СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ БАРАБАННОЙ ПЕРЕПОНКИ
METHOD FOR EXAMINING EAR-DRUM STATE

Изобретение относится к способам аудиометрических исследований.
Барабанная перепонка, являясь главным звеном слуховой системы, под воздействием колебаний звукопроводящего окружения подвергается незначительным упругим вибрациям, динамические характеристики которых позволяют оценить ее состояние.
Из существующего уровня техники известно устройство оценки состояния барабанной перепонки (патент на изобретение RU №2332164, опубл. 27.08.2008 г.), содержащее генератор звуковой частоты с головными телефонами и частотомер, отличающееся тем, что в головные телефоны встроены излучатель ультразвуковой частоты, ультразвуковой датчик и частотомер, а головки головных телефонов выполнены широкополосными динамическими. Недостатками этого устройства является низкая точность, обусловленная тем, что величина колебательной скорости барабанной перепонки на звуковой частоте мала, и, как следствие, уровень отраженного сигнала будет также мал, то есть даже при отсутствии патологии барабанной перепонки разница в частотах ультразвукового и звукового сигналов будет минимальна. Для повышения объективности оценки состояния барабанной перепонки с помощью названного устройства требуется усилить мощность звуковых колебаний. Однако при высоких уровнях звукового давления проявляется акустический рефлекс, степень натяжения барабанной перепонки усиливается, что приводит к снижению колебательной скорости и, соответственно, к снижению объективности оценки состояния барабанной перепонки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности диагностики состояния барабанной перепонки с помощью сигналов звуковой частоты.
i
i
i
Решение технической задачи достигается тем, что для каждой частоты полигармонического звукового сигнала, подаваемого в слуховой анализатор человека через ушной вкладыш, герметично сочлененный с концом волновода, другой конец которого оборудован громкоговорителем, соединенным с генератором такого сигнала, определяют три частоты (f), на которых реактивная компонента комплексного импеданса барабанной перепонки равна нулю, для каждой частоты рассчитывают значения коэффициента поглощения (α) и резистанса (R), на основании которых рассчитывают оценку состояния барабанной перепонки исследуемого уха (K)
1
2
3
K=0,01(|f-430|+|f-980|+|f-2300|)+
1
2
3
1
2
3
+10(|α-0,9|+|α-0,2|+|α-0,8|)+0,5(|R-2|+|R-20|+|R-2,6|),
и при K>10 диагностируют патологию барабанной перепонки, требующую углубленного обследования.
Диапазон частот сигнала, используемого для диагностики, составляет, как правило, от 340 Гц до 3300 Гц.
Полигармонический звуковой сигнал, используемый для диагностики, как правило, образован набором тональных сигналов с шагом по частоте 20 Гц, что обеспечивает точность диагностики состояния барабанной перепонки, удовлетворяющую требованиям отоларингологической практики.
Процедура диагностики состояния барабанной перепонки одного уха, как правило, составляет не более 15 секунд.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является упрощение и уменьшение времени диагностики состояния барабанной перепонки.
По совокупности существенных признаков заявляемый способ существенно отличается от аналога, так как:
1) отсутствует необходимость создавать избыточное давление в наружном слуховом проходе, чем устраняется выраженный помеховый фактор;
2) отсутствует необходимость излучать в наружный слуховой проход ультразвук и высокоинтенсивный звук, оказывающие неблагоприятное воздействие на слуховой анализатор;
3) обеспечивает прямое измерение импеданса слуховой системы в звуковом диапазоне частот с любым шагом.
Диагностика состояния барабанной перепонки с использованием заявляемого способа состоит в следующем.
1) Пациента усаживают на стул (на табурет, в кресло и т.п.), в его ухо устанавливают ушной вкладыш, герметично сочлененный с концом волновода, другой конец которого оборудован громкоговорителем, соединенным с генератором полигармонических сигналов звуковой частоты, причем в двух точках боковой поверхности волновода установлены измерительные микрофоны так, чтобы:
расстояние от любого микрофона до конца волновода превышало 10 диаметров волновода;
расстояние между микрофонами L удовлетворяло соотношению
max
min
0,025λ<L<λ/2,
min
max
где λ, λ - минимальная и максимальная длина звуковой волны, излучаемая громкоговорителем при диагностике состояния барабанной перепонки, м.
2) Через громкоговоритель в волновод подают полигармонический звуковой сигнал, образованный набором тональных сигналов, одновременно с через аналого-цифровой преобразователь передают в компьютер информацию с двух измерительных микрофонов.
3) Обрабатывая зарегистрированную информацию, для каждой частоты полигармонического сигнала определяют:
1
2
- уровни звукового давления в двух точках волновода (P и P) и разность фаз сигналов, регистрируемых измерительными микрофонами на каждой частоте (φ);
- модуль комплексного коэффициента отражения (r) звуковых колебаний для каждой частоты:
<mrow><mi>r</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msqrt><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>N</mi><mn>2</mn></msup><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mn>4</mn><msup><mi>N</mi><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mrow><mi>cos</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mi>k</mi><mi>L</mi><mo>+</mo><msup><mrow><mi>cos</mi></mrow><mn>2</mn></msup><mi>ϕ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>−</mo><mn>4</mn><mi>N</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>N</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mi>cos</mi><mi>ϕ</mi><mo>⋅</mo><mi>cos</mi><mi>k</mi><mi>L</mi></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow></msqrt></mrow><mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msup><mi>N</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>1</mn><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>k</mi><mi>L</mi><mo>+</mo><mi>ϕ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>
,
1
2
где N=P/P - соотношение уровней звукового давления в измерительных микрофонах на каждой частоте, k=2π/λ - волновое число (пространственная частота), L - расстояние между измерительными микрофонами;
- коэффициент поглощения
2
α=1-r;
- комплексный импеданс барабанной перепонки для каждой частоты
Z=R+jY,
где R - резистанс (активная компонента импеданса), Y - реактанс (реактивная компонента импеданса):
<mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>r</mi><mo>⋅</mo><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>Y</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>r</mi><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mrow><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>r</mi><mo>⋅</mo><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mrow></mfrac></mrow>
,
,
где θ - угол отражения звуковых колебаний,
2
θ=arctg[(2NsinkL·(NcoskL-cosφ))/(N-1-2NcoskL(NcoskL-cosφ))].
4) Определяют частоты, на которых реактанс (Y) изменяет знак с учетом того, что из физиологических особенностей слухового анализатора при увеличении частоты звукового сигнала таких частот три:
1
f - первая частота, на которой реактанс стал равен нулю при изменении знака с отрицательного на положительный, а при ее отсутствии - среднее арифметическое двух смежных частот звукового сигнала, на меньшей из которых знак реактанса отрицательный, а на большей - положительный;
2
f - частота, на которой реактанс стал равен нулю при изменении знака с положительного на отрицательный, а при ее отсутствии - среднее арифметическое двух смежных частот звукового сигнала, на меньшей из которых знак реактанса положительный, а на большей - отрицательный;
3
f - вторая частота, на которой реактанс стал равен нулю при изменении знака с отрицательного на положительный, а при ее отсутствии - среднее арифметическое двух смежных частот звукового сигнала, на меньшей из которых знак реактанса отрицательный, а на большей - положительный.
1
3
Невозможность определения хотя бы одной из частот f…f свидетельствует о негерметичности сочленения ушного вкладыша с концом волновода или о несоответствии диаметра ушного вкладыша диаметру слухового прохода пациента. В этом случае необходимо повторить измерения, устранив выявленные нарушения условий их проведения.
1
3
i
i
1
2
3
1
1
2
2
3
3
5) Для каждой частоты f…f рассчитывают значения коэффициента поглощения (α) и резистанса (R) и с учетом того, что в норме f=430 Гц, f=980 Гц, f=2300 Гц, а соответствующие им значения α=0,9, R=2,0, α=0,2, R=20,0, α=0,8, R=2,6, рассчитывают оценку состояния барабанной перепонки исследуемого уха (K) как
1
2
3
K=0,01(|f-430|+|f-980|+|f-2300|)+
1
2
3
1
2
3
+10(|α-0,9|+|α-0,2|+|α-0,8|)+0,5(|R-2|+|R-20|+|R-2,6|),
Большему значению K соответствует худшее состояние барабанной перепонки, при K>10 диагностируют ее патологию, требующую углубленного обследования.
Предложенный способ следует использовать в оториноларингологии для исследования состояния барабанной перепонки, что позволит оптимизировать лечение и реабилитацию пациентов. Способ может быть реализован предприятиями (организациями) медицинской промышленности при производстве и модернизации аудиометрической аппаратуры.