Оценка воспроизводимости и точности измерений передаточной функции наружного уха методом F-MIRE

Введение. Передаточная функция наружного уха является важной характеристикой органа слуха, определяемой акустическими свойствами ушной раковины и наружного слухового прохода, их формой и размерами. Также, вероятно, имеет значение акустический импеданс барабанной перепонки.

Частотные характеристики передаточной функция наружного уха должны учитываться при выборе индивидуальных средств защиты от шума и в слухопротезировании. Проведённые разными исследователями измерения зондовым микрофоном распределения звукового давления вдоль слухового прохода показали, что для частот выше 3 кГц оно может значительно изменяться. В то же время отмечалось, что относительные измерения реальных акустических характеристик слуховых аппаратов и индивидуальных средств защиты от шума, когда конец микрофонного зонда не меняет положения, достаточно точны. (Sullivan, 1988; Traynor, Ackley, Wiersbowsky, 1989; Johnson, Nelson, 1991; Hellstrom, Axelsson, 1993; Searchfield, Purdy, 1997).

Цель исследования — оценка воспроизводимости метода F-MIRE и точности результатов измерения передаточной функции наружного уха при фиксации зондового микрофона проволочной скобой из комплекта приспособлений микрофона. Определение возможных изменений акустических характеристик наружного уха при действии шума различного уровня, их связи с размерами ушной раковины и наружного слухового прохода, состоянием слуховой функции.

Материалы и методы. Методом F-MIRE (микрофон в реальном ухе) в третьоктавных полосах частот и в частотных коррекциях А и С неоднократно измерялась передаточная функция наружного уха (TFOE) при действии широкополосного шума различных уровней у 17 испытуемых (16 мужчин и 1 женщина) в возрасте от 25 до 80 лет в условиях звуковой камеры. Определялись геометрические размеры ушной раковины и слухового прохода. Все испытуемые были осмотрены врачом-отоларингологом с проведением аудиологического исследования. Каждый испытуемый дал информированное согласие на участие в исследовании.

Результаты. По данным выполненных исследований установлено:

1. Наиболее информативными показателями передаточной функции наружного уха — TFOE является её величина на частоте первого резонанса, в третьоктавных полосах частот 500–4000 Гц и в частотной коррекции А, при этом наиболее точными являются результаты измерений в третьоктавных полосах частот, близких к резонансной.
2. Размах результатов спектральных измерений TFOE увеличивается в третьоктавных полосах 4,0 кГц и выше. В этом диапазоне частот может сказываться как интерференция прямой и отражённой от барабанной перепонки звуковой волны, так и неточность позиционирования зондового микрофона.
3. Передаточная функция наружного уха носит индивидуальный характер, TFOE левого и правого уха различны у испытуемых.
4. Основной резонанс у большинства испытуемых левого уха величиной 14–22 дБ и правого уха 11–18 дБ находится в третьоктавной полосе 2,5 кГц.
5. У большинства испытуемых TFOE основного резонанса левого уха превышает величину правого уха на 0,5–6 дБ.
6. Достоверной зависимости изменений TFOE от уровня воздействующего шума (изменения акустического импеданса барабанной перепонки) не выявлено.
7. Достоверная зависимость связи величины TFOE на основном резонансе с размерами ушной раковины и наружного слухового прохода определена только у части испытуемых для правого уха.
8. Воспроизводимость метода F-MIRE для измерения спектральных величин TFOE можно оценить как высокую, если испытуемые были неподвижны во время измерений.

Заключение. Настоящее исследование представляет собой попытку оценить возможности метода MIRE (F-MIRE), его воспроизводимость и точность. Показан потенциал метода для анализа влияния шума на слух и понимание влияния различных факторов на точность измерений звукового давления в наружном слуховом проходе.

Участие авторов:
Прокопенко Л.В. — концепция и дизайн исследования, написание текста;
Булгакова М.В. — проведение клинических исследований;
Курьеров Н.Н. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка данных, написание текста;
Лагутина А.В. — сбор и обработка данных, написание текста.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Дата поступления: 27.06.2024 / Дата принятия к печати: 03.07.2024 / Дата публикации: 31.07.2024

1. Berger E.H., Voix J., Kieper R.W. Methods of Developing and Validating a Field-MIRE Approach for Measuring Hearing Protector Attenuation. https://www.researchgate.net/publication/257128829

2. Nassrallah F.G., Giguere C., Dajani H.R., Ellaham N.N. Comparison of direct measurement methods for headset noise exposure in the workplace. Noise and Health. 2016; 18(81): 62–77. https://doi.org/10.4103/1463-1741.178479

3. Sullivan R.F. Probe tube microphone placement near the tympanic membrane. Hearing Instruments. 1988; 39(7): 43–50.

4. Johnson S.E., Nelson P.B. Real ear measures of auditory brainstem response click spectra in infants and adults. Ear and Hearing. 1991; 12(3): 180–183.

5. Traynor R.M., Ackley R.S., Wiersbowsky L. Probe tube microphone measurement of hearing protection devices. Hearing Instruments. 1989; 40(2): 32, 33, 60.

6. Searchfield G.D., Purdy S.C. Probe microphone placement for real ear measurement: Update on a simple acoustic method. American Journal of Audiology. 1997; 6(2): 49–54.

7. Berger E.H. Introducing F-MIRE testing: background and concepts (Report EAR06-29/HP). Indianapolis, IN, USA: Aearo; 2007. https://clck.ru/3BWraB

8. Voix J., Hager L.D. Individual Fit Testing of Hearing Protection Devices. International Journal of Occupational Safety and Ergonomics (JOSE). 2009; 15(2): 211–219. https://doi.org/10.1080/10803548.2009.11076802

9. Hellstrom P., Axelsson A. Miniature microphone probe tube measurements in the external auditory canal. The Journal of the Acoustical Society of America. J. Acoust. Soc. Am. 1993; 93: 907–919. https://doi.org/10.1121/1.405452

10. McCreery R.W., Pittman A., Lewis J., Neely S.T., Stelmachowicz P.G. Use of forward pressure level to minimize the influence of acoustic standing waves during probe-microphone hearing-aid verification. The Journal of the Acoustical Society of America. 2009; 126: 15–24. https://doi.org/10.1121/1.3143142

11. Hiipakka M. Estimating pressure at the eardrum for binaural reproduction. Computer Science. 2012 https://doi.org/10.1109/ICASSP.2011.5946397

12. Dirks D.D., Ahlstrom J.B., Eisenberg L.S. Effects of probe insertion depth on real ear measurements. Otolaryngology — Head and Neck Surgery. 1994; 110(1): 64–74.

13. Dirks D.D., Kincaid G.E. Basic considerations of ear canal probe measurements. Ear and Hearing. 1987; 8(5): 605–675.

14. Hawkins D.B., Alvarez E., Houlihan J. Reliability of three types of probe tube microphone measurements. Hearing Instruments. 1991; 42: 14–16.

15. Hawkins D.B., Mueller H.G. Procedural considerations in probe microphone measurement. In H.G. Mueller, D.B. Hawkins., J.L. Northern (Eds.)., Probe microphone measurements. San Diego: Singular; 1992: 67–91.

16. Прокопенко Л.В., Булгакова М.В., Курьеров Н.Н., Лагутина А.В. Значение передаточной функции наружного уха для оценки эффективности СИЗ органа слуха. Медицина труда и промышленная экология. 2021; 61(10): 655–661. https://doi.org/10.31089/1026-9428-2021-61-10-655-661

17. Nélisse H., Gaudreau M.-A., Boutin J., Voix J., Laville F. Measurement of Hearing Protection Devices Performance in the Workplace during Full-Shift Working Operations. The Annals of Occupational Hygiene. 2012; 56(2): 221–232. https://doi.org/10.1093/annhyg/mer087

18. Carlile S. The plastic ear and perceptual relearning in auditory spatial perception. Front. Neurosci. 2014; 8: 237. https://doi.org/10.3389/fnins.2014.00237