¿Está presente el 'efecto del observador' en la práctica de medición del oído real?

21 de mayo de 2023 | Investigación | 0 |

Siempre que nos referimos al efecto del observador, probablemente tengamos asociaciones con la mecánica cuántica y no con la salud auditiva. El efecto observador ocurre cuando la observación de una situación o fenómeno necesariamente lo cambia, como lo menciona Baclawski.1 Un ejemplo del efecto observador de la mecánica clásica sería medir la presión en una llanta de automóvil. Esto es difícil de realizar sin dejar salir algo de aire, alterando así la presión. ¿Podría la presencia de un tubo de sonda (PT) producir un efecto similar durante la medición en oído real (REM) cuando se utilizan cúpulas dobles y cerradas?

Los audífonos tradicionales se basan principalmente en orejeras hechas de acuerdo con la forma de una impresión de silicona tomada de la oreja del individuo. Además del rendimiento acústico, un auricular de este tipo también debería proporcionar suficiente comodidad y retención para mantener todo en su lugar.

El uso de cúpulas en lugar de auriculares personalizados se ha vuelto más popular en las últimas dos décadas. El domo es un auricular de "ajuste instantáneo" hecho de materiales de silicona o materiales similares a la silicona. Hasta hace poco, se habían realizado pocas investigaciones sobre los efectos acústicos de la instalación de estas almohadillas para orejas instantáneas. El trabajo de investigación recientemente publicado por Cubick et al2 brinda a los audiólogos (AuD) y profesionales de la audición (HCP) una mejor comprensión de varios tipos de cúpula y su efecto acústico en el oído.

En Sonion, notamos la complejidad cuando tratamos de clasificar los efectos acústicos de los domos cerrados durante el desarrollo de nuestro reciente receptor de válvula en canal (VRIC), que puede cambiar entre un estado abierto y cerrado.(Figura 1).

Cuando se trata de colocar este producto mecánica y acústicamente en el canal auditivo, los resultados de nuestro laboratorio interno contradicen los resultados REM de otros resultados publicados. Debido a este desajuste, tenemos razones para creer que se pasa por alto constantemente un hecho esencial sobre REM con cúpulas cerradas. Señalamos la situación en la que buscamos un domo bien sellado (cerrado). En las últimas investigaciones,2 se denomina doble cúpula. Sospechamos que durante sus mediciones, la presencia de PT en el canal auditivo actúa como un efecto de ventilación temporal debido a la alteración del estado mecánico. En un artículo de Berger,3 el autor menciona este efecto de ventilación, pero no se presentan datos de medición para cuantificar la cantidad de fuga creada involuntariamente.

En este trabajo, nuestro objetivo es investigar si el tubo de la sonda realmente produce un efecto de ventilación en las mediciones REM y qué tan significativo es. Con este fin, diseñamos los siguientes tres experimentos para probar o refutar la hipótesis.

Configuración

Este experimento es para explorar la eficiencia con la que un domo cerrado aísla un simulador de oído del sonido ambiental. Para calcular el sello, comparamos un simulador de oído abierto con uno ocluido. Para esta medición utilizamos el siguiente equipo(Figura 2):

Metodología

El simulador de oído se coloca dentro de la caja de medición TBS25 de Interacoustics(1) , y se presenta un barrido de tonos. El nivel de presión sonora del barrido de tonos es de 95 dB SPL. El micrófono del simulador de oído registra la presión sonora en dBV en el simulador de oído abierto (A2Eopen)(2) . La abreviatura A2E significa ambiente al oído. El instrumento de precisión de audio(4)graba la señal del micrófono del simulador de oído mientras controla simultáneamente el altavoz interno dentro del TBS25(3)a través de un amplificador Sonion.

Colocamos nuestra muestra en el simulador de oído y medimos la respuesta del simulador cerrado (A2Eclosed) en dBV(3) . El nivel de presión de sonido del barrido de tonos es de nuevo 95 dB SPL.

Colocamos un tubo de sonda entre la cúpula y la entrada del simulador de oído. Los tubos que utilizamos en todos los experimentos son del fabricante Etymotic. Estos son ampliamente utilizados y representan condiciones del mundo real. Una inspección visual muestra que el sello del simulador de oído ya no está al 100 %(5 y 7) . Repetimos la medición y observamos un efecto de ventilación acústica debido a la colocación de este tubo de sonda. Llamamos a este tubo A2Eprobe. La válvula RIC (VRIC) tiene un canal de tubo de sonda impreso que atraviesa el prototipo (ficticio)(7) . Nos aseguramos de que durante las mediciones en el simulador de oído, este canal de ventilación esté cerrado con masilla(8) . El PT está sellado con pegamento en la punta.

Resultados

Usamos los términos pérdida de inserción (IL) y sello (S) de manera un tanto imprecisa, mientras que la jerga correcta de medición del oído real es Ganancia de inserción ocluida del oído real (REOIG).

Calculamos IL (cerrado) = A2E cerrado / A2E abierto (dB) e IL (tubo de sonda) = A2E tubo de sonda / (A2E abierto (dB)

Experimento 1 conclusiones

Ambas muestras proporcionan una cantidad razonable de sellado plano en todo el ancho de banda en caso de que no se encuentre el tubo de la sonda. La presencia de PT en el simulador de oído actúa como un filtro de paso bajo con una frecuencia de esquina entre 400 Hz y 500 Hz. La presencia de PT afecta significativamente el sello acústico a bajas frecuencias y tiene grandes similitudes con las curvas de los domos dobles de REOIG. 37dB (250 - 500Hz)(Figura 3).

Configuración

Este experimento es la investigación de la presencia de PT utilizando un prototipo en el canal auditivo con un receptor 3100 BA equipado con un micrófono integrado (MEMS TDK T4064) colocado dentro del volumen posterior del receptor. En lugar de usar el PT como dispositivo de medición, solo usamos el PT como una perturbación mecánica. Diez sujetos (colegas de Sonion) se ofrecieron como voluntarios para participar en este experimento. Ninguno de ellos tiene experiencia en el uso de audífonos, y antes de comenzar se les realizó una otoscopia.

Nos aseguramos de permitir una extensión de 5 mm de la salida del micrófono más allá de la parte superior del domo para evitar un efecto de proximidad de la estrecha salida acústica.(Figura 4)como se discute en el artículo de Burkhard et al.4

Metodología

Se siguen los siguientes pasos durante la selección del tamaño del domo: El domo generalmente se coloca alrededor de la segunda curva del canal auditivo(Figura 5).

La selección de la cúpula es ahora el resultado de seguir un procedimiento específico. Normalmente, los audiólogos siguen una selección más intuitiva del tamaño de la cúpula. Esto estará bien para iniciar el proceso de ajuste, pero no es un procedimiento adecuado para este experimento.

Realizamos 30 mediciones con y sin el tubo de sonda presente. Se utiliza un sujeto para probar el procedimiento y también se incluye en los datos. Esto nos lleva a 62 curvas en total.

Tres hipótesis se muestran en(Figura 6)para saber cómo el ajuste mecánico de la cúpula influiría en la presencia del PT.

Resultados

Figura 7 muestra cómo calculamos el efecto de ventilación PT. La Figura 8 muestra el efecto de ventilación para 31 mediciones. El efecto de ventilación medido es significativo, por lo que apunta a la Hipótesis 2(Figura 6) . Sin el tubo de la sonda, las curvas parecen planas y, con el tubo de la sonda en su lugar, las curvas muestran caídas diferentes.

Observamos diferentes caídas debido al efecto de ventilación del tubo de la sonda. La diferencia entre PT/NPT disminuye a medida que avanzamos hacia frecuencias más altas(Figura 8) . El histograma (Figura 9) muestra la precisión de la medición a 250 Hz. Siete de 31 casos muestran un alto efecto de ventilación entre -20 dB a -5 dB rango. También notamos que 6 sujetos caen en este rango de alto impacto.

Interesante es cómo se distribuye la propagación del efecto de ventilación del tubo de la sonda,(Figura 9)muestra el histograma y da más interpretación.

Experimento 2 conclusiones

De este experimento podemos concluir:

Configuración

El Instituto de Investigación Hörzentrum Oldenburg Alemania invitó a (n=9) usuarios con (n=18) oídos. Estos sujetos fueron previamente seleccionados para el estudio de tasa de ajuste VRIC en su clínica(Tabla 1) . Estos sujetos han sido equipados y seleccionados con cúpulas de 10 mm. Los sujetos están acostumbrados a usar audífonos y califican para el siguiente "experimento".

El equipo REM utilizado en Hörzentrum para las mediciones de pérdida de inserción es Natus Otometrics (Freefit).

Metodología

Los prototipos VRIC están diseñados de tal manera que el PT del sistema REM puede sobresalir a través de la carcasa de la muestra. De esta forma, evitamos perturbaciones mecánicas por PT. Podemos seleccionar el diámetro de la cúpula para los prototipos de RIC (9-10-11 mm).

Nota: Los prototipos están impresos con un diámetro de canal de ventilación de d = 0,95 mm, por lo que los tubos de la sonda tienen un ajuste perfecto(Figura 10) . Los diferentes tubos de sonda OEM utilizados en Hörzentrum no encajaban en el canal de ventilación impreso en el prototipo debido a las estrictas tolerancias.

Todas las mediciones en Oldenburg, Alemania, las realizan HCP. Los HCP podrían familiarizarse con la configuración de medición antes de que se recopilaran los datos de prueba reales. Después de cada medición, se revisa el tubo para inspeccionar si hay obstrucciones accidentales. Los sujetos se colocan en un acimut de 0 grados dentro de un metro frente al altavoz. Se utiliza un estímulo de ruido rosa de 70 dB SPL con un intervalo de 10 segundos y filtrado de banda de 1/3 de octava.

Mientras medimos la calidad del sello, comparamos la diferencia de nivel de presión sonora en SPL en (dB) en el canal auditivo cerca de la membrana timpánica con el micrófono de referencia. Esto se hace para la situación del canal auditivo abierto frente a una situación ocluida. Cada REUG se realiza una vez para el oído izquierdo y derecho. Cada REOG se realiza tres veces para cada tamaño de domo. Esto nos lleva a 20 medidas para ambos oídos para cada sujeto. Estas 20 medidas se utilizan para calcular 18 curvas de pérdida de inserción para cada sujeto. En total, recolectamos 156 mediciones. El sujeto VP09 no podía adaptarse a todos los tamaños de domo. A continuación, los datos de medición se procesan con MATLAB.

Resultados

Las medidas de pérdida de inserción de Hörzentrum se dan en el gráfico en(Figura 11) . Trazamos los resultados de la pérdida de inserción para los tamaños de todos los domos utilizados para todos los oídos en el gráfico superior. Después de la optimización, obtenemos el gráfico inferior. El criterio de optimización del domo se basa en el máximo (IL) de tres mediciones en un rango de frecuencia de 100 a 1000 Hz para un tamaño de domo particular. La pérdida de inserción promedio (IL) para el VRIC se traza donde el área sombreada (azul) representa el +/- 1SD del promedio.

Experimento 3 conclusiones

Los resultados de Hörzentrum Oldenburg muestran resultados de pérdida de inserción muy diferentes a los de Cubick et al.2 Las cúpulas que mejor se ajustan por oído individual(Figura 11, abajo) muestra cuán eficientemente podemos ocluir el canal auditivo con los prototipos de cúpula de manga. En menor medida, esto también es cierto para el promedio de domos de todos los tamaños juntos (156 mediciones). Creemos que estos resultados también reflejan el uso de domos dobles similares disponibles en el mercado.

El argumento de la forma circular versus la forma elíptica es discutido por Blau et al.6 Los autores teorizan sobre la razón por la cual miden una salida de baja frecuencia menor a la esperada. Explican esto por la diferencia entre las formas de la cúpula típica y el acoplador de doble cúpula (circular) y la forma de la mayoría de los canales auditivos (elíptica). Sin embargo, el experimento 1 también muestra que existe una explicación alternativa y el experimento 2 muestra que las curvas de respuesta planas también son posibles en oídos reales. Si tenemos un tubo de sonda en el oído (acoplador), creamos un filtro de paso bajo. Este pequeño respiradero con una masa acústica muy baja y una longitud corta facilita que el sonido de baja frecuencia penetre o escape del oído (acoplador). Por otro lado, este impacto de presencia de PT disminuye a medida que aumenta la longitud de ventilación paralela. Este es el caso de la mayoría de las carcasas personalizadas.

Además de la calidad del proceso de ajuste mecánico, la presencia de PT brinda la explicación más simple con la menor cantidad de suposiciones para explicar la discrepancia observada entre los datos del mundo real y los resultados de nuestro propio laboratorio. De ahí nuestra referencia al efecto del observador.

La evidencia es proporcionada por:

Discusión

Nosotros, los autores, nos preguntamos cómo este estudio afecta el trabajo publicado anteriormente con un alcance relacionado. Por ejemplo, Painton et al.9 investigan el artículo "Efectos de los tubos de sonda insertados a través de las rejillas de ventilación del molde en las mediciones del micrófono de sonda de oído real". Los autores concluyen que la presencia del PT entre el canal auditivo y el molde parecía mostrar una fuga de hendidura. Esto implica que el efecto de ventilación PT no está asociado exclusivamente con cúpula cerrada o doble.

Las nuevas tecnologías, como un receptor de válvula (ventilación activa), tienen un micromecanismo que puede cambiar de un estado abierto a un estado cerrado. Su objetivo es aprovechar un mejor rendimiento de los audífonos para hablar en ruido mientras están en el modo abierto; permite aprovechar la audición residual y la alta aceptación de la propia voz.

Además, la implementación futura de tecnologías como la cancelación activa del ruido o la reducción activa de la oclusión depende en gran medida de una buena comprensión de las medidas de pérdida de inserción y el importante papel que juegan los acoplamientos acústicos.

Estos son ejemplos de aplicaciones de un micrófono en el canal auditivo como el siguiente paso lógico para la innovación en audífonos. Esto permitirá nuevos casos de uso y hará que la adaptación de audífonos sea mucho más fácil.

Reconocimiento:

Los autores desean agradecer a Michael Schulte y su equipo de Hörzentrum por su ayuda con el experimento 3.HORA

Friso van Noort es audiólogo investigador y tiene experiencia como audioprotesista. Oleg Antoniuk, PhD, es ingeniero de desarrollo de productos y especialista en modelado y simulaciones. Yakup Kilic, PhD, es ingeniero de desarrollo de productos y científico de datos. Sonion Research & Technology, Países Bajos. Correspondencia a: Friso van Noort en [email protected].

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