號角狀聲孔對耳模聲學特性的影響

胡旭君 龐珞

耳模系統作為助聽器的一個重要部分,它的聲學特性對助聽器最終的聲輸出具有重要影響。耳模系統包括從助聽器受話器的出口到耳道內出聲孔頂端的整個通道部分，它的基本功能是更有效地傳遞聲信號且使受話器至鼓膜的頻響更理想。該系統可對助聽器(尤其對于耳背式助聽器)性能產生重大影響，因此在選配助聽器時應給予充分重視。影響耳模聲學特性的因素主要有通氣孔、阻尼與聲孔，可以通過其中一個或將多個組合來對耳模進行聲學修飾[1]。通氣孔可增加250、500 Hz聽閾低于45 dB HL助聽器佩帶者的舒適度和聲質量，解決堵耳效應[2]；阻尼可平滑1 000～4 000 Hz頻率范圍內的共振峰；號角狀聲孔對3 000 Hz以上高頻聲的放大可達10～12 dB,反號角狀聲孔可減少高頻放大[3]。對于高頻聽力損失嚴重的患者，號角狀聲孔是突出高頻放大的主要方法[4]。國外一些著名的聽力學家如Pirzanski等[5]都對號角狀聲孔進行了研究，而國內對這方面的研究還很少。本研究旨在研究不同規格號角狀聲孔對耳模聲學特性的影響，尋找出對我國正常成人耳發揮最大號角效應時，號角狀聲孔的出口段直徑與長度值，為制作號角狀聲孔的耳模提供參考數據。

1 資料與方法

1.1研究對象 選取5名在校大學生為實驗對象，耳部結構正常，因本研究的號角狀聲孔出口段最長為14 mm，出口段直徑最大為5 mm，為滿足實驗要求，實驗對象的耳道均要求較直較大。

1.2設備 耳模制作的全套工具設備和材料、丹麥唯聽數字型耳背式助聽器(型號為Senso Dive-9M )、Madson Electrical (ME) 公司Aurical真耳分析儀(在Noah平臺下進行操作)。

1.3研究方法

1.3.1調試助聽器 在Noah 3中輸入一個50 dB平坦型聽力損失圖，默認助聽器調試界面所給增益，所有微調均處于關閉狀態。

1.3.2制作耳模 為每名實驗對象制作耳模7只，除常規直徑為2 mm聲管耳模外，其他6只規格如下：①號角狀聲孔出口段長度保持11 mm不變，直徑分別為3、4、5 mm；②號角狀聲孔出口段直徑保持4 mm不變，出口段長度分別為8、11、14 mm(圖1)。

圖1 耳模規格示意圖

規格：進口段直徑2 mm，出口段直徑4 mm，出口段長度11 mm

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

1.4統計學方法 實驗數據分析由EXCEL軟件進行統計描述，使用均值計算統計不同頻率處的真耳插入響應平均值。本實驗選取了真耳插入響應曲線中0.25、0.5 、1、1.8、2、3、4.2、5 kHz這8個頻率點進行分析。因為在1.8與4.2 kHz兩個頻率點附近，不同規格號角狀聲孔的真耳插入響應都出現了明顯的峰值，所以本實驗統計了這兩個頻率點的真耳插入響應值(實驗結果中的圖2與圖3是使用MATLAB軟件將實驗數據轉化為直觀圖形)。

2 結果

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

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

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

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

2.3本次實驗得出最佳聲學特性的號角狀聲孔為出口段直徑4 mm，長度為11 mm，具體規格為直徑在2、3、4 mm之間呈臺階式變化，其相對應直徑的長度依次為12、19與11 mm(即2 mm直徑段長度為12 mm；3 mm直徑段長度為19 mm；4 mm直徑出口段長度為11 mm)(圖4)。此時高頻的增益最大，在1.8～5 kHz之間大約可達9～13 dB的增益。

注：*為第二次用2 mm聲管所測得的數據，故與表1中常規2 mm聲管的數據有所差異

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

圖4 最佳聲學特性的號角狀聲孔規格

3 討論

3.1耳模對助聽器的機械修整作用 隨著數字助聽器技術的不斷發展，驗配師習慣通過調試軟件對助聽器的增益和頻響進行調節，而逐漸遺忘了耳模的機械修整效果。目前數字電子技術越來越先進，助聽器調試軟件的功能也越來越完善，但這并不能解決所有問題。譬如部分聽障患者佩帶助聽器后會有堵耳效應，雖然有堵耳效應管理器(唯聽)、堵耳控制功能(斯達克)等芯片控制，但對于一些有中耳炎癥、油性耵聹或耳道較濕的用戶，提供一個有適當通氣孔的耳模既能提高佩帶舒適度又可避免誘發一些耳道疾病。對于一些反饋處理技術不成熟的助聽器產品，為用戶定制一個合適的號角狀聲孔耳模，可以在不增加助聽器輸出的情況下，在高頻獲得額外的9～13 dB的增益，從而降低聲反饋發生的機率。另外，臨床上有一些低頻聽力較好甚至正常、但高頻聽力較差的用戶，選擇佩帶外形輕巧的耳內受話器(RIC)助聽器，配套使用的開放式耳塞牢固性和密封性都比較差，容易遺失或嘯叫，因此定制一個半空的外殼，將受話器裝入其中，能增加固定性與密封性，防止助聽器遺失，也能避免發生聲反饋。而且在運用助聽器軟件調試技術的同時，適當地結合一些耳模或外殼的機械修整技術，能更好地解決臨床問題。

3.2不同規格號角狀聲孔對耳模聲學特性的影響 從文中結果可明顯看出在500、250 Hz及更低頻段，所有規格號角狀聲孔所得到的REIR值與普通聲孔基本相同，2 mm聲管在1 kHz處有最大峰值，而其他各種規格聲管在1.8 kHz附近卻出現了明顯峰值，這個差異與聲孔的直徑有關，但無論何種規格的號角狀聲孔都能放大高頻，這說明號角狀聲孔對低中頻的聲學效應產生的影響小，對高頻聲有放大作用。

從本研究結果可以看出，號角狀聲孔的直徑并不是越大越好，受話器是一個高阻抗源，鼓膜是一個中等阻抗負載，號角狀聲孔就相當于一個阻抗匹配器，逐漸改變聲壓直到達到與鼓膜相匹配，所以只有合適的號角狀規格才可達到最佳的匹配效果。本研究得出號角效應發揮最佳時的聲管規格為直徑在2、3、4 mm呈臺階式變化，與直徑的對應的長度依次為12、19與11 mm。

本試驗測得5名試驗對象使用各種規格號角狀聲孔時的REIR值在1.8 kHz附近都出現了明顯峰值，均值為78 dB SPL左右，而在2 kHz的REIR均值為75 dB SPL左右，與國外一些研究報告顯示號角狀聲孔在2 000～5 000 Hz達10～15 dB增益的結論[6]有所不同，這個差值與號角狀聲孔開口段直徑與始端直徑的比率有關，也可能是由于中國人與外國人之間的生理結構差異所造成的，如不同殘余耳道容積、中耳阻抗等，在臨床調試助聽器時可作為參考。

3.3號角狀聲孔應用時需注意的問題

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

②號角狀聲孔在小兒的應用。大多數非常重要的言語信息集中在中高頻，而很多小兒高頻聽力損失嚴重，需要較多的高頻放大，因此高頻補償對小兒學語是很重要的[7]。臨床研究顯示，號角狀聲孔對小兒是有幫助的，號角狀導聲管能夠降低助聽聽閾均值、提高言語識別率[8]。在兒童個案研究中，也證實通過改變耳模聲孔形狀和內徑，如將耳模聲孔變為號角狀增大聲孔內徑，助聽效果會有很大改善[9]。但有作者提出小兒根本不需要使用號角狀聲管，因為聲學共振是聲管與耳道阻抗失匹配下的結果，而在小兒耳道和鼓膜的阻抗接近于聲管的阻抗，因此助聽器頻響可能會得到較滿意的平滑度[10]。

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

使用號角狀聲孔耳模是一個很重要的放大高頻聽力的方法，它能增加助聽器頻寬、補償高頻插入損失、增加言語可懂度、提高聲音質量，這對高頻損失比較嚴重的患者尤為重要。但在臨床應用時，尤其在對于小兒的應用中，需要結合其生理聲學特性，判斷號角狀聲孔耳模是否適用。

4 參考文獻

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11 Ingrao B.Mor than meets the ear:understanding and optimizing your child’ear molds[J].Volta Voices,1999,11:26.

12 韓德民，許時昂. 聽力學基礎與臨床[M].北京：科學技術文獻出版社，2005.13～15.