Лабораторна робота № 1 вивчення фізичних основ тональної аудіометрії

Органом сприйняття і аналізу пружних коливань середовища є слуховий аналіза­тор - вухо людини. В результаті тривалої еволюції орган слуху людини набув склад­ної структури, яка забезпечує сприйняття звукових коливань в діапазоні від 16 до 20 000 герц (Гц). Слухові подразнення, що сприймаються корою великих півкуль голо­вного мозку, надзвичайно багатогранні. Вухо людини може розрізняти висоту, гуч­ність та тембр звуку, а також напрям поширення і відстань до джерела звуку. Разом з тим, ін­дивідуальні можливості вуха змінюються в широкому діапазоні і нерідко по­нижу­ються з віком. Зокрема, при порушенні рецепторних клітин у результаті вікової деге­нерації або патологічного процесу погіршується сприйняття звуку на високих часто­тах.

Кардинальним методом дослідження слухового апарату людини є тональна поро­гова аудіометрія, яка широко використовується в клінічній і поліклінічній практиці для дослідження органів слуху. Величина порогу слухового відчуття і її залежність від ча­с­тоти є важливим діагностичним фактором, який дозволяє в ряді випадків визначити лока­лізацію патологічних змін органів слуху. Крім того, це важливо і для розуміння різ­них діагно­стичних методик: аускуль­тації, перкусії, фонокардіографії, для розуміння дії на ор­гани лю­дини інфразвуку і шумів .

Мета роботи: вивчити принцип роботи, призначення і правила експлуатації полік­ліні­чного аудіометра типу АП-02. Навчитися експериментально визначати поріг слухо­вого ві­дчуття "пацієнта" на різних частотах з допомогою аудіометра АП-02.

Прилади і матеріали: аудіометр поліклінічний типу АП-02, бланки аудіограм.

Теоретичні відомості

Звук являє собою механічні коливання частотою від 16 Гц до 20 кГц, які розповсю­джу­ються в пружному середовищі. Джерелом звуку може бути тіло, що коливається у вказа­ному діапазоні звукових частот (камертон, струна). Звуки поділяються на тони, шуми і зву­кові удари. Розрізняють прості і складні тони. Простий тон -це звукове ко­ливання, яке відбувається за гармонічним законом. Якщо тон являє собою негармонічне коливання, то він називається складним. Простий тон дає камертон, складний - музичний інструмент, го­лосовий апарат людини. Складний тон, згідно з тео­ремою Фур'є, може бути розкладений на прості, при цьому тон найменшої частоти називається основ­ним, а інші - оберто­нами. Основними фізичними (об'єктивними) характеристиками звуку є такі:

Інтенсивність звуку - це величина енергії, яку в середньому переносить звукова хвиля за одиницю часу через одиницю площі поверхні, перпендикулярної до напрямку поши­рення хвилі:

де ρ – густина середовища, v – швидкість поширення хвилі, ω – циклічна частота,

А- амплітуда хвилі.

Як видно із формули , енергія та інтенсивність хвилі прямо пропорційні квадрату амплі­туди.

Звуковий тиск – це ефективне значення надлишкового тиску над атмосферним тис­ком, яке утворюється у місцях згущення частинок у звуковій хвилі. Інтенсивність звуку І дорівнює квадрату амплітуди звукового тиску, діленого на 2ρv, і визначається форму­лою:

де ρυ - акустичний опір (імпеданс ), Ρ - звуковий тиск.

Акустичний гармонічний спектр - це результат розкладання складного коливання (тону) на прості тони (гармоніки), які його складають, з вказанням їх частоти і амплі­туди (інтенсивності).

З фізичними (об'єктивними) характеристиками звуку тісно зв'язані фізіологічні (суб'єктивні) характеристики звуку. Цей зв'язок ілюструється схемою, наведеною на рисунку.

При клінічних дослідженнях вимірюють поріг слухового відчуття І₀ під яким ро­зумі­ють інтенсивність звуку даної частоти, яка ще сприймається вухом (або мінімаль­ний

звуковий тиск). Нормальне людсь­ке вухо сприймає досить широкий діапазон інтен­си­вностей звуку. Так, на частоті 1000 Гц від І₀ = 10 ^-12 Вт /м² (поріг звукового від­чуття до Іmax=10 Вт/м². Відношення цих інтенсивностей рівне 10¹³, тому для зруч­ності вводять шкалу рівня інтенсивності. Шкала рівня інтенсивностей звуку створю­ється таким чи­ном: значення І_о приймається за початковий рівень шкали, будь-яку іншу інтенсивність виражають через десятковий логарифм її відношення до І₀ :

За одиницю рівня інтенсивності прийнято 1 Бел (Б), який відпо­відає зміні інтенсивності в 10 разів, а також 1 децибел (дБ) =0,1 Б.

Для фізіологічної оцінки гучності звуку вводять шкалу рівня гучності L_Е. При постійній ча­стоті рівень гучності зв'язаний з рівнем інтенсивності законом Вебера-Фехнера, згідно з яким рівень гучності на даній частоті пропорційний рівню інтенсивності:

тобто, якщо інтенсивність звуку змінюватиметься у геометричній прогресії (тобто в однакове число раз), то рівень гучності змінюватиметься в арифметичній прогресії (тобто на однакову величину); k - коефіцієнт пропорційності, який залежить від частоти та інтенсив­ності . Відносно звуку це означає, що якщо інтенсивність звуку на­буває ряду послі-довних значень, наприклад аІ, а²І, а³І (а - деякий коефіцієнт, a>1), то відносне їм ві­дчуття гу­чності звуку буде Е₀, 2Е₀, ЗЕ₀ і т.д. Якщо б коефіцієнт k був сталим, то шкала ін­тенсивностей відповідала б шкалі гучності.

Вважають, що на частоті 1000 Гц шкали рівня гучності і рівня інтенсивності звуку збі­га­ються, тобто (k=1) на цій частоті децибел шкали рівня інтенсивності буде відповідати деци­белу шкали рівня гучності . Для відмінності шкали інтенсивності від шкали гучності децибел називають фоном.

Залежність рівня інтенсивності звуку від частоти, яка сприймається людським вухом як звук однакової гучності із звуком на частоті 1000 Гц, називається кривою рівня гучності - зале­жністю рівня інтенсивності від частоти при заданій гучності, де нижня крива відповідає порогу чутності; верхня — порогу больового відчуття ( рис.1.)

Рис.1.

Важливе значення має крива нульового рівня гучності (поріг слухового відчуття), яка дає залежність І о від частоти.. При погіршенні слуху крива порогу слухового відчуття буде роз­ташована вище від нормальної. На кожній частоті різниця рівня інтенсивності в пато­логії і нормі відповідає різниці рівня гучності, тобто відчуття одного й того ж звуку в но­рмі і па­тології.

Ця різниця в нормі і патології називається втратою слуху. Втрата слуху - це зни­ження рівня гучності сприйняття пацієнтом звуку даної частоти (рівня інтенсив­но­сті) стосовно норми. Втрату слуху прийнято оцінювати за підвищенням рівня інтен­сивності в порівнянні з нормою. Через те що дослідження проводиться на рі­вні по­рогу слухового відчуття, метод називається пороговим, а оскільки вимірю­вання проводиться на чітко визначеній частоті, то метод називається тональ­ним.

Таким чином, метод тональної порогової аудіометрії - це метод дослідження слуху пацієнта, який ґрунтується на визначенні втрати слуху за підвищенням рівня інте­нсивності, який відповідає рівню слухового відчуття у порівнянні з нормою. Для оці­нки втрати слуху будується аудіограма.

Аудіограма - це графік, який показує втрату слуху в децибелах залежно від ча­с­тоти коливань. Блок-схема аудіометра наведена на рисунку, де Т- телефон, К₁ - пе­ре­микач інтенсив­ності маскуючого шуму, К₂ - перемикач і кнопка подачі тону.

Рис.2.

У роботі для зняття аудіограми використовується аудіометр по­ліклінічний АП-02 (або АК-64). Аудіометр АП-02 генерує частоти чистих тонів: 125, 250, 500, 100, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000 (10000) Гц. Зміна рівня інтенсивності здійснюється дискретно через (5,0±1,5) дБ. Нульове положення шкали "Понижение слуха, дБ" для всіх частот відпові­дає порогу слухового відчуття.

Будова АК-64.

1.	Мережевий вимикач.	8.	Перемикач частоти модуляції.
2.	Покажчик відповіді пацієнта.	9.	Перемикач частоти генера­тора тону (у Гц).
3.	Перемикач програми ( 1 або 2 вуха)	10.	Вимикач і регулятор гучності дво­стороннього зв'язку
4.	Внутрішній мікрофон.	11.	Перемикач виду маніпуляції
5.	Покажчик виду випробування	12.	Оптичний показчик сигналу
6.	Перемикач "Магнітофон -Тон- Мікрофон"	13.	Переривач сигналу
7.	Перемикач глибини модуляції.

УВАГА! Перед початком виконання роботи ознайомтесь з прин­ципом роботи й бу­довою приладу АП-02 і правилами роботи з ним.