CN105832345A - 听力测试设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供听力测试设备，包括：用于与受试者的耳道流体连通的泵装置，其中泵装置被配置成将第一压力施加至耳道；信号发生器；以及用于通信地耦合到泵装置和信号发生器的处理模块，其中处理模块被配置成获得表示基于使用信号发生器产生的第一宽带信号的第一压力下的声学参数的第一声学参数值；其中泵装置被配置成将耳道中的压力从第一压力改变为第二压力，并且将第三压力施加至耳道；其中信号发生器被配置成在压力从第一压力改变为第二压力的过程中产生第一音调信号；以及其中处理模块被配置成获得表示基于使用信号发生器产生的第三宽带信号的第三压力下的声学参数的第三声学参数值，并且基于第一声学参数值和第三声学参数值确定中耳共振频率。

Description

听力测试设备和方法
技术领域
本公开涉及听力测试设备和相关方法，特别是用于在受试者的耳道中执行鼓室导抗测量(tympanometry)。特别地，公开了用于测量一个或多个耳参数(包括中耳共振频率)的听力测试设备和相关方法。
背景技术
听力测试，诸如鼓室导抗测量，通过形成耳道中压力的变化检查中耳的状况、鼓膜的活动度和/或传导骨。为了修改压力，探头被插入到耳道中形成耳道的气密密封。
通过向鼓膜传输具有在226Hz的主频率下的主分量的连续音调并且经由麦克风测量通过鼓膜反射的信号来常规地执行听力测试。选择226Hz是在执行鼓室导抗测量以获得成人的鼓室导抗图(tympanogram)的事实标准。在小孩子中，用具有在大约1000Hz的主频率下的主分量的音调来偶尔执行鼓室导抗测量。
鼓室导抗测量内的近期发展包括执行复杂的和费时的测试，所述测试包括在许多频率下的顺序测量。
已经提出使用在整个压力扫描中的宽带信号。然而，此类方法导致多余数据并且导致与单音信号相比信噪比降低的问题。
而且，该新方法不被认为是由权威人士、听力学家和其它医疗人员认可的标准。
发明内容
尽管有已知的解决方案，仍存在对于给精确鼓室导抗测量提供短的测试时间的改善的听力测试设备的需求。
本发明公开了一种听力测试设备，该设备包括用于与受试者的耳道流体连通的泵装置，其中泵装置被配置成将第一压力施加至耳道；信号发生器；以及用于通信地耦合到泵装置和信号发生器的处理模块。处理模块被配置成获得表示基于使用信号发生器产生的第一宽带信号的第一压力下的声学参数的第一声学参数值；并且泵装置任选地被配置成将耳道中的压力从第一压力改变为第二压力，例如，在第一音调信号产生的过程中。泵装置被配置成将第三压力施加至耳道。信号发生器任选地被配置成在压力从第一压力改变为第二压力的过程中产生第一音调信号和/或在第三压力下的第三宽带信号。处理模块被配置成获得表示基于使用信号发生器产生的第三宽带信号的第三压力下的声学参数的第三声学参数值，并且确定中耳共振频率和/或其它耳特性，例如，基于第一声学参数值和/或第三声学参数值。
还公开了用于执行听力测试的方法，该方法包括：将第一压力施加至受试者的耳道；获得基于第一宽带信号的第一压力下的声学参数的第一声学参数值；将第三压力施加至耳道；获得基于第三宽带信号的第三压力下的声学参数的第三声学参数值；以及任选地确定中耳共振频率和/或其它耳特性，例如，基于第一声学参数值和/或第三声学参数值。
本公开的优点是为测量一个或多个耳特性或耳参数(包括中耳的共振频率)提供快速和有效的测试工序。
本方法和设备给听力测试提供了泵装置上减少的磨损并且同时优化所收集的数据量。
此外，提供了用于执行标准听力测试的方法和设备。
有利的是，该方法和设备给第一鼓室导抗图提供了导致由于高的测试信号质量的精确测量的大的信噪比和高的压力分辨率。
本公开的重要优点是当与使用宽带信号鼓室导抗测量相比时，可以降低触发镫骨肌声反射的风险。
附图说明
上述和其它特征和优点，通过参考附图进行的示例性实施例的以下详细描述，对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：
图1示意性示出包括听力测试设备的示例性听力测试系统，
图2示意性示出示例性听力测试设备，以及
图3是示例性方法的流程图，以及
图4是示出中耳共振频率的确定的曲线图。
附图标记说明
1：听力测试系统
2：听力测试设备
4：测试探头
6：探头缆线
7：外壳
8：处理模块
10：泵装置
12：信号发生器
14：探头接口
16：泵控制信号
18：信号发生器控制信号
20：流体连接
22：第一声学参数值
22'：第三声学参数值
100：用于执行听力测试的方法
102：施加第一压力
104：获得第一声学参数值
106：施加第三压力
108：获得第三声学参数值
110：确定中耳共振频率
112：确定第一鼓室导抗图并且基于第一鼓室导抗图确定第三压力
114：获得第二声学参数值
S1：第一宽带信号
S2：第二宽带信号
S3：第三宽带信号
T1：第一音调信号
T2：第二音调信号
具体实施方式
在下文中参考附图描述各种实施例。类似的附图标记自始至终是指类似的元件。因此，类似的元件将不相对于各个附图的描述进行详细描述。还应当指出的是，附图仅旨在便于实施例的描述。它们并非旨在作为所要求保护发明的穷举描述或作为对所要求保护发明的范围的限制。此外，所示的实施例需要未示出所有的方面或优点。结合特定实施例所描述的方面或优点不必限于该实施例，并且可以在任何其它实施例中实行，即使未那么示出，或者如果未那么明确描述。
全文中，相同的附图标记用于相同或对应零件。
听力测试设备包括处理模块，所述处理模块例如包括微处理器、模数转换器(ADC：analog digital converter)、和/或存储器模块。听力测试设备可包括例如封入听力测试设备的例如处理模块和/或泵装置的一个或多个部件的外壳。听力测试设备可包括用于在封入在外壳中的部件与听力测试设备外部的部件和/或用户之间连通的一个或多个接口，诸如探头接口和/或用户接口。外壳可以是金属外壳、塑料外壳、基于碳纤维的外壳，诸如碳纤维增强聚合物或适合于所述外壳的任何其它材料。在示例性设备中，壳体可以是金属和塑料以及基于碳纤维的外壳的任何组合。
处理模块可以被配置成在一个或多个输入信号上，诸如在所获得的一个或多个声学参数的第一声学参数值和/或声第三声学参数值上，执行信号分析。
处理模块可以被配置成提供一个或多个输出信号，诸如控制信号。处理模块可提供一个或多个控制信号给信号发生器，诸如第一和/或第二信号发生器控制信号。处理模块可提供一个或多个控制信号给泵装置，诸如第一和/或第二泵控制信号。
听力测试设备可包括连接到处理模块的泵装置。泵装置可具有例如经由管或流体通道与探头接口的泵端口流体连通的端口。听力测试设备，例如泵装置，可包括压力传感器。压力传感器可以被配置成测量耳道中的实际压力。泵装置将不同压力施加至耳道。第一压力、第二压力和第三压力是相对于环境压力的压力。因此，例如-200daPa的第一压力表示耳道中的压力与环境压力之间的压差，这对于技术人员是众所周知的。
听力测试设备可包括麦克风和/或听力测试设备可以被配置用于连接到探头的探头麦克风。
听力测试设备可包括信号发生器和/或听力测试设备可以被配置用于连接到探头的信号发生器。信号发生器可以被配置成产生一个或多个电测试信号，例如包括一个或多个宽带信号和/或一个或多个音调信号。
一个或多个宽带信号包括第一宽带信号和任选第三宽带信号。一个或多个宽带信号可包括第二宽带信号。一个或多个宽带信号包括第一宽带信号和任选第三宽带信号。宽带信号可以特征在于包括多个分量，诸如在相应多个不同频率下的至少10个分量、至少15个分量、至少20个分量或至少30个分量。分量中的每个或宽带信号分量中的至少十个分量可包含小于在各自的频率处或各自的频率的±5Hz内的宽带信号功率的10％。分量可以是顺序的，即，在时间上独立的，或在时间上至少部分重叠。宽带信号可以是宽带信号。宽带信号，例如第一宽带信号、第二宽带信号和/或第三宽带，可包括在第一频率范围内的主分量、在不同于第一频率范围的第二频率范围内的二次分量，以及在不同于第一频率范围和第二频率范围的第三频率范围内的三次分量。
一个或多个音调信号包括第一音调信号。一个或多个音调信号可包括第二音调信号和/或第三音调信号。音调信号可以特征在于具有在主频率下(例如以第一主频率为中心或在第一主频率下)的主分量。在示例性音调信号中，主分量包含在主频率下或主频率的±5Hz内的音调信号功率的至少80％。在具有相应的主频率和二次频率下的主分量和二次分量的示例性音调信号中，主分量包含在主频率下或主频率的±5Hz内的音调信号功率的至少40％，并且二次分量包含在二次频率下或二次频率的±5Hz内的音调信号功率的至少40％。第一音调信号和/或第二信号可以是纯音调信号或基本上是纯音调信号，例如由单一分量或基本上单一分量组成的信号。
听力测试设备的用户接口可包括显示器，诸如LCD显示器、LED显示器、OLED显示器。显示器使听力测试设备能够例如以测试曲线或测试值的形式，提供测试结果到听力测试设备的专门人员(practician)。
信号发生器可以被配置用于连接到一个或多个扬声器，诸如经由探头接口的一个或多个探头扬声器和/或布置在听力测试设备的外壳中的一个或多个扬声器。
听力测试设备可包括探头接口。探头接口可提供连接给探头。探头接口可包括一个或多个电连接器和/或一个或多个流体连通通道，诸如泵端口。一个或多个电连接器可提供听力测试设备的部件与探头的部件之间的电连接。例如，电连接器可提供信号发生器与探头扬声器之间的电连接，例如用于馈送测试信号到探头。电连接器可提供处理模块与探头麦克风之间的电连接，例如用于馈送表示声学参数值的一个或多个测量信号到处理模块。一个或多个流体连通通道和/或泵端口可提供听力测试设备的探头与泵装置之间的流体连通，例如以便在测试工序过程中调整在测试人的耳道中的压力。
听力测试设备被配置成获得第一声学参数值或声学参数的数据，例如通过接收麦克风信号，诸如来自布置在听力测试设备中并且通信地耦合到耳道的麦克风的探头麦克风信号或麦克风信号。
声学参数值是麦克风或其它传感器输出的数据样本。
声学参数可以是中耳的复数导纳或电导，或至少其一部分，例如实部、虚部、绝对值和/或幅角/相位。
听力测试设备被配置成通过泵装置，例如通过将泵控制信号从处理模块发送到泵装置，将第一压力诸如正压P+或负压P-施加至耳道。第一压力可以在-450～-150daPa的范围内或为-450～-150daPa中的任意数值或在150～450daPa的范围内或为150～450daPa中的任意数值。第一压力可以是用于听力测试的压力极值。
处理模块可以被配置成基于使用信号发生器产生的第一音调信号确定第一鼓室导抗图。处理模块可以被配置成基于第一鼓室导抗图确定第三压力。第三压力可以在第一压力和第二压力之间。听力测试设备可以被配置成获得表示基于第二宽带信号的第二压力下的声学参数的第二声学参数值。中耳共振频率可以基于第二声学参数值。处理模块可以被配置成基于使用信号发生器产生的第二音调信号确定第二鼓室导抗图。
任选地，听力测试设备被配置成用信号发生器产生到耳道的第一音调信号，并且被配置成用泵装置将耳道中的压力从第一压力变化为第二压力，例如在第一音调信号的产生过程中。第一音调信号可包括200～1,100Hz的范围内或作为200～1,100Hz中的任意数值的第一主频率下的第一主分量。第一音调信号可包括在210～240Hz的范围内，诸如约226Hz，在650～700Hz的范围内，诸如约678Hz，在775～825Hz的范围内，诸如约800Hz，或在950～1,050Hz的范围内，诸如约1,000Hz的第一主频率下的第一主分量。如果第一压力是负压P-，那么第二压力可以是正压P+，或如果第一压力是正压P+，那么第二压力可以是负压P-。第二压力可以在-450～-150daPa的范围内或为-450～-150daPa中的任意数值或在150～450daPa的范围内或为150～450daPa中的任意数值。在示例性设备中，第一压力和/或第二压力可以小于-450daPa，诸如约-600daPa。在示例性设备中，第一压力和/或第二压力可以大于450daPa，诸如约600daPa。听力测试设备可以被配置成例如通过产生第二宽带信号获得在第二压力下的声学参数的第二声学参数值。中耳共振频率可以基于第二声学参数值。
听力测试设备被配置成用泵装置将第三压力施加至耳道。第三压力可以是环境压力P0。第三压力可以是鼓室峰值压力PTPP。鼓室峰值压力也可以表示为TPP。处理模块可以被配置成基于第一音调信号的产生确定第一鼓室导抗图，以及任选地处理模块被配置成基于第一鼓室导抗图确定第三压力，例如通过选择PTPP作为第三压力。第三压力可以在第一压力和第二压力之间。
听力测试设备被配置成基于第一声学参数值和/或第三声学参数值确定中耳共振频率fRes。中耳共振频率可以使用所谓的Vanhuyse模型来确定，其中，中耳共振频率fRES通过测量/确定以下项来间接确定：
1.PTPP(鼓室导抗峰值压力)
a.该压力接近于正常耳的环境压力。
b.可以使用环境压力P0代替PTPP用于确定中耳共振频率。
2.复数导纳Y(f)作为在压力极值(第一压力)下的探头频率f的函数。
a.对于f的频率范围可以为200～2,500Hz
b.压力极值
在P-＝-400daPa到-200daPa的负压范围内；和/或
在P+＝200daPa到400daPa的正压范围内
3.复数导纳Y(f)作为在PTPP或P0(第三压力)下的探头频率f的函数
a.对于f的频率范围可以为200～2,000Hz
基于第一声学参数值和第三声学参数值(分别是表示在第一压力和第三压力下的复数导纳的样本值)确定中耳共振频率可包括计算复数导纳的差值：
ΔY(f)＝Y(f，P＝PTPP或P0)-Y(f，P＝P±)
ΔY(f)可以表示峰值补偿静态声导纳或基线补偿导纳。
中耳共振频率fRES现在可以标识为其中ΔY(f)的相位是零的频率。因此，绘制作为频率的函数的ΔY(f)的相位显示了其中相位越过零的频率的中耳共振频率fRES，参见图4。
听力测试设备可以被配置成通过产生第二音调信号确定第二鼓室导抗图。第二音调信号可包括在对应于中耳共振频率的第二主频率下的第二主分量。
宽带信号，诸如第一宽带信号和/或第三宽带信号，以及任选第二宽带信号可包括在不同频率下的多个分量。多个分量可具有200～2000Hz的范围内的各自的频率。多个频率可以在200～2,000Hz的频率范围内的频率下来选择。多个频率中的第一频率可以在200～500Hz的范围内，并且多个频率中的第二频率可以在500～2,000Hz的范围内。方法可包括通过产生第一音调信号并且将耳道中的压力从第一压力变化为第二压力来确定第一鼓室导抗图。在该方法中，可以基于第一鼓室导抗图确定第三压力。
方法可包括通过产生第二宽带信号获得第二压力下的声学参数的第二声学参数值，并且中耳共振频率可以基于第二声学参数值。这允许中耳共振频率的更精确确定，而无需进一步引入泵装置上的磨损。
图1示意性示出用于执行听力测试的示例性听力测试系统1。听力测试系统1包括听力测试设备2和测试探头4。探头缆线6将测试探头4连接到听力测试设备2。
图2示意性示出示例性听力测试设备。听力测试设备2包括外壳7、处理模块8、泵装置10、信号发生器12和探头接口14。处理模块8连接到泵装置10和信号发生器12，并且用相应的一个或多个泵控制信号16和信号发生器控制信号18控制泵装置10和信号发生器12。泵装置12经由流体连接20连接到探头接口14的泵端口(未示出)，并且根据来自处理模块8的泵控制信号将压力施加至泵端口。在使用过程中，探头连接到泵端口，由此使得通过泵装置施加至泵端口的压力被施加至耳道。因此，听力测试设备2被配置成通过泵装置10将第一压力施加至耳道。
处理模块8连接到探头接口的一个或多个电控制器，并且当泵装置10根据来自处理模块8的泵控制信号16施加第一压力，并且信号发生器12根据来自处理模块8的信号发生器控制信号16产生第一宽带信号S1时，经由探头接口14获得或测量表示来自麦克风或探头的其它传感器元件的声导纳的(第一)声学参数值22。在第一压力下的第一宽带信号产生之后，处理模块8控制信号发生器12以产生到耳道的第一音调信号T1，并且控制泵装置10将耳道中的压力从第一压力变化为第二压力。接着，处理模块8控制泵装置10以将第三压力施加至耳道。在第三压力下，处理模块8控制信号发生器12以产生第三宽带信号S3并且获得表示声导纳的(第三)声学参数值22'。在测量表示声导纳的第三声学参数值时，处理模块8通过确定基线补偿导纳和标识中耳共振频率作为基线补偿导纳的相位是零的频率，基于第一声学参数值与第三声学参数值确定中耳共振频率。中耳共振频率可以在显示器(未示出)上示出、发送到打印装置，和/或保存在电子病人档案中。
图3是用于执行听力测试的方法100的流程图。方法包括：将第一压力施加102至受试者的耳道；通过产生第一宽带信号来获得104在第一压力下的声学参数的第一声学参数值。然后，该方法前进到：将第三压力施加106至耳道；通过产生第三宽带信号来获得108在第三压力下的声学参数的第三声学参数值；以及基于第一声学参数值和第三声学参数值确定110中耳共振频率。任选地，如用虚线框所示，方法100可包括：通过产生第一音调信号并且将耳道中的压力从第一压力变化为第二压力来确定112第一鼓室导抗图；以及基于第一鼓室导抗图确定第三压力。任选地，如用虚线框所示，该方法可包括：通过产生第二宽带信号获得114在第二压力下的声学参数的第二声学参数值。确定110中耳共振频率可以基于在114中获得的第二声学参数值。
图4是示出作为频率的函数的ΔY(f)的相位的图。中耳共振频率标识为相位越过零的频率，即ΔY(f)的相位是零的频率。
在以下实例中还公开了示例性方法。
实例1(负压扫描，PTPP或环境压力)
1.施加第一压力(例如，P+＝200daPa)并且使用第一宽带信号S1获得/测量复数导纳Y(f，P+)。
2.用第一音调信号T1(例如，在226Hz下)做出从第一压力(P+)到第二压力(P-)的第一鼓室导抗图。
3.任选的：使用第二宽带信号S2测量在第二压力下的复数导纳Y(f，P-)。
4.施加第三压力(例如，从第一鼓室导抗图导出的PTTP或环境压力)并且使用第三宽带信号S3获得/测量复数导纳Y(f，PTPP或Pdef)。
5.基于在第一压力和第三压力下测量的复数导纳确定中耳共振频率fRES。
6.任选的：用具有在中耳共振频率fRES：Y(fRES，P)下的主分量的第二音调信号T2做出第二鼓室导抗图。
压力以如下这种顺序施加：P0→P+→P-→PTPP→P0或P0→P+→P-→P0，其中P0是对环境的相对压力。
实例2(正压扫描，PTPP或环境压力)
1.施加第一压力P-(例如，P-＝-400dapa)并且使用第一宽带信号S1获得/测量复数导纳Y(f，P-)。
2.用第一音调信号T1(例如，在226Hz下)做出从第一压力(P-)到第二压力(P+)的第一鼓室导抗图。
3.任选的：使用第二宽带信号S2测量复数导纳Y(f，P+)。
4.施加第三压力(例如，从第一鼓室导抗图导出的PTTP或环境压力)并且使用第三宽带信号S3获得/测量复数导纳Y(f，PTPP或Pdef)。
5.基于在第一压力和第三压力下测量的复数导纳确定中耳共振频率fRES。
6.任选的：用具有在中耳共振频率fRES：Y(fRES，P)下的主分量的第二音调信号T2做出第二鼓室导抗图。
压力以如下这种顺序施加：P0→P-→P+→PTPP→P0或P0→P-→P+→P0，其中P0是对环境的相对压力。
使用术语“第一”、“第二”、“第三”等并不意味着任何特定的顺序，但它们被包含以标识各个单独的元件。此外，使用术语第一、第二等并不表示任何顺序或重要性，而是术语第一、第二、第三等用于区别一个元件与另一个元件。需注意，除非另有说明，否则在这里和其它地方所使用的词语第一、第二和第三仅用于标记目的，而并非旨在表示任何具体空间或时间排序。而且，第三元件的标记并不意味着第二元件的存在，或反之亦然。
虽然已经示出和描述了特定特征，但应当理解，它们并非旨在限制所要求保护的发明，并且对本领域技术人员将显而易见的是，可以进行各种改变和修改而不脱离所要求保护的发明的精神和范围。因此，本说明书和附图以说明性而非限制性意义来考虑。所要求保护的发明旨在覆盖所有替代、修改和等同物。

Claims (14)

1.一种听力测试设备，所述听力测试设备包括：
用于与受试者的耳道流体连通的泵装置，其中所述泵装置被配置成将第一压力施加至所述耳道；
信号发生器；以及
用于通信地耦合到所述泵装置和所述信号发生器的处理模块，其中所述处理模块被配置成获得表示基于使用所述信号发生器产生的第一宽带信号的在所述第一压力下的声学参数的第一声学参数值；
其中所述泵装置被配置成将所述耳道中的压力从所述第一压力改变为第二压力，并且将第三压力施加至所述耳道；
其中所述信号发生器被配置成在压力从所述第一压力改变为所述第二压力的过程中产生第一音调信号；以及
其中所述处理模块被配置成获得表示基于使用所述信号发生器产生的第三宽带信号的在所述第三压力下的声学参数的第三声学参数值，并且基于所述第一声学参数值和所述第三声学参数值确定中耳共振频率。
2.根据权利要求1所述听力测试设备，其中所述处理模块被配置成基于使用所述信号发生器产生的所述第一音调信号确定第一鼓室导抗图，并且其中所述处理模块被配置成基于所述第一鼓室导抗图确定所述第三压力，所述第三压力在所述第一压力和所述第二压力之间。
3.根据权利要求1或2所述的听力测试设备，其中所述听力测试设备被配置成获得表示基于第二宽带信号的在所述第二压力下的声学参数的第二声学参数值，并且其中所述中耳共振频率基于所述第二声学参数值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的听力测试设备，其中所述处理模块被配置成基于使用所述信号发生器产生的第二音调信号确定第二鼓室导抗图。
5.根据权利要求4所述的听力测试设备，其中所述第二音调信号包括在对应于所述中耳共振频率的第二主频率下的第二主分量。
6.根据前述权利要求中任一项所述的听力测试设备，其中所述第一压力在-450～-150daPa的范围内，并且所述第二压力在150～450daPa的范围内。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的听力测试设备，其中所述第一压力在150～450daPa的范围内，并且所述第二压力在-450～-150daPa的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的听力测试设备，其中所述第一音调信号包括在200～1,100Hz的范围内的第一主频率下的第一主分量。
9.根据前述权利要求中任一项所述的听力测试设备，其中所述第一宽带信号包括在不同频率下的多个分量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的听力测试设备，其中所述第三宽带信号包括在不同频率下的多个分量。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的听力测试设备，其中所述多个分量具有200～2000Hz的范围内的各自的频率。
12.一种用于执行听力测试的方法，所述方法包括：
将第一压力施加至受试者的耳道；
获得基于第一宽带信号的在所述第一压力下的声学参数的第一声学参数值；
将第三压力施加至所述耳道；
获得基于第三宽带信号的在所述第三压力下的所述声学参数的第三声学参数值；以及
基于所述第一声学参数值和所述第三声学参数值确定中耳共振频率。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
通过产生第一音调信号并且将所述耳道中的压力从所述第一压力变化为第二压力来确定第一鼓室导抗图；以及
基于所述第一鼓室导抗图确定所述第三压力。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：获得基于第二宽带信号的在所述第二压力下的所述声学参数的第二声学参数值，并且其中所述中耳共振频率基于所述第二声学参数值。
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