Knochenleitung

Knochenleitung

Knochenleitung, auch Knochenschall genannt, bezeichnet die Weiterleitung von Schall-Schwingungen bzw. Vibrationen durch den das Gehörorgan umgebenden Schädelknochen unter Umgehung des Mittelohrs. Die Wahrnehmung des „Knochenschalls“ wird wegen des hohen Schallwellenwiderstands des Schädelknochens normalerweise von den als Luftschall übertragenen Signalen überdeckt.

Hintergründe

Schall stellt die Ausbreitung von kleinsten Druck- und damit auch Dichteschwankungen in einem elastischen Medium dar. Trifft Schall aus einem gasförmigen Medium – hier der Luft – auf einen Schädel, so werden dort nicht nur das Trommelfell und in der Folge die Gehörknöchelchen in Schwingung versetzt, sondern ein gewisser Betrag des Luftschalls wird bei entsprechender Intensität in Körperschall umgewandelt und führt zu Schwingungen des gesamten Schädels.[1] In ähnlicher Weise übertragen sich die Vibrationen eines schwingenden festen Körpers (Vibrator), etwa einer Stimmgabel oder Luft-Schallgebers (Kopfhörers). Die Schwingungen können folgende physikalische Wellenformen annehmen:

  • Oberflächenwellen an den Grenzflächen zwischen Haut und Schädelweichteilen;
  • Biegewellen entlang der Schädelkalotte;
  • Translationswellen quer durch das Schädelinnere;
  • Verformungsschwingung im Bereich der kräftigeren Knochenstrukturen der Schädelbasis, etwa im Felsenbein.

Die auf das Schläfenbein auftreffenden unterschiedlichen Schwingungsformen überlagern sich in ihren entsprechenden Amplituden und Wellenphasen. Hieraus werden in komplexer Weise „Schalleindrücke“ generiert. Die schwingenden Knochen des Schläfenbeines regen die Luftsäulen im äußeren Gehörgang und in der Paukenhöhle an. Die Gehörknöchelchen-Kette aber auch die Innenohrflüssigkeit führen durch die Schwingungen bedingt zu sogenannten Relativbewegungen dieser Strukturen. Die Verformungsschwingungen im Bereich des Felsenbeines können ihrerseits Verformungen im knöchernen Labyrinth und dadurch zu Auslenkungen im häutigen Labyrinth führen. Somit sind in jeweils unterschiedlicher Weise alle Abschnitte des Hörorgans an der Entstehung des Schalleindrucks aus der Knochenleitung beteiligt.

Klinische Messung

Setzt man einen Luft-Schallgeber (Kopfhörer) direkt auf den Schädel auf, so muss man den Schallpegel um etwa 50 Dezibel erhöhen, um die gleiche Lautstärkeempfindung zu erzielen wie über das Ohr. Für Hörmessungen über Knochenleitung wird ein spezieller Knochenleitungshörer mit genormter Auflagefläche und genormtem Auflagedruck auf den Warzenfortsatz des Schläfenbeins (Knochen direkt hinter der Ohrmuschel) gesetzt und mit einem Kopfbügel festgehalten. Um auf diesem Weg die normale Hörschwelle feststellen zu können, muss der Schwellenkraftpegel der vom Knochenleitungshörer abgegebenen Vibration deutlich höher sein als beim Luftleitungshörer. Das Audiometer wird aber so kalibriert, dass die normale Hörschwelle auch bei Messung mit dem Knochenleitungshörer wieder als Null Dezibel angegeben wird. Wird der Knochenleitungshörer auf der Stirne aufgesetzt, ist zur Erreichung der Hörschwelle ein rund zehn Dezibel höherer Schwellenkraftpegel erforderlich. Wird das über Knochenleitung angeregte Ohr verschlossen (etwa durch Kopfhörer oder Gehörschützer), entsteht ein geschlossenes Luftvolumen im äußeren Gehörgang, was zu einer Erniedrigung des Hörschwellenpegels führt.

Knochenleitungshörer, der direkt an den Schädelknochen anliegt.

Die Knochenleitung ist von medizinischer Relevanz, weil sie im Gegensatz zur Luftleitung das Mittelohr umgeht. Patienten mit Schädigungen des Mittelohres oder des Außenohres können daher über die Knochenleitung Schall normal wahrnehmen, während sie beim Hören über Luftleitung deutliche Defizite zeigen.

Die audiometrische Prüfung der Knochenleitung beim Rinne-Versuch und bei der Tonaudiometrie nutzt dieses zur Differentialdiagnose einer Hörstörung. Bei normalem Hören über Knochenleitung, aber verschlechtertem Hören über Luftleitung handelt es sich um eine Schallleitungsschwerhörigkeit, bei gleicher Verschlechterung des Hörens über Luft- und Knochenleitung um eine Innenohrschwerhörigkeit.

Von praktischem Nutzen kann der Knochenschall beziehungsweise die Knochenleitung für Hörbehinderte mit einer Schallleitungsschwerhörigkeit sein. In bestimmten Fällen wird Knochenschall mit einem Knochenleitungshörgerät zur Behebung der Hörstörung genutzt. Dabei wird der Luftschall auf den Schädelknochen übertragen, wobei das Innenohr dann die Schallvibrationen empfangen kann.

Im Alltag ist das Phänomen durch die Gewohnheit von Dirigenten und Chorleitern bekannt, die Stimmgabel auf den Schädel aufzusetzen und so den Kammerton direkt durch den Knochen zu hören. Bei Verwendung von Gehörschutz oder In-Ear-Monitoring führt die Knochenleitung bei bestimmten Musikinstrumenten (Gesang, Blechblasinstrumente) zu einer Klangverfälschung.

Beim Hören der eigenen Stimme wird der subjektive Höreindruck von den durch die Knochen geleiteten Schallanteilen erheblich mitgeprägt. Nach Ausschaltung dieses Knochenschallanteils, zum Beispiel bei der akustischen Wiedergabe der eigenen Stimme von einem Magnetband oder einem anderen Tonträger, bemerkt man deutlich die gehörte Veränderung.

Siehe auch

Weblinks

Einzelnachweise

  1. G. Böhme; K. Welzl-Müller: Audiometrie. Hörprüfung im Erwachsenen- und Kindesalter. Hans Huber, Bern / Göttingen / Toronto / Seattle 1993, ISBN 3-456-82296-0, S. 40 f.
Gesundheitshinweis Dieser Artikel behandelt ein Gesundheitsthema. Er dient nicht der Selbstdiagnose und ersetzt keine Arztdiagnose. Bitte hierzu diesen Hinweis zu Gesundheitsthemen beachten!

Diese Artikel könnten dir auch gefallen



Die letzten News


07.06.2021
Gammablitz aus der kosmischen Nachbarschaft
Die hellsten Explosionen des Universums sind möglicherweise stärkere Teilchenbeschleuniger als gedacht: Das zeigt eine außergewöhnlich detaillierte Beobachtung eines solchen kosmischen Gammastrahlungsblitzes.
31.05.2021
Verblüffendes Quantenexperiment wirft Fragen auf
Quantensysteme gelten als äußerst fragil: Schon kleinste Wechselwirkungen mit der Umgebung können zur Folge haben, dass die empfindlichen Quanteneffekte verloren gehen.
31.05.2021
Symmetrie befördert Auslöschung
Physiker aus Innsbruck zeigen in einem aktuellen Experiment, dass auch die Interferenz von nur teilweise ununterscheidbaren Quantenteilchen zu einer Auslöschung führen kann.
31.05.2021
Wie Wasser auf Eisplaneten den felsigen Untergrund auslaugt
Laborexperimente erlauben Einblicke in die Prozesse unter den extremen Druck- und Temperatur-Bedingungen ferner Welten. Fragestellung: Was passiert unter der Oberfläche von Eisplaneten?
31.05.2021
Neues Quantenmaterial entdeckt
Auf eine überraschende Form von „Quantenkritikalität“ stieß ein Forschungsteam der TU Wien gemeinsam mit US-Forschungsinstituten. Das könnte zu einem Design-Konzept für neue Materialien führen.
27.05.2021
Wenden bei Höchstgeschwindigkeit
Physiker:innen beobachten neuartige Lichtemission. und zwar wenn Elektronen in topologischen Isolatoren ihre Bewegungsrichtung abrupt umdrehen.
27.05.2021
Mit Klang die Geschichte der frühen Milchstraße erkunden
Einem Team von Astronominnen und Astronomen ist es gelungen, einige der ältesten Sterne in unserer Galaxie mit noch nie dagewesener Präzision zu datieren.
11.05.2021
Teleskop zur Erforschung von Objekten höchster Dichte im Universum
Eine internationale Gruppe von Astronomen hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen.
11.05.2021
Quantencomputing einfach erklärt
„Quantencomputing kompakt“ lautet der Titel eines aktuellen Buchs, das Bettina Just veröffentlicht hat. Die Mathematikerin und Informatikerin, die an der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) lehrt und forscht, behandelt darin ein Teilgebiet der Informationstechnik mit großem Entwicklungspotenzial.
11.05.2021
Auf dem Weg zum kleinstmöglichen Laser
Bei extrem niedrigen Temperaturen verhält sich Materie oft anders als gewohnt.
07.05.2021
Die Entdeckung von acht neuen Millisekunden-Pulsaren
Eine Gruppe von Astronomen hat mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop acht Millisekunden-Pulsare entdeckt, die sich in Kugelsternhaufen mit hoher Sterndichte befinden.
04.05.2021
Handfeste Hinweise auf neue Physik
Das Fermilab (USA) hat heute erste Daten aus dem Myon g-2 Experiment veröffentlicht, welche die Messwerte des gleichnamigen, 2001 durchgeführten Experiments am Brookhaven National Laboratory bestätigen.
04.05.2021
Neuer Exoplanet um jungen sonnenähnlichen Stern entdeckt
Astronomen aus den Niederlanden, Belgien, Chile, den USA und Deutschland bilden neu entdeckten Exoplaneten „YSES 2b“ direkt neben seinem Mutterstern ab.
07.04.2021
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte. Und vielleicht sogar Hinweise auf noch unbekannte Teilchen im Universum gibt.
02.04.2021
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
02.04.2021
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
02.04.2021
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen. Sie werden zum Beispiel für die Vermessung des Schwerefelds der Erde eingesetzt oder um Gravitationswellen aufzuspüren. Weitere Raketenmissionen sollen folgen.
02.04.2021
Sendungsverfolgung für eine Quantenpost
Quantenkommunikation ist abhörsicher, aber bislang nicht besonders effizient.
25.03.2021
Astronomen bilden Magnetfelder am Rand des Schwarzen Lochs von M 87 ab
Ein neuer Blick auf das massereiche Objekt im Zentrum der Galaxie M 87 zeigt das Erscheinungsbild in polarisierter Radiostrahlung.
24.03.2021
Die frühesten Strukturen des Universums
Das extrem junge Universum kann nicht direkt beobachtet werden, lässt sich aber mithilfe mathematischer Theorien rekonstruieren.
24.03.2021
Können Sternhaufen Teilchen höher beschleunigen als Supernovae?
Ein internationales Forschungsteam hat zum ersten Mal gezeigt, dass hochenergetische kosmische Strahlung in der Umgebung massereicher Sterne erzeugt wird. Neue Hinweise gefunden, wie kosmische Strahlung entsteht.
24.03.2021
Neue Resultate stellen physikalische Gesetze in Frage
Forschende der UZH und des CERN haben neue verblüffende Ergebnisse veröffentlicht.
21.03.2021
Elektronen eingegipst
Eine scheinbar einfache Wechselwirkung zwischen Elektronen kann in einem extremen Vielteilchenproblem zu verblüffenden Korrelationen führen.
21.03.2021
Chromatischer Lichtteilcheneffekt für die Entwicklung photonischer Quantennetzwerke enthüllt
Es ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Entwicklung von Anwendungen der Quanteninformationsverarbeitung. In einem Schlüsselexperiment ist es gelungen, die bislang definierten Grenzen für Photonenanwendungen zu überschreiten.
18.03.2021
Stratosphärische Winde auf Jupiter erstmals gemessen
Mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hat ein Team von Astronomen zum ersten Mal die Winde in der mittleren Atmosphäre des Jupiters direkt gemessen.