Введение. Передаточная функция наружного уха (TFOE) является важной характеристикой органа слуха. Частотные характеристики передаточной функции наружного уха индивидуальны и определяются акустическими свойствами ушной раковины и слухового прохода, их геометрией и размерами [1]. Также, вероятно, будет иметь значение акустический импеданс барабанной перепонки, который может изменяться при действии шума различной временной структуры.

Точность определения реального звукового давления в наружном слуховом проходе зависит от положения зонда микрофона [2, 3]. Измерения уровня звукового давления зондовыми микрофонами (метод MIRE) на частотах от 0,25 до 4,0 кГц в наружном слуховом проходе считаются надёжными, однако выше 4,0 кГц влияние стоячих волн снижает точность этих измерений [4, 5].

Наиболее информативными показателями передаточной функции наружного уха является величина TFOE на частоте первого резонанса (в третьоктавах 2,0–3,15 кГц), величины TFOE в третьоктавах 0,5–4,0 кГц и измеренные в частотной коррекции А [6].

 В предыдущем исследовании не были выявлены достоверные изменения частотных характеристик TFOE в диапазоне третьоктавных полос частот 0,5–4,0 кГц при действии на орган слуха широкополосного постоянного шума с уровнями звука 60–100 дБА, которые могли бы быть вызваны изменением акустического импеданса барабанной перепонки. Была установлена достоверная (в большинстве случаев) левосторонняя асимметрия до 5,9 дБ акустических характеристик правого и левого наружного уха испытуемых. Показано отсутствие связи состояния слуховой функции с характеристиками передаточной функции наружного уха испытуемых, которые не подвергались профессиональному воздействию шума. Выявлена достоверная разница значений порогов слышимости на частоте 2,0 кГц и в комбинации частот 0,5–3,0 кГц между правым и левым ухом при разнице величины TFOE ≈ 2 дБ у испытуемого, подвергавшегося воздействию шума, что свидетельствует о возможной связи акустических характеристик наружного уха с риском потери слуха от шума [4].

В настоящем исследовании продолжено изучение спектральных характеристик TFOE при действии сложных шумов различной временной структуры и оценка связи передаточной функции наружного уха с потерями слуха [7].

Цель исследования — оценка передаточной функции наружного уха при действии непостоянных шумов различной временной структуры и её связи с порогами слышимости работников, имеющих нарушения слуха от производственного шума.

Материалы и методы. Исследования проводились с участием 20 испытуемых — мужчин в возрасте 41–72 лет, ранее подвергавшихся шуму с эквивалентными уровнями звука А от 82,0 до 100,0 дБ и имеющих потери слуха при стаже работы в условиях шума от 18 до 50 лет. Для исследования передаточной функции наружного уха испытуемые подвергались воздействию 12 звуковых фрагментов шума с различной временной структурой (далее — звуковые фрагменты) продолжительностью 1 мин в заглушённой камере при фоновом широкополосном шуме с уровнем звука 70 дБА. Все испытуемые подписали информированное согласие на участие в исследованиях.

Девять звуковых фрагментов из 12 представляли смоделированные с использованием ПО WaveLab звуки, аналогичные производственным шумам различной временной структуры, воспроизводимые акустическим оборудованием. Эти звуковые фрагменты c паузой между ними 10 с объединены в один WAV-файл продолжительностью около 13 мин.

Три звуковых фрагмента моделировались имитацией рабочих операций с использованием электропневматического перфоратора, электростеплера и рихтовочного молотка.

Модели производственных шумов — звуковые фрагменты воспроизводились в каждом исследовании согласно их нумерации:

Общая длительность звучания фрагментов составляет около 16 мин. Осциллограмма воспроизводимых шумов в эксперименте представлена на рисунке 1.

Временные характеристики воспроизводимых в эксперименте сложных производственных шумов различной временной структуры, включающие период следования импульсов, продолжительность импульса на уровне –20 дБ от максимального уровня, продолжительность фронта нарастания и спада звукового давления импульса, а также уровни звука А и величины эксцесса (нового показателя временной структуры шума, косвенно отражающего распределение мгновенных величин звукового давления шума, в т. ч. импульсного), представлены в таблице 1.

Измерения TFOE проводились методом F-MIRE в третьоктавах и в частотной коррекции А миниатюрными зондовыми микрофонами (MIRE) и микрофонами внешнего поля, расположенными в 10 см от каждого уха испытуемого в соответствии с требованиями медико-профилактической технологии «Методика измерения частотной характеристики наружного уха человека». Положение зондов длиной 16 мм в наружных слуховых проходах в течение измерений не изменялось [6].

Аудиометрические исследования испытуемых проводились в Центре оториноларингологии клиники института методом тональной пороговой аудиометрии на частотах 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 6,0 и 8,0 кГц с использованием клинического аудиометра Interacoustics АС-40 (далее — АС-40) и в заглушённой камере лаборатории физических факторов с использованием автоматического аудиометра Bruel&Kaer 1800 (далее — B&K 1800). Пороги слышимости на частотах 1,25; 1,6 и 3,15 кГц для корреляционного анализа рассчитывали методом линейной аппроксимации по данным для частот 1,0; 2,0 и 4,0 кГц.

Для анализа полученных данных сравнивались частотные характеристики TFOE правого и левого уха испытуемых при действии шумов различной временной структуры, в том числе импульсных импульсных. Определялись коэффициенты корреляции разности частотных характеристик передаточной функцией наружного уха (∆TFOE) и разности порогов слышимости в двух диапазонах частот (I: 1,0–4,0 кГц, II: 2,0–4,0 кГц) между правым и левым ухом испытуемых (AD-AS). Также сравнивались значения TFOE в третьоктавах с максимальной величиной, что справедливо при остром резонансе (когда величина TFOE в третьоктаве с максимальной величиной превышает величины TFOE в соседних третьоктавах на 10 дБ и более), т. е. при высокой добротности системы.

Как показал опыт предыдущего исследования, возможны ситуации, когда величины TFOE в соседних третьоктавах отличаются на величину менее 10 дБ [2]. Это возможно при невыраженном резонансе (низкой добротности системы) или при попадании резонанса на частоты, близкие к граничным частотам третьоктавных полос. Для учёта такой ситуации сравнение проводили по величине TFOEs, которую рассчитывали, как сумму величин TFOE в третьоктавах 2,0; 2,5 и 3,15 кГц.

Статистический анализ результатов проводился с помощью встроенных средств MS Excell.

Результаты. Измерения передаточной функции наружного уха у 20 испытуемых при воздействии моделей производственных шумов показали, что максимум частотной характеристики TFOE был зарегистрирован:

Частотные характеристики TFOE одного из испытуемых приведены на рисунке 2.

Выполненный регрессионный анализ изменений частотных характеристик передаточной функции правого и левого наружного уха испытуемых от эксцесса не выявил зависимости (табл. 2).

В таблице 2 приведены величины коэффициентов наклона линейной регрессии, а, и показателя достоверности апроксимации R² по всем 20 испытуемым для эксцесса в диапазонах 3–8 и 3–400 усл. ед., передаточной функции наружного уха в третьоктавной полосе частот 2,5 кГц и измеренной в дБА, наглядно подтверждающие отсутствие зависимости частотных характеристик TFOE от эксцесса.

Крайне малые величины коэффициента наклона, α, и их разнонаправленность как в узком, так и широком диапазоне величин эксцесса свидетельствует о том, что ТFOE не зависит от параметров эксцесса, то есть от временной структуры шума с эквивалентным уровнем звука А 68–84 дБ и пиковым уровнем звука С до 118 дБ.

Пример регрессионного анализа частотных характеристик TFOE в зависимости от эксцесса одного из испытуемых приведён на рисунке 3.

При тональной пороговой аудиометрии, проведённой с использованием клинического аудиометра Interacoustics АС-40 (далее АС-40) и автоматического аудиометра Bruel&Kaer 1800 (далее — B&K1800), у испытуемых зарегистрированы разные пороги слышимости (по-видимому, из-за отличий в условиях проведения исследований). Корреляционный анализ частотных зависимостей ∆TFOE и разницы между правым и левым ухом испытуемых (AD‑AS) проведён для обоих случаев измерений порогов слышимости (B&K1800/АС-40) в двух диапазонах частот — 1,0–4,0 кГц и 2,0–4,0 кГц, выборочно, в качестве примера, результаты представлены в таблице 3.

Согласно таблице 3 коэффициенты корреляции разницы частотных характеристик TFOE правого и левого уха (∆TFOE) и разницы порогов слышимости между правым и левым ухом (AD-AS) испытуемых показывают разнонаправленный характер корреляции. В частности, в I диапазоне частот положительный характер корреляции отмечен у 15/9 человек и отрицательный — у 5/12 человек из 20 испытуемых, во II диапазоне частот положительный характер корреляции отмечен у 12/8 человек и отрицательный — у 8/10 человек из 20 испытуемых соответственно.

Для подтверждения установленной в предыдущем исследовании левосторонней асимметрии (до 5,9 дБ) акустических характеристик правого и левого наружного уха рассчитывали разницу TFOE и TFOEs (сумма величин TFOE в третьоктавах 2,0; 2,5 и 3,15 кГц) между правым и левым ухом испытуемых, измеренные при действии постоянного шума 80 дБА и их средние величины для 12 звуковых фрагментов шума (табл. 4).

При действии постоянного шума 80 дБА у 14 испытуемых из 20 установлена достоверная правосторонняя асимметрия (∆TFOE до 9,1 дБ), измеренная в третьоктавной полосе с максимальной TFOE. Левосторонняя асимметрия (∆TFOE до 10,5 дБ), измеренная в третьоктавной полосе с максимальной TFOE, выявлена у 6 испытуемых из 20, при этом у 5 испытуемых асимметрия достоверна.

Достоверная правосторонняя асимметрия (∆TFOE до 6,2 дБ), измеренная в частотной коррекции А, определена у 18 из 20 испытуемых, достоверная левосторонняя асимметрия (∆TFOE до 3,8 дБ) была у 2 испытуемых, достоверна у 1 человека.

Правосторонняя асимметрия (∆TFOEs до 8,0 дБ), измеренная как суммарная в третьоктавах 2,0; 2,5 и 3,15 кГц, обнаружена у 14 из 20 испытуемых, достоверна у 12, левосторонняя асимметрия (∆TFOEs до 8,4 дБ) обнаружена у 6 испытуемых, достоверна у 3 человек.

По величинам TFOE, усреднённой по измерениям при действии 12 фрагментов шума, правосторонняя асимметрия (∆TFOE до 7,5 дБ), измеренная в третьоктавной полосе с максимальной TFOE, обнаружена у 13 испытуемых из 20 (достоверна у 11 человек); левосторонняя асимметрия (∆TFOE до 10,1 дБ) — у 7 из 20 испытуемых (достоверна у 2 человек).

Правосторонняя асимметрия (∆TFOE до 6,1 дБ), измеренная в частотной коррекции А, обнаружена у 18 из 20 испытуемых (достоверна у 13 человек), левосторонняя асимметрия (∆TFOE до 3,8 дБ) — у 2 из 20 испытуемых (достоверна у 1 человека).

Правосторонняя асимметрия (∆TFOEs до 6,4 дБ), измеренная как суммарная в третьоктавах 2,0; 2,5 и 3,15 кГц, обнаружена у 14 из 20 испытуемых, (достоверна у 3 человек), левосторонняя асимметрия (∆TFOEs до 7,8 дБ) — у 6 из 20 испытуемых (достоверна у 1 человека).

Заключение. Сравнение частотных характеристик передаточной функции наружного уха показало отсутствие её зависимости от различной временной структуры шумов при уровнях звука А от 68 до 84 дБ и пиковым уровнем звука С до 118 дБ. В предыдущем исследовании не было выявлено зависимости передаточной функции наружного уха при действии постоянного шума с уровнями звука А от 60 до 100 дБ. Следовательно, можно сделать вывод о том, что частотные характеристики наружного уха работника при действии производственных шумов остаются неизменными.

Анализ разницы TFOE и TFOEs между правым и левым ухом испытуемых позволил определить наличие правосторонней асимметрии акустических характеристик наружного уха у большинства из 20 испытуемых. В предыдущем исследовании у большинства из 17 испытуемых была выявлена левосторонняя асимметрия. Усреднение данных по асимметрии в этих исследованиях свидетельствуют о равной вероятности асимметрии, которая так же, как и TFOE имеет индивидуальный характер.

Несмотря на то, что у ряда испытуемых, имеющих потери слуха, обусловленные воздействием производственного шума, наблюдалась определённая связь зависимости частотной характеристики передаточной функции наружного уха и потери слуха, однозначные выводы делать преждевременно. Исследования связи слуховой функции с частотной характеристикой передаточной функции наружного уха требуют накопления и уточнения данных, как по аудиометрии, так и по измерениям TFOE.