Aus der Hals-, Nasen-, Ohrenklinik und Poliklinik
der Medizinischen Fakultät Charité Campus Virchow Klinikum
der Humboldt-Universität zu Berlin

Dissertation

Modulation von
Distorsionsprodukt-Otoemissionen
durch Töne tiefer Frequenz




Zur Erlangung des akademischen Grades
doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin


von
Anke Hirschfelder

aus Berlin


Dekan:
Prof. Dr. med. Dr. h.c. mult. R. Felix

Gutachter:
1. Prof. Dr-Ing. D. Mrowinski
2. Prof. Dr. rer. nat. H. v. Specht
3. Priv. Doz. Dr. med. O. Kaschke

eingereicht:15.06.1999

Datum der Promotion:05.05.2000

Abstract:

Die Modulation von Distorsionsprodukt-Otoemissionen (DPOAE) durch Töne tiefer Frequenz ist ein Methode, mit der die Auswirkung von Verlagerungen der kochleären Trennwand auf die Funktion des kochleären Verstärkers untersucht werden kann. Damit bietet sie einen neuen objektiven Ansatz zur Diagnostik unterschiedlicher kochleärer Hörstörungen sowie zur Untersuchung physiologischer Mechanismen der Kochlea.

Durch einen tieffrequenten Ton (f = 32,8 Hz) werden die DPOAE in Abhängigkeit von dessen Phase periodisch verändert. Die Ausprägung der Modulation hängt von den Parametern des Tieftons und der Primärtöne (mit den Frequenzen f1 und f2) ab.

Bei zwölf normalhörenden Probanden wird der Einfluß des Tieftonpegels, der Primärtonpegel und der Primärtonfrequenzen auf die Modulation der DPOAE mit der Frequenz 2f1‑f2 untersucht. Die Ergebnisse dieser Methode werden mit denen der subjektiven Phasenaudiometrie bei diesen Probanden verglichen.

Mit den Primärtonfrequenzen f1 = 2,5 und f2 = 3 kHz steigt die mittlere Modulationstiefe der DPOAE mit zunehmendem Tieftonpegel sowie mit abnehmenden Primärtonpegeln nichtlinear. Mit hohem Tieftonpegel (L = 115 dB SPL) und geringen Primärtonpegeln (bis zu L1 = 50 und L2 = 30 dB HL) sind DPOAE-Pegelverläufe mit zwei Minima und zwei Maxima pro Tieftonperiode zu beobachten. Die Pegelminima liegen kurz nach der maximalen Druck- bzw. Sogphase des Tieftons vor dem Trommelfell, entsprechend der maximalen Auslenkung der kochleären Trennwand in Richtung Scala vestibuli bzw. Scala tympani. Sie zeigen eine mittlere Latenz von 4 ms gegenüber den Verdeckungsmaxima der subjektiven Mithörschwelle im Phasenaudiogramm, die wahrscheinlich durch die Summe der Antwortzeit der aktiven kochleären Prozesse und der Laufzeit der DPOAE-Signale retrograd aus der Kochlea zur Meßsonde im äußeren Gehörgang zustande kommt. Mit geringeren Tieftonpegeln (L = 110 dB SPL) bzw. höheren Primärtonpegeln (ab L1 = 55 und L2 = 40 dB HL) sowie höheren Primärtonfrequenzen (f1 = 4, f2 = 4,8 kHz) sind nur noch jeweils ein DPOAE-Pegelminimum und ‑maximum pro Tieftonperiode zu beobachten. Mit den Primärtonfrequenzen f1 = 5 und f2 = 6 kHz zeigt sich keine Modulation der DPOAE mehr.

Die Ergebnisse werden unter Verwendung einer Boltzmannfunktion zweiter Ordnung als Annäherung an die mechano-elektrische Transferfunktion äußerer Haarzellen simuliert.

Bei einigen Probanden werden außerdem die Modulation der DPOAE mit der Frequenz 3f1‑2f2 durch den tieffrequenten Ton sowie der Einfluß spontaner otoakustischer Emissionen (SOAE) auf die Messung tieftonmodulierter DPOAE untersucht.

Eigene Schlagworte: Tieftonmodulation, Distorsionsprodukt-Otoemissionen (DPOAE), spontane otoakustische Emissionen (SOAE), kochleärer Verstärker, normalhörende Probanden

Abstract:

Low-frequency modulation of distortion product otoacoustic emissions (DPOAE) is a method which allows to investigate the effect of the displacement of the cochlear partition on the function of the active cochlear process. It offers a new objective approach to diagnose different sensory hearing disorders as well as to investigate physiological cochlear mechanisms. The DPOAE are modulated by a low-frequency tone (with the frequency f = 32,8 Hz), depending on its phase. The extent of this modulation depends on the acoustic parameters of the suppressing low-frequency tone and the stimulating primary tones (f1 and f2).

In twelve normal hearing subjects the influence of the low-frequency tone level, the levels and the frequencies of the primary tones on the modulation of the DPOAE with the frequency 2f1‑f2 are investigated. In these subjects, the phase-dependent masked subjective threshold is also registered. The results of both methods are compared.

With the primary tone frequencies f1 = 2,5 and f2 = 3 kHz the mean value of the DPOAE modulation depth presents a nonlinear growth with increasing low-frequency tone level and decreasing primary tone levels, respectively.

With high low-frequency tone level (L = 115 dB SPL) and low primary tone levels (up to L1 = 55 and L2 = 40 dB HL), the time course of the DPOAE level shows two minima and two maxima within one period of the low-frequency tone. The minimal DPOAE levels are registered shortly after the phases of maximal condensation and rarefaction of the low-frequency tone in front of the eardrum, respectively, corresponding to the largest displacement of the cochlear partition towards the scala tympani and the scala vestibuli.

The time course of the DPOAE level shows a mean latency of 4 ms with regard to the masking patterns of the phase-dependent masked threshold, due to the response time of the active cochlear process and the retrograde travelling time of the DPOAE. With lower low-frequency tone levels (L1 = 110 dB SPL), higher primary tone levels (from L1 = 55, L2 = 40 dB HL), and higher primary tone frequencies (f1 = 4, f2 = 4,8 kHz), respectively, the DPOAE level presents only one maximum and one minimum per period of the low-frequency tone. With the primary frequencies f1 = 5 and f2 = 6 kHz no modulation of the DPOAE is registered.

The results are simulated using a second-order Boltzmann function as an approximation of the mechano-electric transfer function of the outer hair cells.

Additionally, in some subjects the low-frequency modulation of the DPOAE with the frequency 3f1-2f2 and the influence of spontaneous otoacoustic emissions (SOAE) on the registration of low-frequency modulated DPOAE are investigated.

Keywords: low-frequency modulation, distortion product otoacoustic emissions (DPOAE), spontaneous otoacoustic emissions (SOAE), active cochlear process, normal hearing subjects

Inhaltsverzeichnis

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31.08.2004