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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Erkennung eines Reflexes des menschlichen Stapedius-Muskels,
insbesondere für
einen Hörtest,
bei dem mittels eines akustischen Signales der Reflex ausgelöst wird
und mittels eines weiteren akustischen Signales die Impedanz bzw.
die sich aufgrund des Reflexes ergebende Impedanzveränderung
am Trommelfell gemessen wird.
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Weiter betrifft die Erfindung eine
Vorrichtung zur Erkennung eines Reflexes des menschlichen Stapedius-Muskels
mit einem Signalsender zur Aussendung akustischer Signale oder Töne und mit
einem Signalempfänger,
vorzugsweise einem Mikrofon, vorzugsweise zur Durchführung des
vorgenannten Verfahrens.
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Bei der gattungsgemäßen Stapedius-Reflex-Audiometrie
EP 674 874 A2 wird
ein Reflex des menschlichen Stapedius-Muskels genutzt, der durch einen
akustischen Reiz hervorgerufen werden kann, wobei herkömmlicherweise
Schallreize dargeboten werden, die einen Pegel von 80 oder 90 dB
HL (hearing level) übersteigen.
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Die Pegelschwelle, oberhalb der der
Reflex des Stapedius-Muskels beobachtet werden kann, wird als akustische
Reflex schwelle bezeichnet.
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Bei dem Stapedius-Muskel handelt
es sich um den kleinsten Muskel im menschlichen Körper. Er befindet
sich im Mittelohr und ist mit dem Stapes, einem der Gehörknöchelchen,
verbunden. Eine Anspannung dieses Muskels verändert die mechanischen Eigenschaften
der Gehörknöchelchenkette und
damit auch die akustische Impedanz am Trommelfell. Vereinfacht kann
gesagt werden, daß je
nach Anspannung des Stapedius-Muskels die Schallreflexionseigenschaften
des Trommelfelles sich verändern,
was nicht nur die Stärke,
also die Amplitude eines reflektierten Schalles verändert, sondern
auch dessen Phase im Vergleich zu der Phase des reflektierten Signals
bei entspanntem Stapedius-Muskel.
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Dieses geschilderte Verhalten des
Stapedius-Muskels und die daraus resultierende Impedanzänderung
wird bei der Stapedius-Reflex-Audiometrie für die Messung ausgenutzt, beispielsweise
im Rahmen eines Hörtestes
oder sonstigen wissenschaftlichen Funktionstests eines menschlichen
Ohres.
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Herkömmlicherweise wird dabei so
vorgegangen, daß ein
Dauer-Meßton
mit einer Frequenz von beispielsweise 226 Hz ausgesandt wird, der
einen relativ niedrigeren Pegel aufweist, der nicht ausreichend
ist, den Muskelreflex auszulösen,
und daß zusätzlich ein
kurzes Signal während
der Dauer des Meßtones
produziert und ausgesandt wird, um den Stapedius-Reflex auszulösen. Dieses
Signal hat häufig
einen Lautstärkepegel
weit über
80 dB HL und weist eine andere Frequenz auf, beispielsweise die Audiogrammfrequenzen
500 Hz, 1 kHz, 2 kHz und 4 kHz. Das Testsignal kann auch breitbandig
sein (z.B. Rauschen) und wird eventuell in kurzen Abständen wiederholt.
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Sobald durch das Signal der Stapedius-Reflex
ausgelöst
ist, verändert
sich aufgrund der veränderten
Impedanz am Trommelfell der durch einen Signalempfänger, beispielsweise
durch ein Mikrofon, bei zumeist abgeschlossenem Gehörgang empfangene
Schallverlauf. Gemessen wird dabei die Amplitudenveränderung
des am Trommelfell reflektierten Meßtones.
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Diese Meßmethode ist aufgrund der sehr kleinen
Veränderungen
des reflektierten Meßtones wenig
sensitiv, so daß ein
Stapedius-Reflex nicht immer sicher erkennbar ist.
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Zudem erreicht der für den Testton
verwendete Pegel häufig
den Bereich der Unbehaglichkeitsschwelle, der von Probanden als
unangenehm bzw. unerträglich
eingestuft wird. Das herkömmliche Stapedius-Reflex-Audiometrie-Verfahren
läßt sich deshalb
bei manchen Probanden nicht uneingeschränkt anwenden, insbesondere
bei Patienten, die kurz zuvor einen Hörsturz hatten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Stapedius-Reflex-Audiometrie-Methode
für die Praxis
weiter zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß wenigstens
zwei zeitlich aufeinanderfolgende oder einander überlappende akustische Signale
verwendet werden, die im wesentlichen identisch sind, und daß die Information über eine
eventuelle Impedanzänderung
am Trommelfell mittels einer Diffe renzbildung zwischen den durch
die Signale erzielten und registrierten Schallverläufe gewonnen wird.
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Anders als bei dem herkömmlichen
Verfahren wird nicht zwischen Meßsignal und Testsignal unterschieden.
Statt dessen werden zwei identische akustische Teilsignale in schneller
Abfolge präsentiert.
Dies können
zwei kurze Tonpulse identischer Frequenz sein oder auch zwei identische
Abschnitte in einem periodischen Signal (z.B. ein Ton oder Tonkomplex).
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Die zeitliche Abfolge der verwendeten
Signale nutzt aus, daß der
Stapedius-Reflex eine gewisse Reaktionszeit benötigt, um auf das erste Signal
zu reagieren. Der zeitliche Abstand zwischen den Signalen wird daher
so abgestimmt, daß das
zweite Signal zeitlich gerade dann ausgesandt wird, wenn davon auszugehen
ist, daß der
Stapedius-Muskel genügend
Reaktionszeit hatte, um auf das erste Signal zu reagieren, sofern
er zu einer solchen Reaktion aufgrund der im jeweiligen Ohr vorhandenen
Gegebenheiten bzw. des verwendeten Pegels überhaupt in der Lage ist.
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Die von dem Signalempfänger, beispielsweise
einem Mikrofon, aufgezeichneten Signalteile werden in einem ersten
Analyseschritt gespeichert, beispielsweise mit einem digitalen Aufzeichnungsgerät, und voneinander
abgezogen. Dabei muß eine
Koppelung zwischen dem schallaussendenden Gerät und dem schallaufzeichnenden
Gerät gewährleistet sein.
Die Differenz der aufgezeichneten Signale enthält in einem System, das auf
den ersten und zweiten Signalteil gleich reagiert, nur einen Rauschanteil.
Bei Veränderung
des Systems, beispielsweise durch einen Stape dius-Reflex, der durch
den ersten Signalteil ausgelöst
wurde, ist das Differenzsignal größer als das zuvor erwähnte Rauschen.
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Der Vorteil bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren
besteht beispielsweise darin, daß im Vergleich zur herkömmlichen
Stapedius-Reflex-Audiometrie ein deutlich niedrigerer Pegel verwendet
werden kann. Dies bedeutet, daß mit
dem verwendeten Pegel ein deutlicherer Abstand zu der Unbehaglichkeitsschwelle
eingehalten wird, so daß das
erfindungsgemäße Verfahren
für die
Probanden angenehmer ist und auch die Menge der zu verwendenden
Probanden vergrößert ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere
den Vorteil, daß auf
diese Weise nicht nur, wie beim herkömmlichen Verfahren, eine eventuelle Amplitudenveränderung
registrierbar ist, sondern auch eine Phasenverschiebung, die ebenfalls
durch die Spannungsveränderung
des Trommelfelles hervorgerufen wird. Diese Phasenverschiebung bewirkt unter
Umständen
ein viel größeres und
daher besser registrierbares Differenzsignal.
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Vorzugsweise wird der zeitliche Abstand
zwischen den Signalen in der Größenordnung
von etwa 100 ms gewählt
werden, wobei eventuell auch mehrere zeitlich nacheinander gestaffelte
Signale verwendet werden können,
um den Reflexverlauf zu erfassen. Zwei aufeinanderfolgende getrennte,
unabhängige
Messungen sollten zeitlich soweit voneinander beabstandet sein,
daß für den Stapedius-Muskel eine
gewisse Erholungsphase vorliegt. Der zeitliche Abstand sollte danach
etwa mindestens eine halbe Sekunde betragen. Andererseits ist es
durchaus wünschenswert, mehrere
erfindungsgemäße Messungen
durchzuführen,
um, insbesondere im Hinblick auf statistische Fehler, ein genaueres
Meßergebnis zu
erhalten (Mittelung der Differenzsignale).
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Erkennung eines Reflexes des menschlichen Stapedius-Muskels,
insbesondere zur Durchführung
des vorgeschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens, zeichnet sich
aus durch eine Zeitsteuerungseinrichtung zur Aussendung zweier in
einem vorbestimmbaren Zeitabstand aufeinanderfolgender akustischer
Signale mittels des Signalsenders und durch eine Subtraktionseinrichtung
zur Differenzbildung zwischen dem durch das zeitlich erste Signal
erhaltenen, durch den Signalempfänger
empfangenen Schallverlauf, und dem durch das zweite Signal erhaltenen
Schallverlauf. Die entsprechenden Vorteile sind bereits im Zusammenhang
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
gechildert worden.
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Beispielsweise elektronisch einfach
zu verwirklichen ist eine solche Zeitsteuerung, die sicherstellt,
daß in
einem definierten zeitlichen Abstand zwei im wesentlichen identische
Signale ausgesandt werden.
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Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
und auch der erfindungsgemäßen Vorrichtung
liegt darin, daß für das erfindungsgemäße Verfahren
und somit als erfindungsgemäße Vorrichtung
im wesentlichen eine Vorrichtung zur Aufzeichnung otoakustischer
Emissionen verwendet wird, bei denen es durchaus üblich ist,
verschiedene akustische Signale in definierten zeitlichen Abständen zueinander
auszusenden. Allerdings sind derartige otoakustische Vorrichtungen
aufgrund der völlig anderen
Meßmethode
und Zielsetzung nicht naheliegenderweise für eine Stapedius-Reflex-Audiometrie geeignet.
Zudem weisen die für
die otoakustischen Messungen verwendeten Signale einen niedrigeren Reizpegel
auf. Bei der Verwendung einer otoakustischen Meßvorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren
müßte also
eine solche Vorrichtung insbesondere im Hinblick auf die Aussendung
von Signalen mit höheren
Pegeln ausgelegt und verändert
werden. Dennoch ist durch die mögliche
Nutzung vorhandener Apparaturen die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in die gewerbliche Anwendung schnell durchführbar.
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Ergänzend erwähnt werden kann noch, daß die erfindungsgemäße Methode
mindestens genauso schnell durchgeführt werden kann, wie die herkömmliche
Stapedius-Reflex-Audiometrie, so daß die Sitzungsdauer für den Probanden
nicht verlängert
werden muß.
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Zeichnerische Erläuterungen für das erfindungsgemäße Verfahren
sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:
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1 den
Mittel- und Innenohrbereich eines menschlichen Ohres,
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2 die
Signalbeaufschlagung bei einer herkömmlichen Stapedius-Reflex-Audiometrie
und im Vergleich dazu bei dem erfindungsgemäßen Verfahren,
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3 das
Ergebnis einer herkömmlichen Stapedius-Reflex-Messung
nach einer Signaleingabe gemäß 2a,
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4 ein
Meßergebnis
gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
nach einer Signaleingabe gemäß 2b und
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5 die
als Ergebnis erfindungsgemäßer Messungen
erhaltenen Signaldifferenzen als Funktion des Reizpegels.
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1 zeigt
den Mittel- und Innenohrbereich eines menschlichen Ohres.
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Erkennbar ist in der Zeichnung insbesondere das
Trommelfell 1, die Paukenhöhle 2 mit den darin befindlichen,
an das Trommelfell 1 gekoppelten Gehörknöchelchen 3 und der
am Stapes, einem der Gehörknöchelchen,
ansetzende Stapedius-Muskel 4.
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Weiter sind erkennbar der äußere Gehörgang 5,
die Schnecke 6, das Labyrinth 7 und die Eustachische
Röhre 8.
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Mit Hilfe des Stapedius-Muskels wird
die Spannung, und damit auch die Impedanz am Trommelfell 1 verändert.
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Bei einer Stapedius-Reflex-Audiometrie
werden ein akustischer Signalgeber und ein akustischer Signalempfänger, beispielsweise
in einer gummiartigen Olive zusammengefaßt, zumeist in den Gehörgang 5 eingeschoben,
um akustische Signale auf das Trommelfell 5 und durch Registrierung
des sich dadurch im Gehörgang 5 ergebenden
Schallverlaufes die Impedanz des Trommelfelles 1 zu registrieren bzw.
zu messen.
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2 zeigt
im Rahmen der 2a) die
Signalbeaufschlagung bei einer herkömmlichen Stapedius-Reflex-Audiomtetrie und
im Bereich der 2b) die
Signalbeaufschlagung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Bei der herkömmlichen Methode gemäß 2a) wird ein Dauermeßton 9 verwendet,
dessen eventuelle Veränderung
in seinem Schallwerlauf nach einem eventuellen Stapedius-Reflex
gemessen wirr. Der Stapedius-Reflex wird bei der herkömmlichen
Methode durch einen gesonderten kurzzeitigen Testton 10 ausgelöst. Wie
auch in der Zeichnung 2a) erkennbar, bei der auf der Abszisse Zeiteinheiten
aufgetragen sind, unterscheiden sich der Meßton 9 und der Testton 10 in
ihren Frequenzen und auch in ihren Amplituden, die unmaßstäblich auf
der Ordinate aufgetragen sind. Der Testton 10 hat eine
wesentlich höhere
Frequenz und einen sehr viel höheren
Pegel, beispielsweise im Bereich 90 dB HL plus minus etwa 10 dB.
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Bei dem in der 2b) gezeigten beispielhaften Signalverlauf
für das
erfindungsgemäße Verfahren
werden zwei zeitlich aufeinanderfolgende Signale verwendet, nämlich ein
erster Tonpuls 11 und ein kurz darauf folgender zweiter
Tonpuls 12, der identisch generiert wurde.
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Überraschenderweise
können
beide Tonpulse 11, 12 einen deutlich niedrigeren
Lautstärkepegel aufweisen,
als der Testton 10 bei der herkömmlichen Methode, z.B. einen
um etwa 8 dB niedrigeren Pegel.
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Der beim erfindungsgemäßen Verfahren zeitlich
erste Tonpuls 11 löst
den Stapedius-Reflex aus, der eine gewisse Reaktionszeit benötigt. Auf diese
Reaktionszeit ist der zeitliche Abstand des zweiten Tonpulses 12 beim
erfindungsgemäßen Verfahren
zum ersten Tonpuls 11 abgestimmt. Der Tonpuls 12 wird
ausgesandt, wenn nach Ablauf einer ausreichenden Reaktionszeit gerade
bereits mit einem Stapedius-Reflex zu rechnen ist. Der zeitliche Abstand
zwischen den beiden Tonpulsen 11 und 12 liegt
etwa in der Größenordnung
von 100 ms.
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Anders als in der 2b) dargestellt, müssen als Signale nicht unbedingt
Tonpulse 11, 12 verwendet werden, und es müssen auch
nicht unbedingt getrennte akustische Wellenzüge ausgesandt werden. Es ist
vielmehr möglich,
beliebige Signale auszusenden, die allerdings in mindestens zwei
zeitlich aufeinanderfolgenden oder überlappenden Zeitabschnitten
identisch generiert wurden.
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Diese Abschnitte können in
ihrem zeitlichen Abstand und ihrer zeitlichen Erstreckung aus einem kontinuierlichen
Wellenzug mit geeigneten elektronischen Mitteln definiert bzw. "herausgeschnitten" werden.
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3 zeigt
beispielhaft ein Meßresultat
aufgrund einer herkömmlichen
Messung mit einem Eingangssignalverlauf wie in 2a). Insbesondere ist aus dieser 3 entnehmbar, daß die für die Messung
zu registrierende und zu messende Veränderung des Dauermeßtones 9,
die sich aus einem Stapedius-Reflex, stimuliert durch den Testton 10,
ergibt, nur äußerst schwer
zu erkennen und zu messen ist, weil nur Amplitudenänderungen
berücksichtigt werden
können,
die prozentual klein sind im Vergleich zur ursprünglichen Amplitude, so daß die entsprechenden
Meßfehler
in hohem Maße
in die Messungen eingehen.
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Im Vergleich dazu ist in der 4 beispielhaft ein Meßergebnis
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
gezeigt, bei dem ein Signalverlauf gemäß der 2b) als Eingangssignalverlauf verwendet
worden ist.
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Gemessen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
die Differenz des Signales 11 zu dem durch den zuvor durch
das Signal 11 ausgelösten Stapedius-Reflex
veränderten
Signal 12 bzw. der sich jeweils aufgrund der Signale 11, 12,
nämlich
vor und nach dem Stapedius-Reflex, ergebenden Schallverläufe im äußeren Gehörgang 5,
wobei zu berücksichtigen
ist, daß die
beiden Signale 11, 12 bei ihrer Aussendung identisch
sind.
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Die zu messende Differenz ist, wie
in der 4 erkennbar ist,
bei einem funktionierenden Stapedius-Reflex signifikant von Null
verschieden, obwohl die Eingangssignale, wie gesagt, identisch waren,
weil sich durch den Reflex die Impedanz am Trommelfell verändert hat.
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Aufgetragen ist in der 4 auf der Ordinate der Pegel
der Signale 11, 12 in dB HL (hearing level). Auf
der Abszisse ist der Zeitverlauf des Differenzsignals in Millisekunden
aufgetragen.
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Es ist also in der 4 erkennbar, daß bei höheren Pegeln die Differenz
der beiden empfangenen Signale deutlicher ist, weil einfach bei
einem höheren
Pegel der Reflex kräftiger
ausgelöst
wird. Aber auch bei sehr kleinen Pegeln im Verhältnis zu den Pegeln, die bei
der herkömmlichen
Methode verwendet wer den, ist deutlich ein Differenzsignal erkennbar.
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Der Zusammenhang zwischen dem verwendeten
Pegel und der Stärke
des Differenzsignales bezüglich 4 ist noch einmal in der 5 aufgetragen.
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Es ist in der 5 erkennbar, daß die Reflexschwelle bei verwendeten
Signalen 11, 12, mit einer Frequenz von 1 kHz
bei etwa 65 dB HL liegt. Erst bei einem höheren Signalpegel tritt also
der gewünschte Stapedius-Reflex
ein. Wird ein entsprechender höherer
Pegel verwendet, so ergibt sich dann aber sofort ein deutliches
Differenzsignal, sofern der Reflex bei einem gesunden Ohr tatsächlich ausgelöst wird.
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Insbesondere ist aus der 5 entnehmbar, daß in einem
Bereich von etwa 75 dB HL ein deutliches Differenzsignal bei der
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zu beobachten ist, während
aussagekräftige
Messungen bei derselben Versuchsperson gemäß der Darstellung in 3 beim herkömmlichen
Verfahren erst bei einem Pegel von etwa 85 dB HL erzielt werden
können.
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Zusammenfassend kann also festgehalten werden,
daß bei
einer Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich
zu einem herkömmlichen
Verfahren die Kontraktion des Stapedius-Muskels mit einem deutlich niedrigeren
Signalpegel beobachtet werden kann. Der zu verwendende Pegel kann
also deutlicher unter der "Unbehaglichkeitsschwelle" liegen. Dies ermöglicht insbesondere die
Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei
Probanden, die durch Gehörsturz
mit höheren Pegeln
nicht vermessen werden dürfen.
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Die Durchführungsdauer für eine Messung gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens
entspricht etwa der Dauer einer Messung bei einem herkömmlichen
Verfahren. Allerdings könnte
aufgrund signifikanterer Meßergebnisse
beim erfindungsgemäßen Verfahren
die Zahl der zu mittelnden Messungen, um den statistischen Fehler
zu minimieren, verringert werden, so daß sich hierdurch letztlich
eine kürzere
Gesamtmeßdauer
ergeben würde.