DE10104153A1

DE10104153A1 - Verfahren sowie Apparatur zur individuellen Anpassung von Instrumenten zur auditorischen Stimulation an eine Person

Info

Publication number: DE10104153A1
Application number: DE10104153A
Authority: DE
Inventors: Patrick Mergell
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-06-06

Abstract

Bei einem Verfahren zur individuellen Anpassung von Instrumenten zur auditorischen Stimulation einer Person an das Hörvermögen dieser Person werden zunächst Stimuli zur Stimulation der Person erzeugt. Anschließend werden subjektive Bewertungen, objektive Reizantworten der Person als Reaktion auf die dargebotenen Stimuli sowie physikalische Messwerte erfasst und einer Prozessoreinheit zur Auswertung zugeführt. Diese erzeugt aus den gewonnenen Daten Einstellparameter des Instrumentes zur auditorischen Stimulation. Die Erzeugung der Stimuli sowie Einstellparameter erfolgen vorzugsweise mittels eines Expertensystems. Das System ermöglicht eine umfassende Diagnose des Hörvermögens einer Person und parallel hierzu die Anpassung eines Instrumentes zur auditorischen Stimulation an das Hörvermögen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur individuellen Anpas sung von Instrumenten zur auditorischen Stimulation einer Person an das Hörvermögen dieser Person sowie eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens.

Bei einem Instrument zur auditorischen Stimulation handelt es sich um ein Audiometer oder ein Hörhilfegerät, z. B. ein Ta schenhörgerät, ein Hinter-dem-Ohr-Gerät (HdO), ein In-dem-Ohr-Gerät (IdO), ein Cochlea-Implantat, ein Mittelohr-Implantat usw.

Die individuelle Anpassung des Instrumentes zur auditorischen Stimulation einer Person an diese Person erfolgt in der Regel im Dialog mit einem Akustiker. Der Person werden dabei unter schiedliche Testsignale dargeboten, die sie subjektiv wahr nimmt und ihre Eindrücke dem Akustiker mitteilt. Dieser ver gleicht die Wahrnehmungen der Person mit den Eindrücken nor mal Hörender auf das jeweilige Testsignal. Aus den unter schiedlichen Empfindungen leitet der Akustiker Parameter ab, die in der Regel zu einer verbesserten Anpassung des Instru mentes zur auditorischen Stimulation an die Person führen. Dieses Vorgehen wird so lange wiederholt, bis die Person eine Anzahl an Testsignalen subjektiv ähnlich empfindet wie ein normal Hörender.

Aus der US 5,825,894 ist ein Audiometer zur Überprüfung des menschlichen Gehörs bei getragenem Hörgerät, simuliertem Hör gerät und ohne Hörgerät bekannt. Dabei wird als Reaktion auf eine Stimulation der Schalldruckpegel direkt vor dem Trommel fell erfasst und ausgewertet. Die so gewonnenen physikali schen Messwerte dienen zum Ermitteln von Hörgeräteparametern.

Eine umfassende Charakterisierung des Hörverlustes eines Schwerhörigen ist damit jedoch nicht erreichbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die individuelle Anpassung von Instrumenten zur auditorischen Stimulation ei ner Person an das Hörvermögen dieser Person zu optimieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkma len des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Verfahrensvarianten sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 gekennzeichnet. Die Auf gabe wird ferner gelöst durch eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 6. Vor teilhafte Varianten dieser Apparatur sind in den Patentan sprüchen 7 und 8 angegeben.

Häufig geht es bei der audiologischen Technik darum, irrever sible Hörschäden durch technische Hilfsmittel zu kompensie ren. Dazu bedarf es detaillierter diagnostischer Informatio nen und genauer Kenntnis darüber, wie die gestörte Reaktion auf externe Stimuli normalisiert werden kann. Die Komplexität biologischer Systeme lässt es in der Praxis oft nicht zu, auf der Basis von a priori Annahmen geeignete Anpassparameter technischer Hilfsmittel aus Diagnosedaten zu folgern. Die Er findung will Therapie und Diagnose kombinieren, indem die Verknüpfung von Ursache (physikalische Eigenschaften von Sti muli) und Wirkung (subjektive Bewertungen, objektive Körper reaktionen sowie physikalische Eigenschaften von Signalen) analysiert wird, um das Verhältnis von Ursache zu Wirkung zu normalisieren. Hierzu werden möglichst umfassend alle erhält lichen Daten zur Analyse der Daten in einer Prozessoreinheit zusammengetragen. Das Verfahren birgt dadurch erhebliches Po tential zum Einsparen von Untersuchungs- und Anpasszeit. Dazu können Untersuchungen zur Charakterisierung eines Hörverlus tes und deren Auswertung zur Gewinnung von Einstellparametern eines Hörhilfegerätes gleichzeitig erfolgen.

Zur Stimulation des Gehörs sind verschiedene Arten von Signa len (Stimuli) wie akustische, elektrische, elektromagnetische oder mechanische Signale möglich. Die Stimuli sind dem Gehör sowohl über das Hörhilfegerät als auch extern, beispielsweise mittels externer Lautsprecher, als auch über direkte Verbin dungen zu Gehörzellen, beispielsweise zur elektromagnetischen oder mechanischen Stimulation, zuführbar. Bei der Stimulation über das Hörhilfegerät werden diesem entweder von außen aku stische oder elektrische oder elektromagnetische oder opti sche Testsignale zugeführt, oder die Testsignale sind im Hör hilfegerät gespeichert und werden ausgelesen, oder sie werden im Hörhilfegerät erzeugt. Damit sind insbesondere auch syn thetisch erzeugte Testsignale zur Stimulation des Gehörs an wendbar. Vorzugsweise durchlaufen die über das Hörhilfegerät zugeführten Testsignale die Signalverarbeitungseinheit des Hörhilfegerätes, und die resultierende Stimulation des Gehörs erfolgt über den Ausgangswandler des Hörhilfegerätes.

Die Reaktion des Gehörs auf die Stimuli kann auf vielfältige Weise gemessen werden. Wesentliche objektive Methoden hierfür sind:

Impedanzmessung

Die mechanischen Eigenschaften des Mittelohrsystems spiegeln sich in dessen Impedanz (komplexer akustischer Widerstand) wieder. Diese Größe hängt maßgeblich von den Massen der Ge hörknöchelchen, den Dimensionen von äußerem Gehörgang und Paukenhöhle sowie von den Steifigkeiten der im Mittelohr be findlichen Ligamente und Muskeln ab. Daraus ergibt sich durch die Messung der Impedanz die Möglichkeit, Rückschlüsse über pathologische Veränderungen des Mittelohrsystems zu ziehen. Zu den wichtigsten Formen der Impedanzmessung gehören die Be stimmung der statischen Impedanz, d. h. Messung der Impedanz im Ruhezustand des Mittelohrsystems, und der dynamischen Im pedanz, d. h. Messung der Impedanz während Veränderungen des Mittelohrsystems, z. B. unter Änderungen des Luftdrucks im äu ßeren Gehörgang (Tympanometrie), beim Öffnen der Ohrtrompete (Tubenfunktionsprüfung) oder während der Kontraktion der Mit telohrmuskeln (Reflexprüfung). Die lautstärkeabhängige Kon traktion des Musculus Stapedius bei Beschallung des Ohres ist insbesondere bei sehr lauten Schallereignissen wirksam und stellt eine Art Schutzmechanismus für das Gehör dar. Neuere Studien belegen, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Re flex und subjektiven Schwellen wie der MCL (most comfortable level) und der UCL (uncomfortable level) gibt. Die Stapedius reflexmessung kann direkt durch Erfassen der Muskelpotentiale oder indirekt durch Ermittlung der Impedanzänderung erfolgen.

Elektroenzephalographie (EEG)

Mittels eines Elektronenzephalographen werden bioelektrische Potentialschwankungen des Gehirns registriert, und zwar als Spontanaktivität (Spontan-EEG) oder als durch äußerliche Reize hervorgerufene evozierte Aktivität (evozierte Poten tiale). Die Elektroden des mit Ableitungskanälen ausgestatte ten Gerätes werden der Schädeldecke derart angelegt, dass die Kombination von je zwei differenten Elektroden (bipolare Ab leitung) oder einer differenten Elektrode u. einer Referenz (unipolare Ableitung) zu gleichzeitigen Ableitungen verschie dener Hirnbereiche führt. Mittels Computer werden aus dem EEG die durch die akustischen Reize ausgelösten Potentialschwan kungen (evozierte Potentiale) ermittelt.

Magnetoenzephalographie (MEG)

Magnetoenzephalographie ist die biomagnetische Aufzeichnung der durch elektrische Hirnströme erzeugten Magnetfelder. Spe ziell Mehrkanalsysteme erlauben die Lokalisierung von Quellen gebündelter Nervenzellenaktivität mit einer Zeitauflösung im Millisekundenbereich und einer Ortsauflösung im Millimeterbe reich. Die Meßmethode liefert essentielle Informationen über die zentrale Verarbeitung auditorischer Stimuli.

Messung akustisch evozierter Ströme und/oder Potentiale (AEP)

Diese umfassen die durch Schallreize ausgelösten und im Nor malfall mit auditorischen Wahrnehmungen verknüpften elektri schen Ströme oder Spannungen physiologischen Ursprungs, die bei der Signalweiterleitung und/oder -verarbeitung in den Nervenzellen auftreten und an verschiedenen Körperregionen ableitbar sind. Evozierte Ströme und/oder Potentiale entste hen beim Hörvorgang insbesondere in der Cochlea, im Hörnerv, im Hirnstamm oder in der Cortex. Häufig sind diese Signale jedoch nicht oder nur sehr schwierig an den Orten ihrer größ ten Intensität abgreifbar. Für den Signalabgriff leichter zu gängliche Stellen sind die Schädeloberfläche oder geeignete Stellen des Innenohrs oder des äußeren Gehörgangs.

Messung otoakustischer Emissionen

Das Ohr ist nicht nur ein Empfänger von Schallwellen, sondern sendet seinerseits auch akustische Signale geringer Intensi tät aus. Diese akustische Impulsantwort eines funktionsfähi gen Ohrs bezeichnet man als "otoakustische Emission". Sie lässt Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit des Ohres zu. Zur Messung wird das Ohr akustisch stimuliert und die Reak tion mittels eines in den Gehörgang gerichteten hochempfind lichen Mikrofons erfasst.

Die bisher genannten Reaktionen eines Ohres auf bestimmte Reize stellen nur einen Teil möglicher Reaktionen des Gehörs dar. Die Erfindung ist daher nicht auf diese beispielhaft ge nannten Reaktionen und deren messtechnischer Erfassung be schränkt. Die Reaktionen können einzeln zur Berechnung von Anpassparametern herangezogen werden, es sind jedoch auch be liebige Kombinationen von Messungen möglich, die insgesamt betrachtet letztendlich zu der Anpassung des Instrumentes zur auditorischen Stimulation führen. Insbesondere das Zusammen führen und Auswerten unterschiedlicher Messungen in einer Auswerteeinheit verbessert die Anpassung und verkürzt die Mess- und Anpassdauer erheblich.

Zum Optimieren von Anpassparametern eines Instrumentes zur auditorischen Stimulation ist das Verfahren gemäß der Erfin dung vorteilhaft in einen Regelkreis eingebunden. Dabei ist der erster Schritt bei der Anpassung die Voreinstellung des Instrumentes aufgrund von Daten, die aus subjektiven Empfin dungen der Person auf bestimmte Stimuli abgeleitet wurden (z. B. durch Ton- oder Sprachaudiometrie), sowie von Daten, die aus objektiven Messungen herrühren. Die Anpassregeln zur Voreinstellung sind einmalig anzuwenden und setzen das ge störte Hörvermögen einer Person zum Hörvermögen eines normal Hörenden in einen mathematischen Zusammenhang. Die daraus ab geleiteten Parameter zur Anpassung werden nachfolgend durch das Verfahren gemäß der Erfindung in einem Regelkreis opti miert. Der Regelkreis wird so lange durchlaufen, bis ein Ab bruchkriterium erreicht ist. Als Abbruchkriterium kann bei spielsweise gelten, wenn die subjektiven Bewertungen unter schiedlicher dargebotener Stimuli innerhalb der statistischen Schwankungsbreite der Bewertungen normal Hörender auf diese Stimuli liegen.

Gemäß einer Variante der Erfindung erfolgt die Erzeugung oder Anpassung von Einstellparametern des Instrumentes zur audito rischen Stimulation unter Berücksichtigung von Messergebnis sen, die nicht als Reizantwort der Person auf die Stimulation gelten. Ein Beispiel hierfür sind spontane otoakustische Emissionen.

Gemäß einer weiteren Verfahrensvariante erfolgt die Erzeugung und Anpassung von Einstellparametern des Instrumentes zur au ditorischen Stimulation unter Berücksichtigung physikalischer Messwerte, die nicht als Reaktion der Person auf die zuge führten Stimuli gelten, die aber dennoch in Zusammenhang mit den Stimuli stehen. Beispielsweise ist dies der Schalldruck pegel vor dem Trommelfell als Reaktion auf bestimmte Stimuli. Zur Messung wird in den Gehörgang der betreffenden Person eine Messsonde eingebracht. So lässt sich insbesondere auch das Übertragungsverhalten eines Hörhilfegerätes überprüfen.

Vorteilhaft sind alle gewonnenen Bewertungen, Reizantworten sowie Messwerte einem Expertensystem zur automatischen Aus wertung und/oder Erzeugung oder Anpassung von Einstellparame tern zugeführt. Dieses umfasst vorzugsweise Fuzzy-Logik oder neuronale Strukturen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die Figur schematisch einen Kopf 1 eines Hörgeräteträgers mit zwei am Kopf getrage nen Hörhilfegeräten 2 und 3. Diese stellen im konkreten Aus führungsbeispiel die Instrumente zur auditorischen Stimula tion einer Person (des Hörgeräteträgers) dar, die an deren Hörvermögen anzupassen sind. Zur Stimulation des Hörgeräte trägers ist eine Stimulationseinheit 4 vorgesehen. Diese er möglicht eine akustische Stimulation durch einen Lautsprecher 5 sowie die direkte elektrische Reizung von Gehörnerven mit tels einer Elektrode 6. Zum Erfassen subjektiver Empfindungen des Hörgeräteträgers auf die dargebotenen Stimuli weist das System eine Eingabeeinheit 7 auf. Diese kann z. B. eine Tasta tur sowie einen Bildschirm umfassen. Neben den subjektiven Empfindungen des Hörgeräteträgers werden auch physikalische Messgrößen im Zusammenhang mit der Stimulation gewonnen. So ist zum Erfassen des Schalldruckpegels im Gehörgang des Hör geräteträgers zwischen dem Gehörgangseingang und dem Trommel fell ein Drucksensor 8 vorgesehen. Um das Signalübertragungs verhalten des Hörhilfegerätes 3 überprüfen zu können, ist ne ben dem Drucksensor 8 ein weiterer Drucksensor 9 vor dem Ein gang des Gehörganges vorgesehen.

Zum Erfassen objektiver Reaktionen des Hörgeräteträgers auf die dargebotenen Stimuli weist das dargestellte System ferner am Kopf 1 des Hörgeräteträgers einen Potentialsensor 10 auf. Dieser erfasst Gehirnpotentiale als Reaktion auf die dargebo tenen Stimuli. Weiterhin können in das System auch Messwerte aus Messungen eingehen, die nicht in direktem Zusammenhang mit der Stimulation stehen. Ein Beispiel hierfür ist die Er fassung spontaner otoakustischer Emissionen durch den Druck sensor 8.

Die so gewonnenen Eingaben und Messwerte sind zunächst einer Erfassungseinheit 11 zugeführt. In dieser erfolgt auch eine Weiterverarbeitung der Daten wie Mustererkennung, Merkmalsex traktion oder Metrisierung. Anschließend werden die Daten zu einer Prozessoreinheit 12 geleitet, die zur weiteren Auswer tung der Daten und zur Koordinierung des gesamten Systems dient. Da die Zusammenhänge zwischen Stimulation, Reaktionen infolge der Stimulation und Hörgeräteparametern nur unvoll ständig mathematisch zu erfassen sind, umfasst die Prozessor einheit 12 ein neuronales Netz 13. Insbesondere durch kleine Änderungen der Hörgeräteparameter und Stimuli sowie durch wiederholtes Durchlaufen des gesamten Prozesses wird die Re aktion des Hörgeräteträgers auf die dargebotenen Stimuli, insbesondere das subjektive Empfinden, mehr und mehr dem sub jektiven Empfinden eines normal Hörenden auf die dargebotenen Stimuli angepasst. Die Prozessoreinheit 12 ist hierzu mittels bidirektionaler Signalpfade 14, 15 und 16 mit den Hörhilfege räten 2 und 3 bzw. mit der Stimulationseinheit 4 verbunden. Zur Optimierung des gesamten Prozesses sind der neuronalen Struktur auch Daten zugeführt, die von vorausgehenden Unter suchungen der betreffenden Person oder von weiteren Hörgerä teträgern oder anderen Testpersonen stammen. Ferner ist in dem System auch Expertenwissen aus den Bereichen Stimulation, Hördiagnose sowie Anpassung von Hörgeräten vorhanden. Die Prozessoreinheit 12 stellt dadurch ein Expertensystem zur Er fassung von Hörschäden, Stimulation und Anpassung von Hörge räteparametern dar.

Claims

1. Verfahren zur individuellen Anpassung von Instrumenten zur auditorischen Stimulation einer Person an das Hörvermögen dieser Person mit folgenden Schritten:

- Erzeugung von Stimuli und Stimulation der Person,
- Erfassung subjektiver Bewertungen und objektiver Reizant worten der Person als Reaktion auf die dargebotenen Sti muli,
- Zusammenführung und automatische Auswertung der Reizant worten und Bewertungen,
- automatische Erzeugung oder Anpassung von Einstellparame tern des Instrumentes zur auditorischen Stimulation,
- Wiederholung oben genannter Schritte, solange kein Ab bruchkriterium erreicht ist, zur Optimierung der Einstell parameter.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die automatische Erzeu gung oder Anpassung von Einstellparametern des Instrumentes zur auditorischen Stimulation unter Berücksichtigung von Messwerten aus Messungen am Gehör der Person erfolgt, die nicht auf einer Reizantwort der Person auf die Stimulation beruhen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die automatische Erzeugung oder Anpassung von Einstellparametern des Instru mentes zur auditorischen Stimulation unter Berücksichtigung von Messungen physikalischer Größen im Zusammenhang mit der Stimulation erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die au tomatische Erzeugung oder Anpassung von Einstellparametern des Instrumentes zur auditorischen Stimulation unter Anwen dung selbstoptimierender Regelalgorithmen erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die au tomatische Erzeugung oder Anpassung von Einstellparametern des Instrumentes zur auditorischen Stimulation unter Anwen dung eines Expertensystems erfolgt.

6. Apparatur zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur individuellen Anpassung von Instrumen ten zur auditorischen Stimulation, umfassend
eine Stimulationseinheit zum Erzeugen von Stimuli zur Sti mulation der Person,
eine Erfassungseinheit zum Erfassen subjektiver Bewertun gen und objektiver Reizantworten der Person als Reaktion auf die dargebotenen Stimuli,
eine Prozessoreinheit zur Auswertung der Reizantworten und Bewertungen und zur Erzeugung oder Anpassung von Einstell parametern des Instrumentes zur auditorischen Stimulation.

7. Apparatur nach Anspruch 6, wobei die Prozessoreinheit zur Auswertung der Reizantworten und Bewertungen und zur Erzeu gung oder Anpassung von Einstellparametern des Instrumentes zur auditorischen Stimulation selbstoptimierende Regelalgo rithmen umfasst.

8. Apparatur nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Prozessorein heit zur Auswertung der Reizantworten und Bewertungen und zur Erzeugung oder Anpassung von Einstellparametern des Instru mentes zur auditorischen Stimulation ein Expertensystem um fasst.