DE29721013U1 - Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen - Google Patents
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen EmissionenInfo
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Description
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten &ogr;toakustischen Emissionen
1. Einleitung
Übliche Meßsysteme für Hörprüfungen mit evozierten otoakustischen Emissionen weisen eine
Reizerzeugungseinheit, eine Meßverstärkereinheit, eine Sonde und eine Auswerteeinheit mit
einem Programm zur Anzeige der Meßergebnisse auf ( EP . 00 15 258 Bl). Aus den gemessenen Kurveriverläufen werden nach verschiedenen Kriterien Parameter berechnet
und angezeigt. Diese Parameter werden statistisch ausgewertet und daraus das Hörprüfergebnis
subjektiv oder automatisch ermittelt. Eine Verkürzung der Untersuchungszeit wird durch die
Überlagerung von Reizsignal und Reizantwortsignal ermöglicht (DE 4314757 Al) .
Der Bewertung der Reizantwortsignale kommt eine große Bedeutung zu, denn sie entscheidet
den Befund. '
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen zwei Arten von otoakustischen Emissionen. Es
handelt sich dabei um spontane otoakustische Emissionen (SOAE) und um evozierte otoakustische Emissionen (EOAE).
Spontane otoakustische Emissionen treten ohne akustische Anregung meistens permanent mit
individuell sehr konstanter Amplitude und Frequenz (häufig zwischen 1 und 2 kHz) auf.
Evozierte otoakustische Emissionen (evozieren <lat.> : erwecken) werden durch akustische
Stimulierung des Ohres hervorgerufen. Sie können während, aber auch nach der Stimulierung
nachgewiesen werden. Je nach Art des auslösenden akustischen Stimulus unterscheidet man
zwischen verschiedenen Arten von evozierten otoakustischen Emissionen:
Transitorisch evozierte otoakustische Emissionen (TEOAE) entstehen nach der Reizung des
Ohres mit einem Klick. Ihre Erscheinung ist transitorisch und sie lassen sich in einem Bereich von
3 ms bis 25 ms nach dem Klick nachweisen.
Weiterhin können Distorsionsprodukte otoakustischer Emissionen (DPOAE) und
Stimulusfrequenzemissionen (SFOAE) sowie Artefakte auftreten.
Alle Formen der evozierten otoakustischen Emissionen sind mehr oder weniger im
Reizantwortsignal, welches nach dem oben beschriebenen Meßverfahren gewonnen wird,
enthalten.
Bei der subjektiven Bewertung der TEOAE erweisen sich der höhere Zeitaufwand und der
notwendige größere Erfahrungsumfang als nachteilig. Durch eine automatische Auswertung wird
zwar der Zeitaufwand gesenkt, jedoch läßt sich mit den derzeit bekannten automatischen
Bewertungsverfahren, die sämtlich auf Grundlage statistischer Entscheidungskriterien basieren,
bei Berücksichtigung der naturgemäß großen interindividuellen Parameterstreuung und
Kurvenformvariabilität von evozierten otoakustischen Emissionen die Qualität der subjektiven
Bewertung nur eingeschränkt erreichen.
2. Beschreibung
Der in den Schutzansprüchen 1 bis 8 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, in das
Meßsystem für otoakustische Emissionen eine automatische Auswertung zu integrieren.
Dabei soll die im Ergebnis der automatischen Auswertung getroffene Entscheidung transparent
und visuell nachvollziehbar gemacht werden.
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen • . 1
Das Meßsystem ECHOTEST bildet die subjektive Bewertung der Meßkurven nach und.
ermöglicht eine Zeitersparnis in der Auswertung und eine hohe Aussagesicherheit.
Gleichzeitig wird mit dem Meßsystem eine Differenzierung der OAE ermöglicht, indem die
TEOAE-Komponenten von den SOAE-Komponenten und den Artefakten separiert werden.
Aus technischer Sicht ergeben sich folgende Problemstellungen:
1. Erzeugung von Clickreiz und zeitsysnchrone Aufnahme der Signalantwort im äußeren
Gehörgang.
2. Unterscheidung der Signalantwort in Artefakt und Emissionskomponenten.
3. Unterscheidung der Emissisionskomponenten in TEOAE und SOAE.
Diese Probleme werden gelöst, indem das eigentliche Signalerzeugungs- und Meßwertaufhahmesystem
durch ein Signalanalysesystem und ein Expertensystem ergänzt werden. Im Signalanalysesystem erfolgt eine mathematische Beschreibung der bei einer Messung .
aufgenommenen Signalantwort durch zwei Parametervektoren.
Im Expertensystem erfolgt ein Vergleich der bei der aktuellen Messung ermittelten Parametervektoren
mit Parametervektoren bereits früher erfolgter Hörprüfungen, für die eine gesicherte
Aussage vorliegt. Somit wird unter Nutzung von Beispielwissen und durch Anwendung von
Regeln zur Isolation von Emissionskomponenten und Artefakten das Testergebnis "Hörprüfung
unauffällig" bzw. "Hörprüfung auffallig" direkt angezeigt.
Vorteile:
Mit der Erfindung wird ein Hörprüfergebnis erreicht, das mit hoher Sicherheit der subjektiven
Auswertung durch einen Experten entspricht, mit geringem zeitlichen Aufwand erhalten wird
und bei dem für den Nutzer des Gerätesystems durch die Anzeige von automatisch gefundenen.
Emissionskomponenten und der Berücksichtigung von Artefakten die Entscheidungsgrundlagen
transparent sind.
Diese Merkmale ermöglichen auch ungeübteren Anwendern bei Benutzung des Hörprüfgerätes
ECHOTEST auf Grundlage von evozierten otoakustischen Emissionen eine hohe Aussagesicherheit.
3. Systemübersicht
Ein in Figure 1 dargestelltes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung - das Gerät ECHOTEST- ist wie
folgt aufgebaut:
Das Meßsystem gliedert sich in die 4 Hauptbestandteile Signalaufnahmesystem 12, Signalanalysesystem
13, Expertensystem 15 und die Systemsteuereinheit 14. Diese Haupbestandteile sind über definierte Schnittstellen miteinander vert^nden und
ermöglichen damit auch eine Separierung der Bestandteile und ihre autarke Arbeitsweise.
Das Signalaufhahmesystem 12 enthält die zur Messung der evozierten otoakustischen Emissionen
notwendigen Komponenten Gehörgangsonde 1, den Clickgenerator 4, die Signalerfassungseinheit
2 und den Filtermodul 3.
Das Signalanalysesystem besteht aus den Bestandteilen Signalvorverarbeitungseinheit 5, dem
Modul zur Erfassung signalstatistischer Eigenschaften 6 und dem Modul zur Erfassung signaldynamischer
Eigenschaften 7.
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen
Zur Entscheidungsunterstützung werden im Signalanalysesystem zusätzlich die TEOAE-, die
Artefakt- und die SOAE-Komponenten 16,17,18 ermittelt.
Die Klassifikation selbst wird mittels eines Rechenprogramms durchgeführt. Die Ergebnisse der
Klassifikation werden über die Schnittstellen "signalstatistischer Parametervektor" und
"signaldynamischer Parametervektor" an das Expertensystem 15 übergeben.
Das Expertensystem 15 enthält einen Analysemodul 8 welcher den signalstatistischen und den
signaldynamischer Parametervektor einer Auswertung unterzieht. Dieser Analysemodul 8
vergleicht die aus der aktuellen Messung gewonnenen Parametervektoren mit gespeicherten
Beispielen, erkennt störende Artefakte und isoliert charakteristische Emissionskomponenten aus
der gemessenen Kurvenform. Der Analysemodul besteht im Beispiel aus einem künstlichen
neuronalem Netz, kann aber auch aus einem Fuzzy-Logik-System bestehen. Als Ausfuhrungsform
dienen Softwarekomponenten, wobei jedoch auch Hardwarelösungen möglich sind. Die Emissionsentscheidungen werden als SOAE-Entscheidung ja/nein 10, als Artefaktentscheidung
ja/nein 9 und als TEOAE-Entscheidung pass/fail 11 isoliert und zur Anzeige gebracht.
Die Systemsteuereinheit 14 wird über eine übliche serielle oder parallele Computerschnittstelle
mit einem Personalcomputer verbunden, auf dem ein speziell auf die Belange der durchzuführenden
Messung abgestimmtes Programm installiert ist.
Diese Programm übernimmt die Steuerung der Messung, die Dokumentation der Ergebnisse und
enthält alle zur automatischen Auswertung der Meßergebnisse durch das Expertensystem
notwendigen Beispiele und Verfahrensschritte der Analyse. Auf der Anzeigeeinheit, die
Bestandteil der Systemsteuerung ist, erfolgt eine Anzeige aller Emissionskomponenten und eine
Angabe von Kennwerten, die die bei einer subjektiven Auswertung der Meßkurve relevanten
statistischen und dynamischen Eigenschaften des Meßsignals angeben. Zusätzlich zur berechneten
automatischen Diagnose ist die Möglichkeit für den Anwender vorhanden, einen subjektiven
Befundeintrag vorzunehmen.
4. Systembeschreibung
Im folgenden werden die 4 Hauptbestandteile des Gerätes ECHOTEST , das Signalaufhahmesystem,
das Signalanalysesystem, das Expertensystem und die Systemsteuereinheit detailliert
beschrieben.
4.1. Signalaufnahmesystem
Das Signalaufnahmesystem ist in Figure 2 dargestellt.
Die Gehörgangsonde 1 enthält einen miniaturisierten Lautsprecher 2 zur Erzeugung des
akustischen Reizes sowie ein hochempfindliches Meßmikrofon 3 zur Registrierung der
otoakustischen Emissionen und zur Kontrolle des akustischen Reizes. Das Mikrofon besitzt
bereits einen integrierten Vorverstärker.
Das Signalaufnahmesystem besteht weiterhin aus dem Vorverstärkern 4, dem Filter 5, dem
Taktgenerator 6, dem A/D-Wandler 7, dem D/A-Wandler 8, der Centronics-Schnittstelle 9, dem
Puffer zur Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers 10 und dem Netzteil 11.
Der Vorverstärker 4 ist ein sehr rauscharmer, programmierbarer Vorverstärker mit
Differenzeingang. Er besteht aus der Mikrofonanpassungsstufe, der ersten programmierbaren
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen
Vorstufe VB, dem Filter 4. Ordnung 5, der zweiten programmierbaren Verstärkerstufe VA und der
Ausgangsbeschaltung.
Der A/D-Wandler 7 dient zur Datenaufnahme des vom Vorverstärker gelieferten Signals.
Der D/A-Wandler 8 dient zur Clickausgabe, wobei die Synchronisation mit der Datenaufnahme
softwareseitig erfolgt.
Der Taktgenerator liefert das notwendige Taktsignal für den A/D Wandler. Das Start-Signal für
den A/D-Wandler ist zusätzlich mit dem Taktsignal hardwareseitig synchronisiert, um
Umsetzfehler zu verringern. Für den A/D-Wandler kommt ein 12-Bit-Typ zum Einsatz, für den
D/A-Wandler findet ein 8-Bit-Typ Verwendung.
Da die parallele Schnittstelle (Centronics) gleichzeitig nur vier Datensignale zum PC übertragen
kann, werden die binären Daten des A/D-Wandlers in drei Etappen zeitmultiplex übertragen. Für
einen notwendigen Zwischenspeicher wird das Latch 12 verwendet.
Eine Schutzschaltung 13 bei der Clickausgabe verhindert bei Störungen im Gerät mögliche hohe
Signalpegel am Lautsprecher der Gehörgangsonde und damit eine Schädigung des Patienten.
Das Netzteil 11 versorgt alle Baugruppen mit den notwendigen Versorgungsspannungen und
übernimmt den Anschluß des Gerätes an das Wechselspannungsnetz.
4.2. Signalanalysesystem
Im Signalanalysesystem nach Figure 1 erfolgt zuerst eine Signalvorverarbeitung 5. Dazu werden
die aufgenommenen Daten verdichtet und analysiert. Ein wesentlicher Bestandteil ist eine digitale
Filterung der Daten. Die Tabelle in Figure 3 enthält eine Beschreibung der nach der
Vorverarbeitung zur Verfugung stehenden Daten.
Nach dieser Vorverarbeitung werden charakteristische Parameter berechnet, die zur
Beschreibung sowohl signalstatistischer 6 als auch signalynamischer 7 Meß Signaleigenschaften
dienen. Diese Meßsignaleigenschaften repräsentieren die Ausprägung spezifischer TEOAE-Eigenschaften.
Hierzu zählen die Reproduzierbarkeit, der Signal-Rausch-Abstand, die
frequenzabhängige Signallaufzeit, die Präsenz von SOAE und Artefakten sowie die Ausprägung
frequenzspezifischer Emissionskomponenten. Insgesamt werden folgende charakteristische
Parameter bestimmt:
| Nr. | Parameter | statistisch | dynamisch |
| 1 | Reproduzierbarkeit | X | |
| 2 | Signal-Rausch-Abstand | X | |
| 3 | frequenzabhängige Signallaufzeit - FALZ 1 | X | |
| 4 | frequenzabhängige Signallaufzeit - FALZ 2 | X | |
| 5 | SOAE-Parameter 1 | X | |
| 6 | SOAE-Parameter 2 | X | |
| 7- | SOAE-Parameter 3 | X | |
| 8 | Artefaktparameter | X | |
| 9 | TEO AE-Komponente 1 | X | |
| 10 | TEOAE-Komponente2 | X | |
| 11 | TEOAE-Komponente3 | X |
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen
: -K5:
Mit diesem Signalanalysesystem erfolgt damit der Übergang vom Zeitsignal zu einer
Beschreibung des Zeitsignals durch die Parametervektoren.
Das Signalanalysesytem erfüllt eine zweite, wichtige Aufgabe: Es hilft, die im Ergebnis der
automatischen Auswertung im Expertensystem getroffene Entscheidung transparent und
visuell nachvollziehbar zu machen.
Unter Nutzung von mathematischen Algorithmen und durch Anwendung der digitalen
Signalverarbeitung werden die Emissionskomponenten aus dem Signal isoliert 16, die
Artefaktkomponenten 17 ermittelt und die spontanen Emissionskomponenten SOAE 18 getrennt
ermittelt.
Das Signalanalysesystem ist in der beschriebenen Ausführung ein modular aufgebautes
Rechenprogramm in einer höheren Programmiersprache.
4.3 Expertensystem
Der Parametersatz als Beschreibung des originalen Zeitsignals wird anschließend durch das
Expertensystem klassifiziert. Bei diesem Klassifikator handelt es sich um ein Neuronales Netz,
das mit 1500 unterschiedlichen TEOAE-Beispieldaten und den korrespondierenden, von
erfahrenen Gutachtern erstellten Befunden (Diagnoseklassen) trainiert wurde. Es ist dadurch in
der Lage auch unbekannte TEOAE-Daten zu klassifizieren Das Klassifikationsresultat wird durch Anwendung von fuzzyähnlichen Regeln so angepaßt, das
sich eine bestmögliche Übereinstimmung mit Gutachterentscheidungen durch Experten ergibt.
Das unmittelbare Klassifikationsergebnis ist die Diagnoseklasse. Die Screeningkategorie "PASS"
wird durch die Diagnoseklassen "schwach", "positiv" und "sicher positiv", die Screeningkategorie
"FAIL" durch die Diagnoseklassen "negativ" und "sicher negativ" gebildet. Die Entscheidungen
über die Präsenz von Artefakten und SSOAE werden durch Schwellenbewertung der
betreffenden Parameter gewonnen.
Zum Leistungsumfang des Expertensystems für TEOAE gehören:
-Eine automatische Entscheidung über das Vorhandensein von TEOAE im Meßsignal. Diese, als
Screeningkategorie bezeichnete Ausgangsgröße, kann die Werte "PASS" (TEOAE vorhanden)
oder "FAIL" (TEOAE nicht vorhanden) annehmen (Figure 1-11) -Das Ermitteln einer Diagnoseklasse zur qualitativen Charakterisierung des Meßsignals. Diese
Ausgangsgröße ist einer der fünf Werte "sicher negativ", "negativ", "schwach", "positiv" oder
"sicher positiv" . ,
-Eine automatische Erkennung bestimmter Arten von Artefakten und von sog. synchronisierten
spontanen otoakustischen Emissionen im Meßsignal. Die beiden Kennwerte werden als
Ja/Nein-Entscheidungen zur Verfügung gestellt (Figure I -10).
-Bereitstellung einer Schnittstelle in Dateiform zur Nutzung der Signalanalyse-Resultate für die
grafische Darstellung durch Fremdsoftware
Das Expertensystem ist durch folgende softwaretechnische Merkmale gekennzeichnet:
Programmiersprache: C/C++
Programmiersystem: Borland C++4.5
Ziel-Betriebssystem: DOS
Benutzung: kommandozeilenorientiert
Datenübergabe: ECHOTEST-Meßwertdateien im Format:
-bis Dateiversion 4
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen
-nichtlineares Averaging (Mode 0), nichtlineare Reizung (CLEKN) Datenausgabe: Analysedateien (Extension PAR), Ergebnisdateien (Extension
ERG)
Größe d. Programmpakets: ca. 260 KByte
Größe d. Programmpakets: ca. 260 KByte
Das Expertensystem besteht aus folgenden Dateien bzw. Programmodulen:
DAP.EXE ausfuhrbare Programmdatei
BANDPASS.BNK Filterbank
Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen
Claims (1)
- • ·• ·5. Schutzansprüche1. Gerät zur Hörprüfung mit anschließender Klassifikation der Hörprüfergebnisse, bestehend aus folgenden Bestandteilen-Baugruppe zur Erzeugung der Reizsignale und Messung der Reizantworten im Gehörgang mittels eines Signalaufnahmesystems-Baugruppe zur Aufbereitung und Klassifikation der Reizantworten -Baugruppe zur automatischen Klassifikationdadurch gekennzeichnet, daß mehrere Arten otoakustischer Emissionen und Artefakte automatisch ermittelt und dargestellt werden.2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dargestellt in Figure 1, bestehend aus Signalaufhahmesystem 12, Signalanalysesystem 13, Expertensystem 15 und Systemsteuereinheit 14, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Bewertung der angezeigten Kurvenformen erfolgt.3. Signalaufhahmesystem nach Anspruch 2, bestehend aus den in Figure 2 dargestellten Baugruppen, mit dem eine Clickerzeugung im Gehörgang und die zeitsynchrone Messung der Reizantwort mittels Gehörgangsonde ermöglicht wird.4. Signalanalysesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufbereitung der gewonnenen Reizantworten und eine Klassifikation in signalstatistische und signaldynamische Parameter erfolgt. Die Klassifikation in diese beiden Parametervektoren dient als Schnittstelle zum Expertensystem und ermöglicht die automatische Klassifikation des Untersuchungsergebnisses.. Für die technische Ausfuhrung des Signalanalysesystems wird ein Computer eingesetzt.5. Signalanalysesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das unter Nutzung von mathematischen Algorithmen und durch Anwendung der digitalen Signalverarbeitung die Emissionskomponenten aus dem Signal isoliert, die Artefaktkomponenten ermittelt und die spontanen Emissionskomponenten SOAE getrennt ermittelt werden.6. Expertensystem als Bestandteil des Meßsystems nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das unter Nutzung von Beispielwissen und durch Anwendung von Regeln zur Isolation von Emissionskomponenten und Artefakten die Entscheidungen fur SOAE, TEOAE und Artefakt getrennt ermittelt werden und als ja/nein -Entscheidungen zur Verfugung stehen.7. Expertensystem naclv Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß aus den getrennt ermittelten Emissionskomponenten das Testergebnis "Hörprüfung unauffällig" bzw. "Hörprüfung auffällig" direkt angezeigt wird.8. Technische Ausführung eines Expertensystems nach Anspuch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein künstliches neuronales Netz und ein Regelwerk zur Verknüpfung von signalstatistischen und signaldynamischen Eigenschaften Verwendung finden.Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE29721013U DE29721013U1 (de) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen |
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Publications (1)
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|---|---|
| DE29721013U1 true DE29721013U1 (de) | 1998-06-10 |
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| DE29721013U Expired - Lifetime DE29721013U1 (de) | 1997-11-27 | 1997-11-27 | Meßsystem zur Hörprüfung mit evozierten otoakustischen Emissionen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29721013U1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001058354A1 (en) * | 2000-02-11 | 2001-08-16 | Peter Zoth | Audiological screening method and apparatus |
| DE10104153A1 (de) * | 2001-01-30 | 2002-06-06 | Siemens Audiologische Technik | Verfahren sowie Apparatur zur individuellen Anpassung von Instrumenten zur auditorischen Stimulation an eine Person |
| EP1691573A2 (de) * | 2005-02-11 | 2006-08-16 | Phonak Ag | Dynamisches Hörhilfesystem und entsprechendes Verfahren |
-
1997
- 1997-11-27 DE DE29721013U patent/DE29721013U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1691573A3 (de) * | 2005-02-11 | 2007-05-30 | Phonak Ag | Dynamisches Hörhilfesystem und entsprechendes Verfahren |
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