Bättre hörsel med benlett ljud
Ny teknik att höra vibrationer genom skallbenet har utvecklats vid Chalmers. Förutom att utreda funktionen hos en ny implanterbar benledningshörapparat har Sabine Reinfeldt studerat örats känslighet för benledningsljud, och undersökt möjligheterna för ett tvåvägs-kommunikationssystem som utnyttjar benledning för svåra ljudmiljöer.
Den benförankrade hörapparat som används idag fästs med en titanskruv som penetrerar huden. Nackdelen är dels att det kan bli komplikationer i form av hudinfektioner och dels att skruven kan lossna. Den nya apparaten, som alltså inte kräver permanent hudgenomföring, placeras närmare hörselsnäckan och ger därmed högre vibrationsnivå på hörselsnäckan vilket ökar känsligheten. Innan allmänt bruk behövs kliniska mätningar.
– Fördelen med den nya implanterbara hörapparaten är att den inte penetrerar huden. Man gröper ur skallbenet och placerar vibratorn mot botten. Vibratorn omsluts av en silikonhinna och en fästanordning av titan klämmer fast den. Ovanpå huden sitter mikrofonen och signalen därifrån sänds induktivt genom huden till vibratorn vilken ger ifrån sig vibrationer som uppfattas av bäraren som ljud. En processor gör om luftvibrationerna till elektriska signaler, som i sin tur ger vibrationer som uppfattas av bäraren som ljud, berättar nyblivna doktorn Sabine Reinfeldt.
Rött visar benledning från egna rösten samt implanterad vibrator. Blått visar luftledning från den egna rösten.
Ljud uppfattas normalt genom luftledning, vilket innebär att ljudvågorna i luften går in genom hörselgången. Men ljud kan också uppfattas genom benledning. Då går vibrationerna istället genom skallbenet direkt till hörselsnäckan och omvandlas, liksom det luftledda ljudet, till nervsignaler.
Sabine Reinfeldt har undersökt möjligheterna för ett benlett tvåvägs kommunikationssystem.
Hon har då studerat hur den egna rösten uppfattas vid benledning respektive luftledning genom att låta testpersoner åtskilliga gånger uttala olika fonem som aaaa, eeee och mmmm. För att kunna mäta benledningsdelen av den egna rösten har hon använt en egentillverkad stor kåpa som placeras över örat:
– Det som är bra med den stora kåpan är att den både dämpar ljudet utifrån och att den ger minimal ocklusionseffekt (liknande den effekt man får när man håller för öronen och lyssnar på sin egen röst). Man kan mäta ocklusionseffekten genom att t ex sätta en vibrator på pannan eller mastroidbenet bakom örat och jämföra öppen hörselgång med ockluderad, t ex med propp eller kåpa. Ju längre in en propp placeras desto lägre ocklusionseffekt och ju större kåpa desto lägre ocklusionseffekt.
Ett viktigt resultat av mätningarna är att den egna rösten uppfattas genom benledning och luftledning grovt sett med ungefär samma styrka. Förhållandet mellan dem skiljer sig dock lite beroende på frekvens och vilket ljud som uttalas. Det visade sig att benledningen dominerar över luftledningen för frekvenser mellan 1 och 2 kHz för de flesta fonem.
-Benledningskomponenten av den egna rösten mäter jag som ljudtrycket nära trumhinnan i hörselgången när testpersonen bär den stora kåpan. Detta görs med en probmikrofon som har en mjuk silikonslang som sticks in i hörselgången. Luftledningskomponenten av den egna rösten mäts som ljudtrycket vid hörselgångsmynningen för öppen hörselgång. För att kunna jämföra ljudtrycken från de båda mätpunkterna används överföringen däremellan från högtalarstimulering.
En benledningsmikrofon (BC microphone) plockar upp vibrationerna från den egna rösten och signalen skickas trådlöst till den andra personen som hör genom en vibrator (BC transducer).
Resultaten från forskningen kan underlätta vid hörapparatanpassning. Även normalhörande personer kan få stor nytta av benledning. I en extremt högljudd och bullrig miljö vill man inte ha kommunikationssystemet i hörselgången, för där vill man ha hörselskydden. Största fördelen får man vid väldigt hög ljudnivå. Dels slipper man ha högt högtalare från kommunikationssystemet i hörselgången, dels kan man med en benledningsmikrofon minska bruset från omgivningen.
Omgivande ljud uppfattas 40-60 dB lägre genom benledning jämfört med luftledning. Detta är ett mått på hur mycket vanliga hörselskydd, såsom öronproppar och hörselkåpor, maximalt kan dämpa ljud. Det visar också hur mycket mindre brus från omgivningen som en benledningsmikrofon (som plockar upp skallbensvibrationerna från egna rösten) skulle spela in i en extremt bullrig miljö jämfört med en vanlig luftledningsmikrofon, som plockar upp allt ljud, inklusive det från omgivningen.
Vid mätningarna av den nya implanterbara benledningshörapparaten medverkade läkare från avdelningen för öron- näs- och halssjukdomar på Sahlgrenska universitetssjukhuset.
Forskningsprojektet har fått medel från Vetenskapsrådet, Hörselforskningsfonden, Stingerfonden, och Chalmerska forskningsfonden.
Avhandlingen ”Bone Conduction Hearing in Human Communication – Sensitivity, Transmission, and Applications” försvarades vid en offentlig disputation fredagen den 5 juni.
Kontaktinformation
För mer information:
Sabine Reinfeldt, Institutionen för Signaler och System, Medicinska Signaler och System
031-772 80 63, 0708-14 16 49
sabine.reinfeldt@chalmers.se
Handledare:
Bo Håkansson, Chalmers
031-772 18 07
Stefan Stenfelt, Linköpings Universitet
013-22 28 56
