1. Confronto di dati timpanometrici
ottenuti
con strumentazione standard
e con sonde pressione-velocità
FACOLTÀ DI SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di Laurea Triennale in Fisica
Relatore:
Prof Romano Zannoli
Correlatore:
Prof Domenico Stanzial
Candidata:
Fosca Fimiani
Anno Accademico 2011-2012 – Sessione I
2. • Introduzione teorica
− Equazione d’onda
− Immettenza acustica
• Materiali e metodi
− Anatomia dell’orecchio
− Timpanometria
− Apparato sperimentale e metodologia di misura
•Risultati
− Presentazione dei dati ottenuti
− Confronto fra le due tecniche
• Discussione e Conclusioni
5. Conservazione della quantità di moto acustico
p
Dt
Du
0p
t
uu
u
Equazione di Eulero non lineare
Conservazione della massa: equazione di continuità
u
t00
ˆ
VV
dSdV
dt
d
nu
Teorema di
Gauss
6. Conservazione dell’energia e di continuità dell’entropia
0
Dt
Ds
Conservazione della quantità di moto acustico
p
Dt
Du
0p
t
uu
u
Equazione di Eulero non lineare
Conservazione della massa: equazione di continuità
u
t00
ˆ
VV
dSdV
dt
d
nu
Teorema di
Gauss
pp
8. EQUAZIONE D’ONDA DELL’ACUSTICA LINEARE
00u
1uu 0
10
1
2
0010 cpppp
Con
s
p
c2
0
e
1
2
0
1
0
10
1
1
2
01
c
c
t
t
p
u
u
1
22
02
1
2
1
22
02
1
2
1
22
02
1
2
u
u
c
t
c
t
pc
t
p
t
ρp 0
u
0dove u
11. Impedenza Acustica
U
p
ZV
dove U = u^A 3
dadataèmisuradiunitàl'e msPa
Impedenza volumetrica
Impedenza specifica
u
p
Z msPadadataèmisuradiunitàl'e
12. Impedenza Acustica
U
p
ZV
dove U = u^A 3
dadataèmisuradiunitàl'e msPa
Impedenza volumetrica
Impedenza specifica
u
p
Z
Impedenza acustica caratteristica
Impedenza definita per un campo ideale di onda piana progressiva
cz 0
Definita anche come
impedenza caratteristica del mezzo
msPadadataèmisuradiunitàl'e
13. Ammettenza Acustica
L’ammettenza è il reciproco dell’impedenza
Z
Y
1
E dunque esiste un’ammettenza corrispondente ad ogni tipo d’impedenza
definita nelle slide precedenti. L’unità di misura dell’ammettenza in cgs è il
mho.
acquista il significato di area di
assorbimento acustico
equivalente.
casonel uuYYV
15. Funzioni acustico-anatomiche dell’orecchio
L’organo atto a recepire ed
interpretare i suoni è l’orecchio.
L’orecchio umano può udire
suoni nell’intervallo dai 20 Hz ai
20 kHz. Suoni intesi come
sensazioni date dalla
vibrazione di un corpo in
oscillazione.
16. Struttura dell’orecchio
• Orecchio esterno (pinna, condotto uditivo)
• Orecchio medio (timpano, catena ossiculare)
• Orecchio interno (coclea)
18. Timpanometria Standard
La timpanometria è utilizzata per studiare e identificare determinate
patologie relative principalmente alla membrana timpanica e
all'orecchio medio. Il test timpanometrico misura l'ammettenza
volumetrica dell'orecchio in funzione della differenza del livello di
pressione statica tra le due pareti del timpano, producendo un
grafico, chiamato timpanogramma.
19. Il test viene eseguito causando artificialmente una progressiva modifica
della differenza di pressione statica tra il condotto uditivo esterno e
l'orecchio medio, in un range normalmente compreso fra -600 e +400
daPa, e studiando quindi come varia la risposta acustica nel condotto
uditivo in seguito ad uno stimolo monofrequenziale (tonale).
Confrontando i valori trovati con la risposta di un orecchio normale si
riesce a dare un responso clinico.
Effettuando la calibrazione
della sonda su un
volumetto di volume 2 cc
pompa
microfono
attuatore
Ear-plug
20. Timpanometria P-V
A differenza del metodo standard la timpanometria p-v studia la
dipendenza dell'ammettenza specifica del sistema condotto+timpano
dalla frequenza, a pressione statica costante, allineandosi all'interesse
sempre maggiore di una timpanometria a banda larga.
e uno o più sensori di
velocità.
I rivelatori miniaturizzati pressione-
velocità combinano due tipi di
sensori differenti: un microfono per
la misura della pressione
22. Le differenze sostanziali fra le due metodologie (standard e p-v)
riguardano in particolare i risultati: mentre la timpanometria p-v misura
l'ammettenza specifica, quella standard misura l'ammettenza volumetrica.
Apparato di misura standard
Apparato di misura con microsonda
p-v a tecnologia MEMS
23. Unità di misura
Per confrontare le due grandezze è necessario che esse siano espresse nella
stessa unità di misura. L’ammettenza è misurata in mmho, dove:
bariescmmmho 33
1011
mentre la sonda timpanometrica p-v restituisce un valore di ammettenza
specifica espresso in unità del Sistema Internazionale .Pasm1
Quindi: barie
scm
g
m
N
Pa 101011 22
e:
2
4
10101
cm
mmho
baries
cm
Pas
m
24. Unità di misura
Per confrontare le due grandezze è necessario che esse siano espresse nella
stessa unità di misura. L’ammettenza è misurata in mmho, dove:
bariescmmmho 33
1011
mentre la sonda timpanometrica p-v restituisce un valore di ammettenza
specifica espresso in unità del Sistema Internazionale .Pasm1
Quindi: barie
scm
g
m
N
Pa 101011 22
e:
2
4
10101
cm
mmho
baries
cm
Pas
m
Dove viene messo in evidenza il fattore superficiale.
26. Alla frequenza più bassa, il contributo dell'orecchio all'ammettenza è dato
esclusivamente dal comportamento elastico del volume d'aria, pertanto è
sufficiente studiare il modulo di Y. Ciò non è più vero per le frequenze più alte
(678, 800 e 1000 Hz), per le quali vengono mostrate parte reale (G) e parte
immaginaria (B) di Y.
Timpanogramma a 226 Hz Timpanogramma a 678 Hz
27. Per la timpanometria p-v sono mostrate le curve di ammettenza specifica |Y (f)|
per alcuni soggetti , riportando sia l'effettivo intervallo di misura [50; 8000] Hz
sia quello di interesse fra [50; 1000] Hz.
Moduli dell'ammettenza specifica
Ammettenza specifica fra 50 e
1000 Hz
30. Stime dell'area efficacie di
assorbimento energetico
Area media del timpano: 2
cm9,05,0
Area efficace media stimata:
(grande variabilità dei soggetti)
2
cm5,01,1
32. Con il presente lavoro sono stati riportati e messi a confronto i dati
timpanometrici ottenuti con due diverse metodiche di misura
dell'ammettenza acustica di ingresso dell'orecchio: quello standard e
quello innovativo basato su microsonde p-v a tecnologia MEMS.
Sonda standard Sonda p-v
Valore di ammettenza
determinato in funzione della
differenza di pressione statica
Differenza di pressione uguale
a zero
Stimoli monofrequenziali Ampio range di frequenze
[50;8000] Hz
Misura di ammettenza
volumetrica
Misura di ammettenza specifica
33. Pro Contro
Misura diretta dei valori di
pressione e velocità
Costo elevato delle sonde
Misura più rapida e meno
invasiva per il paziente
Sensore velocimetrico
estremamente fragile
Vantaggi nell’uso del sensore p-v
34. Si ringraziano:
Prof. Domenico Stanzial
Giorgio Sacchi
Martina Buiat
Prof. Romano Zannoli
LABAT
Prof. Silvano ProsserDeltatech
Comune di Sogliano al Rubicone
CNR-IDASC
CNR-IEIIT
Famiglia
Amici