Бионический протез уха
BIONIC EAR PROSTHESIS

Изобретение относится к медицине, в частности к отоларингологии и стоматологии, и может быть использовано для улучшения слуховых возможностей человека и замещения отсутствующей ушной раковины. Из уровня техники известен аппарат костной проводимости Baha, состоящий из процессора, который обнаруживает, очищает и усиливает звуковые волны и преобразуют их в вибрации, далее усиленные вибрации передаются на соединительный элемент - опору, с которой они передаются на остеоинтегрированный имплантат. С титанового имплантата звуковые вибрации по механизму костного звукопроведения передаются в улитку (http://eu-max.ru/products/baha/).
Известен протез ушной раковины, выполненный из медицинского стоматологического силикона, изготовлен методом литья по прототипу, изготовленного методом 3D-принтинга, зеркально отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины пациента. Протез ушной раковины состоит из двух элементов ушной раковины и основания в месте прилегания к тканям протезного ложа, соединенных между собой фиксирующими элементами, выполненными из жесткого стоматологического полимера, имеющими круглое плоское основание, шейку и полусферическую головку. Края полусферической головки выполнены заоваленными. Участок перехода от головки к шейке имеет прилив с радиусом скругления. Основание указанных элементов монолитно фиксировано в части протеза - раковине. В части - основания в проекции головок элементов, имеются отверстия в сечении в 2 раза меньше диаметра головок фиксирующих элементов. Техническим результатам изобретения является точное индивидуальное изготовление протеза воспроизведенного уха пациента, а также возможность быстрой и неоднократной замены части протеза, прилегающей к тканям протезного ложа (Патент РФ№2630354 от 07.09.2017).
Известен слуховой аппарат, вставляемый внутрь слухового прохода уха пациента, имеет модули, обладающие каждый большой степенью свободы поворота и не размещенные в едином корпусе. Слуховой аппарат содержит приемный модуль для подачи акустических сигналов в замкнутое пространство, прилегающее к барабанной перепонке, основной модуль, в котором размещены все компоненты для улучшения слуха, за исключением приемника, и соединительный блок для передачи усиленных электрических сигналов от основного модуля к приемному модулю. Соединительный блок вводят в хрящевую зону наружного слухового прохода и шарнирно соединяют с возможностью поворота с приемным модулем и с основным модулем для возможности независимого перемещения приемного модуля как в процессе установки слухового аппарата в слуховой проход, так и при выведении из него (Патент РФ №2191485 от 20.01.2002).
Задачей на решение, которого направлена настоящая группа изобретений, является обеспечение улучшения слуха у слабослышащих пациентов с атрезией или микротией посредством бионического протеза уха.
Техническим результатом группы изобретений является коррекция потери слуха слуховым аппаратом, работающим по принципу костной проводимости располагающимся в протезе ушной раковины.
Технический результат достигается, тем, что бионический протез уха, содержащий микрофон, средства преобразования электрических сигналов в акустические сигналы, соединительные провода для передачи электрических сигналов и преобразованных акустических сигналов и блок питания с источником энергии, отличается от ближайшего аналога тем, что дополнительно содержит иммитатор ушной раковины, корпус, винтовые импланты для установки в височную кость, магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости, выполненный для установки на звукопроводящий винтовой имплант, и гибкий микрочип с аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством, при этом корпус имеет грибовидную головку с наружной поверхностью для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода, а гибкий микрочип размещен в дистальном конце ножки корпуса и связан соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников с магнитно-вибрационным трансдьюсером костной проводимости и с блоком питания, включающим как минимум один резистор и как минимум один конденсатор, размещенный между микрофоном и источником энергии.
В частных случаях своего выполнения или использования бионический протез уха может содержать винтовые импланты, выполненные со сферическими головками, источник энергии, выполненный в виде батарейки или в виде аккумулятора и источник энергии, выполненный для беспроводного заряжания. Способ протезирования уха бионическим протезом, описанным выше, включает выполнение имитатора отсутствующей ушной раковины из стоматологического силикона, которую отливают по образцу полученного методом 3D-принтинга, зеркального отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины и изготовление корпуса с грибовидной головкой, имеющей наружную поверхность для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода, установку корпуса в канал наружного слухового прохода, размещение имитатора ушной раковины на наружной поверхности головки корпуса и на височной кости с последующей фиксацией имитатора и головки корпуса, винтовыми имплантами, выполненными для установки в височную кость, и установку магнитно-вибрационного трансдьюсера на звукопроводящем винтовом импланте костной проводимости.
Разделение протеза на две разборно-составные части, позволяет отсоединить внутреннюю часть протеза фиксированного во внутреннем слуховом проходе и содержащую устройства усиливающие звук с элементом питания для его зарядки, при этом другая часть бионического протеза, ушная раковина, остается фиксированной, обеспечивая эстетику лица и его социальную неуязвимость. Наружная и внутренняя части бионического протеза уха изготавливаются индивидуально по цифровому объемному изображению второго существующего уха и слухового прохода пациента, полученного по МСКТ. Наиболее подходящей основой для построения такой системы является гибридный чип, например, EZARIO 7150 SL HYBRID от производителя ON Semiconductor, включающий цифровой сигнальный процессор и дополнительные компоненты, необходимые для построения слуховых аппаратов различных типов.
Микросхема 7150 SL включает в себя цифровой сигнальный процессор, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, программируемое запоминающее устройство и модуль радиосвязи. Эти компоненты являются электронной частью для слуховых аппаратов различных типов, и все они размещены в одном корпусе. По этой причине микросхема называется гибридной.
Выбор остановлен на этой микросхеме на основании того, что она содержит все необходимые функциональные компоненты для построения устройства в рамках поставленной задачи, имеет минимальные размеры, производитель предоставляет средства для разработки и отладки программного обеспечения слухового аппарата и программных средств для его обслуживания.
Помимо микросхемы 7150 SL слуховой аппарат (протез) содержит микрофон, излучатель звука, источник питания, один или два компактных конденсатора и резистора, предусмотренные схемой включения чипа 7150. Эти компоненты являются внешними по отношению к микросхеме и наряду с ней размещены в объеме протеза.
В качестве излучателя звука, использован микрофон, например, MP23AB01DHTR (3,35×2,5×0,98 мм) и миниатюрный магнитно-вибрационный трансдьюсер для аппаратов костной проводимости, например, Sonion 37ААХ007/А (7,87×4,09×5,6 мм), источник питания - воздушно-цинковый элемент типа PR70 (5,9×3,6 мм) по классификации МЭК.
Источник питания протеза имеет возможность контактной беспроводной зарядки. А магнитно-вибрационный трансдьюсер, фиксированный в протезе, выполняет дополнительную функцию крепежного элемента протеза.
Сущность группы изобретений поясняется чертежом с изображением разреза бионического протеза уха, установленного в слуховом проходе и закрепленного на височной кости.
Бионический протез уха содержит имитатор ушной раковины 1, корпус 2, винтовые импланты 3 и 4 для установки в височную кость, магнитно-вибрационный трансдьюсер 5 костной проводимости, выполненный для установки на верхний винтовой имплант 4, и микрочип 6 с аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством.
Корпус 2 имеет грибовидную головку с наружной поверхностью 7 для установки имитатора ушной раковины 1, внутреннюю поверхность 8 по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода. Гибкий микрочип 6 размещен в дистальном конце ножки корпуса 2 и связан соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников 9 с магнитно-вибрационным трансдьюсером 5 костной проводимости и с блоком питания, включающим как минимум один резистор и как минимум один конденсатор 10, размещенный между микрофоном 11 и источником энергии 12.
В частных случаях своего выполнения или использования бионический протез уха может содержать винтовые импланты 3 и 4, выполненные со сферическими головками и источник энергии 12 в виде батарейки или в виде аккумулятора. Источник энергии 12 может быть выполнен для беспроводного заряжания. В способе протезирования уха бионическом протезом заложен основной принцип преобразования процессором звуковой волны фиксируемой микрофоном 11 в вибрационный сигнал и его передача по височной кости во внутреннее ухо, посредством магнитно-вибрационного трансдьюсера 5, фиксированного на верхний звукопроводящий имплантат 4.
В процессе протезирования первоначально выполняют имитатор отсутствующей ушной раковины 1 из стоматологического силикона, который отливают по образцу полученного методом 3D-принтинга, зеркального отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины. Затем изготавливают корпус 2 с грибовидной головкой, имеющей наружную поверхность 7 для установки имитатора ушной раковины 1, внутреннюю поверхность 8 по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода. Устанавливают корпус 2 в канал наружного слухового прохода. Размещают имитатор ушной раковины 1 на наружной поверхности 7 головки корпуса и на височной кости. Фиксируют имитатор ушной раковины 1 и головку корпуса 2, винтовыми имплантами 3 и 4, выполненными для установки в височную кость. Устанавливают магнитно-вибрационный трансдьюсер 5 на верхнем звукопроводящем винтовом импланте 4 костной проводимости.
Улучшение слуха с использованием бионического протеза осуществляется следующим образом. Звуковая волна улавливается имитатором 1 ушной раковины и локализуется по принципу воронки в наружном слуховом проходе протеза, где фиксирован микрофон 11.
Микрофон 11 фиксирует звуковую волну и посредством гибкого ленточного проводника 9 передает ее на гибкий микрочип 6 включающий в себя цифровой сигнальный процессор, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, программируемое запоминающее устройство и модуль радиосвязи. Посредством микрочипа 6 звуковой сигнал преобразуется в вибрационный сигнал и через гибкий ленточный проводник 9 передается на магнитно-вибрационный трансдьюсер 5, фиксированный на звукопроводящем имплантате 4. Вибрационный сигнал посредством трансдьюсера 5 через установленный в височную кость звукопроводящий имплантат 4 передается во внутреннее ухо.
Бесперебойную работу микрофона 11 и системы трансдьюсера 5 обеспечивают резистор 13, конденсатор 10 и источник энергии 12, который может быть выполнен для беспроводного заряжания.