DE102005041845A1

DE102005041845A1 - Acoustical tube endoscopy device for dynamic tube performance test in ear, nose, throat medicine, nose-ear transmission path is measured by acoustic measuring signals for computation of virtual image of eustachian tube

Info

Publication number: DE102005041845A1
Application number: DE200510041845
Authority: DE
Inventors: Christiane Antweiler; Martino Ercole Di; Peter Vary; Aulis Telle
Original assignee: Antweiler Christiane Dr-Ing; Di Martino Ercole Pd Drmed
Current assignee: Antweiler Christiane Dr-Ing; Di Martino Ercole Pd Drmed
Priority date: 2005-09-02
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2007-03-08

Abstract

Acoustical tube endoscopy device in which the nose-ear transmission path (6) is measured by acoustic measuring signals and this information is used by an arithmetic and logic unit (1) for the computation of a virtual image of the eustachian tube over the time for the dynamic opening- and closing-process of the tube.

Description

Stand der Technik mit FundstellenState of the art with sites

In der HNO-Heilkunde ist die Funktionalität der Eustachischen Röhre für die präoperative Planung eines Eingriffs am Mittelohr von entscheidender Bedeutung. Auf Grund der Anatomie und Physiologie des Organs wurden in der Vergangenheit eine Vielzahl von Untersuchungsmethoden entwickelt. Keines der bisher in der klinischen Routine Anwendung findenden Verfahren erlaubt eine Untersuchung unter physiologischen Messbedingungen.In Otolaryngology is the functionality of the Eustachian tube for the preoperative Planning an intervention on the middle ear is crucial. Due to the anatomy and physiology of the organ were in the Past developed a variety of investigation methods. None of those previously used in clinical routine application Method allows examination under physiological conditions of measurement.

Die Impedanzaudiometrie (Tympanometrie) (Zeitschrift: Ivarson A (1980) A new impedance method for measuring middle ear mechanics and eustachian tube function. Ann Otol Rhinol Laryngol Suppl 89:207-10) und einige manometrische Verfahren (u.a. SSTV-Test) (Buchbeitrag: Honjo I(1988) Evaluation of static and dynamic functions of the eustachian tube. In: Honjo I. The eustachian tube in middle ear diseases. Springer, Tokyo S. 25–38) sind die am weitesten verbreiteten klinischen Untersuchungsmethoden. Daneben gibt es noch eine Vielzahl weiterer Verfahren, die u.a. wegen des hohen Aufwandes, der Patientenbelastung und der begrenzten Aussagefähigkeit z.Z. nur in Sonderfällen oder unter wissenschaftlichen Fragestellungen eingesetzt werden. Dabei handelt es sich u.a. um endoskopische, bildgebende (MRT/CT), nuklearmedizinische und elektromyografische Untersuchungen (Zeitschrift: Di Martino et al. (2004) Funktionsuntersuchungen der Eustachischen Röhre: Aktueller Stand. HNO 52,1029-40). Ein alternativer Ansatz ist die Sonotubometrie (Zeitschrift: Virtanen H.(1978) Sonotubometry. An acoustical method for objective measurement of auditory tubal opening. Acta Otolaryngol 86:93-103). Es handelt sich um eine akustische Untersuchungsmethode. Ein solcher Ansatz ermöglicht grundsätzlich eine Untersuchung unter physiologischen Bedingungen. Die bisher eingesetzten akustischen Untersuchungsverfahren und – geräte haben nicht die notwendige Ergebnisqualität und Reliabilität generieren können, um erfolgreich in der klinischen Routine eingesetzt werden zu können.The Impedance audiometry (tympanometry) (Journal: Ivarson A (1980) A new method for measuring middle ear mechanics and eustachian tube function. Ann Otol Rhinol Laryngol Suppl 89: 207-10) and some manometric methods (inter alia SSTV test) (book contribution: Honjo I (1988) Evaluation of static and dynamic functions of the eustachian tube. In: Honjo I. The eustachian tube in middle ear diseases. Springer, Tokyo pp. 25-38) are the most widely used clinical examination methods. In addition, there are a variety of other methods that u.a. because of the high cost, the patient burden and the limited meaningfulness Coll only in special cases or under scientific questions. These are u.a. for endoscopic, imaging (MRI / CT), Nuclear Medicine and Electromyographic Examinations (Journal: Di Martino et al. (2004) Functional studies of the Eustachian Tube: Current status. ENT 52,1029-40). An alternative approach is the Sonotubometry (Journal: Virtanen H. (1978) Sonotubometry acoustical method for objective measurement of auditory tubal opening. Acta Otolaryngol 86: 93-103). It is an acoustic examination method. Such a Approach allows in principle an examination under physiological conditions. The so far used in acoustic test methods and equipment do not generate the necessary quality of results and reliability can, um be used successfully in clinical routine.

Bei der Tympanometrie wird die druckabhängige akustische Impedanz des Trommelfells gemessen. Da das Verfahren auf der Erzeugung von Druckdifferenzen zwischen äußerem Gehörgang und Mittelohr basiert, setzt es zwingend ein intaktes Trommelfell voraus und ist zur präoperativen Untersuchung der Tubenfunktion z.B. bei perforiertem Trommelfell ungeeignet. Selbst bei intaktem Trommelfell sind nur indirekt Aussagen über die Tubenfunktion möglich, da vom aktuellen Zustand des Mittelohres nur mittelbar auf die Tubenfunktion geschlossen werden kann. Beim SSTV-Test handelt es sich um ein manometrisches Untersuchungsverfahren. Das Prinzip beruht auf der Generierung und konsekutiven Registrierung von Druckveränderungen im Mittelohr und/oder Nasopharynx und/oder Gehörgang. Die eingesetzten Drücke entsprechen nicht physiologischen Bedingungen. Dieses Verfahren kann nur bei defektem Trommelfell eingesetzt werden.at The tympanometry becomes the pressure dependent acoustic impedance of the Tympanic membrane measured. As the method on the generation of pressure differences between external auditory canal and Middle ear based, it requires an intact eardrum necessarily and is for preoperative examination the tube function e.g. unsuitable for perforated eardrum. Even with intact tympanic membrane are only indirectly statements about the Tube function possible, because of the current condition of the middle ear only indirectly on the tube function can be closed. The SSTV test is a manometric Examination procedures. The principle is based on generation and consecutive registration of pressure changes in the middle ear and / or Nasopharynx and / or auditory meatus. The pressures used do not correspond to physiological conditions. This method Can only be used with a defective eardrum.

Die Sonotubometrie ist ein Verfahren, dass eine nicht-invasive Evaluation der Tubenfunktion sowohl bei intaktem als auch bei defektem Trommelfell unter physiologischen Bedingungen ermöglicht. Zu diesem Zweck wird ein Messsystem eingesetzt, bei dem ein akustisches Signal in der Nase abgestrahlt und mit einem im Ohr befindlichen Mikrofon synchron aufgenommen wird. Die Auswertung erfolgt anhand des zeitlichen Verlaufs der am Mittelohr eintreffenden Intensität des Schalls und lässt eine dynamische und quantitative Erfassung der Tubenfunktion zu. Bislang lässt sich eine grundsätzliche Eignung der Methode für die Beurteilung von Tubenfunktion und Dynamik zeigen, jedoch ergeben die eingesetzten Signale in Form von Sinustönen eine unbefriedigende Reliabilität und Reproduzierbarkeit sowie einen hohen zeitlichen Untersuchungsaufwand.The Sonotubometry is a procedure that involves a non-invasive evaluation the tube function in both intact and defective eardrum under physiological conditions. For this purpose, a measuring system is used, in which an acoustic Signal emitted in the nose and with one in the ear Microphone is recorded synchronously. The evaluation is based on the chronological course of the incoming sound at the middle ear of the sound and lets a dynamic and quantitative detection of the tube function too. So far lets a fundamental one Suitability of the method for the evaluation of tube function and dynamics show, however, result the signals used in the form of sinusoidal an unsatisfactory reliability and reproducibility and a high temporal investigation effort.

Problemproblem

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine dynamische Tubenfunktionsprüfung unter physiologischen Bedingungen sowohl bei intaktem als auch bei defektem Trommelfell mit hoher Ergebnisqualität durchführen zu können. Bislang gibt es keinen universell akzeptierten Goldstandard für die Messung der Tubenfunktion. Darüber hinaus existiert keine Vorrichtung, die eine Visualisierung der dynamischen Tubenfunktion anhand eines virtuellen Abbilds vornimmt.Of the The invention defined in claim 1 is based on the problem a dynamic tube function test under physiological conditions both intact and at defective eardrum with high quality result. So far there is none universally accepted gold standard for the measurement of tube function. About that In addition, there is no device that provides a visualization of the dynamic tube function based on a virtual image.

Lösungsolution

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführte Vorrichtung gelöst. Aufgabe des neuen Geräts ist die zuverlässige Detektion der Tubenöffnung und die Visualisierung dynamischer Abläufe unter Berücksichtigung der anatomischen Verhältnisse.This Problem is solved by the device listed in claim 1 solved. Task of the new device is the reliable one Detection of the tube opening and the visualization of dynamic processes under consideration the anatomical conditions.

Die Eustachische Röhre wird im technischen Sinne als lineares Übertragungssystem verstanden. Mit Hilfe der Vorrichtung zur akustischen Tubenendoskopie wird eine Systemidentifikation der unbekannten, zeitlich veränderlichen Nase/Ohr-Übertragungsstrecke anhand von akustischen Signalen durchgeführt. Dabei kommt eine neue Anregungsstrategie zum Einsatz. Die erfundene Vorrichtung nutzt erstmals diese zusätzliche Information in Form von Impulsantworten (bzw. Frequenzgängen, oder Übertragungsfunktionen) zur Berechnung eines virtuellen Abbilds der Eustachischen Röhre und erlaubt durch Animation der virtuellen Abbilder über der Zeit eine Visualisierung des dynamischen Öffnungs- und Schließvorgangs der Eustachischen Röhre mit guter Ergebnisqualität.The Eustachian tube is understood in the technical sense as a linear transmission system. With the aid of the device for acoustic tube endoscopy, a system identification of the unknown, time-variable nose / ear transmission path is carried out on the basis of acoustic signals. Here, a new stimulation strategy is used. The invented device uses for the first time this additional information in the form of Im Pulsed words (or frequency responses, or transfer functions) for calculating a virtual image of the Eustachian tube and allows visualization of the dynamic opening and closing process of the Eustachian tube with good quality results by animating the virtual images over time.

Erreichte VorteileAchieved benefits

Die besonderen Vorteile der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung ist die Auswertung der zeitlich veränderlichen Impulsantworten (bzw. Frequenzgängen, oder Übertragungsfunktionen), die die unbekannte Übertragungsstrecke Nase/Ohr weitgehend charakterisieren. Während in der Sonotubometrie lediglich betrachtet wird, mit welcher Intensität ein Sinuston (z.B. der Frequenz 8 kHz) von der Nase zum Ohr übertragen wird, findet in der erfundenen Vorrichtung das Übertragungsverhalten aller Frequenzanteile bis z.B. 16 kHz Berücksichtigung.The particular advantages of the invention specified in claim 1 is the evaluation of the time-varying impulse responses (or frequency responses, or transfer functions), the unknown transmission link Characterize nose / ear extensively. While in sonotubometry It is only considered with what intensity a sinusoidal tone (e.g. 8 kHz) from nose to ear is found in the invented device, the transmission behavior of all frequency components to e.g. 16 kHz consideration.

Zentraler Kern der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung ist eine Recheneinheit, in der in Anlehnung an die Sprachsignalverarbeitung ein Tubenmodell berechnet wird. Das Modell ist unabhängig von der Schallenergie und basiert ausschließlich auf der Analyse der spektralen Zusammensetzung der Übertragungsfunktion. Damit wird eine komplementäre Informationsquelle erschlossen. Der große Vorteil des Tubenmodells ist, dass man aus den gemessenen Signalspektren deren Ursache, nämlich die Parameter der Tube, schätzen kann. Das im Rahmen der Vorrichtung berechnete Tubenmodell erlaubt somit idealerweise den dynamischen Prozess der Tubenfunktion anhand einer Animation der Querschnitte über der Zeit zu visualisieren, so dass die Vorrichtung erstmals eine Art akustische Endoskopie der Eustachischen Röhre unter physiologischen Bedingungen erlaubt.central Core of the invention specified in claim 1 is a computing unit, in the on the basis of the speech signal processing a tube model is calculated. The model is independent of the sound energy and based exclusively on the analysis of the spectral composition of the transfer function. This will be a complementary Information source accessed. The big advantage of the tube model is that one of the measured signal spectra whose cause, namely the Parameters of the tube, estimate can. The tube model calculated within the scope of the device allows thus ideally the dynamic process of the tube function visualize an animation of the cross sections over time, so that the device for the first time a kind of acoustic endoscopy the Eustachian tube allowed under physiological conditions.

Mit der im Patentanspruch 1 beschriebenen Vorrichtung können neue Einblicke in die Tubenfunktionsdiagnostik unter physiologischen Bedingungen gewonnen werden.With the device described in claim 1 can be new Insights into the tube function diagnostics under physiological Conditions are obtained.

Beschreibung eines oder mehrerer Ausführungsbeispiele:Description of one or several embodiments:

Ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist in der 1 dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben:
Mit der Vorrichtung zur akustischen Tubenendoskopie wird zunächst mittels einer Recheneinheit 1 ein digitales Signal x(i) 2 erzeugt und mit einem Digital/Analog-Umsetzer 3 in ein analoges Signal 4 gewandelt. Dieses Signal wird mittels eines Lautsprechers 5 in der Nase akustisch abgestrahlt und mit einem im Ohr befindlichen Mikrofon 7 synchron aufgenommen. Mit dem nachfolgenden Analog/Digital-Umsetzer 9 wird das analoge Signal 8 in das digitale Signal y(i) 10 umgesetzt. Signal y(i) 10 entspricht der Reaktion der Nase/Ohr-Übertragungsstrecke 6 auf das Anregungssignal x(i) 2.An embodiment of the device is in the 1 and is described in more detail below:
With the device for acoustic tube endoscopy is first by means of a computing unit 1 a digital signal x (i) 2 generated and with a digital / analog converter 3 in an analog signal 4 changed. This signal is by means of a loudspeaker 5 emitted acoustically in the nose and with a microphone in the ear 7 recorded synchronously. With the following analog / digital converter 9 becomes the analog signal 8th into the digital signal y (i) 10 implemented. Signal y (i) 10 corresponds to the reaction of the nose / ear transmission path 6 to the excitation signal x (i) 2 ,

Die Signale x(i) 2 und y(i) 10 werden Modul 11 der Recheneinheit 1 zur Systemidentifikation zugeführt. In Modul 11 erfolgt eine Schätzung der Impulsantwort w(i) 12 der unbekannten Nase/Ohr-Strecke 6, die im technischen Sinne als lineares Übertragungssystem betrachtet wird. Alternativ kann eine Schätzung von Frequenzgang oder Übertragungsfunktion vorgenommen werden. Mögliche Realisierungsvarianten werden später anhand von 2 beschrieben. Somit steht im Gegensatz zur herkömmlichen Sonotubometrie in dieser Vorrichtung in jedem Abtasttakt nicht nur ein einzelner Abtastwert zur Verfügung, sondern eine komplette Impulsantwort jeweils der Länge N. Diese zusätzlich gewonnene Information wird im weiteren Verlauf der Verarbeitungskette zur Berechnung eines virtuellen Modells 16 der Eustachischen Röhre genutzt.The signals x (i) 2 and y (i) 10 become module 11 the arithmetic unit 1 fed to the system identification. In module 11 an estimation of the impulse response w (i) 12 the unknown nose / ear track 6 , which is considered in the technical sense as a linear transmission system. Alternatively, an estimate of frequency response or transfer function may be made. Possible implementation variants are later based on 2 described. Thus, in contrast to the conventional sonotubometry, not only a single sample is available in each sample clock in this device, but a complete impulse response of length N. This additionally obtained information is used in the further course of the processing chain to calculate a virtual model 16 used the Eustachian tube.

Zu diesem Zweck wird mit Modul 13 die Impulsantwort w(i) 12 der Länge N zu jedem Abtastzeitpunkt i in einen Satz von P Koeffizienten Ã(i) 14 transformiert. Das virtuelle Modell 16 besteht zwischen Nase 17 und Ohr 18 aus Zylindern mit unterschiedlichen Querschnitten. Die Koeffizienten Ã(i) 14 geben die Flächen der P Zylinder an. Mit einer graphischen Ausgabeeinheit 15 wird das virtuelle Modell dargestellt. Durch eine Animation der virtuellen Abbilder über der Zeit erlaubt die erfundene Vorrichtung erstmals eine Visualisierung des dynamischen Öffnungs- und Schließvorgangs der Eustachischen Röhre, was einer Art „akustischer Endoskopie" entspricht.For this purpose, with module 13 the impulse response w (i) 12 of length N at each sampling instant i into a set of P coefficients Ã (i) 14 transformed. The virtual model 16 exists between nose 17 and ear 18 from cylinders with different cross sections. The coefficients Ã (i) 14 specify the areas of the P cylinders. With a graphic output unit 15 the virtual model is displayed. By an animation of the virtual images over time, the invented device allows for the first time a visualization of the dynamic opening and closing process of the Eustachian tube, which corresponds to a kind of "acoustic endoscopy".

Die in der erfundenen Vorrichtung enthaltene Systemidentifikation kann z.B. gemäß 2 realisiert werden. Eine sog. perfekte Sequenz (Buch Lüke HD. (1992) Korrelationssignale. Berlin: Springer-Verlag) wird als Anregungssignal x(i) 1 gleichzeitig auf das unbekannte Übertragungssystem (in diesem Fall die Kombination von D/A-Umsetzer, Lautsprecher, Nase/Ohr-Übertragungsstrecke, Mikrofon und A/D-Umsetzer) und auf das digitale Transversalfilter mit der Impulsantwort w(i) 2 gegeben. Die Reaktion des Systems wird synchron in Form des Mikrofonsignals y(i) 3 aufgezeichnet. Die Koeffizienten w(i) des digitalen Transversalfilters werden mit dem Normalized Least-.Mean Square (NLMS-) Algorithmus derart adaptiert, dass das Differenzsignal e(i) 4 zwischen Mikrofonsignal y(i) 3 und Schätzsignal ŷ(i) 5 minimal wird. Ergibt sich der Fehler zu Null, ist das unbekannte System mittels w(i) 2 identifiziert. Auf Grund der speziellen Korrelationseigenschaften von perfekten Sequenzen, ermöglicht der NLMS-Algorithmus mit diesem determinierten Anregungssignal die vollständige Identifizierung eines linearen und störungsfreien Systems mit hoher zeitlicher Auflösung (Zeitschrift: Antweiler C, Antweiler M. (1995) System Identification with Perfect Sequences Based on the NLMS Algorithm. AEÜ 49/3:129-134). Die Koeffizienten w(i) 2 werden anschließend der Transformations-Einheit zugeführt 6.The system identification contained in the invented device can eg according to 2 will be realized. A so-called perfect sequence (book Lüke HD (1992) correlation signals Berlin: Springer-Verlag) is used as an excitation signal x (i) 1 simultaneously to the unknown transmission system (in this case the combination of D / A converter, loudspeaker, nose / ear transmission path, microphone and A / D converter) and to the digital transversal filter with impulse response w (i) 2 given. The response of the system is synchronized in the form of the microphone signal y (i) 3 recorded. The coefficients w (i) of the digital transversal filter are adapted with the normalized least-mean square (NLMS) algorithm such that the difference signal e (i) 4 between microphone signal y (i) 3 and estimated signal ŷ (i) 5 becomes minimal. If the error is zero, the unknown system is determined by w (i) 2 identified. Due to the special correlation properties of perfect sequences, the NLMS algorithm with this determined excitation signal allows the complete Identification of a linear and interference-free system with high temporal resolution (Journal: Antweiler C, Antweiler M. (1995) System Identification with Perfect Sequences Based on the NLMS Algorithm. AEÜ 49/3: 129-134). The coefficients w (i) 2 are then fed to the transformation unit 6 ,

Alternativ kann die Systemidentifikation mit der sog. fast M-sequence Transformation durchgeführt werden (Zeitschrift: Rife D, Vanderkooy J. (1989) Transfer-Funktion Measurement with Maximum-Length Sequences. J. Audio Eng. Soc., Juni 37/6:419-444). Hierzu wird eine binäre periodische Maximalfolge als Anregungssignal auf das unbekannte System gegeben. Der Prozess der Systemidentifikation basiert auf der Kreuzkorrelationsfunktion zwischen Systemeingang und Ausgang. Bei einer weiteren Realisierungsform kommen Sweep-Signale zum Einsatz (Zeitschrft: Müller S, Massarini P. (2001) Transfer-Function Measurement with Sweeps. J. Audio Eng. Soc. 49:443-471). Eine im Frequenzbereich durchgeführte Division der gemessenen Systemantwort durch das entsprechende Eingangssignal liefert die Übertragungsfunktion des unbekannten Systems.alternative can the system identification with the so-called. Fast M-sequence transformation carried out (Journal: Rife D, Vanderkooy J. (1989) Transfer Function Measurement with Maximum-Length Sequences. J. Audio Eng. Soc., June 37/6: 419-444). This is a binary periodic maximum sequence as an excitation signal to the unknown System given. The process of system identification is based on the cross-correlation function between system input and output. In another embodiment, sweep signals are used (Zeitschrft: Müller S, Massarini P. (2001) Transfer Function Measurement with Sweeps. J. Audio Eng. Soc. 49: 443-471). A division performed in the frequency domain the measured system response by the corresponding input signal provides the transfer function of the unknown system.

Als zweites Modul der Recheneinheit gemäß 1-1 schließt sich die Transformation (1-13) an die Systemidentifikation (1-11) an. Die Transformation ist in 3 wiedergegeben. In diesem Modul wird das Prinzip der Modellierung des menschlichen Sprechtraktes mittels unterschiedlicher Röhrenabschnitte und digitalem Ersatzschaltbild in umgekehrter Richtung auf die Nase/Ohr Übertragungsstrecke übertragen. Ausgehend von den berechneten Impulsantworten w 1 werden in verschiedenen Verarbeitungsschritten die zeitlich veränderlichen Querschnitte eines virtuellen Tubenmodells bestimmt. Zunächst wird die Impulsantwort w 1 einer Entzerrung 2 zugeführt. Ziel der Entzerrung ist, den Einfluss der Übertragungseigenschaften des Messsystems (Lautsprecher, A/D-, D/A-Umsetzer, Mikrophon etc.) ohne Messobjekt zu minimieren, so dass mit w ~ 3 möglichst nur die Übertragungsstrecke Nase/Ohr erfasst wird. Die Entzerrung kann alternativ zu der in 3 dargestellten Variante sowohl im Zeitbereich für das Mikrofonsignal y(i) als auch im Frequenzbereich für w ~(Ω) 6 durchgeführt werden. Im Anschluss erfolgt die Berechnung der Autokorrelationskoeffizienten

10 mittels Block 4 bestehend aus DFT 5, Betragsquadratbildung 7 und IDFT 9. Die Autokorrelationskoeffizienten

10 können alternativ zu der Darstellung in 3 auch im Zeitbereich bestimmt werden.As a second module of the arithmetic unit according to 1 - 1 closes the transformation ( 1 - 13 ) to the system identification ( 1 - 11 ) at. The transformation is in 3 played. In this module, the principle of modeling the human speech tract by means of different tube sections and digital equivalent circuit diagram in the reverse direction on the nose / ear transmission path is transmitted. Starting from the calculated impulse responses w 1 In various processing steps, the time-varying cross sections of a virtual tube model are determined. First, the impulse response w 1 an equalization 2 fed. The goal of the equalization is to minimize the influence of the transmission characteristics of the measuring system (loudspeaker, A / D, D / A converter, microphone, etc.) without a measuring object, so that w ~ 3 if possible only the transmission distance nose / ear is detected. The equalization may be alternative to that in 3 variant shown both in the time domain for the microphone signal y (i) and in the frequency range for w ~ (Ω) 6 be performed. Subsequently, the calculation of the autocorrelation coefficients takes place

10 by block 4 consisting of DFT 5 , Sums square 7 and IDFT 9 , The autocorrelation coefficients

10 can be used as an alternative to the illustration in 3 also be determined in the time domain.

Zur Berechnung der Parameter des Tubenmodells wird das Normalengleichungssystem 11 aufgestellt und gelöst. Die resultierenden Transversalfilterkoeffizienten a 12 werden in 13 in Reflektionskoeffizienten K 15 eines Filters in Lattice-Struktur umgerechnet. Dieser komplette Rechenvorgang kann z.B. mit dem sog. Levinson Durbin Algorithmus 14 durchgeführt werden (Buch: Vary P, Heute U, Hess W. (1998) Digitale Sprachsignalverarbeitung. B. G. Teubner Stuttgart). Um das Modell zu entwickeln, sind die Parameter des Modells an die Aufnahmesituation im Ohr anzupassen. Entscheidend für die Form des Modells sind insbesondere der Prädiktionsgrad, der Abschluss-Reflektionskoeffizient und die Normierung der ersten Querschnittsfläche. Die Struktur des Modells lässt sich bei geeigneter Wahl entsprechend verbessern.The normal equation system is used to calculate the parameters of the tube model 11 set up and solved. The resulting transversal filter coefficients a 12 be in 13 in reflection coefficients K 15 of a filter converted into lattice structure. This complete arithmetic process can be done eg with the so-called Levinson Durbin algorithm 14 (Book: Vary P, Today U, Hess W. (1998) Digital Speech Signal Processing BG Teubner Stuttgart). To develop the model, the parameters of the model must be adapted to the recording situation in the ear. Decisive for the shape of the model are, in particular, the degree of prediction, the final reflection coefficient and the normalization of the first cross-sectional area. The structure of the model can be improved accordingly with a suitable choice.

Im nächsten Verarbeitungsschritt der Vorrichtung erfolgt die iterative Berechnung der Querschnittsflächen A 17 aus den Reflektionskoeffizienten K 15. Eine Entzerrung der Querschnittsflächen A 17 im letzten Block 18 eliminiert weitere Einflüsse des Messsystems ohne Messobjekt, die trotz der Entzerrung durch Block 2 noch enthalten sind. Eine grafische Einheit 20 erzeugt aus den entzerrten Querschnittsflächen Ã 19 ein anatomisches Abbild der Übertragungsstrecke Nase/Ohr.In the next processing step of the device, the iterative calculation of the cross-sectional areas A takes place 17 from the reflection coefficients K 15 , An equalization of the cross-sectional areas A 17 in the last block 18 eliminates further influences of the measuring system without measuring object, despite the equalization by block 2 are still included. A graphic unit 20 generated from the equalized cross-sectional areas Ã 19 an anatomical image of the transmission path nose / ear.

Claims

Apparatus for acoustic tube endoscopy for dynamic tube function testing in otorhinolaryngology both intact and defective eardrum under physiological conditions characterized in that the nose / ear transmission path measured by acoustic measurement signals and this information by means of a computing unit for calculating a virtual image of the Eustachian tube is used, which visualizes the dynamic opening and closing process of the tube by animation over time.

Apparatus for acoustic tube endoscopy according to Claim 1, characterized in that on the basis of a new incentive strategy a system identification is performed the temporally variable Impulse responses (or frequency responses or transfer functions) the nose / ear transmission line supplies.

Apparatus for acoustic tube endoscopy according to Claim 1, characterized in that normal equations set up and e.g. through the Levinson Durbin algorithm or solved comparable algorithm is used to determine the parameters of the tube model.

Apparatus for acoustic tube endoscopy according to Claim 1, characterized in that the first equalizer stage the influence of transmission properties of the measuring system without measuring object is minimized.

Apparatus for acoustic tube endoscopy according to Claim 1, characterized in that with a second Equalizer stage an equalization of the geometric parameters to eliminate further influences of the measuring system is carried out without measuring object, in spite of the first Equalizer stage are still included.