號(hào)角狀聲孔對(duì)耳模聲學(xué)特性的影響

胡旭君 龐珞

耳模系統(tǒng)作為助聽(tīng)器的一個(gè)重要部分,它的聲學(xué)特性對(duì)助聽(tīng)器最終的聲輸出具有重要影響。耳模系統(tǒng)包括從助聽(tīng)器受話器的出口到耳道內(nèi)出聲孔頂端的整個(gè)通道部分，它的基本功能是更有效地傳遞聲信號(hào)且使受話器至鼓膜的頻響更理想。該系統(tǒng)可對(duì)助聽(tīng)器(尤其對(duì)于耳背式助聽(tīng)器)性能產(chǎn)生重大影響，因此在選配助聽(tīng)器時(shí)應(yīng)給予充分重視。影響耳模聲學(xué)特性的因素主要有通氣孔、阻尼與聲孔，可以通過(guò)其中一個(gè)或?qū)⒍鄠€(gè)組合來(lái)對(duì)耳模進(jìn)行聲學(xué)修飾[1]。通氣孔可增加250、500 Hz聽(tīng)閾低于45 dB HL助聽(tīng)器佩帶者的舒適度和聲質(zhì)量，解決堵耳效應(yīng)[2]；阻尼可平滑1 000～4 000 Hz頻率范圍內(nèi)的共振峰；號(hào)角狀聲孔對(duì)3 000 Hz以上高頻聲的放大可達(dá)10～12 dB,反號(hào)角狀聲孔可減少高頻放大[3]。對(duì)于高頻聽(tīng)力損失嚴(yán)重的患者，號(hào)角狀聲孔是突出高頻放大的主要方法[4]。國(guó)外一些著名的聽(tīng)力學(xué)家如Pirzanski等[5]都對(duì)號(hào)角狀聲孔進(jìn)行了研究，而國(guó)內(nèi)對(duì)這方面的研究還很少。本研究旨在研究不同規(guī)格號(hào)角狀聲孔對(duì)耳模聲學(xué)特性的影響，尋找出對(duì)我國(guó)正常成人耳發(fā)揮最大號(hào)角效應(yīng)時(shí)，號(hào)角狀聲孔的出口段直徑與長(zhǎng)度值，為制作號(hào)角狀聲孔的耳模提供參考數(shù)據(jù)。

1 資料與方法

1.1研究對(duì)象 選取5名在校大學(xué)生為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，耳部結(jié)構(gòu)正常，因本研究的號(hào)角狀聲孔出口段最長(zhǎng)為14 mm，出口段直徑最大為5 mm，為滿足實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)對(duì)象的耳道均要求較直較大。

1.2設(shè)備 耳模制作的全套工具設(shè)備和材料、丹麥唯聽(tīng)數(shù)字型耳背式助聽(tīng)器(型號(hào)為Senso Dive-9M )、Madson Electrical (ME) 公司Aurical真耳分析儀(在Noah平臺(tái)下進(jìn)行操作)。

1.3研究方法

1.3.1調(diào)試助聽(tīng)器 在Noah 3中輸入一個(gè)50 dB平坦型聽(tīng)力損失圖，默認(rèn)助聽(tīng)器調(diào)試界面所給增益，所有微調(diào)均處于關(guān)閉狀態(tài)。

1.3.2制作耳模 為每名實(shí)驗(yàn)對(duì)象制作耳模7只，除常規(guī)直徑為2 mm聲管耳模外，其他6只規(guī)格如下：①號(hào)角狀聲孔出口段長(zhǎng)度保持11 mm不變，直徑分別為3、4、5 mm；②號(hào)角狀聲孔出口段直徑保持4 mm不變，出口段長(zhǎng)度分別為8、11、14 mm(圖1)。

圖1 耳模規(guī)格示意圖

規(guī)格：進(jìn)口段直徑2 mm，出口段直徑4 mm，出口段長(zhǎng)度11 mm

1.3.3真耳分析 每名受試者分別測(cè)試上述7種不同規(guī)格聲孔耳模的真耳插入響應(yīng)值(real ear insertion response,REIR)。測(cè)試時(shí)，受試者面向揚(yáng)聲器，受試耳與揚(yáng)聲器處于同一水平面，在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中始終與揚(yáng)聲器保持50 cm距離不變。

1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析由EXCEL軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述，使用均值計(jì)算統(tǒng)計(jì)不同頻率處的真耳插入響應(yīng)平均值。本實(shí)驗(yàn)選取了真耳插入響應(yīng)曲線中0.25、0.5 、1、1.8、2、3、4.2、5 kHz這8個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行分析。因?yàn)樵?.8與4.2 kHz兩個(gè)頻率點(diǎn)附近，不同規(guī)格號(hào)角狀聲孔的真耳插入響應(yīng)都出現(xiàn)了明顯的峰值，所以本實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)了這兩個(gè)頻率點(diǎn)的真耳插入響應(yīng)值(實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的圖2與圖3是使用MATLAB軟件將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀圖形)。

2 結(jié)果

2.1出口段長(zhǎng)度為11 mm，出口段直徑分別為3、4、5 mm號(hào)角狀聲孔耳模與常規(guī)直徑2 mm管耳模的平均REIR(見(jiàn)表1，圖2)。從圖2中可以直觀看出效果最佳的聲管為直徑4 mm組，且該長(zhǎng)度各直徑號(hào)角狀聲孔耳模的REIR值均優(yōu)于常規(guī)直徑2 mm聲管耳模。

圖2 出口段長(zhǎng)度為11 mm直徑分別為3、4、5 mm號(hào)角狀聲孔與常規(guī)直徑2 mm聲管在各頻率下的平均REIR值(dB SPL)

出口段直徑(mm)250 Hz500 Hz1 kHz1.8 kHz2 kHz3 kHz4.2 kHz5 kHz常規(guī)248.8 66.6 81.6 70.4 69.0 63.6 61.2 52.8 348.2 68.0 73.0 78.2 76.4 71.2 66.6 57.0 452.6 68.2 79.8 80.8 78.8 74.6 73.8 64.6 549.6 67.0 76.6 79.8 77.8 71.4 70.2 61.4

2.2出口段直徑為4 mm，出口段長(zhǎng)度分別為8、11、14 mm號(hào)角狀聲孔耳模與常規(guī)直徑2 mm聲管耳模的平均REIR值比較(見(jiàn)表2，圖3)。從圖3中可以直觀的看出效果最佳的聲管為出口段長(zhǎng)度11 mm組，且該直徑的三種出口段長(zhǎng)度號(hào)角狀聲孔耳模的REIR值均優(yōu)于常規(guī)直徑2 mm聲管耳模。

2.3本次實(shí)驗(yàn)得出最佳聲學(xué)特性的號(hào)角狀聲孔為出口段直徑4 mm，長(zhǎng)度為11 mm，具體規(guī)格為直徑在2、3、4 mm之間呈臺(tái)階式變化，其相對(duì)應(yīng)直徑的長(zhǎng)度依次為12、19與11 mm(即2 mm直徑段長(zhǎng)度為12 mm；3 mm直徑段長(zhǎng)度為19 mm；4 mm直徑出口段長(zhǎng)度為11 mm)(圖4)。此時(shí)高頻的增益最大，在1.8～5 kHz之間大約可達(dá)9～13 dB的增益。

注：*為第二次用2 mm聲管所測(cè)得的數(shù)據(jù)，故與表1中常規(guī)2 mm聲管的數(shù)據(jù)有所差異

圖3 出口段直徑為4 mm長(zhǎng)度分別為8、11、14 mm號(hào)角狀聲孔與常規(guī)2 mm聲管在各頻率下的平均REIR值(dB SPL)

圖4 最佳聲學(xué)特性的號(hào)角狀聲孔規(guī)格

3 討論

3.1耳模對(duì)助聽(tīng)器的機(jī)械修整作用 隨著數(shù)字助聽(tīng)器技術(shù)的不斷發(fā)展，驗(yàn)配師習(xí)慣通過(guò)調(diào)試軟件對(duì)助聽(tīng)器的增益和頻響進(jìn)行調(diào)節(jié)，而逐漸遺忘了耳模的機(jī)械修整效果。目前數(shù)字電子技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)，助聽(tīng)器調(diào)試軟件的功能也越來(lái)越完善，但這并不能解決所有問(wèn)題。譬如部分聽(tīng)障患者佩帶助聽(tīng)器后會(huì)有堵耳效應(yīng)，雖然有堵耳效應(yīng)管理器(唯聽(tīng))、堵耳控制功能(斯達(dá)克)等芯片控制，但對(duì)于一些有中耳炎癥、油性耵聹或耳道較濕的用戶，提供一個(gè)有適當(dāng)通氣孔的耳模既能提高佩帶舒適度又可避免誘發(fā)一些耳道疾病。對(duì)于一些反饋處理技術(shù)不成熟的助聽(tīng)器產(chǎn)品，為用戶定制一個(gè)合適的號(hào)角狀聲孔耳模，可以在不增加助聽(tīng)器輸出的情況下，在高頻獲得額外的9～13 dB的增益，從而降低聲反饋發(fā)生的機(jī)率。另外，臨床上有一些低頻聽(tīng)力較好甚至正常、但高頻聽(tīng)力較差的用戶，選擇佩帶外形輕巧的耳內(nèi)受話器(RIC)助聽(tīng)器，配套使用的開放式耳塞牢固性和密封性都比較差，容易遺失或嘯叫，因此定制一個(gè)半空的外殼，將受話器裝入其中，能增加固定性與密封性，防止助聽(tīng)器遺失，也能避免發(fā)生聲反饋。而且在運(yùn)用助聽(tīng)器軟件調(diào)試技術(shù)的同時(shí)，適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合一些耳?；蛲鈿さ臋C(jī)械修整技術(shù)，能更好地解決臨床問(wèn)題。

3.2不同規(guī)格號(hào)角狀聲孔對(duì)耳模聲學(xué)特性的影響 從文中結(jié)果可明顯看出在500、250 Hz及更低頻段，所有規(guī)格號(hào)角狀聲孔所得到的REIR值與普通聲孔基本相同，2 mm聲管在1 kHz處有最大峰值，而其他各種規(guī)格聲管在1.8 kHz附近卻出現(xiàn)了明顯峰值，這個(gè)差異與聲孔的直徑有關(guān)，但無(wú)論何種規(guī)格的號(hào)角狀聲孔都能放大高頻，這說(shuō)明號(hào)角狀聲孔對(duì)低中頻的聲學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的影響小，對(duì)高頻聲有放大作用。

從本研究結(jié)果可以看出，號(hào)角狀聲孔的直徑并不是越大越好，受話器是一個(gè)高阻抗源，鼓膜是一個(gè)中等阻抗負(fù)載，號(hào)角狀聲孔就相當(dāng)于一個(gè)阻抗匹配器，逐漸改變聲壓直到達(dá)到與鼓膜相匹配，所以只有合適的號(hào)角狀規(guī)格才可達(dá)到最佳的匹配效果。本研究得出號(hào)角效應(yīng)發(fā)揮最佳時(shí)的聲管規(guī)格為直徑在2、3、4 mm呈臺(tái)階式變化，與直徑的對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度依次為12、19與11 mm。

本試驗(yàn)測(cè)得5名試驗(yàn)對(duì)象使用各種規(guī)格號(hào)角狀聲孔時(shí)的REIR值在1.8 kHz附近都出現(xiàn)了明顯峰值，均值為78 dB SPL左右，而在2 kHz的REIR均值為75 dB SPL左右，與國(guó)外一些研究報(bào)告顯示號(hào)角狀聲孔在2 000～5 000 Hz達(dá)10～15 dB增益的結(jié)論[6]有所不同，這個(gè)差值與號(hào)角狀聲孔開口段直徑與始端直徑的比率有關(guān)，也可能是由于中國(guó)人與外國(guó)人之間的生理結(jié)構(gòu)差異所造成的，如不同殘余耳道容積、中耳阻抗等，在臨床調(diào)試助聽(tīng)器時(shí)可作為參考。

3.3號(hào)角狀聲孔應(yīng)用時(shí)需注意的問(wèn)題

①Libby Horn聲管(一種傳統(tǒng)聲管)在小耳道中的應(yīng)用可行性。3 mm和4 mm的Libby管外徑分別大約為4.5 mm和5.5 mm，如果耳模中間段的直徑小于6 mm，就不能采用Libby管。

②號(hào)角狀聲孔在小兒的應(yīng)用。大多數(shù)非常重要的言語(yǔ)信息集中在中高頻，而很多小兒高頻聽(tīng)力損失嚴(yán)重，需要較多的高頻放大，因此高頻補(bǔ)償對(duì)小兒學(xué)語(yǔ)是很重要的[7]。臨床研究顯示，號(hào)角狀聲孔對(duì)小兒是有幫助的，號(hào)角狀導(dǎo)聲管能夠降低助聽(tīng)聽(tīng)閾均值、提高言語(yǔ)識(shí)別率[8]。在兒童個(gè)案研究中，也證實(shí)通過(guò)改變耳模聲孔形狀和內(nèi)徑，如將耳模聲孔變?yōu)樘?hào)角狀增大聲孔內(nèi)徑，助聽(tīng)效果會(huì)有很大改善[9]。但有作者提出小兒根本不需要使用號(hào)角狀聲管，因?yàn)槁晫W(xué)共振是聲管與耳道阻抗失匹配下的結(jié)果，而在小兒耳道和鼓膜的阻抗接近于聲管的阻抗，因此助聽(tīng)器頻響可能會(huì)得到較滿意的平滑度[10]。

那么臨床上應(yīng)如何判斷聾兒選配助聽(tīng)器時(shí)是否需要使用號(hào)角狀聲孔耳模？嬰幼兒和兒童的外耳比成人小且柔軟，在出生后的前幾年會(huì)迅速發(fā)育，發(fā)育最快的階段是從出生到兩歲，并可持續(xù)到七歲，在這一時(shí)期耳廓體積增長(zhǎng)，外耳道內(nèi)的軟骨組織和骨組織不斷發(fā)生體積、密度和方向性的改變。Kruger(1987)及Kruger和Ruben(1987)都發(fā)現(xiàn)新生兒外耳道峰共振頻率比成人平均值高2～3倍，直到出生后的第二年才接近成人水平；Feigin等(1989)也有類似的報(bào)道，5歲以下的兒童，堵耳時(shí)的助聽(tīng)聲壓級(jí)和2 cc耦合腔聲壓級(jí)的差值(即真耳耦合腔差值RECD)明顯高于成人[11]。還有報(bào)道，小兒外耳道的骨化持續(xù)到7歲,而外耳道的骨化程度對(duì)聲音的傳播與振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，外耳道的發(fā)育將一直持續(xù)到9歲[12]。因此，對(duì)于9歲以上高頻聽(tīng)力較差兒童選配助聽(tīng)器時(shí)可以為其選擇號(hào)角狀聲孔耳模，以增加聆聽(tīng)效果。

使用號(hào)角狀聲孔耳模是一個(gè)很重要的放大高頻聽(tīng)力的方法，它能增加助聽(tīng)器頻寬、補(bǔ)償高頻插入損失、增加言語(yǔ)可懂度、提高聲音質(zhì)量，這對(duì)高頻損失比較嚴(yán)重的患者尤為重要。但在臨床應(yīng)用時(shí)，尤其在對(duì)于小兒的應(yīng)用中，需要結(jié)合其生理聲學(xué)特性，判斷號(hào)角狀聲孔耳模是否適用。

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