten der Welle V und zu den akustischen Stimuli Klick und CE-Chirp® durchgeführt. Es wurden BERA- und ASSR-Messreihen im festgelegten Mess-Setup erstellt. Vorangehend wurde bei 60 dB nHL eine Klick-BERA im Freifeld durchgeführt. Anschließend erfolgten BERA-Messungen mit NB CE-Chirps® bei 40 dB nHL und 60 dB nHL je bei den Frequenzen 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz und wurden mit Standardwerten der Eclipse für E-A-RTONE™ Einsteckhörer (Firma Etymotic Research, USA) verglichen. Als Vergleichswert wurde die Latenz der Welle V betrachtet. Hierbei ergaben sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den beiden Gruppen. ASSR-Messungen wurden bei den Frequenzen 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz von 20 dB nHL absteigend bis zur Hörschwelle im Freifeld durchgeführt. Die ermittelten Hörschwellen wurden mit den Hörschwellen der subjektiven Tonaudiogramme verglichen. Hierbei zeigten sich keine signifikanten Unterschiede. Die Hörschwellen aus den ASSR-Messungen im Freifeld waren bei hohen Frequenzen tendenziell besser. Die Ergebnisse zeigen, dass unter den festgelegten Messbedingungen kein signifikanter Unterschied zwischen ASSR- und BERA-Messungen im Freifeld gegenüber Einsteckhörer besteht. Dies kann Grundlage für weitere Untersuchungen zur objektiven Hörgerät-Überprüfung sein.
Die Aufgabe der vorliegenden Arbeit war die Beantwortung der Frage, ob die Verständlichkeit von Sprache, unter experimentellen Bedingungen, mit digitalen Hörhilfen, mit und ohne Mikrofonrichtcharakteristik, differiert. Um möglichst realistische Testbedingungen zu schaffen wurden bei der Untersuchung Umweltgeräusche durch einen Störlärm-Rauschpegel imitiert. Messungen bei 60 und 80 dB wurden miteinander verglichen. Als Nutzsignal diente der HSM-Test, bei dem einfache kurze Sätze zum Einsatz kommen. Nach den Kriterien der Realitätsnähe, Validität und Standartisierbarkeit erschien dieser Test besonders geeignet. Die Messungen fanden in einer schalldichten Kabine der HNO-Klinik Würzburg statt. Den Probanden wurden DAT-Cassetten über Kopfhörer vorgespielt, die vorher in der Camera Silens, im Freifeld, unter Mithilfe des Kunstkopfes von B&K aufgenommen wurden. Dieser Kunstkopf ermöglichte die Aufnahme mit dem Dazwischenschalten unterschiedlicher Hörgeräte und Hörgeräteinstellungen, die das normalhörende Probandenkollektiv in die Situation eines Hörbehinderten versetzten. Nach der Prüfung auf Normalverteilung wurden in der Auswertung die Sprachverständlichkeitsschwellen verglichen, zeichnerisch gegenübergestellt und entsprechend diskutiert. Diese Schwelle entspricht dem Signal-Störlärmabstand bei dem genau 50 % aller Testworte verstanden wurden. Schließlich zeigte sich von der Einstellung „Niere“ zur Einstellung „Kugel“ eine geringe Verbesserung der Wortverständlichkeit. Die Resultate der leichten Verständlichkeitsverbesserung mit Richtmikrofon fielen bei 80 dB deutlicher aus als bei 60 dB. Diese Verbesserungen sind rechnerisch nicht signifikant.
In der vorliegenden Arbeit ist ein digitales Hörgerät mit einem analogen Hörgerät in Bezug auf das Sprachverständnis im Störschall verglichen worden. Zusätzlich sind noch Aufnahmen ohne Hörgerät in den Vergleich mit einbezogen worden. Dazu diente ein Versuchsaufbau in der Camera Silens, in der mit Hilfe des Phantoms von Brüel & Kiar der HSM Satztest im umweltsimulierenden Rauschen nach Niemeyer auf DAT-Bänder aufgenommen wurde. Das Phantom wurde vor den jeweiligen Aufnahmen mit den vorher eingestellten Hörgeräten bestückt und so entstanden sechs DAT-Bänder, zwei mit digitalem, zwei mit analogem und zwei ohne Hörgerät, jeweils bei 60 und 80 dB Störpegel und verschiedenen S/N-Abständen. Diese Bänder wurden insgesamt 46 Normalhörenden zwischen 20 und 30 Jahren in einer der Hörkabinen der Universität Würzburg vorgespielt. Ziel war es, drei % Werte des Sprachverständnises für jeden Probanden zu finden, wobei einer unterhalb, einer oberhalb und einer nahe bei der 50% Marke liegen sollte. Aus diesen Ergebnissen wurde dann mit Hilfe einer mittleren Steigung der Sprachverständniskurve für jede Versuchsperson der S/N-Abstandswert bei 50 % Sprachverständnis errechnet. Dieser Wert diente dann als Vergleichsparameter für die Geräte bei den verschiedenen Aufnahmebedingungen. Für die verschiedenen Testsituationen ergaben sich folgende mittleren 50% S/N-Werte: Bei 60 dB Störpegel +0,3 dB für das Hörgerät BZ 5 von Resound -6,28 dB für das Gerät Sound FX von Unitron -3,36 dB für die Aufnahme ohne Hörgerät Bei 80 dB Störpegel -1,63 dB für das BZ 5 von Resound -6,54 dB für das Sound FX von Unitron -4,24 dB für die Aufnahme ohne Hörgerät Anschließend wurden die Differenzen der Ergebnisse auf ihre Signifikanz geprüft und anhand der Berechnung der Vertrauensgrenzen mit 95% Sicher-heit auch nachgewiesen. Diese Ergebnisse bedeuten, daß man mit dem analogen Hörgerät, gegenüber dem digitalen Gerät, bei 60 dB und bei 80 dB Störrauschen den Signalschallpegel um 6,58 dB bzw. um 4,91 dB leiser stellen kann und trotzdem noch 50% Sprachverständnis erreicht. Die Ergebniswerte der Messungen ohne Hörgerät liegen zwischen denen der Hörhilfen. Es kann also behauptet werden, daß das analoge Hörgerät das Sprachverständnis beim Normalhörenden noch verbessert. Man kann also abschließend sagen, daß die hohen Erwartungen, die man an die Digitaltechnik gestellt hat, noch nicht erfüllt worden sind. Somit ist die anfangs erwähnte hohe Preisdifferenz zwischen den beiden Geräten auch keinesfalls durch bessere Ergebnisse gerechtfertigt.