Akustik bei Hörtests: Wenn Technik auf Umwelt trifft

Laut einer in PubMed veröffentlichten Studie erhöhen Umgebungsgeräusche in nicht schallgedämmten Räumen die Fehlertoleranz bei der Hörschwelle, insbesondere bei niedrigen und hohen Frequenzen. Solche Verzerrungen können zu Fehldiagnosen, unangemessenen Behandlungen oder unnötigen Nachuntersuchungen führen. Das Risiko steigt, wenn die Raumakustik vernachlässigt wird.

Selbst modernste Hörgeräte oder maschinell lernende Signalverarbeitungssysteme können die Klarheit nicht vollständig wiederherstellen, wenn die Testumgebung schlecht ist. Die Technologie ist auf saubere Eingänge angewiesen. Wenn diese durch Hintergrundgeräusche, Reflexionen oder Maskierung beeinträchtigt werden, leidet die Leistung des Systems.

 

Wahrnehmungsverzerrungen durch schlechte akustische Umgebungen verstehen

 

Bevor wir uns mit spezifischen Verzerrungen befassen, sollten wir uns bewusst machen, dass die Räume, in denen Hörtests durchgeführt werden, eine entscheidende Rolle für die Ergebnisse spielen. Sind die Umgebungsgeräusche zu laut, reflektieren Wände und Oberflächen den Schall übermäßig oder sind die Geräte schlecht isoliert, liefert selbst die präziseste Technologie nur eingeschränkte Ergebnisse. Ein Großteil der Wahrnehmungsfehler in der Audiologie entsteht nicht durch fehlerhafte Hardware, sondern durch Umgebungen, die die zu untersuchenden Signale verzerren.

Hintergrundgeräusche und Maskierung

Maskierung tritt auf, wenn Hintergrundgeräusche die Testsignale überdecken oder mit ihnen konkurrieren, wodurch die Erkennung leiser Geräusche erschwert wird. Beispielsweise kann ein leises Brummen einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage bei der Tonaudiometrie subtile Konsonanten überdecken.

Untersuchungen zeigen, dass Umgebungsgeräusche über etwa 30 dBA die Hörschwellen in industriellen Screening-Umgebungen deutlich erhöhen und die Testgenauigkeit beeinträchtigen. Schon bei wenigen Dezibel, die diesen Pegel überschreiten, werden die Testergebnisse unzuverlässig, da die gemeldeten Schwellen höher sind als die tatsächliche Hörempfindlichkeit des Probanden.

Nachhall, Echo und Reflexionen

Nachhall und Echo entstehen, wenn Schall von Oberflächen abprallt und nach dem ursprünglichen Signal zum Zuhörer zurückkehrt. Diese Reflexionen können die Wahrnehmung und Verarbeitung von Testtönen oder Sprachsignalen beeinträchtigen. Dies kann zu verzögertem Einsetzen, verschwommenem Klang oder der Maskierung leiserer Geräusche führen und so die Ergebnisse der Hörprüfung verfälschen. Das Verständnis der Entstehung dieser Verzerrungen hilft bei der Gestaltung besserer Testumgebungen und der Gewährleistung der Genauigkeit.

Die Studie „Do Room Acoustics Affect the Amplitude of Sound-Field Auditory Steady-State Responses?“ von Valentina Zapata-Rodriguez, Søren Laugesen, Cheol-Ho Jeong, Jonas Brunskog und James Harte (2021) untersuchte die akustischen Steady-State-Reaktionen im Schallfeld (ASSR) unter verschiedenen Raumbedingungen. Sie fanden heraus, dass der ASSR-Pegel in Räumen mit höherem Nachhall im Vergleich zu reflexionsarmen Referenzräumen signifikant abnahm.

Diese Verringerung betrifft insbesondere die Modulation des Reizes, was wiederum die Klarheit der Reaktion verringert und längere Messzeiten erfordert, um die Schwelle genau zu ermitteln.

Auch die Erkennungsraten für höhere Harmonische waren in halligen Räumen stärker beeinträchtigt. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Reflexionen und Nachhall das Signal-Rausch-Verhältnis für wichtige Hörtests verringern und es daher schwieriger machen, die Hörschwellen der Patienten genau zu bestimmen.

 

 

Spezifische Wahrnehmungseffekte und klinische Implikationen:

• Durch den Nachhall werden die Testtöne verwischt, sodass ein eigentlich scharfer, diskreter Ton in die Länge gezogen wird und sich mit seinen eigenen Reflexionen überschneidet. Dadurch wird es für die Patienten schwierig, den genauen Anfang oder das Ende eines Tons zu erkennen.
• In Räumen mit längerer Abklingzeit und ausgeprägtem Nachhall sind höhere Frequenzbänder (2 kHz, 4 kHz) stärker betroffen; Testtöne in diesen Frequenzen verlieren an Klarheit, sodass Ärzte den Hörverlust im Hochfrequenzbereich möglicherweise überschätzen.
• Die Echoschwelle (die Verzögerung, ab der Reflexionen als separate Echos wahrgenommen werden) steigt bei Hörgeschädigten an. Sie benötigen längere Verzögerungen, um zwischen Direktschall und Reflexionen zu unterscheiden. Dies verzögert die Reaktion und erhöht den Testschwierigkeitsgrad.

Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Kontrolle des Nachhalls in audiologischen Testräumen. Eine geeignete Verkleidung, die Absorption reflektierten Schalls, eine Raumgestaltung mit begrenzten harten Oberflächen und die Verwendung von Abschirmungen tragen dazu bei, diese Verzerrungen zu reduzieren. Durch die Kontrolle der Reflexionen werden Beurteilungen zuverlässiger, Schwellenwerte präziser und Behandlungspläne angemessener.

Frequenzspezifische Effekte

Verzerrungen in Hörtests sind selten über alle Frequenzen hinweg gleichmäßig. Niederfrequente Geräusche , wie z. B. Maschinengeräusche, überdecken niederfrequente Testtöne am stärksten. Hochfrequente Reflexionen von harten Oberflächen stören Sprachsignale und die Energie in den höheren Frequenzbändern.

So zeigen beispielsweise Tests der Sprachverständlichkeitsschwelle (SRT), dass sich die Werte in lauten, hallenden Räumen bei bestimmten Frequenzen stärker verschlechtern; auch die Dynamikbereichskompression in Hörgeräten verhält sich unterschiedlich, je nachdem, ob niedrige oder hohe Frequenzen das Geräusch- oder Reflexionsprofil dominieren.

 

Was Signalverarbeitung und ML leisten können und wo ihre Grenzen liegen

 

Moderne Hörtests basieren nicht nur auf der Akustik. Signalverarbeitungstools und Algorithmen des maschinellen Lernens (ML) werden zunehmend in Hörgeräte, audiologische Software und Remote-Testplattformen integriert. Diese Technologien verbessern die Leistung in lauten Umgebungen und bieten Klinikern bessere Interpretationswerkzeuge. Sie haben jedoch klare Grenzen, insbesondere wenn die akustische Umgebung alles andere als optimal ist.

Wichtige Werkzeuge zur Signalverarbeitung

Mehrere bewährte Tools unterstützen Hörtests. Die Dynamikbereichskompression passt die Lautstärke so an, dass leise Geräusche hörbar sind, während laute Geräusche nicht übertönen. So können Patienten ein breiteres Spektrum an Eingangssignalen wahrnehmen. Algorithmen zur Rauschunterdrückung analysieren Schallwellen, um gleichmäßige Hintergrundgeräusche wie Lüftergeräusche zu identifizieren und im Verhältnis zu Sprachsignalen zu reduzieren.

Richtmikrofone verbessern das Signal-Rausch-Verhältnis, indem sie sich auf Geräusche aus einer Richtung konzentrieren, normalerweise vor dem Zuhörer, und gleichzeitig Störungen aus anderen Richtungen reduzieren.

Jüngste Fortschritte im maschinellen Lernen haben leistungsstarke neue Funktionen eröffnet. Beispielsweise können Deep-Learning-Rauschfiltersysteme entrauschte Audiosignale von Smartphones an Hörgeräte streamen. In einer Studie verbesserte dieser Ansatz die Sprachverständlichkeit in Tests zur Sprachverständlichkeitsschwelle (SRT) um etwa 1,6 dB und steigerte die Benutzerzufriedenheit um 40 Prozent.

Diese Ergebnisse zeigen, wie künstliche Intelligenz die Leistung von Hörgeräten verbessern kann, insbesondere in Umgebungen mit konstantem Hintergrundlärm.

Grenzen der Verarbeitung in Umgebungen mit schlechter Akustik

Trotz dieser Innovationen kann Technologie allein nicht alle akustischen Probleme lösen. Bei sehr lauten, plötzlichen oder stark reflektierenden Geräuschquellen geraten Signalverarbeitungstools ins Stocken. Komprimierungsalgorithmen können beispielsweise Verzerrungen verursachen, wenn sich die Lautstärke mehrerer Geräusche schnell ändert, was zu einer unnatürlichen Klangqualität führt.

Ebenso können Algorithmen zur Rauschunterdrückung versehentlich Sprachbestandteile zusammen mit Hintergrundgeräuschen unterdrücken, was die Testgenauigkeit beeinträchtigt. Studien zur Dynamikkompression bestätigen, dass Verzerrungen zu einem echten Problem werden, wenn sich Sprache und Rauschen überlagern. Dies unterstreicht die Tatsache, dass eine schlechte Akustik die Leistungsfähigkeit der Technologie einschränkt.

Ferntests und Umgebungsgeräuschüberwachung

Die Fernaudiometrie hat sich deutlich ausgeweitet und ermöglicht es Patienten, Tests von zu Hause aus mithilfe von Apps und kalibrierten Headsets durchzuführen. Studien zeigen, dass diese Systeme selbst bei Umgebungsgeräuschen eine Test-Retest-Reliabilität von etwa 5 dB erreichen. Sobald der Geräuschpegel jedoch bestimmte Schwellenwerte überschreitet, lässt die Genauigkeit nach.

Dies unterstreicht die Bedeutung der Überwachung der akustischen Umgebung während der Tests. Viele Plattformen verfügen mittlerweile über eine Geräuschüberwachung oder eine automatische Kalibrierung, die den Test unterbricht oder anpasst, wenn die Bedingungen ungeeignet sind.

 

 

Wie die akustische Umgebung die Technologie für mehr Genauigkeit ergänzt

 

Der Einsatz von Signalverarbeitung und fortschrittlichen Hörtechnologien in akustisch kontrollierten Umgebungen verbessert ihre Wirksamkeit erheblich. Ohne die Kontrolle von Umgebungsgeräuschen, Echos oder Leckagen stoßen selbst die besten Algorithmen an ihre Grenzen. Die akustische Umgebung bildet die Grundlage für die Leistungsfähigkeit der Technologie.

Akustikkabinen und -gehäuse

Akustikkabinen und -gehäuse reduzieren Umgebungsgeräusche und Reflexionen auf ein Niveau, das Signalverarbeitung und ML-Tools optimal unterstützt. Gehäuse isolieren die Testquelle von Hintergrundgeräuschen, sorgen für eine stabile Akustik und reduzieren den Nachhall. Normen für audiometrische Kabinen legen den maximal zulässigen Umgebungsgeräuschpegel über alle Frequenzbänder hinweg fest.

Beispielsweise erfordern Tests mit supraauralen Ohrhörern je nach Testbedingungen typischerweise Umgebungsgeräusche von 21–37 dB SPL oder weniger für Frequenzen zwischen 500 Hz und 8000 Hz. Kabinen, die diese Schwellenwerte einhalten, liefern zuverlässigere und wiederholbarere Messungen.

Studien, in denen Kabinenumgebungen mit Umgebungen ohne Kabinen verglichen wurden, zeigen, dass die Schwellenfehler erheblich sinken, wenn Umgebungsgeräusche und Reflexionen kontrolliert werden, und die Ergebnisse der Patienten besser mit der tatsächlichen Hörempfindlichkeit übereinstimmen.

Hybride Ansätze

Echte Verbesserungen ergeben sich oft durch die Kombination einfacher akustischer Maßnahmen mit fortschrittlichen Verarbeitungstechnologien. Kleine Anpassungen im Raum, wie das Anbringen von Paneelen, das Abdichten von Lücken oder die Verwendung von Teppichen, ergänzen die Signalverarbeitung und führen zu kostengünstigen Genauigkeitssteigerungen.

Hier sind Beispiele für Erfolge:

• Kliniken, die tragbare Geräte in ruhigen Räumen verwenden und zusätzlich Kopfhörer einsetzen, zeigten eine Test-Retest-Varianz von etwa 5 dB, selbst ohne volle Kabinen, vorausgesetzt, die Umgebungsgeräusche blieben unter den Standards.
• Audiologen, die Schaumstoffplatten einsetzten und Türspalten abdichteten, konnten in Kombination mit ML-betriebenen Hörgeräten eine Verbesserung der Sprachverständlichkeitsschwellen (SRT) feststellen.

Diese Hybridsysteme stützen sich nicht nur auf die Umgebung, sondern auch auf die Technologie. Wenn beide aufeinander abgestimmt sind, werden die Beurteilungen konsistenter, die Ergebnisse valider und die Patientenergebnisse vertrauenswürdiger.

 

Interaktion zwischen Technik und Akustik planen: Was Manager tun sollten

 

Um sicherzustellen, dass Hörtests präzise sind und Signalverarbeitungstechnologien ihr volles Potenzial entfalten, muss die akustische Umgebung systematisch bewertet und verwaltet werden. Dieser Planungsprozess hilft Facility Managern und Betriebsleitern, fundierte Entscheidungen über Geräte, Tests und Raumanpassungen zu treffen.

Beginnen Sie zunächst mit einer Umgebungsgeräuschbewertung und einem akustischen Profil. Verwenden Sie kalibrierte Schallpegelmesser mit Oktav- oder Terzbandfiltern, um die Umgebungsgeräusche im Testraum unter typischen Betriebsbedingungen zu messen. Vergleichen Sie die gemessenen Pegel mit den maximal zulässigen Umgebungsgeräuschpegeln (MPANLs) gemäß Normen wie ANSI S3.1-1999(R2018) und ISO 8253-1:2010, um zu überprüfen, ob die Umgebung die erforderlichen Grenzwerte für verschiedene Frequenzen einhält. Überschreiten die Messwerte die MPANLs, identifizieren Sie dominante Lärmquellen und Frequenzbänder, um gezielte Maßnahmen ergreifen zu können.

 

 

Wählen Sie eine Technologie, die hinsichtlich ihrer Möglichkeiten und Einschränkungen auf die Raumumgebung abgestimmt ist. Bei höheren Umgebungsgeräuschen in bestimmten Niederfrequenzbändern sollten Sie sich für Hörgeräte- oder Audiometersysteme mit einstellbarer Signalverarbeitung entscheiden, z. B. durch Frequenzabsenkung, Richtmikrofone oder erweiterte Geräuschunterdrückung, anstatt für Systeme mit geringerer Verarbeitungsleistung. Stellen Sie sicher, dass die Geräte die Überwachung von Umgebungsgeräuschen unterstützen oder über integrierte adaptive Funktionen verfügen, um bei einer Verschlechterung der Bedingungen zu reagieren.

Sobald die Problemfrequenzen bekannt sind, sollten Sie eine spektrumbasierte oder frequenzspezifische akustische Behandlung durchführen. Beispielsweise trägt die Installation von Absorptionsplatten für mittlere und hohe Frequenzen zur Sprachverständlichkeit bei, was bei Hörtests häufig das Ziel ist.

Wenn eine Niederfrequenzmaskierung festgestellt wird, sollten Sie in den entsprechenden Frequenzbändern Bassfallen oder schwere, dichte Barrieren installieren. Dichten Sie Lücken oder Fugen ab und fügen Sie bei Bedarf eine akustische Auskleidung hinzu, um die Vibrationswege zu begrenzen. Diese frequenzbasierten Maßnahmen tragen dazu bei, Maskierungen oder Verzerrungen in den richtigen Bändern zu kontrollieren, anstatt allgemeine Behandlungen anzuwenden, die Kosten verursachen, ohne die schlimmsten Fehler zu beheben.

 

Gewährleistung hoher Genauigkeit bei Hörtests

 

Akustische Umgebungen und Signalverarbeitung bilden zusammen den Schlüssel zu audiologischer Präzision. Selbst die fortschrittlichsten Hörtechnologien funktionieren am besten, wenn Umgebungsgeräusche kontrolliert und Reflexionen minimiert werden.

Hochwertige Audiometriekabinen bieten beispielsweise im mittleren bis hohen Frequenzbereich eine Dämpfung von 50–60+ dB, wodurch Außengeräusche praktisch unhörbar werden und die Beurteilung strenge Grenzwerte für Außengeräusche einhält. Diese Leistung schützt vor falsch positiven Ergebnissen, ermöglicht zuverlässige Grenzwerte und stärkt das Vertrauen des Arztes in die Testergebnisse.

DECIBEL steht an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und praktischer Anwendung. Unsere Hörkabinen bieten hervorragende Schallisolierung, Benutzerkomfort, konfigurierbare Belüftung und Beleuchtung sowie ein zweckorientiertes Design, sodass Anwender nicht zwischen technologischer Leistungsfähigkeit und akustischer Qualität wählen müssen. Wir liefern Lösungen, die sich in Hörgeräte, Testsysteme und ML-gesteuerte Verarbeitung integrieren lassen, um die klinische Genauigkeit und die Patientenversorgung zu verbessern.  

Wir bieten akustische Bewertungen, Nachrüstung bestehender Räume, individuelle Kabinengestaltung und Beratung zur Kombination von Signalverarbeitungstechnologie mit akustisch geeigneten Umgebungen.

Wenn Ihre Klinik oder Einrichtung die Zuverlässigkeit von Hörtests verbessern, die Variabilität verringern und bessere Behandlungsergebnisse erzielen möchte, nehmen Sie Kontakt mit uns auf .