08 – Corrélation entre donnés techniques et audiologiquesaudioprolyon.free.fr/Promo 2008-2011/Annee 3/Audioprothèse/Mr... · seuil d’audition binaurale d’une population définie

ACA08 – Corrélation données techniques et audiologiques

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08 – Corrélation entre donnés techniques et audiologiques

Sommaire 1. Introduction.......................................................................................................................... 1 2. Les dB SPL (Sound Pressure Level) ou « décibels physiques » ........................................ 1 3. Les décibels « audiométriques »......................................................................................... 3 4. Relation entre décibels physiques et audiologiques............................................................ 3 5. Echelle de sonie .................................................................................................................. 4 6. Les fréquences et la sensation de hauteur ......................................................................... 5 7. Principe de la correction de l’audition.................................................................................. 6

7.1. Analyse de l’audition ..................................................................................................... 6 7.2. Principales fonctions de l’appareil auditif ...................................................................... 7

7.2.1. Cas d’une perte liminaire constante....................................................................................8 7.2.2. Cas d’une perte variable avec la fréquence........................................................................9 7.2.3. Intolérance.........................................................................................................................10 7.2.4. Conclusion.........................................................................................................................10

1. Introduction

Avant d’étudier les différentes grandeurs qui permettent de définir les caractéristiques techni-ques et les performances électroacoustiques d’un appareil de correction auditive, il est intéres-sant de réfléchir à la façon dont peuvent être corrélées les mesures techniques et les mesures audiologiques.

Nous avons déjà évoqué deux références pour les niveaux de pression acoustique exprimés en « dB ». Il faut se souvenir que le dB exprime le rapport de deux grandeurs et qu’il n’est défini qu’en précisant de quelle grandeur il s’agit et quelle est la référence choisie.

2. Les dB SPL (Sound Pressure Level) ou « décibels physiques »

Toutes les données techniques fournies par les fabricants sont exprimées en dB dits «physi-ques» ou «SPL». Il s’agit en principe de niveaux de pression acoustique. Les dB SPL (Sound Pressure Level) sont exprimés par rapport à une référence physique cons-tante de 2x10-5 pascals à toutes les fréquences. Cette pression de référence correspond à peu près au seuil auditif binaural de sujets jeunes bien entendant, mesuré à 2000 Hz.



Mais c’est la seule fréquence où une correspondance aussi simple existe, comme le montre le réseau de courbes isosoniques normalisées de la figure 1.

Ce réseau de courbes, extrait de la norme NF ISO 226 d’août 1987 (en cours de révision), re-présente les différentes courbes d’égale sensation d’intensité sonore, celle du bas indiquant le seuil d’audition binaurale d’une population définie dans des conditions de mesure spécifiques (cette courbe s’appelle parfois MAF = Minimal Acoustic Field).

Les courbes sont tracées sur un graphique représentant les niveaux de pression acoustiques « physiques », en fonction de la fréquence, dans des conditions de mesure bien définies. En d’autres termes, sur la ligne marquée 0 dB SPL, le niveau de pression acoustique est constant et égal à 2x10-5 pascals à toutes les fréquences.

Toutes les lignes marquées 10, 20, .... 140 dB représentent aussi des niveaux de pression acoustiques indépendants de la fréquence qu’il est facile de calculer (voir annexe 01 «Niveaux en décibels et grandeurs acoustiques»).

Remarquons que l’axe 1 000 Hz est gradué en « phones ». Le phone est un indice de sonie, ou de sensation d’intensité sonore, dont l’échelle correspond à l’échelle en dB à 1 000 Hz. Cha-que ligne isosonique est définie par son niveau en « phones », équivalent au niveau en dB à 1 000 Hz seulement.

Population / conditions de mesure:

! Sujets otologiquement normaux

! Age : de 18 à 25 ans

! Audition binaurale

! Installation : salle anéchoïque

! Condition : champ libre

! Signaux : sons purs continus

! Emission : HP azimut 0°

20 10050 200 Hz 1500 2 kHz 105 15

dB SPL140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

MAF = Minimum Acoustic Field

20 10050 200 Hz 1500 2 kHz 105 1520 10050 200 Hz 1500 2 kHz 105 15

dB SPL140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

dB SPL140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

140130

110120

10090

7080

605040

302010

0

MAF = Minimum Acoustic Field

Figure 1 - Courbes isosoniques normalisées



3. Les décibels « audiométriques »

La courbe « MAF », exprimée en dB SPL, varie donc en fonction de la fréquence. Pour les be-soins de l’audiométrie, il était plus commode de prendre comme référence « le seuil d’audition du sujet normal » et c’est ainsi qu’ont été créés les dB HTL (Hearing Threshold Level) dont le 0 dB correspond à la courbe MAF, mais ne représente plus un niveau de pression acoustique constant (Figure 2). Puis, pour des raisons pratiques également, les audiométristes ont choisi d’exprimer non pas la sensation auditive, mais la perte auditive, transformant ainsi le graphique de « niveau de pression acoustique en fonction du seuil auditif normal » en un graphique de « perte auditive en fonction du seuil auditif normal », encore appelé parfois audiogramme amé-ricain. Cet audiogramme est représenté figure 3. Au cours de cette opération, le niveau de réfé-rence a changé de nom devenant la référence HL (Hearing Level). Il est aussi en principe défini dans les conditions pratiques de mesure de l’audition, c’est-à-dire au casque et en audition mo-naurale.

4. Relation entre décibels physiques et audiologiques

La seule différence, en théorie et en supposant que les conditions d’analyse soient les mêmes, est donc le choix de la référence. On peut alors écrire :

Niveau en dB HTL = Niveau en dB HL = Niveau en dB SPL – seuil normal d’audition en dB SPL

0,10 0,20 0,50 1 2 kHz 5 10

dB HTL130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Figure 2 – Représentation de la référence 0 dB SPL sur un diagramme en dB HTL

Seuil d’auditionormale

Octaves 125 250 500 1k 2k 4k 8k

Perte auditive en dB HL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

Figure 3 - Audiogramme tonal Représentation de la perte auditive en dB HL (Hearing Level)



Cette relation est simple mais demande beaucoup de rigueur. Il faut aussi tenir compte des dif-férentes conditions de mesure. C. Gélis propose une méthode pour passer des niveaux de perte auditive monaurale au casque au seuil monaural en champ libre. Cette méthode s’appuie sur deux propositions :

1. Le seuil normal de l’audition, monaural, au casque, a pour valeur, à toutes les fré-quences le 0 dB audiométrique, soit 0 dB HTL ; toute valeur supérieure au zéro est représentative d’une perte auditive ; En champ libre, le seuil monaural est représenté par une courbe située 3 dB au-dessus du seuil normalisé. Cette valeur, généralement admise comme différence en-tre le seuil auditif monaural et binaural, correspond au doublement de la surface du tympan en audition binaurale, soit un doublement de l’intensité acoustique.

2. La conversion perte auditive / seuil auditif est basée sur un principe appelé «principe de la conservation de la perte auditive liminaire». Il consiste à dire que, quel que soit le mode de présentation du signal tonal, la perte auditive définie comme étant la diffé-rence entre le seuil auditif du sujet et le seuil normal de l’audition, ne varie pas.

En s’appuyant sur ces propositions, on transforme une perte auditive au casque exprimée en dB HL en seuil d’audition exprimé en dB SPL en ajoutant fréquence par fréquence, aux valeurs de la courbe située 3 dB au-dessus du seuil binaural normalisé, la valeur de la perte auditive relevée sur l’audiogramme. Cette conversion peut se faire à l’aide de la table de correction sui-vante (figure 4).

Fréquence

Hz Perte auditive

DB HL + Correction

dB = seuil déficient au-

ditif dB SPL

125 24 250 14 500 10

1000 8 2000 4 4000 -1 8000 19

Figure 4 – Table de conversion des dB HL en dB SPL

Remarques : Cette transformation permet d’estimer la corrélation entre dB SPL et dB HL. Il faut aussi penser, en toute rigueur, que des facteurs individuels tels que la géométrie de l’oreille, et donc ses caractéristiques acoustiques, peuvent aussi avoir une influence sur les résultats. En effet, les références sont des valeurs moyennes définies sur un grand nombre de sujets et dans des conditions bien définies, alors que chaque mesure audiométrique est conduite sur un sujet bien particulier, qui peut s’écarter de la moyenne.

5. Echelle de sonie



Pour compléter cette vue d’ensemble des unités utilisées pour quantifier le niveau d’audition ou les caractéristi-ques des aides auditives, citons en-core pour mémoire le sone, unité de sonie ou de sensation d’intensité so-nore. Le sone est différent du phone que nous avons qualifié d’indice de sonie et que nous avons utilisé pour nommer les courbes isosoniques. C’est parce que le phone n’est pas une unité de sensation que les psy-choacousticiens ont élaboré une véri-table échelle d’intensité subjective dont l’unité est le sone.

La relation entre les phones et les sones est la fonction de sonie repré-sentée figure 5. Elle montre que les deux grandeurs sont proportionnelles au-dessus de 40 phones, mais ne le sont plus pour les faibles niveaux. Au-dessus de 40 phones, la sonie double tous les 10 phones :

1 sone correspond à 40 phones

2 sones correspondent à 50 phones



Signalons également que d’autres échelles ont été créées plus récemment dans le but d’analyser plus finement le champ auditif résiduel à l’aide de méthodes de classification de so-nie. Ces méthodes quantifient la sonie, par exemple sur une échelle de 0 à 50 «Unités Catégo-rielles».

6. Les fréquences et la sensation de hauteur

La situation est un peu plus simple dans la pratique en ce qui concerne les fréquences, car nous utilisions en général la même unité pour tracer les caractéristiques des appareils et pour relever les données audiométriques des patients: le hertz:

Le hertz est la fréquence d’un phénomène périodique dont la période est une seconde.

Figure 5 - Fonction de sonie. La courbe représentative de la variation de la sonie en fonction du niveau d'isosonie exprimé en phones, montre que la sonie n'est pas proportionnelle au nombre de phones; l'échelle des phones n'est pas une échelle de sensation.



Le hertz est cependant une unité physique qui ne traduit pas la sensation de hauteur du son ou tonie. Nous citerons ici, pour mémoire, d’autres grandeurs qui sont parfois également utilisées.

L’octave est l’intervalle caractérisé par un rapport de fréquence de 2 / 1 ((NF S 30-107).

Ceci correspond donc à une échelle logarithmique de base 2: F(octave) = log2(F2/F1)

La décade est l’intervalle caractérisé par un rapport de fréquence de 10 / 1.

Ceci correspond donc à une échelle logarithmique de base 10: F(octave) = log10(F2/F1)

Le savart est une unité logarithmique caractérisée par un rapport entre deux fréquences égale à 101/1000.

Ceci peut également s’écrire: 1 savart = 1000 log (F2/F1). 1 octave = 301 savarts.

Le mel (unité non officielle) a été proposée par Stevens et Volkmann en 1940 comme uni-té physiologique de tonie. C’est donc une démarche analogue à celle qui a conduit à la dé-finition des sones. Par définition, 1000 mels correspondent à un son de 40dB à 1000 Hz. La sensation de tonie d’un son de 2000 mels est le double de celle d’un son de 1000 mels. Cela correspond a 4000 Hz environ (voir le précis d’audioprothèse, tome 1, page 70)

Le bark: L’échelle des barks est basée sur les bandes critiques.

L’oreille divise le spectre audible en 24 bandes de fréquences de largeurs inégales appe-lées bandes critiques. Sous cet aspect, la membrane basilaire peut être considérée comme un banc de filtres passe-bande, constituant chacune un échelon de tonie.

Le bark représente la valeur d’une bande critique. Il peut être défini ainsi: si on accroît une fréquence f d’une quantité égale à la bande critique, la tonie augmente de 1 bark. (Gélis)

La relation entre mels et barks s’écrit: 1 mel = 100 barks

Remarque: l’échelle des fréquences des graphiques utilisés en audiométrie ou en électroa-coustique sont logarithmiques (les audiogrammes, par exemple, sont généralement gradués en octaves), même si les valeurs des fréquences sont toujours indiquées en Hz. Ceci est possible car la gamme des fréquences audibles (de 20 à 20 000 Hz) n’est pas aussi importante que la

gamme des niveaux d’intensité sonore.

7. Principe de la correction de

l’audition

Nous allons maintenant évoquer quelques principes simples de la correction de l’audition, avec comme objectif de définir comment il faut agir sur les paramètres des appareils pour atteindre certains objectifs prothétiques élémentai-res.

7.1. Analyse de l’audition

Le soupçon de l’existence d’une perte auditive naît de l’observation de difficultés de communication,

NS

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

-10

0 10 0 20 0 50 1 2 kHz 5 10 20

Figure 6 - Altération du champ dynamique _____ Réseau isosonique du bien entendant _____ Réseau isosonique du malentendant ! Correction requise



au moins dans certaines situations.

Le moyen le plus simple d’analyser l’audition du sujet est de faire une mesure tonale de son seuil auditif. Des moyens d’investigations plus modernes permettent d’étendre cette analyse tonale à la totalité du champ auditif (méthodes de classification de sonie, profil de perception de sonie). Les résultats obtenus par la méthode tonale employée sont alors comparés à ce qu’ils devraient être chez le sujet bien entendant. Les mesures audiométriques tonales évoquées ne sont naturellement qu’un élément de l’ensemble des mesures psychoacoustiques nécessaires pour analyser complètement le fonctionnement complexe du système auditif déficient.

On observe pratiquement toujours que la perte d’intelligibilité ou de confort observée s’accompagne d’une modification du seuil auditif (et de l’ensemble du champ auditif). Les réfé-rences utilisées sont les champs auditifs et la courbe d’intelligibilité du bien entendant, statisti-quement bien définis.

L’idée de base, puisque l’audiométrie tonale est relativement simple et que les appareils sont aussi mesurés par des méthodes tonales, est de considérer que le rétablissement optimal du champ auditif conduirait à l’amélioration optimale de l’intelligibilité, en comblant simplement le déficit auditif par un gain électroacoustique (figure 6):

MOYEN: CORRECTION TONALE

==> BUT: CORRECTION VOCALE

Cette démarche suppose néanmoins que trois conditions essentielles soient remplies:

1. Que la déficience auditive puisse être entièrement décrite par des mesures to-nales séquentielles.

2. Que le fonctionnement de l’appareil puisse être totalement décrit par des mesu-res fréquentielles séquentielles.

3. Que les conditions de mesure audiométriques et électroacoustiques soient compatibles.

Nous aurons l’occasion de voir un peu plus tard que ces trois conditions ne sont pas toujours remplies et que l’ajustement final et le contrôle du résultat prothétique par des méthodes voca-les et/ou en sons complexes naturels s’impose. De nombreuses raisons expliquent cette limita-tion. Sans entrer dans les détails, citons:

" La non linéarité de l’audition

" La non linéarité des appareils à compression

" Les différences de références de mesure

" Les spécificités individuelles

" Le fait que le système auditif ne perçoit pas les sons selon des critères physi-ques purs.

7.2. Principales fonctions de l’appareil auditif

Sous les réserves précédentes, l’analyse du champ auditif permet de définir les fonctions prin-cipales des appareils.

Par souci de simplification, l’étude préliminaire se base uniquement sur l’analyse fréquentielle et s’appuie sur l’examen de cas théoriques simples.

Il faut rappeler que:



" L’appareil a pour rôle d’ajuster le champ sonore aux capacités auditives ré-siduelles du malentendant. Il ne modifie pas ou peu la déficience auditive.

" L’analyse liminaire peut donner des informations er-ronées car la référence au seuil (isosonique 0 dB) n’a pas la même allure qu’au niveau normal d’audition (isosonique 70 dB) (figure 6).

" Il est généralement vain d’espérer transposer la tota-lité des informations acous-tiques dans le champ auditif résiduel. Une sélection plus ou moins sévère des ces in-formations doit être faite. Il est clair que les informa-tions vocales doivent être privilégiées. Elles sont re-présentées schématique-ment par la «zone vocale» ou « zone utile » (figure 7).

" Pour bien souligner le parallèle entre mesures physiques et audiométriques, nous raisonnerons dans ce qui suit à la fois sur des diagrammes gradués en dB SPL et en dB HL.

7.2.1. Cas d’une perte liminaire constante (figure 8)

L’exemple montre une perte constante de 40 dB. On peut observer que:

1. Les 40 dB de perte auditive sont clairement visibles sur les diagrammes

2. La forme des courbes, par contre, diffère selon le mode de représentation.

3. Une partie de la zone parole est située en dessous du seuil d’audition: toutes les informations qu’elle contient ne sont pas perçues. Au voisinage de la courbe de seuil, les informations sont trop faibles.

Pour compenser une telle perte, il «suffit» de déplacer l’ensemble de la zone parole vers le haut. Chaque composante subit la même translation verticale G. Ce terme G est l’amplification ou gain.

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

-10

Figure 7 - perte auditive et composantes uti-les

Zone utile

Champ auditif résiduel



7.2.2. Cas d’une perte variable avec la fréquence (figure 9)

Dans cet exemple, la perte liminaire dépend de la fréquence. Là encore, les courbes diffèrent selon le mode de représentation mais les pertes auditives restent aisément interprétables.

La fonction «Amplification constante» décrite précédemment conduit ici à placer les composan-tes vocales graves trop haut dans le champ auditif, alors qu’une partie des composantes aiguës restent en dessous du seuil.

Il faut évidemment corriger l’amplification selon la fréquence. C’est le rôle des fonctions de to-nalité.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

-10

Zone utile

Audiogramme HL Diagramme SPL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

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80

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30

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10

0

-10

Zone utile

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 80

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

90

80

70

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50

40

30

20

10

0

-10

Zone utile

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

90

80

70

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30

20

10

0

-10 0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

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0

-10

dB

130

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100

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50

40

30

20

10

0

-10

Zone utileZone utile


Zone utileZone utileZone utileZone utile

Perte auditive variable avec la fréquence

Figure 9 - perte auditive variable avec la fréquence


Perte auditive horizontale:

40 dB à toutes les fréquences

Perte auditive horizontale:

40 dB à toutes les fréquences

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

90

80

70

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50

40

30

20

10

0

-10

Zone utile


0

10

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30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

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30

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0

-10

Zone utile

0

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60

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0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 80

10

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30

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0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

120

110

100

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80

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Zone utile

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

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0

-10 0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

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dB

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50

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20

10

0

-10



Figure 8 - Perte auditive horizontale



7.2.3. Intolérance (figure 10).

Si l’on ajoute à la mesure précédente un relevé de la courbe d’inconfort, niveau que l’on ne doit jamais dépasser, on observe que:

1. Les valeurs lues sur les deux types d’audiogrammes sont différentes.

2. Les écarts entre les lignes d’inconfort et la référence de seuil du sujet normal sont les mêmes sur chaque audiogramme, mais les comparaisons seuil normal / inconfort malade n’ont aucun sens.

3. L’amplification (G’, G“) avec correction de tonalité du cas précédent place cor-rectement la zone parole au-dessus du seuil, mais

4. une partie des composantes vocales atteint le niveau d’inconfort.

Si l’amplification des faibles niveaux est correcte, celle des niveaux élevés ne l’est plus. Il faut apporter une deuxième correction à l’amplification dépendant de l’intensité du signal: c’est le rôle des systèmes de limitation ou de compression.

7.2.4. Conclusion

Dans le cadre de l’analyse fréquentielle d’une aide auditive, trois notions principales apparais-sent:

" L’amplification, ou gain, qui indique le rapport entre le signal émis et le si-gnal restitué, dans des conditions de mesure spécifiées

" La tonalité: le gain dépend de la fréquence. Le graphique représentant les va-riations du gain en fonction de la fréquence est la courbe de réponse, le ni-veau d’entrée étant choisi comme paramètre.

. La limitation, ou plus généralement la correction dynamique: le gain dé-pend du niveau d’émission. Le graphique représentant les variations du ni-veau de sortie en fonction du niveau d’entrée est la courbe de transfert. Le paramètre est ici la fréquence.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

0,125 0,250 0.500 1 2 kHz 4 8

dB

130

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Zone utileZone utileZone utileZone utile

Perte auditive et recrutement

Figure 10 - Perte auditive et intolérance