Αξιολόγηση της ακουστικής ικανότητας χρήστη με υλοποίηση εφαρμογής για smartphone σε πλατφόρμα Android.

Transcript

1 ΔΙΑΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ ΠΑΤΡΩΝ & ΣΧΟΛΗ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΕΘΝΙΚΟΥ ΜΕΤΣΟΒΙΟΥ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟΥ Αξιολόγηση της ακουστικής ικανότητας χρήστη με υλοποίηση εφαρμογής για smartphone σε πλατφόρμα Android. Μήτρου Εμμανουήλ Στυλιανός Επιβλέπων : Διονύσιος-Δημήτριος Κουτσούρης, Καθηγητής Ε.Μ.Π Αθήνα, Μάιος 2016

2 2

3 Η ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΩΝ ΕΠΙΚΥΡΩΝΕΙ ΤΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΦΟΙΤΗΤΗ ΜΗΤΡΟΥ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ ΣΤΥΛΙΑΝΟΥ ΚΟΥΤΣΟΥΡΗΣ ΔΙΟΝΥΣΙΟΣ-ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ, Καθηγητής Ε.Μ.Π ΜΑΤΣΟΠΟΥΛΟΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής Ε.Μ.Π ΝΙΚΗΤΑ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΑ, Καθηγήτρια Ε.Μ.Π Αθήνα, Μάιος

4 4

5 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι η δημιουργία μιας εφαρμογής η οποία θα επιτρέπει, μέσω ενός έξυπνου κινητού (smartphone), την διεξαγωγή ελέγχου ακοομετρίας καθαρών τόνων (Pure Tone Audiometry-PTA). Η εφαρμογή επιτρέπει την άμεση εξέταση της ακουστικής ικανότητας ενός χρήστη ακολουθώντας μία αλληλουχία βημάτων τα οποία περιγράφονται και αναλύονται. H εφαρμογή ονομάζεται PTAudiometry δημιουργήθηκε για το λειτουργικό σύστημα Android και η γλώσσα προγραμματισμού που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίησή της είναι η Java, καθώς αποτελεί την επίσημη γλώσσα που χρησιμοποιείται για ανάπτυξη εφαρμογών Android. Οι έξυπνες εφαρμογές που σχετίζονται με την υγεία και την ιατρική συγκαταλέγονται ανάμεσα στις δημοφιλέστερες κατηγορίες εφαρμογών που σε συνδυασμό με την όλο και αυξανόμενη χρήση έξυπνων συσκευών επιτρέπουν την άμεση εξέταση σε οποιοδήποτε μέρος. Η εφαρμογή PTAudiometry με κανέναν τρόπο δεν μπορεί να αντικαταστήσει την κλασσική μέθοδο της ακοομετρίας καθαρών τόνων. Μέσω της εφαρμογής δίνεται η δυνατότητα διάγνωσης της απώλειας ακοής οπουδήποτε, σε περιπτώσεις περιορισμένης πρόσβαση σε κλινικές συσκευές, π.χ., στο γενικό ιατρό. Στο Κεφάλαιο 1 περιγράφεται η ανατομία και η φυσιολογία του αυτιού το οποίο αποτελεί το όργανο της ακοής και της ισορροπίας. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται τα είδη δοκιμών που χρησιμοποιούνται στην ακοομετρία με μεγαλύτερη έμφαση στην Ακοομετρία καθαρών τόνων. Στο Κεφάλαιο 3 παρέχεται μία σύνοψη των εφαρμογών και μεθόδων βαθμονόμησης που έχουν αναπτυχθεί για την ακοομετρία καθαρών τόνων αέρινης αγωγιμότητας με την χρήση λογισμικού. Στο κεφάλαιο 4 αναλύεται και περιγράφεται η εφαρμογή PTAudiometry με τις βασικές μεθόδους που χρησιμοποιήθηκαν. Τέλος στο Κεφάλαιο 5 αναφέρονται τα συμπεράσματα και οι μελλοντικές επεκτάσεις της εργασίας. Λέξεις κλειδιά Αυτί, Ακοομετρία καθαρών τόνων (PTA), Android, Όριο ακοής, Ακοόγραμμα, Βιολογική Βαθμονόμηση. 5

6 ABSTRACT The purpose of this dissertation is to create an application that will allow, via a smart device, the performing control of Pure Tone Audiometry (PTA). The application allows an immediate examination of hearing, following by a sequence of steps which are described and analyzed. The application is called PTAudiometry which is created for the Android operating system and the programming language used for its implementation is Java since it is the official language for Android application development. Smart applications related to health and medicine are among the most popular categories of applications that in combination with the increasing use of smart devices allow direct examination at any place. The PTAudiometry, for sure, cannot replace the conventional method of pure tone audiometry but it can be used for an initial diagnosis of user s hearing loss. Τhe first Chapter includes the anatomy and physiology of the ear which constitutes the organ of hearing and balance. In Chapter two is presented the types of tests which are used in audiometry with a greater emphasis on pure tone audiometry. The Chapter three provides an overview of applications and calibration methods developed for air conductive pure tone audiometry. In Chapter four is analyzed the application PTAudiometry with the basic methods which were used. Finally, the Chapter five presents the conclusions and the future work extensions. Key words Ear, Pure Tone Audiometry, Android, Hearing threshold, Audiogramm, Biological calibration. 6

7 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Θα ήθελα να ευχαριστήσω τον καθηγητή κο. Κουτσούρη Διονύσιο- Δημήτριο για την πολύτιμη βοήθεια του και τη συμπαράσταση του σε όλη τη διάρκεια της διπλωματικής εργασίας. Επίσης ευχαριστώ θερμά τους υποψήφιους διδάκτορες, Κατρακάζα Παναγιώτη και Μπιζόπουλο Πασχάλη για την σημαντική βοήθεια τους. Ιδιαίτερες ευχαριστίες θέλω να εκφράσω προς την οικογένεια μου για την διαχρονική συμπαράσταση τους. 7

8 8

9 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 5 ABSTRACT... 6 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ... 7 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ... 9 ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ήχος Ανατομία και φυσιολογία του αυτιού Εξωτερικό Αυτί Μέσο Αυτί Εσωτερικό Αυτί Φυσιολογία της ακοής Ακουστότητα Αιτίες της απώλειας ακοής Τύποι απώλειας ακοής Βαρηκοΐα τύπου αγωγής ή αγωγιμότητας Νευροαισθητήρια βαρηκοΐα ή βαρηκοΐα τύπου αντιλήψεως Βαρηκοΐα μικτού τύπου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΞΕΤΑΣΗ ΑΚΟΗΣ Ακοομετρία Ακοομετρία με τονοδότες Ομιλητική ακοομετρία Ακοομετρία ακουστικής αντιστάσεως Ακοομετρία προκλητών ακουστικών δυναμικών Δοκιμασία ακουστικού αντανακλαστικού Ακοομετρία καθαρών τόνων Εισαγωγή στην ακοομετρία καθαρών τόνων Κλίμακες Decibel στην ακοολογία Εξοπλισμός ακοόμετρου και περιβάλλον δοκιμής Ακοόγραμμα Διαδικαστικά πρότυπα δοκιμής και βαθμονόμησης Διαδικασία ακοομετρίας καθαρών τόνων

10 2.7.7 Μέθοδος συγκάλυψης ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ Εισαγωγή Μέθοδοι βιολογικής βαθμονόμησης Μέθοδος με τη χρήση ενός σήματος διαμορφωμένου πλάτους Μέθοδος με τη παρουσίαση 2 ήχων που διαφέρουν κατά 5 db ή 2 db Αύξουσα μέθοδος Μέθοδος Bekesy Εφαρμογές βασισμένες στις νέες τεχνολογίες ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓHΣ Περιγραφή προβλήματος Περιβάλλον ανάπτυξης και γλώσσα προγραμματισμού εφαρμογής Λογισμικό Android Χαρακτηριστικά Android Αρχιτεκτονική του Android Λειτουργικές απαιτήσεις εφαρμογής Αποθήκευση και ανάκτηση Δεδομένων με SQLite Εφαρμογή PTAudiometry και μέθοδοι Περιγραφή εφαρμογής Μέθοδοι Εφαρμογής και Κλάσεις Βάση δεδομένων εφαρμογής Περιγραφή κλάσης GenerateSounds Περιγραφή κλάσης Controller Περιγραφή κλάσης Threshold Περιγραφή κλάσης Calibration Περιγραφή κλάσης DataModel και GraphView ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΕΚΤΑΣΕΙΣ Συμπεράσματα Μελλοντικές επεκτάσεις ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

11 ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: Ακουστό φάσμα συχνοτήτων Εικόνα 2: Τα τρία τμήματα αυτιού, το έξω αυτί, το μέσο αυτί και το έσω αυτί Εικόνα 3: Πτερύγιο αυτιού Εικόνα 4: Απεικόνιση Μέσου Αυτιού Εικόνα 5: Σύνδεση τριών οσταρίων, Σφύρα, Άκμονα και Αναβολέα Εικόνα 6: Οστέινος Λαβύρινθος Εικόνα 7: Υμενώδης Λαβύρινθος (εγκάρσια διατομή) Εικόνα 8: Βασική μεμβράνη, ανάλυση των ηχητικών συχνοτήτων Εικόνα 9: Καμπύλες ίσης ακουστότητας, γνωστές και ως καμπύλες Fletcher Munson Εικόνα 10: Τρία διαπασών διαφορετικού μεγέθους. Το μεγαλύτερο διαπασών σε μήκος, 512 Hz Εικόνα 11: Θέση τονοδοτών κατά τη διάρκεια της εξέτασης Weber & Rinne Εικόνα 12: Τυμπανογράφος Εικόνα 13: Τυμπανόγραμμα τύπου Α,B,C [14] Εικόνα 14: Ακοομετρητής Καθαρών Τόνων [19] Εικόνα 15: Θάλαμος ακοομετρίας [19] Εικόνα 16: Παράδειγμα ακοογράμματος καθαρού τόνου και τα σύμβολα που συνιστώνται από την ASHA Εικόνα 17: (α) Εξασθένηση με εναέρια αγωγιμότητα. (β) Εξασθένηση με αγωγιμότητα των οστών Εικόνα 18: Ακοόγραμμα απεικόνισης μεθόδου Bekesy Εικόνα 19: Διάγραμμα ροής της διαδικασίας προσδιορισμού ακουστικού ορίου σε θορυβώδη περιβάλλοντα [26] Εικόνα 20: Βαθμονόμηση Ακουστικού για καθαρό τόνο 1000 Hz [26] Εικόνα 21: α) Θέση του μικροφώνου μέτρησης β) Θέση ακουστικών γ) Ηχόμετρο Abatronic AB-8850 [27] Εικόνα 22: Αλγόριθμος Βαθμονόμησης [27] Εικόνα 23: Κατώτατα όρια παραγωγής καθαρών τόνων για κάθε συχνότητα [28] Εικόνα 24: Διαδικασία βαθμονόμησης σύμφωνα με τον Seung-Won Shin [29] Εικόνα 25: Η αρχική οθόνη του Android 6.0 με εφαρμογές της Google Εικόνα 26: Επίπεδα Αρχιτεκτονικής Android Εικόνα 27: Σήμα Εφαρμογής PTAudiometry Εικόνα 28: Αρχική καρτέλα εφαρμογής Εικόνα 29: Καρτέλα Information About Test (α) και Αbout us (β) Εικόνα 30: (α) Alert Dialog προειδοποιεί τον χρήστη εισέλθει στην βαθμονόμηση (β) Alert Dialog η βαθμονόμηση πρέπει να υλοποιηθεί από άτομο με φυσιολογική ακοή Εικόνα 31: Καρτέλα Headphones Μη Σύνδεση Ακουστικών, Σύνδεση Ακουστικών Εικόνα 32: Καρτέλα επιλογή ωτός

12 Εικόνα 33: Καρτέλα επιλογής συχνότητας για βαθμονόμηση Εικόνα 34: Καρτέλα Calibration διαδικασίας βαθμονόμηση Εικόνα 35: Καρτέλα επιλογής συχνότητας προς εξέταση Εικόνα 36: Καρτέλα διαδικασίας εύρεσης κατώτατου ορίου ακοής Εικόνα 37: Καρτέλα διαδικασίας επιλογής συχνότητας με την εμφάνιση επιλογής τερματισμού διαδικασία Εικόνα 38: Καρτέλα ακοογράμματος και αποτελεσμάτων Εικόνα 39: Καρτέλα ακοογράμματος και αποτελεσμάτων - Επιλογή δεξιού αυτιού.. 84 Εικόνα 40: Καρτέλα ακοογράμματος και αποτελεσμάτων- Επιλογή αριστερού αυτιού Εικόνα 41: Καρτέλα εμφάνισης αποθηκευμένων τεστ με δυνατότητα προβολής η διαγραφής Εικόνα 42: Σχεδιάγραμμα Βάσης Δεδομένων Εικόνα 43: Περίοδος Ημητονοειδούς σήματος [37] Εικόνα 44: Στιγμιότυπο Αυξητικής μεθόδου, αύξηση-10 db και μείωση-5 db

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα δύο βασικά συστήματα παραγωγής και ανίχνευσης του ήχου στον άνθρωπο είναι αφενός ο λάρυγγας και οι στοματικές κοιλότητες, που αποτελούν τη φυσική πηγή του ήχου, και αφετέρου το αυτί που είναι ο φυσικός δέκτης του ήχου. Η αντίληψη του ήχου αποτελεί βασική αίσθηση σε πολλούς οργανισμούς και πραγματοποιείται μέσω της ακοής. Στον άνθρωπο η φυσιολογική ακοή εκτείνεται για ήχους με συχνότητα μεταξύ 20 Hz και Hz με σημαντικές διαφορές στο φάσμα μεταξύ των ατόμων, ακόμα και από την ηλικία των 8 ετών, και εντονότερη συρρίκνωση στις υψηλές συχνότητες. Οι ήχοι της ομιλίας είναι σύνθετα ακουστικά κύματα βάση των οποίων επιτυγχάνεται η επικοινωνία. Το ανθρώπινο ακουστικό σύστημα είναι ένας πολύ ευαίσθητος ηλεκτοακουστικός μεταλλάκτης, ο οποίος συλλαμβάνει ακουστικά κύματα ενός μεγάλου εύρους συχνοτήτων, εντάσεων και κυματομορφών. Το αυτί μετατρέπει τις διακυμάνσεις της ακουστικής πίεσης σε ηλεκτρικούς παλμούς οι οποίοι, µέσω του ακουστικού νεύρου, μεταβιβάζονται στον εγκέφαλο για επεξεργασία, αναγνώριση και την μετατροπή τους σε αίσθηση. Με αυτόν τον τρόπο ο άνθρωπος αντιλαμβάνεται τον ήχο. Εκτός από όργανο που σχετίζεται με την αίσθησης της ακοής σημαντικό ρόλο διαδραματίζει και στην αίσθηση ισορροπίας του ανθρώπου. Αποτελεί το πρώτο αισθητήριο όργανο που μπορεί να λειτουργήσει κατά την εμβρυική ζωή. Μπορεί να προστατευτεί από τους ήχους υψηλής έντασης ενισχύοντας τους ήχους που είναι απαραίτητοι. Πολλές ασθένειες σχετίζονται με το αυτί, στις οποίες περιλαμβάνεται η απώλειας ακοής, οι εμβοές και η διαταραχή ισορροπίας, όπως ο ίλιγγος. 1.1 Ήχος Στη φυσική τα ηχητικά κύματα παράγονται από σώματα που εκτελούν μηχανικές ταλαντώσεις (δονήσεις), και επομένως χαρακτηρίζονται ως μηχανικά κύματα (ελαστικότητας) που μεταφέρουν μηχανική ενέργεια. Αυτές οι μεταβολές διαδίδονται με τη μορφή ηχητικών κυμάτων. Στη φυσιολογία και την ψυχολογία, ο 13

14 ήχος μπορεί να ορισθεί ως η αντίληψή των κυμάτων αυτών από τον εγκέφαλο. Στον άνθρωπο η ακοή εκτείνεται για ήχους με συχνότητα μεταξύ 20 Hz και Hz. Το εύρος αυτό διαφέρει και σε μεγαλύτερες ηλικίες παρατηρείται μείωση της αντίληψης υψηλών συχνοτήτων. Οι ήχοι κάτω από 20 Hertz ονομάζονται υπόηχοι και οι ήχοι πάνω από hertz υπέρηχοι. Η ένταση του ήχου μετριέται με ντεσιμπέλ. Σε άλλους οργανισμούς το φάσμα της ακοής διαφέρει, για παράδειγμα στον σκύλο το εύρος ακοής εκτείνεται μεταξύ 40 Hz και Hz. Στον πίνακα αναφέρονται μερικά παραδείγματα εντάσεων ήχου. Εικόνα 1: Ακουστό φάσμα συχνοτήτων Ανατομία και φυσιολογία του αυτιού Το αισθητήριο όργανο της ακοής αποτελείται από τρία τμήματα, το έξω αυτί (έξω ους), το μέσο αυτί (μέσο ους) και το έσω αυτί (έσω ους). Πρώτο είναι το εξωτερικό τμήμα του αυτιού το οποίο αποτελείται από το πτερύγιο, που είναι προσκολλημένο στην πλάγια επιφάνεια του κεφαλιού, και από τον ακουστικό πόρο (σωλήνας) που καταλήγει προς το εσωτερικό του, στο τύμπανο. Το συγκεκριμένο τμήμα θα μπορούσε να αναφερθεί ως το μέρος εκείνο που κατευθύνει τον ήχο προς το µέσο αυτί. Στο τέλος του εξωτερικού τμήματος υπάρχει η τυμπανική μεμβράνη ή τύμπανο η οποία χωρίζει το συγκεκριμένο τμήμα με το μέσο τμήμα του αυτιού. Δεύτερο είναι το μέσο τμήμα του αυτιού (μέσο ους) το οποίο είναι μια κοιλότητα της λιθοειδούς μοίρας του κροταφικού οστού, η οποία βρίσκεται στα πλάγια. Το μέσο αυτί είναι ένας χώρος πού περιέχει αέρα καθώς και τρία 1 Maldovan, M. (2013). Sound and heat revolutions in phononics. Nature,503(7475),

15 πολύ σημαντικά οστάρια. Τη σφύρα τον άκμονα και τον αναβολέα. Η σφύρα είναι κολλημένη στο τύμπανο από την μέσα πλευρά και ο αναβολέας στο ελλειψοειδές παράθυρο του έσω αυτιού. Το ελλειψοειδές παράθυρο είναι μία μικρή μεμβράνη επάνω στο οστό του κοχλία, περίπου σαν τη τυμπανική μεμβράνη αλλά πολύ πιο μικρή. Τρίτο είναι το εσωτερικό τμήμα (έσω ους), το οποίο αποτελείται από μια σειρά κοιλοτήτων στο εσωτερικό της λιθοειδούς μοίρας του κροταφικού οστού. Το τμήμα είναι υπεύθυνο για την μετατροπή των μηχανικών σημάτων σε ηλεκτρικά σήματα ώστε να μεταφερθεί η πληροφορία στον εγκέφαλο [1]. Εικόνα 2: Τα τρία τμήματα αυτιού, το έξω αυτί, το μέσο αυτί και το έσω αυτί Εξωτερικό Αυτί Το εξωτερικό ή έξω αυτί αποτελείται από δύο μέρη: το πτερύγιο, που προεξέχει στα πλάγια του κεφαλιού, αποτελώντας ένα φυσιογνωμικό χαρακτηριστικό του προσώπου, και τον έξω ακουστικό πόρο που οδηγεί προς το εσωτερικό του. Η λειτουργία του είναι να μεταφέρει τα ηχητικά κύματα στο τύμπανο και στο μέσο αυτί [2]

16 Πτερύγιο Το πτερύγιο του αυτιού εντοπίζεται στο πλάγιο του κεφαλιού και συνιστάται από ινοχόνδρινο σκελετό, τον πτερυγαίο χόνδρο, ο οποίος επικαλύπτεται από δέρμα. Χαρακτηρίζεται σαν το μέσο εκείνο που βοηθά στην σύλληψη των ήχων. Οι χαρακτηριστικές κοιλότητες του πτερυγίου είναι ο έλικας, η τριγωνοειδής και σκαφοειδής κοιλότητα, ο αντιέλικας, η κόχη, ο τράγος, ο αντίτραγος, ο λοβός και η οπή, η οποία αποτελεί την είσοδο του ακουστικού πόρου [2]. Επιτελεί δύο βασικές λειτουργίες. Η πρώτη είναι η συγκέντρωση των ήχων που φτάνουν σε αυτό και η διοχέτευση τους στο ακουστικό κανάλι και η δεύτερη είναι ο εντοπισμός της ηχητικής πηγής. Η παρουσία του πτερυγίου αυξάνει κατά 5dΒ την πίεση που ασκείται στο τύμπανό για τους ήχους που έρχονται από μπροστά. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η ενίσχυση της ακοής του ατόμου έχοντας την παλάμη του ακριβώς πίσω από το αυτί του, κίνηση που αυξάνει την επιφάνεια του πτερυγίου με αποτέλεσμα τα ηχητικά σήματα να φθάνουν ενισχυμένα στον ακουστικό πόρο [3]. Εικόνα 3: Πτερύγιο αυτιού 3. Ακουστικός Πόρος Ο ακουστικός πόρος ή σωλήνας είναι το κανάλι πού ξεκινάει από το βαθύτερο τμήμα της κόγχης και καταλήγει στην τυμπανική μεμβράνη. Συνιστά σωλήνα με μέση διάμετρο 0,8 cm και μήκος περίπου 2,3-2,5 cm έχοντας την ικανότητα να ενισχύει τον ήχο από τα 3 έως 12 khz. Ο ακουστικός πόρος δεν

17 ακολουθεί μία ευθεία διαδρομή αλλά ελαφρώς τοξοειδής. Τα τοιχώματα του αποτελούνται από χόνδρο και οστό. Σε όλο το μήκος του ο έξω ακουστικός πόρος καλύπτεται με δέρμα, ένα μέρος του οποίου περιέχει τρίχες και ιδρωτοποιούς αδένες που παράγουν την κυψέλη (κερί) [1]. Θα μπορούσε να παρομοιασθεί σαν σωλήνας ανοιχτός από το ένα άκρο και κλειστός από το άλλο, όσο αφορά την συμπεριφορά του στην διέλευση του ηχητικού κύματος. Παρουσιάζει δηλαδή το φαινόμενο του συντονισμού και των στάσιμων κυμάτων. Συντονισμό έχουμε όταν το μήκος κύματος της συχνότητας είναι τέσσερις φορές πιο μεγάλο από το μήκος του καναλιού και στάσιμο κύμα όταν η συχνότητα έχει μήκος κύματος ίσο με το μήκος του καναλιού. Εξαιτίας του φαινομένου του συντονισμού, η ενίσχυση που μπορεί να προκαλέσει πλησιάζει ακόμα και τα 15 db, με το μέγιστο να βρίσκεται κοντά στη συχνότητα που ο σωλήνας έχει το ένα τέταρτο του μήκους κύματος, δηλαδή περίπου στα 3 khz [3] Μέσο Αυτί Το μέσο αυτί είναι μια αεροφόρος κοιλότητα και επενδυμένος με βλεννογόνο που βρίσκεται στο κροταφικό οστό μεταξύ του τυμπανικού υμένα, ο οποίος θα αναλυθεί στην συνέχεια, και του έξω τοιχώματος του έσω αυτιού προς τα μέσα. Η μετάδοση της ενέργειας από ένα μέσο με χαμηλή χαρακτηριστική αντίσταση σε ένα άλλο με πολύ μεγαλύτερη είναι ένα πολύ δύσκολο πρόβλημα. Αυτό ακριβώς είναι το πρόβλημα πού καλείτε να λύσει η φύση με την μεταφορά ήχου από την αέρινη οδό του ακουστικού πόρου στο υγρό του κοχλία. Η λύση δίνεται με την παρεμβολή του μέσου αυτιού. Η λειτουργία του μέσου αυτιού είναι η μεταβίβαση ηχητικών κυμάτων από τον τυμπανικό υμένα κατά μήκος της τυμπανικής κοιλότητας στο εσωτερικό τμήμα του αυτιού, όπου οι δονήσεις μετατρέπονται σε σήμα, το οποίο ο εγκέφαλος αναγνωρίζει ως ήχο. Στην πραγματικότητα ο ρόλος του μέσου αυτιού είναι η προσαρμογή των χαρακτηριστικών αντιστάσεων του αέρα του έξω αυτιού και του υγρού του κοχλία. Σε περίπτωση απουσίας του τότε το ηχητικό κύμα θα έπεφτε απ ευθείας πάνω στο υγρό του κοχλία και σαν αποτέλεσμα θα είχαμε την σχεδόν ολοκληρωτική ανάκλαση του. Είναι γνωστό πως μία από τις βασικότερες ιδιότητες κάθε υλικού μέσου σε ό,τι αφορά τη διάδοση ηχητικών κυμάτων είναι η χαρακτηριστική ακουστική του 17

18 εµπέδηση (Ζ). Η τιμή Ζ του αέρα εν αντιθέσει με την αντίστοιχη τιμή της λέμφου του κοχλία διαφέρει σημαντικά. Στην περίπτωση στην οποία το ηχητικό κύμα εισερχόταν στον κοχλία προερχόμενο από τον αέρα, χωρίς την διαμεσολάβηση άλλου υλικού, το επίπεδο έντασης στη λέμφο θα ήταν κατά 30dB μικρότερο από τον αέρα. Τη λύση του προβλήματος, δηλαδή της προσαρμογής μεταξύ των εμπεδήσεων αέρα και λέμφου του κοχλία, την παρέχει το μέσο αυτί. Η προσαρμογή αυτή πραγματοποιείται µε τα τρία βασικά οστάρια τα οποία μεταβιβάζουν τις δονήσεις του τυμπάνου στην ωοειδή θυρίδα. Το πλάτος του κύματος που μεταφέρεται στην ωοειδή θυρίδα μειώνεται περίπου κατά ¾ του πλάτους της τυμπανικής μεμβράνης. Αυτό έχει ως συνέπεια την αύξηση της δύναμης που ασκείται περίπου 1,3 φορές και σε συνδυασμό με το γεγονός πως η επιφάνεια της ωοειδής θυρίδας είναι μικρότερη κατά 15 φορές από την επιφάνεια της τυμπανικής μεμβράνης, η πίεση που ασκείται στο υγρό του κοχλία είναι περίπου 20 (1.3*15) φορές μεγαλύτερη από την πίεση του ηχητικού κύματος στην τυμπανική μεμβράνη. Η ένταση του ήχου η οποία εισέρχεται στον κοχλία υπολογίζεται σύμφωνα με την ακόλουθη συνάρτηση: Όπου : η ακουστική πίεση που ασκείται στο τύμπανο η πίεση στην ωοειδή θυρίδα (p 20p) : εμπέδηση αέρα : εμπέδηση λέμφου Η ένταση αυτή υπολογίζεται περίπου στο 1/10 της έντασης του ήχου στο τύµπανο, με αποτέλεσμα η απώλεια σε ένταση να περιορίζεται σε 10dB περίπου αντί των 30dB με απευθείας μετάδοση από τον αέρα στη λέµφο. Άλλη σημαντική λειτουργία του μέσου αυτιού είναι η προστασία του κοχλία από δυνατούς ήχους. Η παρουσία αυτών των ήχων έχει ως συνέπεια την συστολή 18

19 ορισμένων μυών µε αποτέλεσμα τη μείωση της ακουστικής ενέργειας που μεταβιβάζεται από το µέσο αυτί 4. Το μέσο αυτί αποτελείται από την τυμπανική μεμβράνη τα τρία ακουστικά οστάρια (σφύρα, άκμονας, αναβολέας), την κοιλότητα του μέσου αυτιού και την ευσταχιανή σάλπιγγα. Εικόνα 4: Απεικόνιση Μέσου Αυτιού 5. Τυμπανική Μεμβράνη Η τυμπανική μεμβράνη αποτελεί το όριο του έξω ακουστικού πόρου και της τυμπανικής κοιλότητας. Είναι λεπτή, ημιδιαφανής και ελλειπτική. Ο κάθετος άξονας είναι περίπου 10mm και ο οριζόντιος 8-9 mm ενώ το πάχος της είναι περίπου 0,1 mm. Η ακαμψία της τυμπανικής μεμβράνης είναι πολύ σημαντική για την αποτελεσματική μετάδοση ενέργειας. Η λειτουργία της έγκειται στη μετάδοση του ήχου από τον έξω ακουστικό πόρο προς τη σφύρα και απώτερα μέσω του τυμπανοοσταριώδους συστήματος προς την ωοειδή θυρίδα. Μεταφέρει τις δονήσεις που προκαλούνται σε αυτήν στα οστάρια, τα οποία τη συνδέουν με τον κοχλία [4]. Οστάρια: Σφύρα, Άκμονας και Αναβολέας Τα οστάρια λειτουργούν ως ένα σύστημα γωνιακών μοχλών, για να δημιουργούν ηχητικές δονήσεις στο έσω ους. Η μετάδοση των δονήσεων του τυμπανικού υμένα προς το εσωτερικό τμήμα του αυτιού επιτυγχάνεται με τρία αλληλοσυνδεόμενα, κινητά οστά, τα οποία γεφυρώνουν το διάστημα μεταξύ 4 Bilmes, J. B. (2005),

20 τυμπανικού υμένα και έσω αυτιού. Το πρώτο οστό η σφύρα το οποίο είναι και το μεγαλύτερο από τα υπόλοιπα οστάρια πού σχηματίζουν τη μηχανική σύνδεση προσφύεται στον τυμπανικό υμένα. Το δεύτερο οστό κατά σειρά μεγέθους είναι ο άκμονας ο οποίος συνδέεται με το τρίτο, τον αναβολέα. Η βάση του αναβολέα είναι προσαρμοσμένη στην ωοειδή θυρίδα στο λαβυρινθικό τοίχωμα του μέσου αυτιού. Καθώς τα ηχητικά κύματα πέφτουν στο τύμπανο και το ταλαντώνουν, ανάλογα με την ένταση και τη συχνότητα, η ταλάντωση αυτή μεταφέρεται μέσω του συστήματος των οστών στη μεμβράνη της βάσης του αναβολέα. Δηλαδή στο ελλειψοειδές παράθυρο. Η τελευταία είναι αυτή πού διαταράσσει τα υγρά του κοχλία [4]. Εικόνα 5: Σύνδεση τριών οσταρίων, Σφύρα, Άκμονα και Αναβολέα 6. Σφύρα και αναβολέας συνδέονται με τον άκμονα. Τα τρία αυτά οστάρια σχηματίζουν μία μηχανική σύνδεση με σκοπό να μεταφέρουν της κινήσεις του τυμπανικού υμένα στο υγρό του κοχλία πού βρίσκεται στο έσω αυτί. Τέλος είναι σημαντικό να αναφερθεί, πως με τα οστάρια σχετίζονται δύο μύες, ο τείνων το τύμπανο και ο μυς του αναβολέα. Ο πρώτος μυς καταλήγει σε ένα στρογγυλό τένοντα που καταφύεται στο άνω μέρος της λαβής της σφύρας. Η σύσπαση του μυός αυτού έλκει τη λαβή της σφύρας της προς τα μέσα, πράγμα που τεντώνει τον τυμπανικό υμένα και μειώνει το εύρος των δονήσεων που προκαλούν οι έντονοι θόρυβοι. Ο δεύτερος μυς καταφύεται στην οπίσθια επιφάνεια του αυχένα του αναβολέα. Η σύσπαση του μυός του αναβολέα, έλκει τον αναβολέα της προς τα πίσω και προλαμβάνει την υπερβολική ταλάντωση, προστατεύοντας το αυτί από την παρουσία ισχυρών θορύβων [5]

21 Ευσταχιανή Σάλπιγγα Η τυμπανική κοιλότητα είναι γεμάτη με αέρα και χωρίζει το εξωτερικό από το εσωτερικό αυτί. Η ευσταχιανή σάλπιγγα είναι πόρος (σωλήνας) με τον οποίο συγκοινωνεί το μέσο αυτί με το ρινοφάρυγγα. Έχει δύο στόμια, από τα οποία το ένα συγκοινωνεί με το φάρυγγα και το δεύτερο με το μέσο αυτί. Παριστά δηλαδή έναν αεραγωγό σωλήνα μήκους 3,5 cm μήκος βοηθώντας στην εξίσωση της πιέσεως και τις δυο πλευρές του τυμπανικού υμένα, απαραίτητη προϋπόθεση για την φυσιολογική ακοή. Το 1/3 περίπου του αγωγού της είναι οστέινο, ενώ το υπόλοιπο είναι από χόνδρο. Φυσιολογικά παραμένει κλειστή και ανοίγει κατά την κατάποση και τη μάσηση ώστε να περάσει μικρή ποσότητα αέρα και να εξισωθεί η πίεση μεταξύ του μέσου αυτιού και του περιβάλλοντος. Εν απουσία της, η είσοδος του αέρα στο μέσο αυτί θα ήταν αδύνατη με αποτέλεσμα τη καταστροφή του τυμπάνου λόγω της διαφοράς πίεσης με το περιβάλλον. Η ευσταχιανή σάλπιγγα χρησιμοποιείται από τον οργανισμό για την παροχέτευση της βλέννας που συσσωρεύεται στο μέσο αυτί από μολύνσεις ή αλλεργίες [2]. Ακουστική πίεση Μέσου Αυτιού Στην βάση της λειτουργίας του μέσου αυτιού έχουμε μια αύξηση της πιέσεως πάνω στη μεμβράνη του αναβολέα σε σχέση με την τυμπανική μεμβράνη ενώ ταυτόχρονα έχουμε και ένα περιορισμό του εύρους της μετακίνησης της πρώτης σε σχέση με την δεύτερη. Πολύ σημαντικός ρόλος του μέσου αυτιού είναι η προστασία του όλου ακουστικού συστήματος από ήχους πολύ δυνατής εντάσεως, πολύ υψηλής συχνότητας ή πολύ χαμηλής συχνότητας. Η προστασία παρέχεται με την βοήθεια δύο πολύ μικρών μυών (των μικρότερων στο ανθρώπινο σώμα), Το τύμπανο και τον μυ του αναβολέα. Όταν αυτοί συστέλλονται η λειτουργία του συστήματος των οσταρίων περιορίζεται σημαντικά. Η προστασία αυτή είναι ανακλαστική και τίθεται σε λειτουργία κάθε φορά πού εκτιθέμαστε σε έναν ήχο τέτοιας συχνότητας ή εντάσεως πού δεν πρέπει να διοχετευθεί στο έσω αυτί. Η αντίσταση μεταξύ του αέρα και του υγρού του έσω ωτός ισούται 4000:1, άρα οι πιέσεις που πρέπει να επιτευχθούν κατά προσέγγιση είναι 63:1. Στην επίτευξη της άσκησης της συγκεκριμένης αναλογίας βασικό ρόλο διαδραματίζει η μηχανική 21

22 σύνδεση των οσταρίων που εντοπίζονται μεταξύ του τυμπάνου και του ελλειψοειδούς παραθύρου. Με αυτή την σύνδεση η μεμβράνη του ελλειψοειδούς παραθύρου περιορίζεται κινητικά σε σχέση με τον τυμπανικό υμένα. Η επιφάνεια του τυμπάνου είναι περίπου 80 mm 2 ενώ του ελλειψοειδούς παραθύρου 3 mm 2 γι αυτόν τον λόγο αν ασκηθεί πίεση στο τύμπανο αυξάνεται κατά 27 φορές (80:3). Τελικά η δύναμη αυξάνεται περίπου κατά 35 και 80 φορές. Έτσι η ηχητική πληροφορία μπορεί να μεταδοθεί προς το υγρό του κοχλία [5] Εσωτερικό Αυτί Το εσωτερικό αυτί είναι υπεύθυνο για την ακοή και την ισορροπία. Αποτελείται από τον οστέινο και τον περικλειόμενο σε αυτόν υμενώδη λαβύρινθο. Το σύστημα βρίσκεται μέσα στο λιθοειδές οστό, τμήμα του κροταφικού οστού. Ο οστέινος λαβύρινθος περιβάλλει και προστατεύει αυτές τις δομές. Έχει παρόμοιο σχήμα με τον υμενώδη λαβύρινθο εκτός από τη θέση του σφαιρικού και ελλειπτικού κυστιδίου, που περικλείονται από την οστέινη αίθουσα. Στο έσω τοίχωμα της αίθουσας αντιστοιχεί ο πυθμένας του έσω ακουστικού πόρου, ενώ το έξω τοίχωμα αντιστοιχεί στο έσω τοίχωμα του κοίλου του τυμπάνου. Πάνω στο έξω τοίχωμα της οστέινης αίθουσας υπάρχουν δυο οπές, η ωοειδής θυρίδα άνω και η στρογγυλή θυρίδα κάτω, που αποφράσσονται από τη βάση του αναβολέα και μια μεμβράνη, τον δευτερεύοντα τυμπανικό υμένα. Ο υμενώδης λαβύρινθος περιέχει υγρό, την ενδολέμφο, η οποία είναι πλούσια σε κάλιο και περιέχει λίγο νάτριο. Μεταξύ του οστέινου και του υμενώδους λαβυρίνθου καταλείπετε ο περιλεμφικός χώρος τον οποίο καταλαμβάνει η περίλεμφος. Τα βασικά τμήματα του λαβύρινθου είναι ο κοχλίας, η αίθουσα και οι τρεις ημικύκλιοι σωλήνες. Συνοπτικά: Ο κοχλιακός πόρος είναι το όργανο της ακοής, ενώ Οι ημικύκλιοι σωλήνες,το σφαιρικό κυστίδιο και το ελλειπτικό κυστίδιο είναι τα όργανα της ισορροπίας [1] [2]. 22

23 Εικόνα 6: Οστέινος Λαβύρινθος 7. Αιθουσαίο Το αιθουσαίο ευθύνεται για την αίσθηση της ισορροπίας στον χώρο. Περιέχει τρεις ημικυκλικούς σωλήνες οι οποίοι είναι υπεύθυνοι για την κλίση και την γωνιακή ταχύτητα του κεφαλιού σε σχέση με το σώμα. Επίσης στο αιθουσαίο υπάρχουν και τα όργανα των ωτολίθων (ελλειπτικό, σφαιρικό κυστίδιο) τα οποία είναι υπεύθυνα για την γραμμική επιτάχυνση στο οριζόντιο και κάθετο επίπεδο [4]. Κοχλίας Οι βιολογικές επεξεργασίες του ηχητικού ερεθίσματος που γίνονται στον κοχλία αποτελούν τη θεμελιώδη φυσιολογική βάση για την ακουστική αντίληψη. Από την αίθουσα προβάλλει προς τα εμπρός ο κοχλίας ο οποίος έχει σχήμα σαλιγκαριού. Αποτελείται από μία εξωτερική οστέινη κάψα, τον οστέινο λαβύρινθο, μέσα στον οποίο βρίσκεται ο υμενώδης λαβύρινθος. Στον υμενώδη λαβύρινθο παρατηρείται η παρουσία άλλου υγρού που ονομάζεται έσω λέμφος, περιέχοντας περισσότερο κάλιο και λιγότερο νάτριο σε σύγκριση με την έξω λέμφο. Ο κοχλιακός πόρος είναι προσκολλημένος στο έξω τοίχωμα του οστέινου κοχλία δημιουργώντας δύο αύλακες, την κλίμακα της αίθουσας και την κλίμακα του τυμπάνου. Οι χώροι αυτοί εκτείνονται σε όλη την έκταση του κοχλία και ενώνονται μεταξύ τους μόνο στην κορυφή του κοχλία με στενή σχισμή, το ελικότρημα

24 Εικόνα 7: Υμενώδης Λαβύρινθος (εγκάρσια διατομή) 8. Η αποστολή του κοχλία είναι να μετατρέπει, να κωδικοποιεί και να αναλύει τα σήματα που φθάνουν υπό μορφή δονήσεων από τον αναβολέα στην ωοειδή θυρίδα. Οι λειτουργίες αυτές επιτυγχάνονται µε τη βοήθεια σχηματισμού που ονομάζεται όργανο του Corti και εκτείνεται σε όλο το μήκος της βασικής μεμβράνης μέσα στο μεμβρανώδη κοχλία. Το όργανο του Corti το οποίο φέρει πολυάριθμα τριχοειδή κύτταρα που δρουν ως ηλεκτρομηχανικοί μετατροπείς, μετατρέποντας τις δονήσεις της μεμβράνης σε ηλεκτρικά νευρωνικά σήματα. Σημαντικό ρόλο για την ακοή έχει η βασική μεμβράνη, η οποία διατρέχει τον κοχλία από τη βάση του, όπου είναι στενή και σκληρή, μέχρι την κορυφή του όπου γίνεται πιο πλατιά και χαλαρή, έχοντας διαφορετική απόκριση σε κάθε σημείο. Ο ήχος κάθε συχνότητας προκαλεί διαφορετικού εύρους μετατόπιση του βασικού υμένα και σε διαφορετικές θέσεις αυτού (Εικ.8). Η βασική μεμβράνη περιέχει περίπου ίνες, οι οποίες είναι αυξανόμενου μήκους και διαμέτρου από τη βάση προς την κορυφή. Έτσι, η ιδιοσυχνότητα της βασικής μεμβράνης αλλάζει κατά μήκος των διαφορετικών θέσεων της. Έτσι υψηλής συχνότητας ήχοι προκαλούν μετατόπιση του βασικού υμένα το μέγιστο εύρος της οποίας αντιστοιχεί στην βασική έλικα του κοχλία, ενώ το αντίστοιχο εύρος μετατοπίσεως του βασικού υμένα, που προκαλείται από ήχους χαμηλών συχνοτήτων, αντιστοιχεί στην κορυφαία έλικα του κοχλία (συντονισμός στην κορυφή). Με αυτόν τον τρόπο γίνεται η ανάλυση του

25 φάσματος των ήχων από τον κοχλία και οι ήχοι διαφορετικής συχνότητας προκαλούν σήματα που προέρχονται από διαφορετικές θέσεις της βασικής μεμβράνης [6]. Εικόνα 8: Βασική μεμβράνη, ανάλυση των ηχητικών συχνοτήτων 9. Το όργανο του Corti Το όργανο του Corti αποτελεί ένα νευροαισθητήριο όργανο για την ακοή. Είναι νευροεπηθηλιακός σχηματισμός ο οποίος είναι υπεύθυνος για την μετατροπή των δονήσεων της βασικής μεμβράνης σε νευρωνικά σήματα. Το όργανο του Corti απαρτίζεται από: Επιθηλιακά κύτταρα, τριχοειδή και κύτταρα στήριξης τα οποία οργανώνονται χωρικά με μεθοδευμένο σχέδιο. Τον δικτυωτό υμένα, ο οποίος σχηματίζεται από την προέκταση των επιθηλιακών κυττάρων. Τον καλυπτήριο υμένα ο οποίος καλύπτει εκ των άνω το όργανο του Corti. Τα τριχωτά κύτταρα του οργάνου του Corti διακρίνονται σε δύο ομάδες, τα έξω και τα έσω με βάση την τοπογραφική τους σχέση με ένα μικρό άνοιγμα στο άκρο του οστέινου ελικοειδούς πετάλου το οποίο καλείται έσω σήραγγα. Τα τριχωτά κύτταρα περιβάλλονται από επιθηλιακά υποστηρικτικά κύτταρα. Υπάρχουν περίπου εξωτερικά τριχωτά κύτταρα και εσωτερικά τριχωτά κύτταρα στον

26 άνθρωπο. Στο όργανο Corti οι φυσικές παλμικές δονήσεις ανιχνεύονται από τα αισθητήρια τριχοφόρα κύτταρα, η διέγερση των οποίων έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία νευρικών ώσεων. Οι αισθητικές ίνες των τριχωτών κυττάρων είναι δύο ειδών και ονομάζονται κινοσίλιο (η μακρότερη και παχύτερη τρίχα του κυττάρου) και στερεοσίλιο. Οι κινήσεις της βασικής μεμβράνης κατά την ταλάντωσή της, αναγκάζουν τα στερεοσίλια να λυγίζουν προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση, προκαλώντας ανάλογη ηλεκτρική φόρτιση λόγω της κίνησης ιόντων καλίου. Εν συνεχεία τα νεύρα μεταφέρουν αυτές τις ώσεις στον εγκέφαλο, όπου και ερμηνεύονται ως ήχος. Ήχοι διαφορετικής συχνότητας διεγείρουν τριχοφόρα κύτταρα σε διαφορετικά σημεία του οργάνου Corti, με αποτέλεσμα ο άνθρωπος να αντιλαμβάνεται της ήχους [2] [7]. Λειτουργία Εσωτερικού Αυτιού Η κύρια λειτουργία του εσωτερικού αυτιού είναι η μετατροπή από μηχανικό σήμα σε ηλεκτρικό, η κωδικοποίηση και η ανάλυση του ηχητικού σήματος που εισέρχεται στον αναβολέα. Κατά την μετατροπή και την κωδικοποίηση δημιουργούνται ηλεκτρικοί παλμοί στο νεύρο του κοχλία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Στην συνέχεια παρατηρείται ταλάντωση της βασικής μεμβράνης, απόρροια των δονήσεων του υγρού του κοχλία. Η δόνηση των υγρών του κοχλία προέρχεται από την αρχική δόνηση της ωοειδής θυρίδας. Σύμφωνα με τη θεωρία του ταξιδεύοντος κύματος οι κινήσεις κατά αντίθετες φάσεις του αναβολέα στην ωοειδή θυρίδα και του τυμπανικού υμένα παρουσία ήχου, προκαλεί κυματισμό της περιλέμφου, του υγρού του κοχλία. Το κύμα της περιλέμφου κινείται από τη βάση μέχρι την κορυφή του κοχλία με μέγιστο πλάτος που αντιστοιχεί στη συχνότητα του ήχου. Κατά αυτόν τον τρόπο προκαλείται ταλάντωση του βασικού υμένα και του οργάνου του Corti, το οποίο διαδραματίζει σημαντικό ρόλο κατά την μετατροπή του ηχητικού κύματος σε ηλεκτρικό λόγω της παρουσίας τριχοειδών κυττάρων. Η δόνηση του βασικού υμένα, προκαλεί μετατόπιση του οργάνου του Corti προς το καλυπτήριο υμένα που έχει ως αποτέλεσμα την τριβή και κάμψη των στερεοκροσσών των έξω τριχωτών κυττάρων της περιοχής που αντιστοιχεί στη συχνότητα του ήχου. Η κάμψη μεταβάλλει το δυναμικό ηρεμίας του έξω τριχωτού κυττάρου και προκαλεί διαφορά 26

27 δυναμικού, ηλεκτρική ενέργεια (μηχανοηλεκτρικός μετασχηματισμός). Η πολύπλοκή αυτή ηλεκτροχημική διεργασία εξασφαλίζει την μεταβίβαση του ηλεκτρικού σήματος στον εγκέφαλο μέσω του ακουστικού νεύρου. Στο σήμα που προκύπτει εμπεριέχεται η πληροφορία της έντασης του ήχου. Η κωδικοποίηση αυτή γίνεται µε τρεις βασικούς τρόπους: Το πλάτος της ταλάντωσης της βασικής μεμβράνης εξαρτάται από την ένταση του εισερχόμενου κύματος. Αύξηση της έντασης του ήχου οδηγεί σε αύξηση του πλάτους ταλάντωσης της βασικής μεμβράνης. Όσο αυξάνεται η ένταση τόσο ευαισθητοποιούνται περισσότερα τριχοειδή κύτταρα και ενεργοποιούνται, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τη χωρική άθροιση των σημάτων. Στους ήχους υψηλών εντάσεων παρατηρείται ευαισθητοποίηση των εξωτερικών και εσωτερικών τριχοειδών κυττάρων, αντίθετα με τις χαμηλότερες εντάσεις που ενεργοποιούνται μόνο τα αντίστοιχα εξωτερικά. Ήχοι διαφορετικής συχνότητας ενεργοποιούν την βασική μεμβράνη σε διαφορετικά σημεία. Επομένως μπορεί να ειπωθεί πως στον κοχλία γίνεται µια πρώτη ανάλυση συχνότητας του ηχητικού κύματος [8]. 1.3 Φυσιολογία της ακοής Όπως αναφέρθηκε στις προηγούμενες ενότητες το εξωτερικό του αυτιού έχει μια εξειδικευμένη μορφή. Αυτή εξυπηρετεί στον καθορισμό της κατεύθυνσης του ήχου αλλά και στην ενίσχυση των ακουστικών συχνοτήτων στο εύρος της ανθρώπινης ομιλίας. Τα ηχητικά κύματα φέρονται μέσω του έξω ακουστικού πόρου, προσπίπτουν στον τυμπανικό υμένα και τον θέτουν σε δόνηση. Η δόνηση αυτή μεταβιβάζεται μέσω της σφύρας και του άκμονα στο αναβολέα και στην συνέχεια στην έξω λέμφο. Η μεταβίβαση ήχου από αέριο μέσο (αέρας) σε υγρό μέσο (έξω λέμφος) έχει σαν αποτέλεσμα την αντανάκλαση του ήχου σε ποσοστό 99,9% που αντιστοιχεί σε ένταση ήχου περίπου 30dΒ. Για να ξεπεραστεί αυτή η μεγάλη απώλεια, το μέσο αυτί ενεργεί σαν μετασχηματιστής με δύο τρόπους. Αρχικά η λαβή της σφύρας είναι μεγαλύτερη από την μακρά απόφυση του άκμονα με αποτέλεσμα την 27

28 αύξηση του ήχου κατά 1,3 φορές που ισοδυναμεί με 2 η 3 dβ. Ο δεύτερος τρόπος είναι η σχέση της δονούμενης επιφάνειας του τυμπανικού υμένα προς τη βάση του αναβολέα που είναι 14:1 που αντιστοιχεί σε αύξηση της εντάσεως του προσπίπτοντος ήχου στον τυμπανικό υμένα κατά 23 db. Αθροιστικά έχουμε συνολική ενίσχυση του ήχου κατά db. Συνεπώς η αντανάκλαση του ήχου από την μετάβαση αέρα σε υγρό αντιρροπείται. Ο αναβολέας λειτουργεί σαν έμβολο δημιουργώντας κύματα στο υγρό του εσωτερικού αυτιού και συγκεκριμένα στην έξω λέμφο. Ο αναβολέας με την κίνηση του δημιουργεί κύματα πίεσης που ταξιδεύουν κατά μήκος του κοχλία. Στο εσωτερικό τοίχωμα υπάρχουν χιλιάδες αυλοειδής ίνες με αντίστοιχη συχνότητα συντονισμού με τον ήχο που ακούσαμε. Όπως αναφέρθηκε σε αυτό το κεφάλαιο ο ήχος προκαλεί διαφορετική μετατόπιση του βασικού υμένα ανάλογα με την συχνότητα του κύματος. Με την δόνηση του βασικού υμένα του κοχλία δονείται συγχρόνως και το όργανο του Corti. Όταν οι ίνες συντονίζονται οι τρίχες των τριχωτών κυττάρων κάμπτονται και διολισθαίνουν πάνω στο καλυπτήριο υμένα με αποτέλεσμα τη μετατροπή του ηχητικού ερεθίσματος σε ηλεκτρικά δυναμικά, τη δημιουργία ηλεκτρικών ώσεων και κατ επέκταση την μεταβίβαση τους δια μέσου της νευροαισθητήριας ακουστικής οδού, όπου γίνεται η αντίληψη του ήχου ως αισθήματος. Η διαδικασία αυτή καθώς και η μετάφραση των ηλεκτρικών παλμών από τον εγκέφαλο πραγματοποιείται με απίστευτη ταχύτητα [1] [2] [4]. 1.4 Ακουστότητα Η ανατομία του αυτιού ορίζει την ευαισθησία του σε ένα ηχητικό ερέθισμα. Το ανθρώπινο αυτί παρόλο που είναι ένα πολύ ευαίσθητο όργανο διατηρεί κάποιους περιορισμούς στο πώς αντιλαμβάνεται τον ήχο. Δύο ήχοι ίδιας συχνότητας αλλά διαφορετικής έντασης προκαλούν διαφορετική ακουστότητα, δηλαδή το ανθρώπινο αυτί τους αισθάνεται με διαφορετικό τρόπο. Η ακουστότητα του ήχου το οποίο αποτελεί ένα υποκειμενικό γνώρισμα εξαρτάται και από τη συχνότητά του. Σε κάθε συχνότητα αντιστοιχεί µια ένταση, όπου ο ήχος είναι µόλις ακουστός και µια ένταση, όπου ο ήχος γίνεται ανυπόφορος («κατώφλι πόνου»). Στην συχνότητα 1000 Ηz αντιστοιχούν οι τιμές, 28

29 και. Το phon είναι η μονάδα που χρησιμοποιείται για να χαρακτηριστεί το επίπεδο ακουστότητας ενός ήχου. Η ακουστότητα δίνεται από τη συνάρτηση (4) σε phon: (4) Όπου Α: ακουστότητα C: σταθερά που εξαρτάται από τον παρατηρητή και από τη συχνότητα του ήχου. : τιμή έντασης όπου ο ήχος είναι μόλις ακουστός (κατώφλι ακουστότητας) : τιμή έντασης όπου ο ήχος γίνεται ανυπόφορος (κατώφλι πόνου). Η ένταση οποιασδήποτε αίσθησης είναι ανάλογη προς το λογάριθμο της έντασης του αντίστοιχου ερεθίσματος σύμφωνα με τον νόμο Weber-Fechner, σχέση (4). Ορίζοντας ως συχνότητα αναφοράς τα 1000 Hz και θέτοντας τη τιμή C ίση με 10, σύμφωνα με τη σχέση (4) το αποτέλεσμα την ακουστότητας σε μονάδες phon ισούται αριθμητικά µε τη στάθµη έντασης σε db. Για όλες τις υπόλοιπες συχνότητες που έχουν ακουστότητα ίδια µε εκείνη που υπολογίστηκε στα 1000 Hz εκτελούνται ορισμένες διαδικασίες από ένα άτομο με φυσιολογική ακοή. Ο εξεταζόμενος ρυθμίζει την ένταση του ήχου ώστε να προκαλεί αίσθηση ίδιας έντασης µε την αντίστοιχη ένταση στα 1000 Hz. Όταν οι δύο ήχοι προκαλούν την ίδια αίσθηση στον ακροατή δηλαδή έχουν ίση ακουστότητα αποθηκεύεται η τιμή έντασης Ι, οπότε, υπολογίζεται το αντίστοιχο επίπεδο έντασης που έχει ο ήχος για την συχνότητα αυτή. Αντίθετα δύο ήχοι έχουν ίσα phon σε περίπτωση που έχουν ίση ακουστότητα και αντιστοιχούν στην ίδια ισοφωνική καµπύλη, όλα τα σημεία στην οποία έχουν ίση ακουστότητα. 29

30 Εικόνα 9: Καμπύλες ίσης ακουστότητας, γνωστές και ως καμπύλες Fletcher Munson. Ένας ήχος συχνότητας 1000 Hz, επιπέδου 50dB, έχει την ίδια ακουστότητα των 50phons, µε ήχο 50Hz επιπέδου 73dB και µε ήχο 4000 Hz επιπέδου 42dB Αιτίες της απώλειας ακοής Η απώλεια ακοής αναπτύσσεται όταν υπάρχει ένα πρόβλημα με ένα ή περισσότερα μέρη του αυτιού. Η απώλεια ακοής δεν μπορεί να παρομοιαστεί σαν ακοή ήχων χαμηλωμένων εντάσεων. Αντ αυτού, ορισμένοι ήχοι ή τόνοι είναι πιο δύσκολο να ακουστούν από άλλους. Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι το 16% των Ευρωπαίων ενηλίκων, πάσχει από βαρηκοΐα σε τέτοιο βαθμό που επηρεάζει την καθημερινότητά του. Στην Ευρώπη, περίπου 71 εκατομμύρια ενήλικες, από 18 έως και 80 ετών, έχουν απώλεια ακοής μεγαλύτερη από 25dΒ. Παρακάτω θα αναφερθούν οι κύριες αιτίες απώλειας ακοής. Γήρανση Η αύξηση της ηλικίας αναπόφευκτα προκαλεί φθορά στο ευαίσθητο και πολύπλοκο αυτό σύστημα. Τα διάφορα μέρη της αλυσίδας μεταφοράς του ήχου και στη συνέχεια της ερμηνείας του, μπορούν να δεχθούν επιδράσεις που μειώνουν τη λειτουργική τους απόδοση. Μεταξύ των ηλικιών 30 έως 40, τα τριχωτά κύτταρα στο 10 Παλληκαράκης, 30

31 έσω αυτί αρχίζουν να πεθαίνουν. Από την ηλικία των 60 έως 65, περίπου 30% του πληθυσμού έχει μια απώλεια ακοής που είναι αρκετά σημαντική για να επηρεάσει την ικανότητά τους να ακούν τους καθημερινούς ήχους, όπως είναι η ομιλία. Η απώλεια ακοής κυμαίνεται από δυσκολία ακοής απαλών ήχων ή την κατανόηση του λόγου έως ολοκληρωτική κώφωση. Έντονος θόρυβος Η μακροχρόνια έκθεση σε συνεχή και έντονο θόρυβο (άνω 90dB) όπως είναι η εργασία σε βαριές βιομηχανίες μπορεί να επιφέρει μόνιμη απώλεια ακοής. Τραυματισμοί ή μεταβολές στην πίεση Κάποιο σοβαρό τραύμα στο κεφάλι μπορεί να εξαρθρώσει κάποιο τμήμα του αυτιού ή να προκαλέσει βλάβες στα νεύρα, προκαλώντας μόνιμη απώλεια της ακοής. Οι ξαφνικές αλλαγές στην πίεση μπορεί να προκαλέσουν βλάβη στο τύμπανο και στο εσωτερικό του αυτιού, καθώς και απώλεια ακοής. Άλλες αιτίες Ασθένειες, μολύνσεις αυτιών, ορισμένα φάρμακα, κληρονομικότητα ή σωματική βλάβη μπορούν επίσης να παίξουν ρόλο στην απώλεια ακοής [2]. 1.6 Τύποι απώλειας ακοής Βαρηκοΐα ονομάζεται η οποιουδήποτε βαθμού απώλεια της ακοής. Αναλόγως το μέρος του αυτιού που εντοπίστηκε η βλάβη, η οποία προκάλεσε την βαρηκοΐα χωρίζονται σε τρεις κύριες τύποι απώλειας ακοής. Την αγώγιμη, την νευροαισθητήρια και την μεικτή Βαρηκοΐα τύπου αγωγής ή αγωγιμότητας Η συγκεκριμένη απώλεια οφείλεται σε βλάβη που εντοπίζεται στο σύστημα αγωγής του ήχου στο εξωτερικό αυτί ή στο μέσο αυτί και ο ήχος δεν μπορεί να φθάσει στο εσωτερικό του αυτιού λόγω εμποδίου ή βλάβης στον έξω ακουστικό πόρο. Είναι ουσιαστικά ένα μηχανικό πρόβλημα μετάδοσης του ήχου. Οι βαρηκοΐες 31

32 αγωγιμότητας είναι συνήθως ήπιας ή μέτριας σοβαρότητας, μεταξύ 25 και 65 db. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η βαρηκοΐα αγωγιμότητας μπορεί να είναι προσωρινή. Η πρόγνωση για τον συγκεκριμένο τύπο απώλειας ακοής είναι καλή, γιατί η αγωγή με φάρμακα ή οι χειρουργικές τεχνικές καθιστούν πιθανή την αντιμετώπιση της. Στις βαρηκοΐες αγωγιμότητας ενδείκνυνται επίσης τα ακουστικά βαρηκοΐας, τα εμφυτεύματα μέσου ωτός ή τα εμφυτεύματα οστικής αγωγιμότητας Νευροαισθητήρια βαρηκοΐα ή βαρηκοΐα τύπου αντιλήψεως Νευροαισθητηριακή απώλεια ακοής ευθύνεται για το 90% των ενηλίκων προβλημάτων ακοής. Η βλάβη οφείλεται στην απουσία ή την καταστροφή αισθητηρίων κυττάρων (τριχοειδή κύτταρα) στον κοχλία και είναι συνήθως μόνιμη. Αποτελεί ένα πρόβλημα παραγωγής ή μετάδοσης των νευρικών ερεθισμάτων από το αυτί στον εγκέφαλο, όπου γίνεται η επεξεργασία τους. Αναφέρεται συχνά και ως βαρηκοΐα τύπου αντιλήψεως και κυμαίνεται από ήπια, μέτρια, σοβαρή ή βαριά. Τα άτομα τα οποία πάσχουν από ήπια έως σοβαρή νευροαισθητήρια απώλεια ακοής μπορούν να χρησιμοποιήσουν ακουστικά βαρηκοΐας. Τα κοχλιακά εμφυτεύματα είναι συνήθως η λύση για σοβαρή ή βαριά απώλεια ακοής. Η πρόγνωση της είναι κακή,γιατί δεν είναι εφικτή η θεραπεία της. Τα τελευταία χρόνια έχουν γίνει ουσιαστικές προσπάθειες για την αποκατάσταση της βλάβης ακόμα και για βαριά απώλεια ακοής με την χρησιμοποίηση κοχλιακών εμφυτευμάτων. Ορισμένα άτομα έχουν νευροαισθητήρια απώλεια ακοής μόνον στις υψηλές συχνότητες, σε αυτές τις περιπτώσεις, η βλάβη περιορίζεται στα τριχοειδή κύτταρα στη βάση του κοχλία Βαρηκοΐα μικτού τύπου Στην μικτή απώλεια ακοής συνυπάρχουν δύο ή περισσότερα είδη βαρηκοΐας. Για πρακτικούς λόγους ο όρος αυτός χρησιμοποιείται όταν η βαρηκοΐα αγωγής και η νευροαισθητήρια βαρηκοΐα εντοπίζονται στο ίδιο αυτί. Οφείλεται σε προβλήματα τόσο στο έσω όσο και στο έξω ή μέσο αυτί. Οι θεραπευτικές επιλογές περιλαμβάνουν 32

33 φαρμακευτική αγωγή, χειρουργική επέμβαση, ακουστικά βαρηκοΐας, εμφυτεύματα μέσου ωτός ή εμφυτεύματα οστικής αγωγιμότητας [1] [2]. 33

34 34

35 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΞΕΤΑΣΗ ΑΚΟΗΣ Η ακοομετρία καθαρών τόνων (Pure Tone Audiometry, PTA) αποτελεί την πιο διαδεδομένη ακουστική δοκιμή για την αξιολόγηση του είδους και του βαθμού της απώλειας ακοής σε ενήλικες και παιδιά, άνω των τεσσάρων χρόνων. Αποτελεί την τυπική αξιολόγηση της συμπεριφοράς της ακοής ενός ατόμου καθώς παρέχει πληροφορίες σχετικά με την ακουστική οξύτητα του εξεταζόμενου σε όλες τις συχνότητες που χρησιμοποιούντα στην ομιλία. Το PTA επιτρέπει μία γρήγορη εκτίμηση του εξεταστή όσον αφορά την αντίληψη του ασθενούς στις διάφορες συχνότητες στις οποίες εξετάζεται όσο και την σύγκριση ακοής μεταξύ των αυτιών. Με αυτόν τον τρόπο ο εξεταστής αποκτά μια πρώτη εικόνα της κατάστασης, η οποία σε συνδυασμό με την παρακολούθηση του ιστορικού του ασθενούς μπορεί να οδηγήσει σε μία διάγνωση ή προσδιορισμό της κατάστασης του. Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο θα αναφερθούν και θα αναλυθούν τα κυριότερα είδη εξέτασης ακοής,δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση στην ακοομέτρηση καθαρών τόνων η οποίο αποτελεί και αντικείμενο μελέτης της εργασίας. 2.1 Ακοομετρία Η ακοομετρία είναι ένας κλάδος της Ακοολογίας και η επιστήμη της μέτρηση της ακουστικής οξύτητας στις διαφορές διακυμάνσεις της έντασης του ήχου, της ομιλίας και των καθαρών τόνων που σχετίζονται με τα κατώτατα όρια του ατόμου. Οι μέθοδοι που έχουν αναπτυχθεί μπορούν να διαχωριστούν στις εξής κατηγορίες, αντικειμενικές και υποκειμενικές μεθόδους καταγραφής της ακουστικής ικανότητας. Στις αντικειμενικές μεθόδους το αποτέλεσμα δεν επηρεάζεται από τον εξεταζόμενο ενώ στην δεύτερη κατηγορία το αποτέλεσμα εξαρτάται από την απάντηση του ασθενούς. Το πλεονέκτημα της δεύτερης κατηγορίας είναι πως ο εξεταστής έχει μια εικόνα και για τις βλάβες του εγκεφαλικού φλοιού, ο οποίος σχετίζεται με την ακοή. Στις περισσότερες περιπτώσεις και δη στις αντικειμενικές μεθόδους χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο ένας ακοομετρητής για την μέτρηση του ακουστικού κατωφλίου. Σε 35

36 άλλες περιπτώσεις η διάγνωση βασίζεται στη απάντηση του εξεταζόμενου στα διάφορα ερεθίσματα που υποβάλλεται [9]. 2.2 Ακοομετρία με τονοδότες Η συγκεκριμένη μέθοδος αποτελεί την πιο απλή εξέταση για τον έλεγχο της ακοής με την χρήση τονοδοτών ή διαπασών. Αν και η τεχνολογία έχει κάνει άλματα προόδου και έχουν δημιουργηθεί ακριβή ηλεκτρονικά ακοομετρικά όργανα, οι τονοδότες αποτελούν ένα πολύτιμο διαγνωστικό μέσο οποιασδήποτε ακοομετρικής εξετάσεως. Χρησιμοποιούνται διάφορων ειδών τονοδοτών με συχνότητα 125 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz και 4000 Hz. Ως ο πιο αποδοτικός τονοδότης για το έλεγχο ακοής αναφέρεται το διαπασών των 500 Ηz, και ο λόγος είναι ότι τα διαπασών με μικρότερη συχνότητα είναι πιθανό να δημιουργήσουν κραδασμούς σε τέτοιο βαθμό που ο ασθενής που υποβάλλεται στην εξέταση, μπορεί να τους αισθανθεί παρά να τους ακούσει. Αντίθετα τα διαπασών με υψηλότερες συχνότητες από 500 Hz δεν δίνουν ακριβείς πληροφορίες στον εξεταστή διότι οι δονήσεις εξαλείφονται σε μεγαλύτερο βαθμό από τα οστά σε σχέση με τις χαμηλότερες συχνότητες. Συνεπώς το συμπέρασμα που προκύπτει με την χρήση τονοδοτών είναι ότι ο εξεταστής μπορεί να έχει μια προσεγγιστική άποψη για την εκτίμηση του βαθμού βαρηκοΐας όμως μια καλή εικόνα ως προς το είδος της βαρηκοΐας [2]. Εικόνα 10: Τρία διαπασών διαφορετικού μεγέθους. Το μεγαλύτερο διαπασών σε μήκος, 512 Hz

37 Εξέταση Weber Αποτελεί έναν τύπο εξέτασης που εμπεριέχεται στην κατηγορία έλεγχου ακοής με τη χρήση τονοδοτών. Είναι μια γρήγορη διαδικασία με την οποία ανιχνεύεται η μονομερής (μονόπλευρη) βαρηκοΐα αγωγιμότητας (απώλεια ακοής στο μέσο αυτί) και η μονόπλευρη νευροαισθητήρια απώλεια ακοής (απώλεια ακοής εσωτερικό αυτί). Το όνομα δόθηκε από τον Ernst Heinrich Weber ( ). Το τεστ Weber ανιχνεύει διαφορές στα κατώτατα όρια μεταξύ των αυτιών. Ως εκ τούτου, τα άτομα με διμερείς απώλειες αγωγιμότητας ή διμερείς νευροαισθητήρια προβλήματα ακοής δεν θα πρέπει, όπως άτομα με φυσιολογική ακοή, να βασίζονται σε αυτόν τον τύπο του τεστ καθώς υπάρχει πιθανότητα να μην υπάρχει διαφορά στα κατώτατα όρια μεταξύ των ωτών. Κατά την διάρκεια της εξέτασης ο εξεταστής τοποθετεί τον τονοδότη ο οποίος δονείται στο κρανίο όπως αναπαριστάται στην Εικόνα 11. Στην συνέχεια ο εξεταζόμενος πρέπει να απαντήσει σε ποιο από τα δύο αυτιά ακούει καλύτερα τον ήχο. Στην βαρηκοΐα τύπου αγωγής ο ήχος ακούγεται καλύτερα στο βαρήκοο αυτί, αν ο ασθενής πάσχει από απώλεια ακοής στο ένα από τα δύο αυτιά σε αντίθετη περίπτωση με την νευροαισθητήρια απώλεια ακοής που ο ήχος αντιλαμβάνεται ευκολότερα από το υγειές αυτί [10] [11]. Εικόνα 11: Θέση τονοδοτών κατά τη διάρκεια της εξέτασης Weber & Rinne

38 Εξέταση Rinne Η εξέταση Rinne που πήρε τον όνομα της από τον ωτολόγο Heinrich Adolf Rinne ( ), χρησιμοποιείται κυρίως για την μονόπλευρη απώλεια ακοής. Η συγκεκριμένη δοκιμή συγκρίνει την αντίληψη των ήχων που μεταδίδονται από εναέρια αγωγιμότητα με εκείνους τους ήχους που μεταδίδονται δια της οστέινης αγωγής. Ο εξεταστής μπορεί να κάνει μια γρήγορη διάγνωση για την παρουσία βαρηκοΐας αγωγιμότητας. Η εξέταση Weber μπορεί να συμπληρώσει την εξέταση Rinne έτσι ώστε να μπορεί να διαγνωστεί και η νευροαισθητήρια απώλεια ακοής. Κατά την διαδικασία της εξέτασης ο εξεταστής τοποθετεί αρχικά, έναν δονούμενο τονοδότη (512 Hz) μπροστά από τον ακουστικό πόρο σε απόσταση περίπου 1-2 cm. και στην συνέχεια η βάση του τοποθετείται επάνω στην μαστοειδή απόφυση. Σε περίπτωση που ο εξεταζόμενος απαντήσει θετικά,στην ερώτηση για παρουσία ήχου μέσω της αέρινης αγωγής, ο εξεταστής προβαίνει στο συμπέρασμα πως η βαρηκοΐα είναι τύπου νευροαισθητηρίου. Αντίθετα, εάν η απόκριση είναι θετική για την παρουσία θορύβου δια μέσου της οστέινης οδού η εξέταση χαρακτηρίζεται αρνητική και η βαρηκοΐα είναι τύπου αγωγιμότητας [2] [12]. Εξέταση Schwabach Σε αυτή την διαδικασία η ασθένεια διαγιγνώσκεται συγκρίνοντας την απόκριση του εξεταστή και του εξεταζόμενου όσον αφορά την παρουσία και την διάρκεια του ήχου. Καθορίζεται αν η ακοή μέσω της οστέινης αγωγής του εξεταζόμενου είναι καλύτερη ή χειρότερη από την αντίστοιχη του εξετάζοντος, ο οποίος πρέπει να έχει φυσιολογική ακοή. Κατά την εξέταση ο παλλόμενος τονοδότης τοποθετείται στην μαστοειδή απόφυση του ασθενή και του ζητείται να απαντήσει αν αισθάνεται τον ήχο. Αμέσως μετά υποβάλλεται και ο εξεταστής στην ίδια διαδικασία. Εάν η απάντηση του ιατρού είναι θετική και ακούει τον ήχο για μακρότερο χρονικό διάστημα από τον εξεταζόμενο, η διάγνωση είναι βαρηκοΐα τύπου αγωγής. Αντίθετα αν το διάστημα είναι μικρότερο ο ασθενής πάσχει από νευροαισθητήρια βαρηκοΐα [2]. 38

39 2.3 Ομιλητική ακοομετρία Η ομιλητική ακοομετρία αποτελεί μία υποκειμενική ακοομετρία έχοντας περιορισμένη εφαρμογή Η διαδικασία είναι παρόμοια με την εξέταση με την χρήση τονοδοτών με την διαφορά αντί διαπασών χρησιμοποιούνται λέξεις οι οποίες εκφωνούνται είτε από τον εξεταστή, παλαιότερα ή μέσω μαγνητοφώνου. Ο εξεταζόμενος μέσω ακουστικών ακούει τις λέξεις τις οποίες προσπαθεί να επαναλάβει. Οι λέξεις είναι αναγκαίο να είναι απλές, ώστε ο εξεταζόμενος να τις αναγνωρίζει όπως επίσης και να περιέχουν φθόγγους. Κατά την εξέταση αναζητείται το κατώτερο κατώφλι που μπορεί να ακουστεί και να επαναληφθεί προφορικά η λέξη. Η κατώτερη τιμή κατωφλίου για την συγκεκριμένη εξέταση υπολογίζεται ως ποσοστό των σωστά επαναλαμβανόμενων λέξεων που γίνονται αντιληπτές, από τον υποβαλλόμενο στην εξέταση και ισούται με 50%. Τελικώς άτομα με φυσιολογική ακοή επαναλαμβάνουν σωστά κατά % των λέξεων. Άτομα τα οποία πάσχουν από νευροαισθητήρια βαρηκοΐα μπορεί να αντιλαμβάνονται λέξεις από 0-80%. Αντίθετα πάσχοντες από βαρηκοΐα αγωγιμότητας αντιλαμβάνονται λέξεις σε ποσοστό που μπορεί να προσεγγίσει ακόμα και τα ποσοστά της φυσιολογικής ακοής, συνεπώς δεν είναι ασφαλής η διάγνωση του συγκεκριμένου τύπου βαρηκοΐας [13]. 2.4 Ακοομετρία ακουστικής αντιστάσεως Η ακοομετρία ακουστικής αντιστάσεως δημιουργήθηκε από τους Terkildsen και Scott-Nielsen οι οποίοι πραγματοποίησαν εκτενή πειράματα για την μέτρηση της πίεσης στο μέσο αυτί κατά την διάρκεια της δεκαετίας του Αν και η τεχνολογία δεν ήταν προηγμένη, τα αποτελέσματα τους ήταν εκπληκτικά, με συνέπεια η δοκιμή να χρησιμοποιείται ακόμα και στις μέρες μας. Το αντικείμενο εξέτασης των ερευνητών ήταν η περιγραφή του ρόλου που διαδραματίζει το τύμπανο στην σύνθετη ακουστική αντίσταση των αυτιών. Η ακοομετρία ακουστικής αντιστάσεως είναι η μέτρηση της ακουστικής πίεσης που σχετίζεται με τον έξω ακουστικό πόρο, το τύμπανο του αυτιού, τον μυ του αναβολέα, τον κοχλία και του εγκεφαλικού στελέχους. Οι μέθοδοι εξετάσεως της ακουστικής αντίστασης και της ακουστικής αγωγής είναι η τυμπανομετρία και η 39

40 δοκιμασία του ακουστικού αντανακλαστικού (αντανακλαστικό του μυός του αναβολέα). Η αντίσταση της ροής της ηχητικής ενέργειας ονομάζεται σύνθετη ακουστική αντίσταση, ενώ η ευκολία ροής της, ονομάζεται σύνθετη ακουστική αγωγή [1]. Τυμπανομετρία Με την τυμπανομετρία μετράται ο ήχος που αντανακλάται από το τύμπανο του αυτιού την ίδια στιγμή που η πίεση του εξωτερικού καναλιού αυξομειώνεται από το εξεταστή. Αυτό βοηθά στην αξιολόγηση του εξωτερικού ωτός, του μέσου ωτός και της ευσταχιανής σάλπιγγας. Η ακοομετρία ακουστικής αντιστάσεως επηρεάζεται από τους εξής παράγοντες: 1. Από την μάζα των εξωτερικών και μεσαίων κοιλοτήτων του αυτιού. 2. Από την μεταβλητότητα τους. 3. Από τα συστήματα αντίστασης τους. Εικόνα 12: Τυμπανογράφος 13. Οι παθήσεις του αυτιού μεταβάλλουν την ακουστική αντίσταση και την ακουστική αγωγή του αυτιού με αποτέλεσμα την αποτύπωση τους σε ένα διάγραμμα, το τυμπανόγραμμα. Υπάρχουν τέσσερεις βασικοί τύποι τυμπανογράμματων μέσω των οποίων ο εξεταστής μπορεί να προβεί σε διάγνωση. Οι διαφορετικοί τύποι παρουσιάζονται παρακάτω

41 Τύπος Α: Αντιστοιχεί σε άτομα που έχουν φυσιολογική πίεση του μέσου ωτός. Η κορυφή της καμπύλης του τυμπαννογράμματος εκφράζει την μέγιστη ενδοτικότητα που εκδηλώνεται όταν η πίεση ισούται με 0. Ο τύπος Α μπορεί να διακριθεί σε δύο κατηγορίες. Στην πρώτη κατηγορία εντάσσονται οι ομάδες με υψηλή τιμή της κορυφής του τυμπαννογράμματος, συνεπώς μεγάλη ενδοτικότητα. Αντίστοιχα στην δεύτερη ομάδα εντάσσονται ομάδες με χαμηλή κορυφή. Τύπος Β: Σε αυτόν τον τύπο δεν διακρίνεται κάποια κορυφή δηλαδή μεταβολή της ενδοτικότητας του αυτιού. Τύπος C: Η καμπύλη του τύπου C είναι παρόμοια με την καμπύλη του τυμπαννογράμματος τύπου Α με την μόνη διαφορά ότι στον τύπο C η κορυφή της καμπύλης βρίσκεται στις αρνητικές τιμές. Οι αρνητικές τιμές του τυμπαννογράμματος υποδηλώνουν τις αρνητικές πιέσεις της κοιλότητας του μέσου αυτιού. Στον τύπο αυτόν ο εξεταστής συμπεραίνει πως τον πρόβλημα προέρχεται από την ευσταχιανή σάλπιγγα [14]. Εικόνα 13: Τυμπανόγραμμα τύπου Α,B,C [14]. 2.5 Ακοομετρία προκλητών ακουστικών δυναμικών Όπως αναφέρθηκε και στο Κεφάλαιο 1, η ηχητική ενέργεια, δηλαδή οι δονήσεις της έξω και έσω λέμφου του έσω ωτός, μετατρέπονται στον κοχλία σε ηλεκτρικά δυναμικά που αναπτύσσονται κατά μήκος της νευροαισθητήριας ακουστικής οδού έως και του ακουστικού φλοιού του εγκεφάλου. Η καταγραφή των 41

42 δυναμικών αυτών που εκτελείται με ηλεκτρονικά όργανα, ονομάζεται ακοομετρία προκλητών ακουστικών δυναμικών. Είναι μια αντικειμενική μέθοδος εκτίμησης των προβλημάτων ακοής, η οποία χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου δεν μπορεί να εφαρμοστεί η τονική ακουομετρία, λόγω έλλειψης συνεργασίας του εξεταζόμενου ή λόγω του νεαρού της ηλικίας (έως και τα 3 χρόνια της ζωής). Η χρησιμότητα του συγκεκριμένου ελέγχου είναι ο εντοπισμός της βλάβης κατά μήκος της ακουστικής οδού και κυρίως για την διάγνωση κοχλιακών βλαβών. Η διαδικασία του έλεγχου πραγματοποιείται τοποθετώντας ηλεκτρόδια στην κεφαλή του εξεταζόμενου. Ο εξεταστής καταγράφει την απόκριση των ακουστικών νεύρων σε διάφορα ηχητικά ερεθίσματα. 2.6 Δοκιμασία ακουστικού αντανακλαστικού Η συγκεκριμένη μέθοδος βασίζεται στην σύσπαση του μυός του αναβολέα η οποία προκαλείται από δυνατό ηχητικό ερέθισμα. Η σύσπαση του μυός έχει ως αποτέλεσμα τη μεταβολή της ακουστικής αντίστασης που καταγράφεται από εξειδικευμένα όργανα. Κατά την διάρκεια της συγκεκριμένης δοκιμασίας χρησιμοποιούντα ηχητικά ερεθίσματα db. Ο εξεταστής μπορεί να εντοπίσει την κοχλιακή και οπισθοκοχλιακή βλάβη του νευροαισθητήριου συστήματος της ακοής. Όταν ο εξεταζόμενος διαγνωστεί από κοχλιακή βλάβη σημαίνει πως η έκλυση του ακουστικού αντανακλαστικού πραγματοποιείται σε έναν φυσιολογικό ήχο εντάσεως db. Αντίθετα, όταν το ακουστικό αντανακλαστικό εκλύεται ή δεν εκλύεται σε ένταση κατά 10 db μεγαλύτερη από την φυσιολογική ένταση ήχου ο εξεταστής προβαίνει στην διάγνωση οπισθοκοχλιακής βλάβης [2]. 2.7 Ακοομετρία καθαρών τόνων Μία από τις κυριότερες μεθόδους εξέτασης ακοής, η πιο διαδεδομένη και αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας αποτελεί η ακοομετρία καθαρών τόνων (Pure Tone Audiometry, PTA). Το PTA χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των ακουστικών κατώτατων ορίων των εξεταζόμενων επιτρέποντας τον προσδιορισμό του βαθμού και το είδους της απώλειας ακοής. Έτσι παρέχεται η βάση για την διάγνωση 42

43 και την θεραπεία ή την διαχείριση της ασθένειας. Ανήκει στην κατηγορία της υποκειμενικής μεθόδου καταγραφής της ακουστικής ικανότητας καθώς στηρίζεται στην ανταπόκριση του ασθενούς σε καθαρούς τόνους (pure tones). Ως εκ τούτου το τεστ χρησιμοποιείται σε ενήλικες και σε παιδιά αρκετά μεγάλα σε ηλικία ώστε να μπορούν να συνεργαστούν με τον εξεταστή και να προχωρήσει η διαδικασία δίχως απρόοπτα. Ιστορικά, ο πρόγονος του PTA ήταν η κλασσική εξέταση ακοής με τη χρήση τονοδοτών. Η ανάπτυξη του ακοόμετρου κατέστησε δυνατό τον έλεγχο της έντασης του σήματος και η διάρκεια του, στοιχεία που δεν ήταν δυνατόν να ελεγχθούν με το διαπασών Εισαγωγή στην ακοομετρία καθαρών τόνων Υπάρχουν δύο ειδών PTA, η καθαροτονική κατωφλιακή ακοοµετρία αέρινης αγωγής (Pure Tone Air Conduction Thresholds) και η καθαροτονική κατωφλιακή ακοοµετρία οστέινης αγωγής (Pure Tone Bone Conduction Thresholds). Η ακοομετρία δια της οστέινης αγωγής, διεξάγεται με την τοποθέτηση ενός ταλαντωτή οστών ακριβώς πίσω από το αυτί, αντί των ακουστικών που χρησιμοποιούνται στην δοκιμή δια του αέρος. Ο ταλαντωτής οστών μεταδίδει τον ήχο μέσω της δόνησης των οστών στον κοχλία ή στο έσω ους, παρακάμπτοντας το μεσαίο και εξωτερικό αυτί. Αυτό είναι χρήσιμο για τον προσδιορισμό της ασθένειας διότι εντοπίζεται το τμήμα που προκαλεί την ακουστική δυσκολία είτε στο μέσω αυτί, όπως μια λοίμωξη του αυτιού, ή στο εσωτερικό αυτί, η οποία μπορεί να οφείλεται σε γήρανση, έκθεση σε θόρυβο ή από άλλες αιτίες [15]. Με αυτά τα δύο τεστ μπορούν να απαντηθούν πολλά ερωτήματα που σχετίζονται με την ομαλή λειτουργία του αυτιού. Είναι δυνατόν να διαπιστωθεί αν υπάρχει ή όχι οποιαδήποτε απώλεια ακοής, τί είδους απώλεια ακοής, οι συχνότητες που επηρεάζονται και εάν η απώλεια ακοής είναι μονομερής ή διμερής. Ακόμα και αν από το PTA εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα για την βασική απώλεια ακοής, η ίδια δοκιμή δεν υποδεικνύει πόσο καλά το άτομο αντιλαμβάνεται την ομιλία. Το ανθρώπινο αυτί αντιλαμβάνεται ήχους από 16 Hz μέχρι Hz περίπου. Πάνω από το όριο αυτό είναι η περιοχή των υπέρηχων και κάτω από το όριο η περιοχή των υπoήχων, τους οποίους δεν ακούει το ανθρώπινο αυτί. Με την δοκιμή 43

44 PTA ελέγχονται οι συχνότητες του φάσματος ομιλίας που κυμαίνονται μεταξύ Hz. Επειδή δεν είναι πρακτικά εύκολο να εξετάζονται όλες αυτές οι συχνότητες κάθε μία ξεχωριστά, εξετάζονται ορισμένες συχνότητες που αντιπροσωπεύουν όγδοες της μουσικής. Συγκεκριμένα οι συχνότητες είναι: 125, 250, ,2000, 4000, 6000 και 8000 Hz. Κατά τον έλεγχο της ακοής ελέγχονται βαθμονομημένοι καθαροί τόνοι ανά μία συχνότητα. Ο πλέον ανεπαίσθητος τόνος που αντιλαμβάνεται ο εξεταζόμενος για κάθε συχνότητα σημειώνεται στο ακουόγραμμα για τη συγκεκριμένη συχνότητα και ένταση. Αυτό αποτελεί το λεγόμενο κατώφλι ακοής, που είναι τo κατώτατο όριο (hearing threshold) σε decibel (dβ) που απαιτείται να έχει ο εξεταζόμενος ώστε να αντιληφθεί έναν τόνο σε διαφορετικές συχνότητες (Hz). Ο βαθμός βαρηκοΐας εκφράζεται η καταγράφεται με τον αριθμό των decibels κατά το οποίο πρέπει να ενισχυθεί ο ήχος για να γίνει ακουστός από τον εξεταζόμενο. Π.χ βαρηκοΐα 60dΒ σημαίνει ότι απαιτείται ήχος κατά 60dΒ εντονότερος από το φυσιολογικό όριο ώστε να γίνει αντιληπτός από τον εξεταζόμενο Κλίμακες Decibel στην ακοολογία Υπάρχει μεγάλη ποικιλία των κλιμάκων decibel (db) που χρησιμοποιούνται στις εφαρμογές μέτρησης ήχου έντασης. Στην ακοολογία οι τρεις πιο διαδεδομένες κλίμακες είναι οι: db SPL (db Sound Pressure Level), db HL (db Hearing Level) για ακουογράμματα καθαρού ήχου και τα dba για τις αξιολογήσεις του ηχητικού πεδίου. Οι ωτορινολαρυγγολόγοι μετρούν την ακοή χρησιμοποιώντας τα decibel ως μονάδα μέτρησης. Οι δυο κλίμακες που χρησιμοποιούνται ευρέως είναι η SPL (Sound Pressure Level) και η HL (Hearing Level). Η κλίμακα db SPL αποτελεί την κλίμακα που χρησιμοποιείται για την σύγκριση των αποδόσεων των ακουστικών βαρηκοΐας καθώς έχει υιοθετηθεί από όλους τους κατασκευαστές. Η ηχητική πίεση μετριέται σε micropascal με τo φάσμα των ακουστών ήχων να βρίσκεται μεταξύ των micropascal. Για να διαχειριστεί το συγκεκριμένο φάσμα θεσπίστηκε η κλίμακα SPL. Για κάθε 20 db αυξάνεται η ηχητική πίεση κατά 10 φορές. Τα 0 db SPL αντιστοιχούν σε συχνότητα 1 khz και ακουστική πίεση 20 μpaa 44

45 [16]. Η σχέση (5) μπορεί να εκφράσει την συγκεκριμένη κλίμακα δίνεται παρακάτω [17]. Όπου, = το επίπεδο ηχητικής πίεσης (db) = η ηχητική πίεση ( ) = 20 μpaa - ακουστικής πίεσης ( ) Τα ηχόμετρα βαθμονομούνται στην κλίμακα dβ SPL. Αυτό είναι απολύτως φυσιολογικό καθώς οι συμπυκνωτές μικροφώνων που χρησιμοποιούνται στα ηχόμετρα είναι ευαίσθητοι ως προς τις αλλαγές πίεσης του ήχου στον αέρα, όπως είναι και το αυτί μας. Αντίθετα, τα ακοόμετρα βαθμονομούνται στην κλίμακα db HL και όχι στην κλίμακα dβ SPL όπως θα περιμέναμε και έτσι εμφανίζεται o λόγος που χρησιμοποιείται η κλίμακα HL έναντι της SPL. Τα αυτιά μας δεν ακούν εξίσου καλά σε όλες τις συχνότητες. Εάν τα αυτιά μας άκουγαν όλες τις συχνότητες του ήχου εξίσου καλά, τότε δεν θα χρειαζόμασταν την κλίμακα HL. Τα αυτιά μας δεν αντιλαμβάνονται καλά τις χαμηλές και υψηλές συχνότητες ήχου όπως τους ήχους σε συχνότητες 500 έως 4000 Hz. Για παράδειγμα, ο χαμηλότερος ήχος που μπορεί να ακούσει ένα νέο άτομο με κανονική ακοή είναι τα Hz ή 0 dβ SPL. Αντίθετα, στα 20 Hz (πολύ χαμηλή συχνότητα ήχου), ο ήχος χρειάζεται να γίνει δυνατότερος στα, 72 dβ SPL ώστε το άτομο να τον αντιληφθεί αμυδρά. Από την άλλη πλευρά του φάσματος της συχνότητας, ένας ήχος στα Hz πρέπει να αυξηθεί στα 20 dβ SPL ώστε να γίνει αντιληπτός. Συνεπώς, η φυσιολογική ακοή εάν αποτυπωθεί σε ένα ακοόγραμμα που είναι βασισμένο στην κλίμακα SPL θα είναι μια καμπυλωτή συνεχής κυματιστή γραμμή. Επειδή αυτή η γραμμή είναι καμπυλωτή και κάπως κυματιστή είναι δύσκολη η διάγνωση από τον εξεταστή. Αντίθετα, με την υιοθέτηση των dβ HL ως κλίμακα γίνεται εύκολος ο προσδιορισμός της απώλειας ακοής. Θα ήταν πολύ πιο εύκολο να φανταστούμε τον βαθμό απώλειας ακοής εάν η κανονική ακοή εμφανιζόταν ως μια επίπεδη ευθεία γραμμή στα 0dB. Όταν ο ακοολόγος εξετάζει κάποιον, οποιαδήποτε απόκλιση από τη ευθεία γραμμή στα 0 db HL αποδεικνύει απώλεια ακοής. Αντίστοιχα εάν υπάρξει 45

46 ακουστική απόκλιση πάνω από την γραμμή στα 0 db μπορεί κάποιος να ακούσει καλύτερα σε αυτή τη συχνότητα. Για την μετατροπή της κλίμακας SPL σε HL τα ακοόμετρα βαθμονομούνται ώστε να προσθέσουν συγκεκριμένα decibel στην αναπαράσταση κάθε εξεταζόμενης συχνότητας. Tα επιπρόσθετα decibel ποικίλουν ανά συχνότητα. Για παράδειγμα, στα 125 Hz, προστίθεται 45 db, ενώ στα 1000 Hz προστίθεται μόνο 7 db. Παρακάτω παρατίθεται ο πίνακας του προτύπου ANSI S βάσει του οποίου γίνεται η μετατροπή dβ SPL σε db HL [18]. Πίνακας 1 : Πρότυπο ANSI S βάσει του οποίου γίνεται η μετατροπή dβ SPL σε dβ HL[18]. Συχνότητα Επίπεδο Έντασης (SPL) Επίπεδο Έντασης (HL) Hz db SPL db HL Εξοπλισμός ακοόμετρου και περιβάλλον δοκιμής Για την διεξαγωγή της δοκιμής, με απώτερο στόχο την μέτρηση του ακουστικού κατωφλίου του εξεταζόμενου, χρησιμοποιούνται τα ακοόμετρα. Οι συγκεκριμένες ηλεκτρονικές συσκευές ποικίλουν, από το απλό ακοόμετρο σε χαμηλές τιμές έως τις περίτεχνες και εξελιγμένες συσκευές που χρησιμοποιούνται στα προγράμματα δημόσιας υγείας σε διάφορα νοσοκομεία και κλινικές. Αυτές οι 46

47 συσκευές εγγυώνται τις ποιοτικές διαγνώσεις σχετικά με τη ακοή. Στην συνέχεια θα αναλυθούν τα εξαρτήματα από τα οποία αποτελείται ένας κοινός ακοομετρητής. Ταλαντωτής ήχου: Ο ταλαντωτής ήχου παράγει καθαρούς τόνους διαφορετικών συχνοτήτων, συνήθως 125, 250, 500, 750, 1000,2000, 3000, 4000, 6000 και 8000 Hz. Ενισχυτής: Ενισχύει τις παραγόμενες ταλαντώσεις σε ένα καθορισμένο επίπεδο έντασης (π.χ.110 db HL) χωρίς αισθητή παραμόρφωση. Εξασθενητής σήματος: Ελέγχει τις ταλαντώσεις που έχουν ενισχυθεί με τέτοιο τρόπο ώστε η ενέργεια που φθάνει στο αυτί να κυμαίνεται μεταξύ του εύρους db HL με αυξομειώσεις συνήθως 5dB. Λόγω των διακυμάνσεων στην ευαισθησία του αυτιού στις διαφορετικές συχνότητες του ήχου, περισσότερη ενέργεια χρειάζονται οι πολύ υψηλές και πολύ χαμηλές συχνότητες. Αντίθετα μόνο οι μεσαίες συχνότητες (1000Hz έως 3000Hz) μπορεί να παρουσιαστούν σε ένα επίπεδο της τάξης των 110dB HL. Για όλες τις άλλες συχνότητες ενδείκνυται μειωμένη μέγιστη τιμή. Όσον αφορά την τονική κατωφλιακή ακοοµετρία οστέινης αγωγής οι αντίστοιχες μέγιστες τιμές είναι μικρότερες συγκριτικά με την ακοομετρία αέρινης αγωγής. Οι μέγιστες τιμές για τις χαμηλές συχνότητες ( Hz) είναι γενικά 70 db HL. Ακουστικά: Τα ακουστικά μετατρέπουν ηλεκτρική ενέργεια σε ακουστική ενέργεια που παρουσιάζεται στο αυτί. Εναλλακτικά, χρησιμοποιείται ένας αγωγός των οστών για την ακοομετρία δια των οστών. Υπάρχουν τρεις τύποι μετατροπέων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και είναι εκείνα που διαθέτουν σχεδιασμό supra aural ( π.χ Telephonics TDH39,TDH49), circum aural ( π.χ Sennheiser HDA200), και ακουστικά που ενσωματώνονται μέσα στο αυτί (π.χ Etymotic Research ER4P). Εγκατάσταση παραγωγής θορύβου συγκάλυψης: Αποτελεί μία σημαντική εγκατάσταση και είναι διαθέσιμη στα περισσότερα ακοόμετρα. Η παράγωγή ενός θορύβου συγκάλυψης απαιτείται όταν τα κατώτατα όρια ακοής του ενός αυτιού διαφέρουν σημαντικά με το άλλο [19]. 47

48 Εικόνα 14: Ακοομετρητής Καθαρών Τόνων [19]. Το περιβάλλον δοκιμής πρέπει να πληροί τις προδιαγραφές που περιγράφονται στο εγχειρίδιο Maximum Permissible Ambient Noise Levels for Audiometric Test Rooms (ANSI S ; American National Standards Institute, 2003). Βάσει αυτού επιβεβαιώνεται ένα αποδεκτό περιβάλλον δοκιμής το οποίο πρέπει να ελέγχεται σε ετήσια βάση εάν πληροί τις προϋποθέσεις. Μια συνήθη πρακτική θεωρείται η χρήση απομονωμένων δωματίων ή θαλάμων. Η αίθουσα δοκιμών θα πρέπει να ελέγχεται ώστε να έχει την κατάλληλη θερμοκρασία, και υγρασία. Για να αποφευχθεί η διακοπή της δοκιμής, τα κινητά τηλέφωνα, τα ραδιόφωνα και άλλες συσκευές επικοινωνίας θα πρέπει να απενεργοποιηθούν κατά τη διάρκεια της μέτρησης της ακοής. Εικόνα 15: Θάλαμος ακοομετρίας [19]. 48

49 2.7.4 Ακοόγραμμα Το ακοόγραμμα είναι ένα διάγραμμα για την καταγραφή της ουδού ακοής της διαδικασίας. Ο οριζόντιος άξονας από αριστερά προς τα δεξιά αντιπροσωπεύει μια συχνότητα, σε Hertz (Hz). Ο γράφος ξεκινά με τις χαμηλότερες τιμές συχνοτήτων στην αριστερή πλευρά και τις υψηλότερες τιμές προς τα δεξιά. Το φάσμα των συχνοτήτων που δοκιμάζονται από τον ωτορινολαρυγγολόγο είναι τα 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, 4000 Hz και 8000 Hz. O κάθετος άξονας του γράφου από πάνω προς τα κάτω αντιπροσωπεύει την ένταση σε μονάδες decibel (db). Οι γραμμές στην κορυφή του γραφήματος (-10dB και 0dB) αντιπροσωπεύουν απαλούς ήχους ενώ οι γραμμές στο κάτω μέρος πολύ δυνατούς ήχους. Παράδειγμα χαμηλών εντάσεων ήχων, στην καθημερινή ζωή, θα μπορούσε να θεωρηθεί ένα ρολόι που χτυπάει και δυνατός ήχος το κορνάρισμα ενός αυτοκινήτου. Η κλίμακα που χρησιμοποιείται για την μέτρηση του κατώτατου ορίου ακοής, όπως αναφέρθηκε είναι τα db HL, τα οποία βασίζονται στον μέσο όρο των ατόμων με φυσιολογική ευαισθησία ακοής. Τα db HL δεν είναι ισοδύναμα με τα επίπεδα ακουστικής πίεσης (Sound Pressure Level, SPL). Παρόλα αυτά και το Αμερικανικό Εθνικό Σύστημα προτύπων έχει ορίσει μία σχέση μεταξύ των δύο κλιμάκων για κάθε μέτρηση της ακοής μεταξύ [20]. Το σύμβολα που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή των αποτελεσμάτων της ακουομετρίας δια του αέρος είναι το «Ο» για το δεξί αυτί και για το αριστερό αυτί το «x». Αντίστοιχα για την καταγραφή του κατώτατου ορίου για την ακοοµετρία δια της οστέινης αγωγής χρησιμοποιούνται τα σύμβολα «[» και «]» για το δεξί και αριστερό αυτί. Εφόσον η περίσταση επιβάλλει την χρήση μάσκας θορύβου το δεξί αυτί σημειώνεται με το σήμα και «Δ» για το αριστερό. Τα χρώματα που επιλέγονται είναι το μπλε (δεξί) και κόκκινο (αριστερό) που υποδηλώνουν το αυτί που έγινε η μέτρηση 14. Ο ειδικός ιατρός εξετάζοντας το ακοόγραμμα και το σημείο που έχει καταγραφεί η ουδός ακοής, μπορεί να εξάγει σημαντικά συμπεράσματα σχετικά με την ακοή μας και το βαθμό της απώλειας

50 Φυσιολογική ακοή (0-25dB): Σε αυτό το επίπεδο, η ακοή είναι μέσα στα φυσιολογικά όρια. Ήπια απώλεια ακοής (26-40dB): Ήπια απώλεια της ακοής μπορεί να προκληθεί από απροσεξία του εξεταζόμενου ή από παρουσία υψηλού θορύβου στο εξωτερικό περιβάλλον. Ασθενείς με αυτόν τον βαθμό της απώλειας δεν μπορούν να ακούσουν ήπιας έντασης ομιλία. Μέτρια απώλεια ακοής (41-55dB): Η μέτρια απώλεια ακοής μπορεί να επηρεάσει την ομιλία του ατόμου όπως τη σύνταξη και την άρθρωση, καθώς και την αυτοεκτίμηση. Ασθενείς με αυτό το βαθμό απώλειας έχουν πρόβλημα ακοής και κάποια προβλήματα στην καθημερινή συνομιλία Μέτρια προς σοβαρή απώλεια ακοής (56-70dB): Η μέτρια προς σοβαρή απώλεια ακοής μπορεί να προκαλέσει δυσκολία και μειωμένη ευκρίνεια της ομιλίας. Ασθενείς με αυτό το βαθμό απώλειας δεν ανταποκρίνονται σε ήχους στο επίπεδο της ομιλίας. Εικόνα 16: Παράδειγμα ακοογράμματος καθαρού τόνου και τα σύμβολα που συνιστώνται από την ASHA. 50

51 2.7.5 Διαδικαστικά πρότυπα δοκιμής και βαθμονόμησης Η διαδικασία της ακοομέτρησης καθαρών τόνων, όπως και οι περισσότερες κλινικές δοκιμές, πρέπει να τηρούν τις προδιαγραφές του ISO διασφαλίζοντας την ποιότητα τους για την εύρυθμη λειτουργία τους. Υπάρχουν αρκετές κατευθυντήριες γραμμές οι οποίες παρουσιάζουν ένα σύνολο τυποποιημένων διαδικασιών για την ελαχιστοποίηση των διαφορών στα αποτελέσματα του τεστ όπως από το American National Standards Institute (ANSI S , American National Standards Institute, 2004a),όπως και στην βιβλιογραφία με ιδιαίτερη έμφαση στις προτάσεις των Carhart-Jerger (1959) και Reger (1950). Επιπροσθέτως και η Βρετανική Εταιρεία Ακοολογίας (BSA) έχει δημοσιεύσει τις συνιστώμενες διαδικασίες για το PTA. Η βρετανική διαδικασία βασίζεται σε διεθνή πρότυπα. Οι συνιστώμενες διαδικασίες της BSA παρέχουν μια βέλτιστη διαδικασία αυξάνοντας το κύρος και την τυποποίηση των αποτελεσμάτων, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλα τα τέστ. Ανάλογα με την περίπτωση του ασθενή, όπως τα πολύ μικρά παιδιά ή άτομα μη συνεργάσιμα ο ωτορινολαρυγγολόγος μπορεί να παραλλάξει τις τυποποιημένες πληροφορίες με σκοπό την καλύτερη διάγνωση και διαχείριση του εκάστοτε τύπου βαρηκοΐας [21]. Όσον αφορά την βαθμονόμηση του εξοπλισμού για την σωστή διεξαγωγή της ακοομετρίας οι προδιαγραφές που συνιστώνται να τηρούν βρίσκονται στο εγχειρίδιο ANSI S (ASHA, 2004b) και είναι ενδεδειγμένες για την συγκεκριμένη τεχνική δοκιμή. Η ηλεκτροακουστική βαθμονόμηση πρέπει να πραγματοποιείται συχνά με βαθμονομημένα όργανα ώστε να επαληθευτεί η εγκυρότητα του εξοπλισμού Διαδικασία ακοομετρίας καθαρών τόνων. Για την σωστή μέτρηση της ακουστικής οδού είναι απαραίτητη η τήρηση κάποιων παραμέτρων. Πριν την έναρξη της δοκιμής εξετάζεται αν ο θόρυβος του περιβάλλοντος ξεπερνάει τα 35dB. Αν ο θόρυβος είναι μεγαλύτερος, η διαδικασία καλό είναι να μην ξεκινήσει. Στην συνέχεια οι ακοολόγοι πρέπει να ενημερωθούν εάν τα ακουστικά είναι τοποθετημένα στη σωστή θέση και να προειδοποιήσουν να μην απομακρυνθούν έως ότου η διαδικασία ολοκληρωθεί. Σε κάθε βήμα της διαδικασίας πρέπει να 51

52 παρέχονται οδηγίες και σαφείς πληροφορίες σχετικά με την πορεία της δοκιμής και την σημασία της εκτέλεσης. Το τεστ καλό είναι να μην είναι χρονοβόρο με αποτέλεσμα να κουραστεί ο εξεταζόμενος. Η διάρκεια του τεστ κυμαίνεται στα λεπτά. Η διάρκεια του παραγόμενου τόνου πρέπει να κυμαίνεται μεταξύ 1 και 3 δευτερολέπτων. Το διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών τόνων ποικίλει, αλλά πρέπει πάντα να είναι μεγαλύτερο από την χρονική διάρκεια του τόνου εξέτασης. Σημαντικό επίσης, κατά την διάρκεια της δοκιμής, είναι ο τόνος να μην διακόπτεται ακόμα και αν υπάρχει σωστή ανταπόκριση από τον εξεταζόμενο. Κάθε αυτί εξετάζεται ξεχωριστά. Η δοκιμή μπορεί να αρχίσει από την εξέταση του ωτός που ο δοκιμαζόμενος θεωρεί ότι έχει καλύτερη ακοή σε συχνότητα 1000 Hz, χωρίς αυτό το βήμα να είναι αναγκαίο. Στη συνέχεια, η δοκιμή συνεχίζεται κατά σειρά με τις συχνότητες 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz, 500 Hz και 250 Hz. Όπου χρειάζεται και είναι εφικτό, εξετάζονται και ενδιάμεσες συχνότητες π.χ 750 Hz, 1500 Hz, 3000 Hz και 6000 Hz (3000 Hz, 6000 Hz μπορεί να απαιτείται σε περιπτώσεις απώλειας ακοής στις υψηλές συχνότητες). Η συχνότητα των 1000 Hz, μετά την διαδικασία εξοικείωσης με το σήμα δοκιμής και αφού έχουν εξεταστεί όλες οι προαναφερθείσες συχνότητες, πρέπει να επανεξετασθεί και σε περίπτωση που η διαφορά των δύο κατώτατων ορίων υπερβαίνει τα 5 db η δοκιμή είναι απαραίτητο να ξεκινήσει από την αρχή και τελικώς ο λόγος διαφοροποίησης να διερευνηθεί. Αν δεν υπερβαίνει το συγκεκριμένο όριο η τιμή που επιλέγεται ως το κατώτατο όριο ακοής είναι η χαμηλότερη εξ αυτών. Η επαναληπτική διαδικασία των 1000 Ηz μπορεί να αποφευχθεί στο δεύτερο αυτί. Η βασική διαδικασία για τον καθορισμό του κατώτατου ορίου ακοής αποτελείται από (α) την εξοικείωση του χρήστη με το σήμα δοκιμής και (β) την μέτρηση του κατώτατου ορίου. Η διαδικασία είναι η ίδια, ανεξάρτητα της συχνότητας, του μετατροπέα εξόδου, ή το υπό δοκιμή αυτί. Οι ιατροί έχουν καθιερώσει διάφορα πρότυπα τυποποιημένων διαδικασιών, όπως αναφέρθηκαν, και βέλτιστες πρακτικές για τις κλινικές περιπτώσεις ασθενών ώστε να εξαλειφθεί ο κίνδυνος παραλείψεων. 52

53 Εξοικείωση του χρήστη με το σήμα δοκιμής. Οι δύο μέθοδοι εξοικείωσης του εξεταζόμενου με το σήμα που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι οι εξής. Πρώτος τρόπος είναι η παρουσίαση ενός τόνου συχνότητας 1000Hz,εντελώς εξασθενημένου αρχικά με σταδιακή αύξηση του επιπέδου της ακουστικής πίεσης του ήχου μέχρι να συμβεί μία απόκριση από τον εξεταζόμενο. Ο δεύτερος τρόπος πραγματοποιείται παρουσία ενός τόνου, και σε αυτή την περίπτωση, 1000 Hz σε επίπεδο ακρόασης 30dB HL. Εάν η απάντηση είναι θετική η διαδικασία προχωράει για την μέτρηση των ορίων όλων των συχνοτήτων. Σε αντίθετη περίπτωση το επίπεδο ακρόασης αυξάνεται στα 50dB HL και αν δεν υπάρξει ούτε εδώ απάντηση το επίπεδο ακρόασης προσαυξάνεται διαδοχικά κατά 10 db HL έως την θετική απόκριση. Η απόφαση ως προς το ποια μέθοδο θα χρησιμοποιηθεί, ή αν απαιτείται η εξοικείωση του συμμετέχοντα με το σήμα της δοκιμής λαμβάνεται από το σκοπό της δοκιμής και την εξέταση του κλινικού ιστορικού από τον υπεύθυνο ιατρό. Για παράδειγμα αν το κλινικό ιστορικό υποδηλώνει βαριά απώλεια ακοής, ο ωτορινολαρυγγολόγος μπορεί να αρχίσει η διαδικασία εξοικείωσης σε πολύ υψηλότερο επίπεδο ακρόασης. Επίσης υπάρχουν περιπτώσεις που ο εξεταστής επιλέγει την μη εξοικείωση του χρήστη με το ήχο δοκιμής, ώστε ο εξεταζόμενος να είναι απροετοίμαστος [21]. Μέτρηση του κατώτατου ορίου Παρακάτω παρουσιάζονται συνοπτικά τα βήματα που χρειάζεται να ακολουθηθούν ώστε να υπολογισθεί το κατώτερο κατώφλι για κάθε συχνότητα. Τα βήματα που παρατίθενται δεν σημαίνει ότι είναι ο μοναδικός σωστός τρόπος. Ο κάθε ιατρός όπως αναφέραμε μπορεί να προβεί σε αλλαγές ανάλογα με την εκάστοτε κλινική περίπτωση. Βήμα 1 : Έλεγχος αν τα ακουστικά έχουν τοποθετηθεί σωστά. Βήμα 2 : Επιλογή της συχνότητας των 1000 Ηz και παρουσίαση του τόνου σε εκείνο το αυτί που ενδεχομένως ο εξεταζόμενος ακούει καλύτερα. Ο λόγος που η δοκιμή αρχίζει με την επιλογή των 1000 Hz είναι επειδή η συχνότατα εμπίπτει στη μέση της πιο ευαίσθητης περιοχής του φάσματος ακοής. Επίσης είναι ένας ξεκάθαρος τόνος για να ακούσει ένα άτομο που δεν έχει τεθεί ξανά σε παρόμοια διαδικασία. 53

54 Βήμα 3 : Ο τόνος παρουσιάζεται στα 30dB HL. Εάν ληφθεί μία θετική απάντηση,ανάλογα με τον τρόπο που παρουσιάζεται η δοκιμή, υποδηλώνεται πως το ακουστικό κατώτατο όριο είναι κάτω από την τιμή της παρουσίασης. Εάν δεν παρατηρηθεί ανταπόκριση ή η απάντηση είναι λανθασμένη το επίπεδο αυξάνεται στα 50dB και, στη συνέχεια της διαδικασίας, έχουμε αυξήσεις της τάξης των 10dB μέχρι την στιγμή της θετική ανταπόκρισης του χρήστη. Βήμα 4 : Μόλις ληφθεί μία θετική απάντηση το επίπεδο του ήχου μειώνεται με βήμα 10dB μέχρι ο εξεταζόμενος να σταματήσει να αποκρίνεται θετικά. Κατόπιν αυξάνεται με βήμα 5dB έως ότου υπάρξει θετική απάντηση και πάλι. Οι αυξομειώσεις αυτές δηλαδή μείωση του επιπέδου κατά 10dB και αύξηση του επιπέδου κατά 5dB συνεχίζονται μέχρι να οριοθετηθεί το κατώτατο όριο. Αυτή η τεχνική είναι γνωστή διαδικασία up-5 down-10. Το κατώφλι ακοής για τη συγκεκριμένη συχνότητα ορίζεται όταν ο εξεταζόμενος ανταποκρίνεται θετικά στο ίδιο επίπεδο στο 50% ή περισσότερο των σωστών απαντήσεων της ανοδικής διαδικασίας. Αυτή είναι η τελική τιμή που καταγράφεται στο ακουόγραμμα. Βήμα 5 : Αλλαγή της συχνότητας στα 500 Hz και επανάληψη των παραπάνω βημάτων. Στις περισσότερες περιπτώσεις η διαφορά μεταξύ των κατωφλίων των γειτονικών συχνοτήτων δεν διαφέρει πολύ. Ως εκ τούτου, το κατώτατο όριο στα 1000 Hz στο Στάδιο 5 χρησιμοποιείται ως το επίπεδο έντασης στο Βήμα 5. Βήμα 6 : Επανάληψη της διαδικασίας με την επιλογή των 250 Hz και 125 Hz. Βήμα 7 : Επανάληψη της διαδικασίας των 1000Hz. Αν δεν τηρούνται οι περιορισμοί που αναφέρθηκαν στην εξοικείωση του χρήστη με το σήμα δοκιμής η διαδικασία επαναλαμβάνεται. Στην συνέχεια επιλέγονται οι συχνότητες 2000 Hz, 4000 Hz, 8000 Hz και οι ενδιάμεσες τους αν κρίνεται σκόπιμο από τον ιατρό. Βήμα 8 : Επανάληψη όλων των παραπάνω βημάτων για το αυτί που απέμεινε. Πρέπει να καθοριστεί για κάθε συχνότητα κατά πόσο είναι αναγκαία η μέθοδος της συγκάλυψης η οποία θα αναλυθεί παρακάτω. H κατάλληλη συγκάλυψη θα πρέπει να εφαρμόζεται στο αυτί που δεν εξετάζεται και θα προστεθεί σε αυτό μία μάσκα θορύβου για την αποφυγή ανίχνευσης των σημάτων δοκιμής [19]. 54

55 2.7.7 Μέθοδος συγκάλυψης Όταν ελέγχεται το ένα αυτί μπορεί να διεγερθεί σε διάφορους βαθμούς και ο αντίπλευρος κοχλίας του αυτιού μέσω δονήσεων του οστού του κρανίου. Όταν το ερέθισμα που παρουσιάζεται στην εξέταση διεγείρει τον κοχλία του μη εξεταζόμενου αυτιού, ονομάζεται εγκάρσια ακρόαση (cross hearing). Κάθε φορά που υπάρχει υποψία ότι έχει συμβεί cross hearing είναι καλύτερο να χρησιμοποιείται συγκάλυψη. Αυτό γίνεται με την προσωρινή ανύψωση του κατωφλίου του μη εξεταζόμενου αυτιού, εμφανίζοντας ένα θόρυβο συγκάλυψης σε ένα προκαθορισμένο επίπεδο. Αυτό αποτρέπει το μη εξεταζόμενο αυτί να ανιχνεύσει το σήμα που εμφανίζεται στο εξεταζόμενο αυτί. Το κατώφλι του εξεταζόμενου αυτιού μετριέται την ίδια στιγμή που εμφανίζεται ο θόρυβος συγκάλυψης. Συνεπώς, τα κατώτατα όρια που λαμβάνονται όταν έχει εφαρμοστεί συγκάλυψη, παρέχουν μια ακριβή αναπαράσταση του πραγματικού κατώτατου ορίου ακοής του εξεταζόμενου αυτιού. Μια μείωση ή απώλεια ενέργειας προκύπτει με cross hearing, η οποία αναφέρεται ως διακρανιακή απώλεια μετάδοσης. Η μετάδοση ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο τω ακουστικών. Συγκεκριμένα, κυμαίνεται από 40 db έως 80 db. Η χρήση των ενσωματωμένων ακουστικών στο αυτί μειώνει την ανάγκη για συγκάλυψη, λόγω της μεγαλύτερης εξασθένησης που συμβαίνει όταν χρησιμοποιούνται, όπως φαίνεται στην Εικόνα 17(α). (α) (β) Εικόνα 17: (α) Εξασθένηση με εναέρια αγωγιμότητα. (β) Εξασθένηση με αγωγιμότητα των οστών

56 Η αγωγιμότητα δια του αέρα δίνει λίγες πληροφορίες σχετικά με το είδος της απώλειας της ακοής. Όταν τα κατώτατα όρια που λαμβάνονται μέσω της αγωγιμότητας του αέρα εξετάζονται παράλληλα με εκείνα που επιτεύχθηκαν με την διεξαγωγή δοκιμής της οστέινης αγωγής, η απώλειας της ακοής μπορεί να προσδιοριστεί πλήρως. Ωστόσο, με την αγωγιμότητα των οστών ο κοχλίας του αυτιού διεγείρεται. Η εξασθένηση με την αγωγιμότητα των οστών κυμαίνεται από 0 έως 20dB όπως φαίνεται στην Εικόνα 17(β) [17]. Στην περίπτωση που παρατηρηθεί εγκάρσια ακρόαση χρειάζεται να απομονωθεί το αυτί που εξετάζεται. Η μάσκα εφαρμόζεται στο αυτί που δεν εξετάζεται, εκείνη την στιγμή, και απαιτείται όταν παρατηρηθεί μία διαφορά μεγαλύτερη των 40dB μεταξύ του κατώτατου ορίου της δοκιμής διαμέσου του αέρα και του αντίστοιχου κατώτατου ορίου του μη εξεταζόμενου αυτιού [21]. 56

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑΣ Στο Κεφάλαιο 3 παρέχεται μία σύνοψη των εφαρμογών και μεθόδων ελέγχου και βαθμονόμησης που έχουν αναπτυχθεί για την ακοομετρία καθαρών τόνων αέρινης αγωγιμότητας με την χρήση λογισμικού. Παρουσιάζονται οι πιο καινοτόμες ιδέες κατασκευής τέτοιων λογισμικών καθώς και η διαδικασία της βαθμονόμησης που χρησιμοποιείται. 3.1 Εισαγωγή Η ανάπτυξη των τεχνολογιών του διαδικτύου σε συνδυασμό με την τεχνολογική πρόοδο στην κατασκευή προσωπικών υπολογιστών, ιδίως όσον αφορά τη βελτίωση των επιδόσεων των καρτών ήχου, προσφέρει τη δυνατότητα διεξαγωγής αυτονομημένων δοκιμών ακοής κατ οίκον. H εντυπωσιακή αύξηση της χρήσης των έξυπνων κινητών, tablets και άλλων έξυπνων συσκευών προσφέρει ευκαιρίες για τη διεξαγωγή εξετάσεων ακοής σε χαμηλό κόστος και σε ευρεία κλίμακα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον αποτελεί μία έρευνα που δείχνει πως τα άτομα με προβλήματα ακοής χρησιμοποιούν περισσότερο το διαδίκτυο σε σχέση με τον υπόλοιπο πληθυσμό. Ήταν λοιπόν αναπόφευκτη η δημιουργία εφαρμογών σχετικές με την εξέταση της ακοής [22]. Η ισχύς και η εγκυρότητα των τεστ ακοής πρέπει να αξιολογείται πριν από την εφαρμογή τους. Οι απομακρυσμένες εξετάσεις ακοής με τη χρήση των προσωπικών υπολογιστών διεξάγονται περίπου εδώ και 15 χρόνια [23]. Οι εξετάσεις αυτές μπορούν να γίνουν με τη δημιουργία ηχητικών σημάτων. Τα ηχητικά σήματα μπορούν να δημιουργηθούν μέσα από μια ειδική εξωτερική συσκευή συνδεδεμένη σε έναν υπολογιστή, συνήθως ένα ακοόμετρο ή ακόμα και απευθείας από την κάρτα ήχου του υπολογιστή. Μεταξύ των εξετάσεων ακοής, μπορούμε να διακρίνουμε δοκιμές προσυμπτωματικού ελέγχου και άλλες εξετάσεις, όπως ακοομετρία καθαρού τόνου, οι οποίες παρέχουν επιπρόσθετες πληροφορίες. Πιθανή εφαρμογή της ακουομετρίας καθαρού τόνου διεξάγεται μέσω ενός υπολογιστή και δεν μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως την κλινική ακοοομετρία καθαρού τόνου. Ωστόσο, μπορεί 57

58 να εφαρμοστεί για τη διεξαγωγή ελέγχων σε περιπτώσεις που το άτομο έχει περιορισμένη πρόσβαση σε κλινικές συσκευές, π.χ., στο γενικό ιατρό. Εναλλακτικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τηλεϊατρική εξέταση η οποία θα βοηθήσει τον ιατρό να προσδιορίσει την κατεύθυνση της μελλοντικής θεραπείας [24]. Tα περισσότερα τεστ ακοής, συμπεριλαμβανομένης της βασικής εξέτασης ακοομετρίας καθαρών τόνων, απαιτούν προηγουμένως την βαθμονόμηση του συστήματος, και η παράλειψή της οδηγεί σε σημαντικά σφάλματα κατά την διαδικασία της μέτρησης. Η βαθμονόμηση πραγματοποιείται για τον καθορισμό του επιπέδου του ήχου αναφοράς. Ένα σύστημα υπολογισμού απώλειας ακοής μπορεί να βαθμονομηθεί αρχικά σε ένα εργαστήριο, που διαθέτει τον κατάλληλο εξοπλισμό, και στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για κατ οίκον δοκιμή. Μια άλλη λύση είναι το λογισμικό να παρέχει από μόνο του την δυνατότητα βαθμονόμησης με την μόνη προϋπόθεση να παρέχονται πληροφορίες για κάποιες παραμέτρους όπως από την κάρτα ήχου και ακουστικά (Platforma Badań Zmysłów 16 ). Σε αυτές τις περιπτώσεις ο χρήστης πρέπει να διαθέτει τον κατάλληλο εξοπλισμό π.χ ακουστικά για την διεξαγωγή των τεστ. Αντίθετα υπάρχουν και άλλοι τρόποι βαθμονόμησης που αναφέρονται ως βιολογική βαθμονόμηση και φαίνεται ως μια πιο λογική λύση αλλά και πιο χρονοβόρα. Ο ήχος αναφοράς προσεγγίζεται από ένα άτομο με φυσιολογική ακοή. 3.2 Μέθοδοι βιολογικής βαθμονόμησης Παρακάτω παρουσιάζονται 6 μέθοδοι βιολογικής βαθμονόμησης που συνιστώνται για την προσέγγιση του επιπέδου αναφοράς του ήχου από ένα άτομο με φυσιολογική ακοή και είναι οι εξής: (1) βαθμονόμηση με τη χρήση ενός σήματος διαμορφωμένου εύρους, (2) βαθμονόμηση με τη χρήση 2 ήχων που διαφέρουν κατά 5 db, (3) βαθμονόμηση με τη χρήση 2 ήχων που διαφέρουν κατά 2 db, (4) με την ανοδική μέθοδο με βήμα 5 db, (5) βαθμονόμηση με βάση την ακουομετρία τύπου Bekesy χρησιμοποιώντας το συνεχές σήμα και (6) βαθμονόμηση με βάση την ακουομετρία τύπου Bekesy χρησιμοποιώντας το συνεχές σήμα διαμορφωμένου πλάτους

59 3.2.1 Μέθοδος με τη χρήση ενός σήματος διαμορφωμένου πλάτους Στην συγκεκριμένη διαδικασία βαθμονόμησης παρουσιάζεται ένας σήμα oρθογωνικής διαμόρφωση πλάτους με συχνότητα 1 Hz και βάθος διαμόρφωσης 100%. Η αποστολή του ατόμου, το οποίο βαθμονομεί το σύστημα, είναι να θέσει το δείκτη έντασης ήχου (volume marker) κατά τέτοιο τρόπο, ώστε o παραγόμενος ήχος να είναι μόλις ακουστός. Το βήμα του δείκτη έντασης ήχου είναι 1 db Μέθοδος με τη παρουσίαση 2 ήχων που διαφέρουν κατά 5 db ή 2 db. Κατά την συγκεκριμένη μέθοδο βαθμονόμησης παρουσιάζονται δυο τόνοι που διαφέρουν σε ένταση (μέθοδοι 2 και 3), έχουν την ίδια συχνότητα και ίδια διάρκεια 1 sec. Η αποστολή του ατόμου είναι να θέσει το δείκτη έντασης ήχου κατά τέτοιο τρόπο ώστε ο πιο δυνατός τόνος εξ αυτών να είναι μόλις ακουστός, και ο άλλος τόνος να μην ακούγεται. Στη μέθοδο 2, τα σήματα διαφέρουν κατά 5 db, ενώ στη μέθοδο 3, η διαφορά είναι 2 db. Όπως και στην πρώτη μέθοδο το βήμα του δείκτη έντασης ήχου ήταν 1 db Αύξουσα μέθοδος Η αύξουσα μέθοδος (μέθοδος 4) βασίστηκε στον ομώνυμο αλγόριθμο που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του κατώτατου ορίου ακρόασης στην ακοομετρία καθαρών τόνων. Ένα σήμα με συγκεκριμένη συχνότητα παρουσιάζεται για μια τυχαία διάρκεια από 2 έως 7 sec. Η αποστολή του ατόμου είναι να πατήσει ένα κουμπί την στιγμή που ακούει τον ήχο και να το αφήσει, τη στιγμή που ο ήχος δεν είναι πλέον αισθητός. Το κουμπί πρέπει να πατηθεί μέχρι 2 δευτερόλεπτα από την έναρξη του 59

60 ήχου και πρέπει να απελευθερωθεί μέχρι και 2 δευτερολέπτα αφού σταματήσει. Το επίπεδο του ήχου μειώνεται με βήμα 10 db μέχρι ότου δεν δοθεί καμία άλλη απάντηση από τον χρήστη, και στη συνέχεια αυξάνεται με βήμα 5 db μέχρι ο συμμετέχων να απαντήσει. Ο συντελεστής βαθμονόμησης ορίζεται ως το χαμηλότερο επίπεδο στο οποίο οι απαντήσεις συνέβησαν τουλάχιστον στα μισά της σειράς της αύξουσας διαδικασίας και απαιτείται οι δοθείσες απαντήσεις να είναι τουλάχιστον 2 για το συγκεκριμένο επίπεδο. Πραγματοποιείται με βήμα αύξησης 5-dB και μείωσης 10 db-βήματα όπως και μείωση 4 db και αύξηση 2 db αντίστοιχα [24] Μέθοδος Bekesy Η ακουομετρία Békésy δημιουργήθηκε από τον George von Békésy το 1947 ως μια βελτίωση της απλής διαδικασίας της ακοομετρίας. Η διαδικασία βασίζεται στην ύπαρξη ενός εξασθενητή ο οποίος μπορεί να ρυθμίσει την ένταση του σήματος και αναλόγως να αυξήσει ή να μειώσει κατά έναν σταθερό ρυθμό σε πολλά ντεσιμπέλ ανά δευτερόλεπτο (db/sec). Ο ακροατής έχει τον έλεγχο της δράσης του εξασθενητή. Με το πάτημα του διακόπτη απάντησης, ο ακροατής θα προκαλέσει την μείωση της έντασης του σήματος. Μετά την απελευθέρωση του διακόπτη απόκρισης, η ένταση του σήματος θα αυξηθεί. Τελικά το κατώφλι του ακροατή είναι κάπου μεταξύ του σημείου πίεσης και του σημείου απελευθέρωσης του διακόπτη-κουμπιού [25]. Εικόνα 18: Ακοόγραμμα απεικόνισης μεθόδου Bekesy 17. Η συχνότητα του σήματος που παρουσιάζονται αυξάνεται με ρυθμό 1 οκτάβα /60sec, ταυτόχρονα με την αλλαγή της έντασης του ήχου. Η αποστολή του ατόμου

61 που είναι υπεύθυνο για τον προσδιορισμό της τιμής αναφοράς, είναι να πατήσει ένα κουμπί στο άκουσμα του σήματος και να το κρατήσει πατημένο για όσο χρονικό διάστημα ο ήχος είναι ακουστός. Η ένταση του ήχου μειώνεται με ρυθμό 2 db/sec όταν είναι πολύ έντονος, αντίθετα αυξάνεται με την ίδια ταχύτητα, όταν ο ήχος πλέον δεν είναι αισθητός. Η τιμή της βαθμονόμησης προσδιορίζεται ως ο μέσος όρος των τιμών της έντασης του ήχου κατά την οποία σημειώνεται μεταβολή στο πάτημα του κουμπιού, αφού πρώτα έχουν απορριφτεί οι ακραίες μεταβολές βάσει των δοκιμών του Grubbs. Οι συντελεστές βαθμονόμησης καθορίστηκαν για τις συχνότητες των 125 Hz, 500 Hz, 1 khz, 2 khz, 4 khz, 6 khz και 8 khz. Η μέθοδος 6 χρησιμοποιεί ένα συνεχές σήμα. Στη Εικόνα 18 παρουσιάζεται ένα απλό ακουόγραμμα από το αυτί με την καλύτερη ακοή [24]. 3.3 Εφαρμογές βασισμένες στις νέες τεχνολογίες H εφαρμογή των Youngmin Na et al. η οποία δημοσιεύτηκε το 2014, περιγράφει εφαρμογές ακουστικών δοκιμών οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν οπουδήποτε και αν βρίσκεται ο χρήστης ανεξάρτητα από τον θόρυβο του περιβάλλοντος χρησιμοποιώντας, εκτός του κινητού και των ακουστικών, εξωτερικές συσκευές π.χ ηχόμετρο. Η συγκεκριμένη εφαρμογή διορθώνει αυτόματα την μετατόπιση του ακουστικού κατωφλίου (Hearing Threshold Shift, HTS) που προκαλείται, χρησιμοποιώντας το ενσωματωμένο μικρόφωνο του κινητού. Ανέλυσαν την αλλαγή του ακουστικού κατωφλίου που προκαλείται και ανέπτυξαν έναν αλγόριθμο διόρθωσης HTS με βάση την καταγεγραμμένη στάθμη θορύβου. Στην συνέχεια περιγράφεται η αναπτυξιακή διαδικασία της εφαρμογής που περιλαμβάνει τη διόρθωση και την βαθμονόμηση του συστήματος, χρησιμοποιώντας ένα μετρητή ηχητικής πίεσης (Sound Pressure Level-Meter). 61

62 Εικόνα 19: Διάγραμμα ροής της διαδικασίας προσδιορισμού ακουστικού ορίου σε θορυβώδη περιβάλλοντα [26]. Αρχικά ο χρήστης επιλέγει τη λειτουργία που αντιστοιχεί στον τύπο του θορύβου που αντιπροσωπεύει τον θόρυβο του περιβάλλοντος. Υπάρχουν δύο επιλογές είτε λευκός θόρυβο (white noise) ή θόρυβο φλυαρίας ( babble noise). Ο λευκός θόρυβος περιέχει όλα τα στοιχεία της συχνότητας, που αντιπροσωπεύουν συχνά ένα σύνθετο περιβάλλον, π.χ. ένα σταθμό του μετρό ή ένα εργοτάξιο. Ο θόρυβος σε χώρους, όπως σε μία καφετέρια μπορεί μοντελοποιηθεί από τον θόρυβο φλυαρίας. Αφού ο χρήστης επιλέγει ένα είδους θορύβου, η εφαρμογή καταγράφει αυτόματα το περιβαλλοντικό θόρυβο για ένα διάστημα περίπου των 5sec, χρησιμοποιώντας το ενσωματωμένο μικρόφωνο του κινητού (Εικ.19). Στη συνέχεια, ο χρήστης συνδέει τα ακουστικά και ξεκινάει τις δοκιμές καθαρού τόνου ώστε να εκτιμηθεί το όριο ακοής των τεσσάρων συχνοτήτων: 500, 1000, 2000, και 4000 Hz. Κατά τη διάρκεια δοκιμής, οι τόνοι παρουσιάζονται μέσω των συνδεδεμένων ακουστικών και έχουν διάρκεια 2sec. Εάν ο χρήστης ακούσει τον ήχο σε κάθε συχνότητα, ρυθμίζει την ένταση προς τα πάνω ή προς τα κάτω πιέζοντας τα αντίστοιχα κουμπιά. Με την επανάληψη αυτής της διαδικασίας, ο χρήστης μπορεί αποθηκεύσει την τιμή στο επίπεδο που μόλις άκουσε τον ήχο, η οποία ορίζεται ως το κατώτατο όριο ακοής. Τέσσερις συχνότητες δοκιμάζονται κατά σειρά οι 1000, 500, 2000, 4000 Hz, η οποία αποτελεί την αλληλουχία που χρησιμοποιείται γενικά σε μια κλινική ακουομετρία καθαρού τόνου. Για την βαθμονόμηση των παραγόμενων ήχων χρησιμοποιούνται ακουστικά και ένα ηχόμετρο. Ο ήχος σε ένα κινητό γενικά ελέγχεται βάσει μιας κλίμακας που κυμαίνεται από το 0 έως το 15. Στο επίπεδο 0 δεν παράγεται κανένας ήχος, ενώ στο επίπεδο 15 παράγεται ο υψηλότερος δυνατός ήχος. Με τη βαθμονόμηση του ακουστικού, θα μπορούσαμε να υπολογιστεί η ακριβής στάθμη εξόδου σε μονάδες db 62

63 SPL και όχι στην κλίμακα ήχων του κινητού. Στην Εικόνα 20 παρατίθενται τα αποτελέσματος βαθμονόμησης για έναν τόνο των 1000 Hz. Το επίπεδο ήχου σε μονάδες db SPL μετατράπηκε σε κλίμακα db HL βάσει του προτύπου ANSI S [26]. Εικόνα 20: Βαθμονόμηση Ακουστικού για καθαρό τόνο 1000 Hz [26]. Ο M. Szajko et al. το 2012 δημοσίευσαν την εφαρμογή τους για την ακοομετρία καθαρών τόνων. Η εφαρμογή παράγει ημιτονοειδής ήχους απευθείας από την κάρτα ήχου του υπολογιστή με ρυθμό δειγματοληψίας 44,1 khz και κωδικοποίηση 16-bit. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας βαθμονόμησης οι ήχοι παρουσιάζονται στο δεξί κανάλι του ακουστικού. Η διαδικασία του υπολογισμού του κατωφλίου ακολουθεί τις τυποποιημένες προδιαγραφές της ακοομετρίας, οι οποίες αναφέρθηκαν στο Κεφάλαιο 2. Η βαθμονόμηση και σε αυτή την εφαρμογή πραγματοποιείται για τις συνήθεις συχνότητες στα 80 db HL. Στην συνέχεια υπολογίζονται και οι αντίστοιχες τιμές μεταξύ των db HL βάσει της συνάρτησης που ακολουθεί. Όπου : είναι ο λόγος των τιμών πλάτους σε db. : είναι το πλάτος της τάσης και ορίζεται κατά τη διάρκεια της βαθμονόμησης. 63

64 :είναι το πλάτος της τάσης που διερευνάται. Εικόνα 21: α) Θέση του μικροφώνου μέτρησης β) Θέση ακουστικών γ) Ηχόμετρο Abatronic AB [27]. Για την βαθμονόμηση χρησιμοποιείται ένα ομοίωμα ανθρώπινης κεφαλής, ακουστικά και το ηχόμετρο Abatronic AB Ο αλγόριθμός της έρευνας απεικονίζεται στην Εικόνα 22. Επιλέγεται η συχνότητα η οποία θα βαθμονομηθεί πρώτη και στην συνέχεια αυξάνεται το πλάτος του σήματος έως ότου το ηχόμετρο μετρήσει 80 db HL. Η τιμή αυτή αποθηκεύεται και συνεχίζεται η ίδια διαδικασία για τις υπόλοιπες τιμές HL και συχνότητες. Στο τέλος της διαδικασίας οι τιμές αποθηκεύονται σε ένα αρχείο τύπου.txt και μπορούν να χρησιμοποιηθούν κάθε φορά που πραγματοποιείται η εξέταση. Η βαθμονόμιση είναι αναγκαίο να επαναληφθεί από την αρχή εαν αλλάξουν τα ακουστικά που χρησιμοποιούνται ή ακόμα και ο υπολογιστής. Συνεπώς η εφαρμογή έχει αρκετά μειονεκτήματα [27]. Εικόνα 22: Αλγόριθμος Βαθμονόμησης [27]. Παρόμοια εφαρμογή με αυτές που αναφέρθηκαν προτάθηκε από τους Ykhlef Faycal et al. με το όνομα CAUM (Computer AUdiometer) η οποία βασίζεται στο εξοπλισμό του υπολογιστή και στην κάρτα ήχου του. Είναι ένα λογισμικό το οποίo 64

65 αναπτύχθηκε στα Windows ώστε να προσομοιώνει εικονικά το ακοόμετρο στον υπολογιστή. Σε αυτή την δημοσίευση αναπτύσσεται μία απλή εκδοχή υπολογισμού ακουστικών μετρήσεων και στο τέλος συγκρίνονται τα αποτελέσματα με ένα πραγματικό ακοόμετρο (AC 50). Η εφαρμογή βασίζεται στις καμπύλες ακουστότητας (Fletcher & Munson, 1933) με τις οποίες περιγράφεται η εξάρτηση της έντασης των ήχων καθαρών τόνων από την συχνότητα. Οι καμπύλες ακουστότητας μπορούν να μετρηθούν, αρκετά εύκολα, ζητώντας από τον ακροατή να ταιριάξει την ένταση του τόνου μεταβλητής συχνότητας προς την ένταση ενός πρότυπου τόνου στα 1000 Hz. Μία ισοδύναμη τεχνική, που χρησιμοποιείται συχνά παρουσιάζει μία σειρά διαφορετικών επιπέδων ακρόασης τόνων και ο ακροατής πρέπει να συγκρίνει τους ήχους ανάλογα με το ποιός είναι δυνατότερος και ηπιότερος από τον αντίστοιχο φυσιολογικό τόνο. Το επίπεδο μετάβασης από τον δυνατό στον ήπιο τόνο λαμβάνεται ως το επίπεδο της υποκειμενικής ισότητας. Τελικά το επίπεδο της ακουστότητας σε μονάδες phons ενός τόνου σε κάθε συχνότητα λαμβάνεται ως το επίπεδο σε db SPL που έχει ίση ακουστότητα με έναν τόνο 1kHz. Αυτό σημαίνει ότι, για παράδειγμα, οποιοδήποτε ήχος που έχει ίδια ένταση με έναν τόνο 1 khz στα 40 db, έχει, εξ ορισμού, ένταση 40 phons. Η ιδέα ήταν να εκτιμηθεί η δυνατότητα μιας απλής κάρτα ήχου να δημιουργήσει επίπεδα ηχητικής πίεσης (SPL levels) στο φάσμα συχνοτήτων μεταξύ 125 και 8000 Hz μέσω ειδικευμένων ακουστικών. Μια άμεση λύση ήταν να μετρηθούν τα επίπεδα SPL χρησιμοποιώντας ένα κοινό ηχόμετρο. Με τον συγκεκριμένο τρόπο η ακρίβεια των μετρήσεων εξαρτάται από τον θόρυβο του περιβάλλοντος του δωματίου όπου πραγματοποιούνται οι μετρήσεις με αποτέλεσμα η διαδικασία να μην είναι αποδοτική. Η λύση ήταν να μετρήσουν την τάση κατά μήκος του ακουστικών ώστε να υπολογιστεί η αντίστοιχη τιμή SPL. Αρχικά υπολογίστηκε το υψηλότερο όριο τάσης εξόδου της κάρτας ήχου για κάθε μία συχνότητα. Τα ακουστικά που χρησιμοποιήθηκαν στην έρευνα ήταν TDH39P Telephonics. Στην συνέχεια υπολογίστηκε η τάση εξόδου μέσω των συγκεκριμένων ακουστικών τα οποία συνδέθηκαν σε ένα κλασσικό βαθμονομημένο ακοόμετρο το AC50. Αυτές οι μετρήσεις χρησιμοποιήθηκαν για να υπολογιστούν τα κατώτατα όρια των SPL που μπορούν να αναπαραχθούν από μία κάρτα ήχου. Στην εικόνα αναπαριστώνται οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν μέσω του ακοόμετρου AC50 [28]. 65

66 Εικόνα 23: Κατώτατα όρια παραγωγής καθαρών τόνων για κάθε συχνότητα [28]. Το 2016 από τον Seung-Won Shin προτάθηκε μια νέα μέθοδος βαθμονόμησης που χρησιμοποιεί τον κανόνα μάθησης δέλτα. Παρουσιάστηκαν καθαρά ημιτονοειδή σήματα διαφόρων επιπέδων πίεσης,από την μεγαλύτερη μέχρι την μικρότερη με διαφορά μεταξύ των ήχων 5 db. Με αυτή τη μέθοδο δοκιμής, ο χρήστης αφού εισάγει τα ακουστικά στο αυτί του επιβεβαιώνει το ελάχιστο ηχητικό επίπεδο έντασης του ημιτονοειδούς κύματος που παράγεται από μια μονάδα ήχου. Είναι πολύ σημαντικό να επιβεβαιωθεί ότι τα ακουστικά εκπέμπουν τη σωστή ένταση ώστε μετέπειτα να υπολογισθεί με ακρίβεια το επίπεδο του κατώτατου ορίου ακοής. Ωστόσο, λόγω της διαφοράς του κέρδους μεταξύ μίας γεννήτριας ήχου και ενός συστήματος δέκτη, το πραγματικό επίπεδο ηχητικής πίεσης που παράγεται από το ακουστικό μπορεί να αποκλίνει σημαντικά από εκείνη την τιμή που προβλεπόταν αρχικά. Ως εκ τούτου, αναπτύχθηκε ένας αλγόριθμος βαθμονόμησης ειδικά για αυτό τον ακοομετρικό έλεγχο με την χρησιμοποίηση του κανόνα μάθησης δέλτα για τον υπολογισμό των συντελεστών των βαρών. Η Εικόνα 24 παρουσιάζει τη μέθοδο για τον υπολογισμό των τιμών SPL για τη μέτρηση της πραγματικής έντασης των καθαρών τόνων, με ένα ηχόμετρο. Οι τόνοι που παράγονται αυξομειώνονται σταδιακά στο εύρος 25dB 80dB, ώστε να παρουσιαστούν στο επιθυμητό επίπεδο ηχητικής πίεσης, με ένα βήμα 5 db.οι συχνότητες που ελέγχονται είναι και σε αυτή την περίπτωση οι 250 Hz, 500 Hz, 1 khz, 2 khz, 3 khz, 4 khz, 6 khz, και 8 khz, αντίστοιχα. Για την μέτρηση των τιμών χρησιμοποιούνται τα ακουστικά Sennheiser HD 250 και το ηχόμετρο CESVA SC-30 με εύρος db [29]. 66

67 Εικόνα 24: Διαδικασία βαθμονόμησης σύμφωνα με τον Seung-Won Shin [29]. 67

68 68

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓHΣ Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η εφαρμογή που δημιουργήθηκε για την εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Αρχικά γίνεται αναφορά στην περιγραφή του προβλήματος και μοντελοποίηση του καθώς και στο περιβάλλον ανάπτυξης και στο λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε για την υλοποίηση του. Παρουσιάζεται μια λεπτομερής περιγραφή της εφαρμογής με στιγμιότυπα της. Τέλος περιγράφονται οι κύριες κλάσεις με τις σημαντικότερες μεθόδους στις οποίες βασίστηκε η κατασκευή και η λειτουργία του. 4.1 Περιγραφή προβλήματος Ο σύγχρονος τρόπος ζωής οδηγεί ολοένα και περισσότερους ανθρώπους σε πρόωρη απώλεια ακοής εξαιτίας του μονίμου θορύβου στο περιβάλλον. Επίσης η σταδιακή απώλεια της ακοής έρχεται φυσιολογικά με το πέρασμα των χρόνων. Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής είναι η δημιουργία μιας εφαρμογής η οποία θα επιτρέπει τη πρόσβαση σε οποιοδήποτε μέρος μέσω έξυπνης συσκευής για την διεξαγωγή ελέγχου ακουομετρίας καθαρών τόνων. Η εφαρμογή επιτρέπει την άμεση εξέταση της ακοής ακολουθώντας μία αλληλουχία βημάτων τα οποία αναπτύχθηκαν στις προηγούμενες ενότητες και αναλύονται εκτενέστερα στην συνέχεια. Ο χρήστης μπορεί να ανατρέξει στις παλαιότερες δοκιμές που έχει δημιουργήσει να τις συγκρίνει με τις νέες και να εντοπίσει την απώλεια ακοής σε κάθε αυτί ξεχωριστά και σε κάθε συχνότητα. Μέσω της διαδικασία σύγκρισης μεταξύ των δοκιμών που διενεργεί ο χρήστης, εντοπίζεται η απώλεια ακοής. Έχουν δημιουργηθεί αρκετές εφαρμογές οι οποίες είτε απαιτούν σύνδεση στο διαδίκτυο είτε απαιτούν την χρήση συγκεκριμένων ακουστικών για τα οποία έγινε η βαθμονόμηση. Στην παρούσα εφαρμογή δεν απαιτείται η σύνδεση στο διαδίκτυο όπως επίσης επιτρέπεται και η χρήση οποιοδήποτε τύπου ακουστικού. Η εφαρμογή προσδιορίζεται 69

70 για την χρήση ενός ατόμου καθώς δεν υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης διαφορετικών χρηστών. 4.2 Περιβάλλον ανάπτυξης και γλώσσα προγραμματισμού εφαρμογής Το πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη της παρούσας εφαρμογής αποτελεί το Android Studio 18. Είναι ένα ολοκληρωμένο περιβάλλον ανάπτυξης λογισμικού (IDE) Android εφαρμογών μέσα στο οποίο μπορεί να εκτελεστεί ο κώδικας και είναι ελεύθερα διαθέσιμο υπό την άδεια χρήσης Apache 2.0. To Android Studio είναι διαθέσιμο σε πρώιμο στάδιο για προεπισκόπηση ξεκινώντας από την έκδοση 0.1 τον Μάιο του 2013, έπειτα ξεκίνησε το δοκιμαστικό στάδιο από την έκδοση 0.8 που βγήκε τον Ιούνιο του Η πρώτη σταθερή έκδοση βγήκε το Δεκέμβριο του 2014, με την έκδοση 1.0. Τέλος η γλώσσα προγραμματισμού που χρησιμοποιήθηκε είναι η Java καθώς αποτελεί την επίσημη γλώσσα που χρησιμοποιείται για ανάπτυξη εφαρμογών Android Λογισμικό Android Το Android είναι λειτουργικό σύστημα για συσκευές κινητής τηλεφωνίας το οποίο τρέχει τον πυρήνα του λειτουργικού Linux και έχει σχεδιαστεί κυρίως για φορητές συσκευές με οθόνη αφής όπως έξυπνα κινητά και tablets. Εκτός από τις συσκευές με οθόνη αφής, η Google έχει αναπτύξει περαιτέρω λογισμικό για τηλεοράσεις, για αυτοκίνητα, ρολόγια χειρός, το καθένα με ένα εξειδικευμένο περιβάλλον εργασίας. Οι παραλλαγές του λογισμικού Android χρησιμοποιούνται επίσης για φορητούς υπολογιστές, κονσόλες παιχνιδιών, ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές και άλλα ηλεκτρονικά είδη. Αρχικά αναπτύχθηκε από την Google και αργότερα από την Open Handset Alliance [30]. Οι κατασκευαστές λογισμικού έχουν την δυνατότητα να αναπτύξουν κώδικα χρησιμοποιώντας την γλώσσα Java, και βιβλιοθήκες λογισμικού ανεπτυγμένες από την Google [31]. Το Android είναι το πιο

71 διαδεδομένο λογισμικό στον κόσμο. Οι συσκευές με Android έχουν περισσότερες πωλήσεις από τις αντίστοιχες συσκευές Windows, ios και Mac OS X. Εικόνα 25: Η αρχική οθόνη του Android 6.0 με εφαρμογές της Google Χαρακτηριστικά Android Παρακάτω θα παρουσιαστούν μερικά από τα κυριότερα χαρακτηριστικά και λειτουργίες που εξυπηρετούνται από το λογισμικό Android. Αποθήκευση Δεδομένων: Με τη χρήση βάσης δεδομένων SQLite παρέχεται η δυνατότητα αποθήκευσης. Συνδεσιμότητα : Υποστηρίζονται τεχνολογίες συμπεριλαμβανομένου GSM/EDGE, 3G, 4G, CDMA, UMTS, Bluetooth, Wi-Fi κ.α. Υποστήριξη Πολυμέσων : Υποστηρίζονται αρκετές μορφές ήχου καθώς και εικόνας, στατικής είτε κινούμενης. Μερικά παραδείγματα αποτελούν MP3, PEG, PNG, GIF, MPEG-4 SP κ.α

72 Περιήγηση στον Ιστό : Για την συγκεκριμένη διαδικασία το Android διαθέτει φυλλομετρητή που έχει βασιστεί στην τεχνολογία WebKit όπως και άλλοι φυλλομετρητής που μπορούν να αποκτηθούν δωρεάν από το Google play. Αποστολή Μηνυμάτων : Τρόποι ανταλλαγής μηνυμάτων αποτελούν τα SMS και ΜΜS. Υποστήριξη υλικού : Κάμερα, GPS, πυξίδα και επιταχυνσιόμετρο Αρχιτεκτονική του Android Η αρχιτεκτονική του Android χωρίζεται σε 5 κύρια επίπεδα και είναι τα εξής, το Επίπεδο των Εφαρμογών, το Επίπεδο Πλαισίου Εφαρμογών, το Επίπεδο Βιβλιοθηκών και το επίπεδο Εκτέλεσης. Το επίπεδο Εφαρμογών (Application): Υποστηρίζει της βασικές και τις κυριότερες λειτουργίες κάθε έξυπνης συσκευής μέσω κατάλληλων εφαρμογών που είναι προγραμματισμένες σε γλώσσα προγραμματισμού Java. Ενδεικτικά κάποιες από τις εφαρμογές είναι η υποστήριξη ανταλλαγής μηνυμάτων SMS, η αποθήκευση των επαφών του εκάστοτε χρήστη, η ύπαρξη χαρτών (Google Maps), το ξυπνητήρι το ημερολόγιο και άλλες πολλές. Επίπεδο Πλαισίου Εφαρμογών (Applications Framework): Παρέχοντας μια ανοιχτή πλατφόρμα ανάπτυξης, το Android προσφέρει στους προγραμματιστές τη δυνατότητα να προγραμματίσουν πολλές και καινοτόμες εφαρμογές. Στους προγραμματιστές δίνεται η ελευθερία να επωφεληθούν χρησιμοποιώντας πλήρως το hardware της συσκευής, να έχουν πρόσβαση σε υπηρεσίες εντοπισμού τοποθεσίας, να τρέξουν υπηρεσίες στο background, να θέσουν χρονοδιακόπτες, να προσθέσουν ειδοποιήσεις και πολλά άλλα. Παράλληλα παρέχεται πλήρης πρόσβαση στα ίδια τα API που χρησιμοποιούνται στις βασικές εφαρμογές που αναφέρθηκαν. Η αρχιτεκτονική της εφαρμογής έχει σχεδιαστεί για να απλοποιήσει την επαναχρησιμοποίηση συστατικών οποιοιδήποτε εφαρμογής σε άλλη εφαρμογή. Κάτω από το πλαίσιο των εφαρμογών υπάρχει ένα σύστημα από υπηρεσίες και συστήματα τα οποία περιλαμβάνουν: 72

73 Ένα πλούσιο και επεκτάσιμο σύνολο από γραφικά στοιχεία (Views) για την κατασκευή μιας εφαρμογής, συμπεριλαμβανομένων λιστών (lists), πλεγμάτων (grids), κουτιών κειμένου (text boxes), κουμπιών (buttons) και άλλων. Ένα διαχειριστή περιεχομένου (Content Manager) που επιτρέπουν στις εφαρμογές να έχουν πρόσβαση σε δεδομένα άλλων εφαρμογών (όπως οι Επαφές), ή να διαμοιράζοντα τα δικά τους δεδομένα. Ένα διαχειριστή πόρων (Resource Manager) για την πρόσβαση στους πόρους όπως strings, εικόνες, layout files. Έναν διαχειριστή ειδοποιήσεων (Notification Manager) ο οποίος επιτρέπει την προβολή ειδοποιήσεων στην μπάρα κατάστασης (status bar). Έναν διαχειριστή δραστηριοτήτων (Activity Manager) ο οποίος είναι υπεύθυνος τον κύκλο ζωής των εφαρμογών. Επίπεδο Βιβλιοθηκών (Android Libraries): Περιλαμβάνει ένα σύνολο από βιβλιοθήκες γραμμένες σε C και C++ οι οποίες χρησιμοποιούνται από διάφορα στοιχεία του συστήματος του Android. Οι δυνατότητες που προσφέρουν αυτές οι βιβλιοθήκες είναι προσβάσιμες στους προγραμματιστές μέσω του επιπέδου πλαισίου εφαρμογής. Επίπεδο Εκτέλεσης (Android Runtime): Το οποίο αποτελείται από ένα σύνολο από βασικές βιβλιοθήκες και την Dalvik Virtual Machine. Κάθε εφαρμογή Android τρέχει τη δική της διαδικασία μέσω της εικονικής μηχανής Dalvik. Η Dalvik έχει γραφτεί έτσι ώστε μια συσκευή να μπορεί να τρέξει πολλαπλές εικονικές μηχανές αποτελεσματικά. Η Dalvik εκτελεί αρχεία σε μορφή (.dex), η οποία έχει βελτιστοποιηθεί για ελάχιστη ποσότητα μνήμης. Πυρήνας του Linux: Το Android βασίζεται στον πυρήνα Linux έκδοση 2.6 για βασικές υπηρεσίες συστήματος όπως ασφάλεια, διαχείριση μνήμης, διαχείριση διεργασιών, στοίβα δικτύου, και οδηγούς συσκευών

74 Εικόνα 26: Επίπεδα Αρχιτεκτονικής Android Λειτουργικές απαιτήσεις εφαρμογής Η εφαρμογή που υλοποιήθηκε αναφέρεται μόνο για τα έξυπνα κινητά και tablets τα οποία έχουν λογισμικό Android. Η ελάχιστη έκδοση Android, η οποία είναι απαραίτητο να έχει η εκάστοτε συσκευή ώστε η εφαρμογή να είναι συμβατή, πρέπει να είναι Android 4.1 (JELLY_BEAN). Για την αναπαραγωγή της εφαρμογής και την εξαγωγή αποτελεσμάτων είναι απαραίτητη η σύνδεση ακουστικών οποιουδήποτε τύπου όπως, In-ear Headphones, On-Ear Headphones, Over-the-Ear Headphones κ.α. Η εφαρμογή δεν απαιτεί σύνδεση στο διαδίκτυο για την ανάκτηση και την αποθήκευση των δεδομένων

75 4.4 Αποθήκευση και ανάκτηση Δεδομένων με SQLite Σημαντικό ρόλο κατά την διάρκεια της υλοποίησης της εφαρμογής ήταν η αποθήκευση και η ανάκτηση δεδομένων τα οποία ήταν σημαντικά για την εξαγωγή αποτελεσμάτων. Στην συνέχεια του κεφαλαίου θα αναλυθεί περαιτέρω η δημιουργία και η χρησιμότητα της βάσης δεδομένων. Για την αποθήκευση και ανάκτηση συγκεκριμένης πληροφορίας χρησιμοποιήθηκε η βάση δεδομένων SQLite η οποία είναι ανοιχτού κώδικα. Η SQLiteDatabase είναι η βασική κλάση με την οποία μπορεί ο προγραμματιστής να διαχειριστεί μία βάση δεδομένων SQLite στο Android και παράλληλα παρέχει μεθόδους ώστε να πραγματοποιηθεί η σύνδεση της εφαρμογής με τη βάση, να διατυπωθεί το ερώτημα (query), να γίνει η ενημέρωση της βάσης δεδομένων καθώς και να τερματιστεί η λειτουργία της, με μεθόδους που παρέχει όπως insert(), update() και delete(). Δεν απαιτείται η εγκατάσταση της βάσης δεδομένων καθώς η συγκεκριμένη βάση είναι ενσωματωμένη σε όλες τις συσκευές με λογισμικό Android. Εάν ο προγραμματιστής δημιουργήσει μια βάση δεδομένων χωρίς να ορίσει το μονοπάτι που θέλει να αποθηκεύονται οι τιμές, το λογισμικό αποθηκεύει τις τιμές στο μονοπάτι DATA/data/App_name/databases /FILENAME εξ ορισμού [33]. 4.5 Εφαρμογή PTAudiometry και μέθοδοι Περιγραφή εφαρμογής Η εφαρμογή PTAudiometry δημιουργήθηκε με σκοπό την υλοποίηση της μεθόδου, ακοομετρίας καθαρών τόνων, καθώς αποτελεί την πιο διαδεδομένη μέθοδο για την αξιολόγηση του είδους και του βαθμού της απώλειας ακοής σε ενήλικες και παιδιά, άνω των τεσσάρων χρόνων. Η εφαρμογή παρέχει στον χρήστη μία γρήγορη εκτίμηση όσον αφορά την αντίληψη του ασθενούς στις διάφορες συχνότητες στις οποίες εξετάζεται όσο και για την σύγκριση ακοής μεταξύ των αυτιών. Ο χρήστης καλείται να βαθμονομήσεις ο ίδιος το σύστημα, με μεθόδους που αναφέρθηκαν στον Κεφάλαιο 3. Όπως αναφέρθηκε η εφαρμογή δεν απαιτεί σύνδεση στο Internet παρά μόνο την σύνδεση ακουστικών καθ όλη την διάρκεια της δοκιμής. 75

76 Εικόνα 27: Σήμα Εφαρμογής PTAudiometry. Ξεκινώντας την εφαρμογή εμφανίζεται η αρχική οθόνη του προγράμματος η οποία εμπεριέχει και το μενού πλοήγησης της εφαρμογής. Στο μενού της πλοήγησης υπάρχει η επιλογή έναρξης νέου τεστ (New Test), η επιλογή ανάκτησης και συνέχισης της τελευταίας δοκιμής που δημιουργήθηκε από το New Test (Continue previous test), η επιλογή να εμφανιστεί ή να διαγραφεί οποιοδήποτε αποθηκευμένο τεστ (See previous result), η επιλογή της βαθμονόμησης (Calibration), καθώς και πληροφορίες με το είδος του τεστ (Information about Test) και τον δημιουργό της εφαρμογής (About us). Η κλάση η οποία διαχειρίζεται τη συγκεκριμένη καρτέλα είναι StartScreen. Εικόνα 28: Αρχική καρτέλα εφαρμογής. 76

77 (α) (β) Εικόνα 29: Καρτέλα Information About Test (α) και Αbout us (β). Για την δημιουργία νέου τεστ αναγκαία προϋπόθεση αποτελεί η βαθμονόμηση του συστήματος. Εάν δεν έχει πραγματοποιηθεί προηγουμένως βαθμονόμηση και ο χρήστης επιλέξει την επιλογή New Test εμφανίζεται το αντίστοιχο μήνυμα προειδοποίησης ώστε να τον προτρέψει να ολοκληρώσει την διαδικασία βαθμονόμησης. (α) (β) Εικόνα 30: (α) Alert Dialog προειδοποιεί τον χρήστη εισέλθει στην βαθμονόμηση (β) Alert Dialog η βαθμονόμηση πρέπει να υλοποιηθεί από άτομο με φυσιολογική ακοή 77

78 Η βαθμονόμηση είναι απαραίτητο να υλοποιηθεί από ένα άτομο με φυσιολογική ακοή. Επιλέγοντας το κουμπί Calibration και με την προϋπόθεση ότι η διαδικασία δεν έχει ολοκληρωθεί προηγουμένως εμφανίζεται η καρτέλα η οποία ενημερώνει τον χρήστη να συνδέσει τα ακουστικά ώστε να προχωρήσει η διαδικασία. Εικόνα 31: Καρτέλα Headphones Μη Σύνδεση Ακουστικών, Σύνδεση Ακουστικών. Αν τα ακουστικά οποιοδήποτε τύπου δεν συνδεθούν, το κουμπί το οποίο θα οδηγήσει στην επόμενη δραστηριότητα δεν ενεργοποιείται. Η συγκεκριμένη καρτέλα είναι κοινή με την επιλογή του Νέου τεστ με την μόνη διαφορά πως εμφανίζεται διαφορετικό μήνυμα στις 2 διαδικασίες. Η κλάση η οποία διαχειρίζεται τη δραστηριότητα της καρτέλας είναι η Headphones. Με την σύνδεση των ακουστικών ενεργοποιείται το δεξί βελάκι-επόμενο το οποίο και οδηγεί στην επόμενη καρτέλα. Οι πληροφορίες που αναγράφονται στο πάνω μέρος της οθόνης, προτρέπουν τον εξεταζόμενο-χρήστη να επιλέξει το αυτί που πιστεύει πως ακούει καλύτερα του ήχους, μέρος που αποτελεί βασική επιλογή για την επιτυχημένη διαδικασία της βαθμονόμησης. Με την επιλογή αυτή ο ήχος θα εξέρχεται μόνο από το αντίστοιχο ακουστικό. Το κουμπί επόμενο ενεργοποιείται και σε αυτή την καρτέλα εάν ο χρήστης επιλέξει ένα εξ αυτών. H κλάση ChoosEar διαχειρίζεται την προαναφερθείσα καρτέλα (Εικ. 32). 78

79 Εικόνα 32: Καρτέλα επιλογή ωτός. Το επόμενο βήμα είναι η επιλογή της συχνότητας με σκοπό την εύρεση του συντελεστή βαθμονόμηση της κάθε μιας συχνότητας, λόγω του ότι οι συχνότητες διαφέρουν ακουστικά λόγω της ακουστότητας όπως αναλύθηκε στα προηγούμενα κεφάλαια. Υπάρχει η δυνατότητα επιλογής των συχνοτήτων: 250Hz, 500 Hz, 1 khz, 1500 Hz, 2 khz,,3 khz, 4 khz, 6 khz και 8 khz και η βαθμονόμηση όσων επιθυμεί, σε περίπτωση που θελήσει να εξεταστεί σε συγκεκριμένες συχνότητες. Όπως παρουσιάζεται στην Εικόνα 33 υπάρχουν εννιά κουμπιά που αντιστοιχούν στις προαναφερθείσες συχνότητες. Ο χρήστης επιλέγει τη συχνότητα και μετέπειτα το βελάκι-επόμενο. Οι συχνότητες που έχουν ήδη βαθμονομηθεί εμφανίζονται με πράσινο χρώμα με αποτέλεσμα να μην δίνεται η δυνατότητα επιλογής τους δεύτερη φορά. Μόλις πραγματοποιηθεί η βαθμονόμηση και αποθηκευτεί έστω και μία τιμή στη βάση δεδομένων, η οποία θα αναλυθεί μετέπειτα, εμφανίζεται η επιλογή Finish η οποία επιστρέφει τον χρήστη στην αρχική οθόνη του προγράμματος. Η SelectFrequencyCalibration είναι η κλάση που διαχειρίζεται την καρτέλα. 79

80 Εικόνα 33: Καρτέλα επιλογής συχνότητας για βαθμονόμηση. H επόμενη καρτέλα που παρουσιάζεται είναι η διαδικασία εύρεσης του συντελεστή βαθμονόμησης. Εικόνα 34: Καρτέλα Calibration διαδικασίας βαθμονόμηση. Στο πάνω μέρος της φόρμας εμφανίζονται οι πληροφορίες που είναι απαραίτητο να ακολουθήσει ένας χρήστης με φυσιολογική ακοή, ώστε να οριοθετήσει το κατώτατο όριο ακοής με σκοπό την αποθήκευση της τιμής αναφοράς βαθμονόμησης. Επίσης στην φόρμα αναγράφονται κατά σειρά η συχνότητα η οποία 80

81 έχει επιλεχθεί, η ένταση του ήχου και το αυτί που έχει επιλέγει. Η μέθοδος και η κλάση Calibration που διαχειρίζεται την διεργασία αναλύεται στην επόμενη ενότητα. Μόλις τελειώσει η διαδικασία της εύρεσης των κατώτατων ορίων ακοής του ατόμου με φυσιολογική ακοή το πρόγραμμα επιστρέφει στο αρχικό μενού. Σε εκείνο το σημείο μπορεί να επιλέξει ξανά την επιλογή Calibration με τις προηγούμενες τιμές να διαγράφονται και η διαδικασία να ξεκινήσει εξ' αρχής. Το κουμπί New test δημιουργεί ένα νέο τεστ με το οποίο ο χρήστηςεξεταζόμενος μπορεί να αξιολογήσει την ακοή του. Η επόμενη φόρμα που εμφανίζεται μετά την επιλογή για έναρξη νέου τεστ είναι ακριβώς η ίδια καρτέλα με την διαδικασία της βαθμονόμησης στην οποία απαιτείται από τον χρήστη να συνδέσει τα ακουστικά. Αφού εξεταστεί αν έχουν συνδεθεί τα ακουστικά στο κινητό ή στο tablet και ενεργοποιηθεί το κουμπί βελάκι-επόμενο καλείται ο χρήστης να επιλέξει το αυτί που επιθυμεί να ξεκινήσει η δοκιμή. Η φόρμα είναι ίδια με την αντίστοιχη της βαθμονόμησης μόνο που σε αυτή την περίπτωση δεν έχει σημασία από ποιο αυτί θα ξεκινήσει. Και στις δύο φόρμες οι κλάσεις που τις διαχειρίζονται είναι οι ίδιες με την βαθμονόμηση. Μετά την επιλογή του αυτιού επιλέγεται η συχνότητα δοκιμής. Εικόνα 35: Καρτέλα επιλογής συχνότητας προς εξέταση. Ανά πάσα στιγμή υπάρχει η δυνατότητα επιστροφής στην προηγούμενη καρτέλα. Η τελευταία καρτέλα που ουσιαστικά πραγματοποιείται η διαδικασία της ακοομετρίας καθαρών τόνων απεικονίζεται στην Εικόνα 36, η οποία εμπεριέχει οδηγίες σχετικά με τα βήματα που απαιτείται να ακολουθήσει ο εξεταζόμενος. Ακολουθούν οι παράμετροι της δοκιμής οι οποίες είναι κατά σειρά, η συχνότητα σε 81

82 Hz το ακουστικό επίπεδο που αναπαράγεται σε db και το αυτί που έχει επιλέγει. Δύο κουτιά (κουμπιά) Box 1 και Box 2 χρησιμεύουν για τον υπολογισμό του κατώτατου ορίου ακοής. Τα πλαίσια 1,2,3 εμφανίζουν τις επιτυχείς προσπάθειες του χρήστη κατά την διάρκεια της δοκιμασίας. Τέλος υπάρχει και το κουμπί Ι CAN T HEAR το οποίο μπορεί να το επιλέξει ο χρήστης σε περίπτωση που δεν ακούγεται κάποιος ήχος στους χαμηλότερους σε ένταση τόνους. Εικόνα 36: Καρτέλα διαδικασίας εύρεσης κατώτατου ορίου ακοής. Το πρόγραμμα επιστρέφει στην προηγούμενη σελίδα για την επιλογή νέας συχνότητας αυτόματα και εφόσον έχουν σημειωθεί 3 επιτυχείς προσπάθειες κατά την διαδικασία εύρεσης της τιμής του κατώτατου ορίου. Η τιμή, η συχνότητα και το αυτί στο οποίο πραγματοποιήθηκε η δοκιμή αποθηκεύονται στη βάση δεδομένων. Σε περίπτωση που ολοκληρωθεί η διαδικασία δοκιμής για την συχνότητα που επιλέχθηκε υπάρχει η δυνατότητα επιλογής νέας συχνότητας ή τερματισμός της διαδικασίας με την επιλογή του κουμπιού Finish (Εικ.37). 82

83 Εικόνα 37: Καρτέλα διαδικασίας επιλογής συχνότητας με την εμφάνιση επιλογής τερματισμού διαδικασία. Επιλέγοντας το κουμπί τερματισμού της διαδικασία εμφανίζεται η καρτέλα που καταγράφονται τα αποτελέσματα της δοκιμής στο ακοόγραμμα βάσει των προτύπων της ASHA. Ο οριζόντιος άξονας από αριστερά προς τα δεξιά αντιπροσωπεύει μια συχνότητα, σε Hertz (Hz). Ο γράφος ξεκινά με τις χαμηλότερες τιμές συχνοτήτων στην αριστερή πλευρά και τις υψηλότερες τιμές προς τα δεξιά. Το φάσμα των συχνοτήτων που επιτρέπει η εφαρμογή μας να δοκιμαστούν είναι τα 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 3000 Hz, 4000 Hz και 8000 Hz. O κάθετος άξονας του γράφου από πάνω προς τα κάτω αντιπροσωπεύει την ένταση σε μονάδες decibel HL (db). Εικόνα 38: Καρτέλα ακοογράμματος και αποτελεσμάτων. 83

84 Το ακοόγραμμα έχει χρωματισθεί ώστε να γίνει ευδιάκριτος ο διαχωρισμός του βαθμού απώλειας ακοής ως εξής: Φυσιολογική ακοή (-10-20dB), Ήπια απώλεια ακοής (21-40dB), Μέτρια απώλεια ακοής (41-70dB), Μέτρια προς σοβαρή απώλεια ακοής (70-90dB) και Βαριά απώλεια( db). Το σύμβολα που χρησιμοποιούνται για την καταγραφή των αποτελεσμάτων της ακουομετρίας είναι το «Ο» για το δεξί αυτί και το «x» για το αριστερό αυτί. Ο χρήστης μπορεί να επιλέξει τα αποτελέσματα του αριστερού (Left Ear) ή δεξιού αυτιού (Right Ear) που επιθυμεί να εμφανίσει ή ακόμα και τα δύο (Both Ears). Με το πάτημα του κουμπιού Menu το πρόγραμμα επιστρέφει στην αρχική οθόνη. Η κλάση που διαχειρίζεται την καρτέλα είναι η Audiogramm. Εικόνα 39: Καρτέλα ακοογράμματος και αποτελεσμάτων - Επιλογή δεξιού αυτιού. Εικόνα 40: Καρτέλα ακοογράμματος και αποτελεσμάτων- Επιλογή αριστερού αυτιού. 84

85 Τέλος με την επιλογή See previous result του μενού εμφανίζονται όλες οι δοκιμές που έχουν πραγματοποιηθεί από τον χρήστη. Ο χρήστης μπορεί να δει τα αποτελέσματα, να τα συγκρίνει μεταξύ τους ώστε να εντοπίσει την απώλεια ακοής με την πάροδο του χρόνου. Του δίνεται παράλληλα η δυνατότητα να διαγράψει όποια δοκιμή επιθυμεί. Ο χρήστης πρέπει να πατήσει συνεχόμενα το τεστ που επιθυμεί ώστε να του εμφανισθεί το παράθυρο στην κορυφή της οθόνης με τις ενέργειες της διαγραφής ή της προβολής. Σε περίπτωση που δεν επιθυμεί να προβεί σε καμία ενέργεια επιλέγει το κουμπί με το σύμβολο tick (Εικ.41). Τέλος του κουμπί με το βελάκι-πίσω εμφανίζει την αρχική οθόνη με το μενού. H κλάση ονομάζεται SavedTests. Εικόνα 41: Καρτέλα εμφάνισης αποθηκευμένων τεστ με δυνατότητα προβολής η διαγραφής. 85

86 4.6 Μέθοδοι Εφαρμογής και Κλάσεις Είναι απαραίτητο στο σημείο αυτό να αναφερθούν οι κύριες κλάσεις που δημιουργήθηκαν και οι μέθοδοι στις οποίες βασίστηκε η διαικπεραίωση της εφαρμογής Βάση δεδομένων εφαρμογής Δημιουργήθηκε μία βάση δεδομένων SQLite με σκοπό την αποθήκευση και ανάκτηση της πληροφορίας όποτε απαιτείται από το πρόγραμμα ή όποτε ο χρήστης επιθυμεί. Στην βάση δεδομένων αποθηκεύονται οι τιμές που χρειάζονται για την βαθμονόμηση τους συστήματος και τα κατώτατα όρια ακοής για κάθε συχνότητα, στο αυτί που επιλέχθηκε για την δοκιμή. Στην εικόνα παρουσιάζεται το διάγραμμα της βάσης δεδομένων το οποίο αποτελείται από τρεις πίνακες. Τον ΤestInfo, ο οποίος αποθηκεύει τις δοκιμές που πραγματοποιεί ο χρήστης και την ώρα και ημερομηνία εκτέλεσης τους. Τον DataInfo, ο οποίος αποθηκεύει τις πληροφορίες του τεστ, δηλαδή τις συχνότητες (FREQUENCY), την τιμή του ορίου ακοής (SPL) και το αυτί (EAR) της δοκιμής. Ως ξένο κλειδί έχει οριστεί το Testid που αναφέρεται στον πίνακα ΤestInfo (ID). Τέλος έχει δημιουργηθεί ο πίνακας CalibrationInfo στον οποίο αποθηκεύονται οι τιμές βαθμονόμησης (Calibration_limit) για τις αντίστοιχες τιμές των συχνοτήτων (Calibration Frequency). PK TEstInfo ID PK DataInfo ID Date_time FK1 FREQUENCY SPL EAR Testid CalibrationInfo PK ID Calibration_limit Calibration_frequency Εικόνα 42: Σχεδιάγραμμα Βάσης Δεδομένων. 86

87 4.6.2 Περιγραφή κλάσης GenerateSounds Η διαδικασία δημιουργίας και αναπαράστασης καθαρών τόνων σε διαφορετικές συχνότητες, απευθείας από την κάρτα ήχου της συσκευής, βασίστηκε στην παλμοκωδική διαμόρφωση (Pulse-code modulation PCM). Η PCM είναι ένας τρόπος διαμόρφωσης που δεν χρησιμοποιεί φέρον η οποία εμφανίστηκε αρχικά το 1948 για τη μετάδοση αναλογικού σήματος φωνής 4 khz. To μεταδιδόμενο (διαμορφωμένο) σήμα PCM είναι μια ψηφιακή αναπαράσταση του αναλογικού σήματος όπου το πλάτος του δειγματοληπτείται, κβαντίζεται και μεταδίδεται ως σειρά συμβόλων, συνήθως, δυαδικών (bit). Ο δέκτης από τους λαμβανόμενους παλμούς ανακτά τη ψηφιακή ακολουθία συμβόλων και ανακατασκευάζει το αναλογικό σήμα μέσω μετατροπέα D/A [34]. H κλάση που δημιουργήθηκε για την αναπαραγωγή και την δημιουργία ήχων είναι η GenerateSounds. Ένα από τα πιο απλά σήματα ήχου είναι το ημιτονοειδές κύμα. Είναι επίσης γνωστό ως καθαρός τόνος. Ένα καθαρό τόνος χαρακτηρίζεται από την συχνότητα f και ένα πλάτος A σύνφωνα με την συνάρτηση (7). Όπως αναφέρθηκε και στο προηγούμενο κεφάλαιο το ανθρώπινο αυτί είναι ικανό να ανιχνεύει ήχους μεταξύ 20Hz και 20kHz, εύρος το οποίο διαφέρει από άτομο σε άτομο. Η συχνότητα δειγματοληψία μουσικών σημάτων πραγματοποιείται περίπου δύο φορές πάνω από την μέγιστη συχνότητα ακοής, σύμφωνα με το θεώρημα Nyquist-Shannon, δηλαδή στα, 44100Hz ή 48000Hz (20kHz *3 < 44,1 khz). Για να χρησιμοποιηθεί το ημιτονοειδές κύμα για την επεξεργασία του σήματος χρειάζεται να γίνει δειγματοληψία. Η τιμή του ρυθμού δειγματοληψίας στον κώδικα μας ορίστηκε στα 44100Hz και ο χρόνος διάρκειας του τόνου στο 1sec. Ένα τελευταίο βήμα μετατροπής πριν την αναπαραγωγή του ήχου είναι αναγκαίο. Το πλάτος μπορεί να πάρει τιμές στο εύρος από [-1,1]. Σε ψηφιακούς ήχους που χρησιμοποιείται η μέθοδος PCM ορίζεται ο αριθμός των bits των πληροφοριών για κάθε δείγμα, ο οποίος και αντιστοιχεί άμεσα στην επίλυση του κάθε δείγματος [35]. Κάθε δείγμα αντιπροσωπεύει το πλάτος του σήματος σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο, και τα δείγματα είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα στο 87

88 χρόνο. Το πλάτος είναι η μόνη πληροφορία που αποθηκεύεται στο δείγμα, και συνήθως αποθηκεύεται είτε ως ακέραιο ή ως ένας αριθμός κινητής υποδιαστολής, που κωδικοποιείται ως ένας δυαδικός αριθμός με ένα σταθερό αριθμό ψηφίων: βάθος bit του δείγματος. Η μετατροπή σε 16 bit PCM μπορεί να πραγματοποιηθεί με τον πολλαπλασιασμό με το. Συνεπώς το κάθε δείγμα θα αντιστοιχεί σε 16 bit ή 2 bytes [36]. Το πλάτος μπορεί να πάρει τιμές στο εύρος [ , 32767] (Εικ.43) [37]. Εικόνα 43: Περίοδος Ημητονοειδούς σήματος [37]. Οι μέθοδοι της κλάσης GenerateSounds είναι οι εξής: generatetone(): Η συγκεκριμένη συνάρτηση δημιουργεί τους ήχους ανάλογα με το πλάτος και την συχνότητα που ορίζονται από τον χρήστη διάρκειας 1 sec. hanningwindow(): H μέθοδος hanning Window δημιουργήθηκε για την εφαρμογή του παραθύρου hanning στο δείγμα. Το φάσμα του παράθυρου hanning, περιλαμβάνει ένα κεντρικό λοβό διπλάσιου εύρους. Εν αντιθέσει οι πλευρικοί λοβοί του έχουν σημαντικά μειωμένο πλάτος, περιορίζουν τη διαρροή. Η συνάρτηση του παραθύρου hanning δίνεται από τον ακόλουθο τύπο [38]: playsound(): Αναπαραγωγή του ήχου ανάλογα με το αυτί αριστερό ή δεξί που έχει επιλεχθεί κατά την διάρκεια του προγράμματος. 88

89 4.6.3 Περιγραφή κλάσης Controller Η επόμενη κλάση που θα αναλυθεί είναι η Controller η οποία αναλαμβάνει ουσιαστικά την εύρυθμη λειτουργία του ακοομετρικού ελέγχου και την αποθήκευση των τιμών στη βάση δεδομένων. Η διαδικασία για την εύρεση του κατώτατου ορίου υλοποιήθηκε βάση της εφαρμογής του A. Sek et al. στην οποία σε κάθε δοκιμή για μία συγκεκριμένη συχνότητα υπάρχουν δύο πιθανά διαστήματα στα οποία ο ήχος μπορεί να ακουστεί. Αυτά τα διαστήματα γίνονται εμφανή τόση διάρκεια όση φωτίζονται με κίτρινο χρώμα τα κουτιά BOX 1 ή BOX 2. Αποστολή του χρήστη είναι να αποφασίσει σε ποιο από τα δύο κουτιά ο ήχος έγινε αντιληπτός επιλέγοντας το αντίστοιχο κουμπί. Με αυτόν τον τρόπο ο χρήστης δεν μπορεί να προσποιηθεί πως ακούει το σήμα δοκιμής. Εάν η απάντηση του είναι σωστή, δηλαδή αν ο χρήστης επέλεξε το BOX 1 και ο ήχος προήλθε από το συγκεκριμένο διάστημα, η διαδικασία επαναλαμβάνεται καθώς μειώνεται η ένταση του ήχου κατά 10 db χρωματίζοντας το με πράσινο χρώμα [39]. Αντίθετα αν η επιλογή του χρήστη είναι λάθος η ένταση αυξάνεται κατά 5 db χρωματίζοντας το αντίστοιχο κουμπί με κόκκινο χρώμα. Ύστερα από μία μικρή καθυστέρηση η επόμενη προσπάθεια θα ξεκινήσει. Αν ο χρήστης δεν επιλέξει κάποιο από τα δύο κουτιά και δεν ακούσει τον ήχο τότε του παρέχεται η επιλογή με το κουμπί Ι CAN T HEAR το οποίο αυξάνει την ένταση του ήχου κατά 5 db. Η εύρεση του κατώτατου ορίου υπολογίζεται όταν ο χρήστης θα δώσει τουλάχιστον 3 σωστές απαντήσεις στο ίδιο επίπεδο έντασης σε db. Οι κύριες μέθοδοι της κλάσης είναι οι εξής: start_process(): Η συγκεκριμένη μέθοδος καλείται ώστε να ξεκινήσει η διαδικασία και να αναπαραχθεί ο ήχος. Επιλέγεται τυχαία το κουτί-διάστημα στο οποίο θα ακουστεί ο ήχος και θα χρωματισθεί με κίτρινο χρώμα όσο ο χρόνος διαρκέσει. Στην συνέχεια χρωματίζεται με κίτρινο και το άλλο κουτί από το οποίο δεν ακούγεται ο ήχος. Όσο χρόνο διαρκεί η διαδικασία τα κουμπιά παραμένουν ανενεργά και ενεργοποιούνται ξανά στο τέλος για να επιλέξει ο χρήστης ένα εξ αυτών. user_selection(): Η μέθοδος αυτή δέχεται σαν όρισμα την επιλογή του χρήστη και εξετάζει αν η απάντηση που έδωσε είναι σωστή. 89

90 correct_answ(): Η συγκεκριμένη μέθοδος καλείται εφόσον ο χρήστης έχει δώσει σωστή απάντηση. Η ένταση του σήματος μειώνεται κατά 10 db. Ως όρισμα δέχεται την επιλογή του κουτιού από τον χρήστη. Το κουτί χρωματίζεται με χρώμα πράσινο. wrong_answ(): Παρόμοια με την μέθοδο correct_answ() η οποία καλείται εφόσον ο χρήστης δώσει λανθασμένη απάντηση. Η ένταση του σήματος αυξάνεται κατά 5 db. Το κουτί χρωματίζεται με χρώμα κόκκινο. db2amplitude(): Η συνάρτηση αυτή μετατρέπει τα decibel σε πλάτος για να την αναπαραγωγή του καθαρού τόνου. Η τιμή αναφοράς για την μετατροπή ανακτάται από τη βάση δεδομένων και ουσιαστικά με αυτή τη μέθοδο πραγματοποιείται και η βαθμονόμηση του συστήματος Περιγραφή κλάσης Threshold Με τη δημιουργία της κλάσης Threshold το πρόγραμμα υπολογίζει το κατώτατο όριο ακοής. Αποθηκεύονται προσωρινά οι τιμές έντασης σε db για όλες τις δοκιμές που πραγματοποίησε ο χρήστης για μία συγκεκριμένη συχνότητα. Στην συνέχεια ελέγχει αν οι επιτυχείς προσπάθειες είναι τρεις στο ίδιο επίπεδο έντασης ώστε να τερματιστεί η δοκιμή και παράλληλα να αποθηκευτεί η τιμή στη βάση δεδομένων. H πιο σημαντική μέθοδος της κλάσης είναι η is_threshold_find() η οποία εκτελεί την προαναφερθείσα διαδικασία Περιγραφή κλάσης Calibration Για την βαθμονόμηση της εφαρμογής ήταν απαραίτητο η εύρεση των τιμών αναφοράς και η αποθήκευση τους σε βάση δεδομένων για κάθε μία συχνότητα ξεχωριστά ώστε να μην απαιτείται ο επαναπροσδιορισμός των τιμών αναφοράς. Για τον υπολογισμό των τιμών χρησιμοποιήθηκε η αυξητική μέθοδος (μείωση 4-dB και αύξηση 2-dB) βιολογικής βαθμονόμησης που αναλύθηκε στο 2 ο Κεφάλαιο που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση του κατώτατου ορίου ακρόασης στην ακοομετρία καθαρών τόνων. 90

91 Η αποστολή του ατόμου είναι να πατήσει το αντίστοιχο κουμπί Ι CAN HEAR όταν αντιληφθεί τον ήχο, με το επίπεδο του ήχου να μειώνεται με βήμα 4 db και Ι CAN T HEAR όταν ο ήχος δεν είναι πλέον αισθητός και το επίπεδο του ήχου αυξάνεται κατά 2 db. Ο συντελεστής βαθμονόμησης ορίζεται ως το χαμηλότερο επίπεδο στο οποίο οι απαντήσεις συνέβησαν τουλάχιστον στα μισά της σειράς της αύξουσας διαδικασίας και απαιτείται οι δοθείσες απαντήσεις να είναι τουλάχιστον 2 για το συγκεκριμένο επίπεδο [39]. Ένα παράδειγμα της διαδικασίας που ακολουθείται με αύξηση 10 db και μείωση 5 db παρουσιάζεται στην Εικόνα 44. Εικόνα 44: Στιγμιότυπο Αυξητικής μεθόδου, αύξηση-10 db και μείωση-5 db 23. H μέθοδος που εφαρμόζει την αύξουσα διαδικασία, ελέγχει αν το κατώτατο όριο έχει βρεθεί και αποθηκεύει την τιμή στην βάση δεδομένων είναι η calibration_coeff_ find(). Επίσης δημιουργήθηκε και η μέθοδος db2amplitude() η οποία δέχεται ως όρισμα decibel και επιστρέφει πλάτος. Για την μετατροπή η τιμή αναφοράς ορίστηκε Περιγραφή κλάσης DataModel και GraphView Οι κλάσεις DataModel και GraphView δημιουργήθηκαν με σκοπό την ανάκτηση και προβολή των αποτελεσμάτων στο ακοόγραμμα. Η DataModel συλλέγει