Audiometri 1(1) Uppsala universitet Inst. för Neurovetenskap, enheten för Fysiologi VT 07, GS, LP För Neural reglering och rörelse Laboration Audiometri Avsikten med laborationen är 1. Att klargöra hur enkel klinisk audiometri utförs och dokumenteras, samt något om tolkningen. 2. Att uppleva patientens situation under audiometri. 3. Att illustrera Rinnes och Webers stämgaffelstest 4. Att illustrera equal-loudnessdiagrammets egenskaper. Enheter för ljuds styrka Teori Den totala kraften hos en ljudkälla anges enklast som den effekt (energi per tidsenhet) som den avger i form av ljud, och mäts alltså i W. Men ljudstyrkan uppfattas ju som svagare ju längre bort från ljudkällan man befinner sig, eftersom effekten sprids ut över en större yta ju längre bort från ljudkällan det kommer. Ljudets intensitet när det når örat anges därför i W / m 2. Intensiteten betecknas i formler vanligen med I. Det kan tyckas ligga närmare till hands att ange styrkan hos ett ljud som amplituden på de tryckvariationer som utgör ljudet. Det kan man också göra, men det har den nackdelen att tryckamplituden förändras när ljudet passerar från ett medium till ett annat (t ex från luft till vätska). Det gör (bortsett från att en del ljud kan reflekteras) inte intensiteten, i enlighet med energiprincipen. I ett givet medium är intensiteten proportionell mot kvadraten på ljudamplituden. Skillnaden i ljudintensitet mellan ett nätt och jämt hörbart ljud och ett outhärdligt starkt är mycket stor, upp till ca 10 13 gånger. Intensiteten är dessutom i regel mindre än 1 W / m 2. Eftersom många inte är så vana vid att hantera negativa 10-potenser använder man ofta intensitetens logaritmiska motsvarighet ljudnivå. Ljudnivå mäts i bel, eller vanligare i decibel (db). Den ljudnivå som motsvarar en intensitet I definieras av formeln db = 10 log (I / I 0 )
Audiometri 2(2) där I 0 är en referensintensitet. För db utan närmare specifikation är I 0 = 10-12 W/m 2, oberoende av ljudets frekvens. Detta för att de flesta hörbara ljud är starkare än så, så att man slipper röra sig med negativa db-tal. Detta val av referensnivå är dock det enda som ljudnivå har med hörseln att göra; det är en fysikalisk storhet, inte en fysiologisk. db kan också definieras utifrån tryckamplituden P: db = 20 log (P / P 0 ). Förstår du varför det blir 20 i stället för 10? db kan uppföra sig på sätt som man inte intuitivt väntar sig. Se övningsuppgifterna! Vid audiometri brukar man närma sig örats egenskaper ett steg genom att ta hänsyn till hörseltröskeln, dvs intensiteten hos det svagaste ljud som går att uppfatta. Hörseltröskeln är som bekant olika för olika arter, för olika individer och för olika frekvenser på ljudet (ljud över 20 khz har ju t ex oändligt hög hörseltröskel för människor). Det finns officiella hörseltrösklar fastställda för normalpersonen vid olika frekvenser. De framgår av nedersta kurvan i Figur 1. Vid audiometri brukar man i formeln för db använda just hörseltröskeln som I 0, som alltså blir frekvensberoende. db uträknat på detta sätt betecknas db HL, där HL (något förvirrande om man jämför med hörnivå nedan) står för hearing level. I andra sammanhang förkommer ytterligare varianter på val av I 0, t ex db(a), db(b) och db(c) som förekommer i samband med bullermätning.
Audiometri 3(3) Ljudnivå (db) 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 100 phon 16 31.5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Frekvens (Hz) 80 60 40 20 0 = tröskel Figur 1. Equal-loudness-kurvor enligt ISO 226 Man skulle kunna vänta sig att ljud med samma db HL men olika frekvens skulle låta lika starkt, men fullt så enkelt är det inte. Figur 1 visar equal loudness curves. Ljud på samma kurva uppfattas alltså som lika starka av normalpersonen (och under diverse andra förutsättningar). Om kurvorna vore parallella med hörseltröskelkurvan (den nedersta), skulle db HL direkt svara mot uppfattad styrka, men det är de som synes inte. Ett mera fysiologiskt mått på ljud är därför hörnivå, som mäts i phon. Det är grundat på hur ett ljud ligger i förhållande till kurvorna i figur 1. Alla ljud som ligger på den näst nedersta kurvan har 20 phon, de på den där ovanför 40 phon etc. Som synes passerar kurvorna vid 1000 Hz 20 db, 40 db etc. För ett ljud på 1000 Hz är alltså phon = db. Ett ännu mer fysiologiskt mått är hörstyrka, som mäts i son. Det är definierat som exponentiellt i förhållande till phon, så att 40 phon = 1 son, 50 phon = 2 son, 60 phon = 4 son, 70 phon = 8 son etc. I motsats till phon är son ungefär proportionellt mot hur starkt ljudet uppfattas. Ett ljud på 6 son låter alltså ungefär dubbelt så starkt som ett på 3 son.
Audiometri 4(4) Teoretiskt sett är alltså son och phon relevantare storheter ur funktionell synpunkt, men de är i vissa avseenden svårhanterliga, varför man vid audiometri vanligen använder db HL. Apparaturen har hörseltröskeln enligt fig 1 (och även andra hörseltröskelkurvor för andra förutsättningar) inprogrammerad. Sist i detta kompendium finns några övningsuppgifter som kanske kan bidra till förståelsen av dessa begrepp. Audiometri Under termen audiometri sammanfattas ett stort antal metoder för objektiv mätning av örats känslighet för ljudstimuli. Den vanligaste varianten (den enda som ingår i laborationens obligatoriska del) är luftledningsaudiogram med rena toner (sinustoner). Vid denna standardundersökning används alltså rena toner med en oktav emellan, med frekvenser 125, 250, 500 etc upp till 8000 Hz. Audiometern gör det möjligt att ge dessa ljud med olika intensiteter. Våra audiometrar kan ge ljud med bara 1 db skillnad, men normalt försöker man inte uppnå finare precision än 5 db. Det är bara hörseltröskeln man mäter. I vissa sammanhang är detta otillräckligt och man behöver veta också om andra av patientens equal-loudness-kurvor avviker från normen i fig 1, men sådana undersökningar är att betrakta som avancerade. Apparaturen har också kapacitet för ett antal mera avancerade varianter som det går bra att bekanta sig med i mån av tid, varav benledningsaudiogram är den mest förekommande. Vid luftledningsaudiogrammet ges ljudstimuli den normala vägen. Om det avslöjar en hörselnedsättning kan den bero på problem antingen i hörselgång + mellanöra eller i innerörat. För att skilja på dessa alternativ kan man behöva göra ett benledningsaudiogram, där ljudet leds via skallskelettet till innerörat så att skador där kan studeras för sig. Luftledningsaudiogrammets rena sinustoner är väldefinierade men artificiella stimuli. Talaudiogram är en mera avancerad variant med mer naturliga ljud.
Audiometri 5(5) Eftersom ett ljudstimulus i större eller mindre utsträckning når båda öronen (överhörning) och patienten inte alltid kan urskilja vilken sida som stimuleras, kan audiometriska undersökningar på ett öra störas genom stimulering av det andra örat. Vid luftaudiogram brukar det bara bli problem om testörat är minst 40 db sämre än andra örat. Vid benledningsaudiogram är däremot problemet ständigt närvarande. När överhörning är ett problem måste man "maskera" det andra örat genom att ge det ett störningsljud, så att det örat kommer upp på en flackare del av kurvan över objektiv kontra subjektiv intensitet (minns du Weber-Fechners lag?). Apparaten är utrustad med maskeringsmöjlighet som kan utnyttjas alltefter behov och nyfikenhet. Det kan dock bara bli som orientering, eftersom korrekt maskering är en svår konst. Stämgaffeltest Medelst en rejäl stämgaffel, helst med frekvens ca 500 Hz, kan man utföra två kliniska test som bygger på benledning genom att trycka stämgaffeln mot skallbenet. Med Rinnes test undersöker man, för ett öra i taget, om luftledningen är (som den normalt skall vara) bättre än luftledningen. Det har dock minskat i praktisk betydelse eftersom det kräver ganska tyst miljö. Vid Webers test placerar man stämgaffeln mitt på skallen så att båda inneröronen stimuleras lika. Om trots det ena innerörat reagerar mer på ljudet, kommer patienten att ange att ljudet hörs från den sidan. Utrustning Laborationen utförs med en klinisk audiometer av modell AD226. Till denna hör en manual, som ni skall sätta er in i och utnyttja. Nedanstående anvisningar ersätter den inte. Audiometerhytt För utförande av hörtröskelundersökning är det av väsentlig betydelse att patienten inte utsätts för störande ljud. Varje bakgrundsljud verkar
Audiometri 6(6) störande. För laborationen har valts dels ett relativt tyst rum inom BMC dels att fp placeras i en audiometerhytt, som är konstruerad som en ljudisolerande bur. Isoleringen är ingalunda fullständig, men dämpar väsentligt. Exempelvis må nämnas att i oktavbandet 600 1 200 Hz är dämpningen 47 db; i oktavbandet 2 400 4 800 Hz är dämpningen 58 db. Under försöket sitter fp i audiometerhytten och fl utanför. Fp kan ge tecken åt fl genom ett fönster. Det kan vara väsentligt för fp att veta att han/hon inte kan låsas in i hytten. Stängningsanordningen är sådan att fp alltid kan gå ut när han/hon vill. I audiometerhytten finns strömbrytare för belysning och för en ventilationsfläkt. Vid prövning av vissa frekvenser kan fläktljudet verka irriterande. Fp bör då tillfälligt stänga av fläkten. Utförande Nedanstående moment skall utföras av båda laboranterna. A. Illustration av equal-loudness-kurvorna. 1. Ge försökspersonen i så tät följd som möjligt, två stimuli med intensitet 50 db och frekvens 125 resp 1000 Hz. Vilket av dem upplevs som starkast? Upprepa eventuellt om försökspersonen har svårt att bestämma sig. B. Ordinärt luftledningsaudiogram (sid 6 i manualen) på ett friskt och ett (simulerat) sjukt öra. 1. Såvida inte försökspersonen händelsevis har en känd hörselnedsättning skall en hörselskada simuleras på ena örat. Enklast görs detta genom att sätta i en öronpropp, men hitta gärna på något fantasifullare. Kolla dock med handledaren först! 2. Sätt på försökspersonen headsetet och stäng noga burdörren. 3. Börja med det friska örat. 4. Ge ca sekundlånga ljudstimuli. Börja med 1000 Hz, 40 db. Sänk ljudstyrkan successivt tills fp inte längre svarar. Sänk i stora steg i början, och övergå till mindre steg när hörtröskeln närmar sig. Den lägsta ljudstyrkan (db) som fp hör markeras i diagrammet. Prova på samma sätt ut hörseltröskeln för frekvenserna 125, 250, 500, 2000, 4000, 6000 och 8000 Hz. (Se även sidan 6 i manualen) 5. För in resultaten i diagrammet.
Audiometri 7(7) 6. Upprepa proceduren med det "sjuka" örat. 7. För in resultaten i samma diagram och jämför de två öronens resultat. C. Metodtest. 1. Bestäm hörseltröskeln vid en hög och en låg frekvens men visa försökspersonen, t ex genom att lyfta ett finger, när stimulus ges. Jämför med de föregående resultaten. 2. Bestäm hörseltröskeln vid en hög och en låg frekvens med burdörren öppen. Jämför med de föregående resultaten. 3. Stäng buren igen. Bestäm hörseltröskeln vid en hög och en låg frekvens med kortare ljudstimuli, ca ¼ sekund. Jämför med de föregående resultaten. D. Stämgaffeltest. 1. Utför Webers test genom att slå an en stämgaffel och hålla den mitt på försökspersonens hjässa. Fråga från vilket håll ljudet tycks komma. 2. Utför Rinnes test genom att hålla en stämgaffel mot skallen bakom örat på försökspersonen. När tonen ej hörs längre placeras stämgaffeln vid hörselgångsmynningen. Ljudet skall då komma tillbaka om hörseln är normal. Rinnes test utfaller då alltså positivt. E. I den mån tiden medger Utför ytterligare någon av de undersökningar som beskrivs i manualen (benledningsaudiogram, ABLB, SISI t.ex.)
Audiometri 8(8) db 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0-10 0 50 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Hz
Audiometri 9(9) Övningsuppgifter 1. Vilken intensitet har ett ljud på 67 db? 2. I ett rum finns tre likadana maskiner som var och en för sig åstadkommer en ljudnivå på 73 db i rummet. Vilken ljudnivå kan man förvänta sig om alla tre är i gång samtidigt? 3. Bullret i en lokal kan minskas från 70 till 60 db genom att en maskin avlägsnas. Hur stor är denna maskins bullernivå? Försök gärna gissa svaret först! 4. Hur många db HL har ett ljud med ljudnivån 60 db och frekvensen 125 Hz? 5. Vilken hörnivå (phon) har ett ljud med ljudnivån 60 db och frekvensen 250 Hz? 6. Och vilken hörstyrka (son) har samma ljud?
Audiometri 10(10) Svar 1. 5. 10-6 W/m 2. 10 6.7 = I / 10-12 2. 78 db. Varje maskin ger ljudintensiteten 10 7.3 /10-12 = 2. 10-5 W/m 2. Tillsammans alltså 6. 10-5 W/m 2. db = 10 log ( 6. 10-5 / 10-12 ) = 78. En liten genväg: Ljudet blir 3 gånger starkare. Multiplikation på linjär skala motsvarar addition på logskalan. Ökning i db alltså 10 log 3 = 4.7 db. 73 + 4.7 = 78 db. 3. 69.5 db. 70 db = > 10 7 /10-12 = 10-5 W/m 2 med apparaten på. 60 db = > 10 6 /10-12 = 10-6 W/m 2 utan apparaten. Skillnaden, 9. 10-6 W/m 2, beror alltså på apparaten och motsvarar 10 log (9. 10-6 / 10-12 ) = 69.5 db. 4. 40 db HL, eftersom hörseltröskeln enligt fig. 1 är ca 20 db vid denna frekvens. 5. ca 50 phon, eftersom denna punkt ligger ungefär mitt emellan 40-phon och 60-phon-kurvorna. 6. ca 2 son, motsvarar 50 phon enligt definitionen