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Medidas de Imitância Acústica de Banda Larga

As medidas de imitância acúsicae banda larga (MIABL) procuram avaliar a transmissão sonora pela orelha média para uma ampla faixa de frequências, permitindo aumentar a precisão na avaliação das afecções da orelha média.

As medidas são realizadas em uma ampla faixa de frequências e não em uma única frequência de sonda, como na timpanometria. Ao investigar a mobilidade tímpano ossicular utilizando frequências entre 250-6000Hz, as MIABL, permitem inferir qual o comportamento da orelha média na transmissão de frequências baixas (que são governadas pelo efeito da rigidez) e altas (governadas pelo efeito de massa). Sendo assim, proporcionam uma análise dos efeitos de aumento e diminuição da mobilidade de orelha média em funçao da frequência sonora incidente.

Exemplo de um gráfico de MIABL

As MIABL analisam as medidas de absorvância e reflectância por meio de um complexo sistema de sondas.

Na análise de tais medidas, pode-se utilizar os estímulos chirp e tom puro, sendo que o primeiro possibilita melhor resolução de frequência e é uma medida mais rápida. A utilização do tom puro, por sua vez, proporciona melhor relação sinal/ruído, configurando-se como melhor opção em situações de elevado ruído ambiental e/ou inerentes a condição do paciente.

A reflectância é a razão entre a energia refletida sobre a energia incidente na membrana timpânica, fornecendo dados sobre a energia acústica que é refletida pela membrana timpânica e a absorvida pela orelha média. Essa energia de reflectância é dimensionada por uma escala de 0,0 a 1,0, sendo 1,0 quando toda a energia sonora é refletida (podendo ser expressos em porcentagem) e 0,0 quando toda energia sonora é absorvida pelo sistema.

A absorvância ou coeficiente de absorção é o complemento da reflectância, ou seja, é a razão da energia acústica que é absorvida pela orelha média sobre a energia acústica que incide na MT, medindo em curto espaço de tempo a resposta acústica de banda larga no MAE. A absorvância é o coeficiente adimensional e varia de 0,0 (quando toda energia é refletida) a 1,0 (quando toda a energia sonora é absorvida).

APLICAÇÕES CLÍNICAS DAS MEDIDAS DE IMITÂNCIA ACÚSTICA DE BANDA LARGA

Avaliar as condições da orelha média em uma ampla faixa de frequência, possibilitando esta avaliação na presença ou na ausência de pressurização no meato acústico externo;

Auxílio no diagnóstico diferencial- Através da medida de absorvância;

As medidas de imitância de banda larga produzem informações que auxiliam na diferenciação entre função normal da orelha média e patologias como fluídos, otosclerose, desarticulação da cadeia ossicular, perfurações timpânicas, deiscência do canal semicircular, etc.

REFLECTÂNCIA ACÚSTICA E ABSORBÂNCIA

Ao discutir a refletância acústica, precisamos distinguir entre a refletância de pressão e a potência ou refletância de energia. Vamos começar com a quantidade mais básica. A reflectância de pressão acústicaR(f, x) compara a pressão sonora complexa (magnitude e fase) em uma onda sinusoidal que se propaga em direção a um limite terminal (a onda incidente ou para a frente) dentro do tubo com a pressão sonora da onda refletida (deslocamento para trás) que se origina no limite terminal dos tubos. Mais especificamente, R(f, x) é a razão da amplitude complexa das ondas refletidas e incidentes com uma magnitude | R(f, x)| igual à razão das magnitudes da onda de pressões refletida e incidente e um ângulo ∠R(f, x) (que varia com a distância da fonte da reflexão) igual à diferença no ângulo de fase entre as ondas refletidas e incidentes no local de medição.

A reflectância é mais facilmente compreendida e determinada em um sistema bem controlado, como um tubo de onda. Um tubo de onda é um tubo cilíndrico longo de área de seção transversal constante (uniforme) com paredes rígidas. Uma fonte sonora é colocada em uma extremidade do tubo longo, e um objeto com imitância desconhecida é usado para terminar a outra extremidade do tubo. A construção do tubo inclui alguns mecanismos que permitem medições da pressão sonora em locaisxvariados ao longo do comprimento do tubo, onde a pressão sonora em qualquerxé igual à soma da onda de pressão "incidente" que avança e a onda "refletida" para trás no local de medição [Eq. (1)]. A magnitude relativa das ondas para trás e para a frente depende da magnitude da imitância acústica que termina o tubo. O ângulo de fase relativo das duas ondas na posiçãoxdepende do ângulo de fase das ondas na terminação e da distância entre o local de medição e a terminação. Se as paredes do tubo de medição forem rígidas, o tubo é uniforme ou lento (variações na seção transversal que são muito menores do que um comprimento de onda) e regularmente (a derivada da área comxé contínua e de um único sinal) variando a seção transversal, e os efeitos da viscosidade do ar são pequenos (uma suposição razoável para muitas circunstâncias), em seguida, | R(f,x)| é constante em todo o tubo, e o ângulo de fase da reflectância ∠R(f,x)varia regularmente com a posição ao longo do tubo [Eq. (2)]. Os máximos locais na pressão sonora ocorrem em posições no tubo onde os ângulos de fase das ondas incidentes e refletidas são iguais. Os mínimos locais ocorrem em posições onde as duas ondas estão 180° fora de fase. A razão entre a magnitude das pressões nos máximos e mínimos locais pode ser usada para definir a magnitude da refletância de pressão | R(f,x)| no interior do tubo produzido pela terminação, e a localização dos mínimos, juntamente com a velocidade do som e a frequência do sinal tonal, definem o ângulo de fase da reflectância de pressão ∠R(f,0)na terminação

A reflectância de pressão na terminação (na posiçãox= 0 naFig. 2) pode ser quantificada em termos da impedância acústica da terminaçãoZTf) =Z(f, 0) e a impedância característica do tubo de mediçãoZ cheio de ar0, ondeZ0depende da densidade do arρ0, a velocidade do som no arc e a área da seção transversal do tuboS(Z0H T0c/S), de tal forma que:

Você também pode determinar a refletância de pressão no tubo a qualquer distânciaxlonge da terminação, comparando a impedância medida a essa distância comZ0com base na área da seção transversal no localx.:

No limite terminal, quando a magnitude deZT(f)é muito maior queZ0,R(f, 0)é aproximadamente 1, ou seja, a magnitude da pressão refletida se aproxima da magnitude da pressão incidente, e a fase das ondas incidentes e refletidas no limite terminal são quase iguais. Quando a magnitude deZT(f)é muito menor queZ0,R(f, 0)é aproximadamente −1, e a magnitude da pressão refletida também se aproxima da magnitude da pressão incidente, mas as fases das ondas incidentes e refletidas são opostas (ou seja, diferem em 180°). Quando a magnitude deZTf)É igual a Z0, a magnitude da onda refletida é zero eR(f, 0)= 0. Como observado na Eq. (2a), para um tubo de parede rígida cheio de ar de seção transversal uniforme ou lenta e regularmente variável, a magnitude da refletância de pressão ao longo do tubo é constante e igual à magnitude da refletância de pressão na terminação ondex = 0, isto é, | R(f, x)|=| R(f, 0)|. O ângulo da reflectância de pressão medida ao longo do tubo é igual ao ângulo da reflectância na terminação mais um factor relacionado com o tempo de viagem de ida e volta da onda de pressão entre o ponto de medição e a terminação [Eq. (2b)], ou seja, ∠R(f, x) =∠R(f,0)+4πx/λ, ondeλé o comprimento de onda do som na frequência de estímulo f e é igual ac/f. Também podemos expressar o termo direito no lado direito da equação (4πx /λ) em termos de número de onda (2kx) [por exemplo, Eq. (2b)].

A reflectância de potência R descreve a razão entre a potência ou energia na onda refletida e a potência ou energia na onda incidente. A reflectância de potência (às vezes chamada de reflectância de energia) é igual ao quadrado da magnitude da reflectância de pressão:

R(f) =| R(f)| ². Observe que a refletância de potência é um número real e não contém informações de fase. Novamente, dentro de um tubo rígido cheio de ar de seção transversal uniforme ou regularmente variável, a impedância acústica de terminação e a área da seção transversal do tubo na terminação determinam a refletância de potência. Esta refletância é constante ao longo do comprimento dos tubos, desde que as perdas sejam insignificantes.

Enquanto a reflectância quantifica a quantidade de pressão sonora ou potência refletida a partir da terminação do tubo de onda, a absorbância define a potência sonora que é absorvida pela terminação. A absorbância é A(f)= 1 − R(f). Em alguns casos, é útil quantificar a absorvância como um valor de decibéis onde o nível de absorbância em decibéis é de 10 log10(A). Essa quantidade também tem sido chamada de transmitância.

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