Simulation der Schallverarbei­tung im Innenohr zur Weiterentwick­lung objektiver Hördiagnostik­verfahren

Projektbeschreibung

Die niedrige Hörschwelle, hohe Frequenzselektivität sowie der breite Dynamikbereich des menschlichen Gehörs stellen die Grundlage der Sprachverarbeitung im Gehirn dar und beruhen im Wesentlichen auf einen nichtlinearen Verstärkungsprozess von Schallwellen in der Hörschnecke (Cochlea) des Innenohrs. Als Begleiterscheinung der nichtlinearen Verstärkung entstehen Verzerrungsprodukte in der Cochlea, die als Schallwellen mit einem sensitiven Mikrofon im Gehörgang als sogenannte Distorsionsprodukt-otoakustische Emissionen (DPOAE) messbar sind. DPOAE ermöglichen durch gezielte Stimulation des Innenohres eine objektive Diagnostik des funktionellen Zustands der Cochlea und werden in der Differentialdiagnostik oder im Neugeborenenscreening verwendet.

Konventionelle DPOAE-Messverfahren beruhen auf der Quantifizierung der Emissionsstärke im Spektralbereich. Diese Methode führt jedoch zu hohen Ungenauigkeiten, da DPOAE aus mindestens zwei Komponenten bestehen, die durch unterschiedliche Quellen in der Cochlea erzeugt werden. Interferenz zwischen diesen Komponenten kann zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen.

Gegenstand dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines automatisierten Messsystems zur Stimulation und Zeitbereichsanalyse von DPOAE mit hoher diagnostischer Genauigkeit durch Separierung der DPOAE-Komponenten. Dabei werden experimentelle DPOAE-Messdaten mit Simulationsergebnissen eines in Matlab implementierten hydrodynamischen Innenohrmodells verglichen, um eine Charakterisierung der DPOAE-Quellen zu ermöglichen und neue Erkenntnisse über die Biomechanik der Hörschnecke zu gewinnen (Abbildung 1). Die daraus resultierenden Ergebnisse werden zur Optimierung der Stimulationsparameter und Signalanalysealgorithmen verwendet und in klinischen Studien evaluiert.

© Zelle

Veröffentlichungen

• Zelle, D.; Lorenz, L., Thiericke, J. P.; Gummer, A. W.; Dalhoff, E.: Input-output functions of the nonlinear-distortion component of distortion-product otoacoustic emissions in normal and hearing-impaired human ears, J. Acoust. Soc. Am. 141 (2017), 3203 – 3219.
• Zelle, D.; Dalhoff, E.; Gummer, A. W.: Objektive Hördiagnostik mit DPOAE: Neue Erkenntnisse zur Generierung und klinischen Anwendung, HNO 64 (2016), 822 – 830.
• Zelle, D.; Thiericke, J.P.; Dalhoff, E.; Gummer, A.W.: Level dependence of the nonlinear-distortion component of distortion-product otoacoustic emissions in humans, J. Acoust. Soc. Am. 138 (2015), 3475 – 3490.
• Zelle, D.; Thiericke, J. P.; Gummer, A. W.; Dalhoff, E.: Latencies of extracted distortion-product otoacoustic source components, AIP Conf. Proc. 1703 (2015), 090023-1–6.
• Zelle, D.; Thiericke, J. P.; Gummer, A. W.; Dalhoff, E.: Multi-Frequency Acquisition of DPOAE Input-Output Functions for Auditory Threshold Estimation, Biomed. Tech. 59(S1) (2014), 775-778.
• Zelle, D.; Gummer, A.W.; Dalhoff, E.: Extraction of otoacoustic distortion product sources using pulse basis functions, J. Acoust. Soc. Am. 134 (2013), EL64 – 69.

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Herr M. Sc. Dennis Zelle

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