СПОСОБ ОБЪЕКТИВНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СЛУХА И УСТРОЙСТВО ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 1998 года по МПК A61B5/12 

Изобретение относится к медицине, в частности может быть использовано в медицинской практике как на доклиническом этапе, так и в клинических или лабораторных условиях.

В настоящее время существует ряд способов субъективного исследования слуха [1-3 и др.]. Наиболее близким по сущности являются способ и устройство его реализации описанные в работе [3].

Известные способы регистрации уровня сигнала путем фиксации пациентом факта слышимости имеют существенные недостатки. Во-первых, из-за субъективности оценки слышимости сигнала при некоторых патологиях вносятся относительно большие погрешности в оценке момента наступления слышимости сигнала. Во-вторых, субъективный способ установления порога слышимости сигнала ограничен частотным диапазоном, чем существенно снижаются диагностические возможности оценки состояния слухового аппарата человека.

Предлагаемый способ снижает ошибку оценки чувствительности слуха путем применения объективного анализа воздействия акустических колебаний на слуховой аппарат человека и увеличивает диагностические возможности оценки в результате применения расширенного диапазона частот воздействия на слуховой аппарат (вплоть до ультразвуковых частот).

С физической точки зрения работа слухового аппарата связана с упругостью тех кровеносных сосудов, которые его питают, что и приводит к изменению формы пульсовой характеристики, а стало быть и к изменению его спектральных составляющих. Анализируя спектр пульса до и после подачи на вход слухового аппарата плавно возрастающего уровня сигнала заданной частоты, можно по началу изменения ширины этого спектра объективно определить величину уровня сигнала, при котором начинается слышимость данного акустического сигнала. Таким образом, изменение ширины спектра пульсового сигнала может быть параметром чувствительности слуха. Так, например, при отсутствии в слуховом аппарате звукового сигнала (акустическое давление отсутствует) верхняя частота спектра пульсовой характеристики сосудов уха определяется некоторой величиной F_в1, а при наличии определенного уровня акустического давления звуковой частоты, при котором достигается порог слышимости этого сигнала, спектр пульсовой характеристики начинает изменяться и ее верхняя частота достигает значения F_в2. В то же время значение отношения верхней F_в к нижней частоте спектра F_н пульсовой характеристики сонной артерии является определенной для каждого человека и, таким образом, толерантной для данного человека, не зависящей от состояния его слухового аппарата.

Сравнивая относительные значения крайних частот спектров пульсов сонной артерии и слухового аппарата (например, через сосуды мочки уха) находятся величины акустических давлений и частот, объективно влияющие на работу слухового аппарата и позволяющие эти значения идентифицировать с той или иной патологией слуха.

Предлагаемый способ объективного исследования слуха (фиг. 1), основанный на анализе изменений чувствительности уха к уровню и частоте внешнего звукового сигнала, включающий подачу к наружному слуховому проходу изменяющегося уровня акустического сигнала фиксированной частоты и определение патологии слухового аппарата на основе измеренных параметров, заключается в том, что предварительно снимают пульсовую характеристику сонной артерии, определяют и регистрируют крайние частоты спектра сигнала пульса сонной артерии, определяют значение A_са как отношение верхней F_в.са к нижней F_н.са частоте спектра сигнала пульса сонной артерии

а после подачи к наружному слуховому проходу изменяющегося уровня акустического сигнала фиксированной частоты снимают пульсовую характеристику с сосудов мочки уха и определяют крайние частоты ее спектра, вычисляют значение A_му как отношение верхней F_в.му к нижней F_н.му частоте спектра сигнала пульса мочки уха

устанавливают и регистрируют уровень сигнала исходной "нулевой" частоты, при котором на основе рассчитанного значения A_му выполняется условие равенства спектров сигналов сонной артерии и сосудов мочки уха A_са=A_му, устанавливают сигналы, разные от "нулевых" по частоте, и регистрируют отклонения их по уровню при соблюдении условия A_са=A_му, а в качестве параметров для определения патологии слуха используют отклонения значений A_му от A_са для разных частот.

Структурная схема предлагаемого устройства объективного исследования слуха приведена на фиг. 2 и содержит последовательно соединенные генератор и регулируемый аттенюатор, к выходу которого подключены входы измерителя частоты генератора и измерителя уровня сигнала, выход которого подключен к входу регистрирующего устройства, и головной телефон, контактирующий с наружным слуховым проходом уха пациента, три ключа, связанные единым управлением включения, при этом первый из них является нормально разомкнутым, а остальные два ключа нормально замкнутыми, оптоэлектронный датчик пульса, анализатор спектра, регулируемые фильтры соответственно низких и высоких частот, два частотных детектора, два вычислителя, устройство памяти, сравнивающее устройство и привод аттенюатора, при этом вход первого ключа соединен с выходом регулируемого аттенюатора, его выход соединен с входом головного телефона, вход оптоэлектронного датчика контактирует непосредственно с сонной артерией либо с сосудами мочки уха, а выход оптоэлектронного датчика соединен с входом анализатора спектра, выход которого соединен с входами регулируемых фильтров нижних и верхний частот, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым частотными детекторами, выходы которых в свою очередь соединены с входами второго и третьего ключа, первым и вторым входом первого вычислителя, выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства, а выходы второго и третьего ключей соединены соответственно с первым и вторым входом второго вычислителя, его выход соединен с входом устройства памяти, выход которого соединен с вторым входом сравнивающего устройства, его выход соединяется через привод аттенюатора с вторым входом регулируемого аттенюатора.

На фиг.2 обозначено: генератор 1, регулируемый аттенюатор 2, измеритель уровня сигнал 3, измеритель частоты генератора 4, головной телефон 5, регистрирующее устройство 6, ключи 7 - 9, связанные единым управлением включения, при этом ключ 7 нормально разомкнутый, а ключи 8, 9 нормально замкнутые; оптоэлектронный датчик пульса 10; анализатор спектра 11; регулируемый фильтр низких частот 12; регулируемый фильтр высоких частот 13; два частотных детектора 14 и 15; два вычислителя 16 и 17; устройство памяти 18; сравнивающее устройство 19; привод аттенюатора 20. Ухо У, сонная артерия СА, мочка уха МУ пациента обозначены номером 21.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

1. Снимается пульсовая характеристика сонной артерии (са) при помощи оптоэлектронного датчика пульса 10, на выходе которого будет сигнал в виде электрического импульса.

Заметим, что форма пульсовой характеристики (а стало быть и ширина ее спектра) изменяется в зависимости от патологии слухового аппарата, что потенциально повышает диагностические возможности при проведении спектрального анализа составляющих спектра пульсовой характеристики.

По граничным частотам спектра сонной артерии устанавливается величина A_са, характеризующая толерантное для данного человека состояние слухового аппарата. Рядом работ, например [1-3 и др.], подтверждается, что функционирование слухового аппарата коррелируется с формой (а следовательно, и со спектром) пульсовых характеристик кровяных сосудов, в частности с сонной артерией.

Величина A_са оценивается отношением верхней граничной частоты F_в.са к нижней граничной частоте F_н.са спектра пульса так, что

Для снятия пульсовой характеристики сонной артерии к ней прикладывается оптоэлектронный датчик 10 ("са" фиг. 2), с выхода которого электрический импульс поступает на вход анализатора спектра 11, который представляет собой классическую схему спектроанализатора, например, в виде набора ("линейки") отдельных высокоизбирательных фильтров.

Крайние высшие F_в.са и низшие F_н.са частоты спектра импульса сонной артерии поступают на входы узкополосных регулируемых фильтров 12 и 13, с выхода которых узкополосные сигналы этих частот спектра поступают на частотные детекторы 14 и 15, на выходе которых появляются сигналы с напряжением, прямо пропорциональным этим частотам, и равные
U^в.са=k^*F_в.са; U_н.са=k^*F_н.са,
где k - коэффициент преобразования частотного детектора (В/Гц),
откуда с учетом (1) имеем

Эти сигналы U_в.са, U_н.са поступают одновременно соответственно на первый и второй входы первого вычислителя 16, а также на первый и второй входы второго вычислителя 17 через замкнутые контакты ключей 8 и 9. В вычислителях 16 и 17 производятся вычисления по формуле (3). На выходах первого и второго вычислителей 16 и 17 сигналы будут одинакового уровня, так как на их входы подаются одинаковые сигналы.

С выходов вычислителей 16 и 17 в последнем через устройство памяти 18, сигналы одинакового уровня поступают на первый и второй входы сравнивающего устройства 19, не вызывая на его выходе появления сигнала.

На выходе устройства памяти 18 уровень сигнала в дальнейшем остается величиной постоянной.

В таком положении схема находится до тех пор, пока не будут переключены все ключи 7 - 9 в другое положение для снятия пульсовой характеристики с других сосудов, например, мочки уха.

2. Снимается пульсовая характеристика с сосудов мочки уха (му). Ключи 7 - 9 переключаются в другое состояние, при этом ключ 7 замыкается, а ключи 8, 9 становятся разомкнутыми.

К мочке уха прикладывается оптоэлектронный датчик 10 ("му" фиг. 2), с выхода которого электрический импульс поступает на анализатор спектра 11. Крайние высшие F_в.му и низшие F_н.му частоты спектра импульсов сосудов мочки уха поступают на входы регулируемых фильтров 12, 13, с которых сигналы поступают на частотные детекторы, соответственно 14, 15, на выходах которых напряжение будет прямо пропорционально частоте сигналов, поступающих на их входы и которые соответственно равны
U_в.му=k^*F_в.му; U_н.м=k^*F_н.м.

Тогда величина A_му может быть выражена через выходные напряжения частотных детекторов
(4)
Эти сигналы поступают на первый и второй входы первого вычислителя 16.

На первый вход сравнивающего устройства 19 поступает сигнал с выхода первого вычислителя 16, в котором производится вычисление по формуле (4), а на второй его вход поступает сигнал с устройства памяти 18. В результате на выходе блока 19 может появиться сигнал разбаланса по отношению к тому "нулевому" уровню, который имел место при снятии пульсовой характеристики сонной артерии. Этот сигнал приводит в действие привод аттенюатора 20, в результате последний установит в некоторое положение регулируемый аттенюатор 2, на выходе которого первоначально сигнал был минимального уровня, так как он микшировался от генератора 1 регулируемым аттенюатором 2. Сигнал разбалансировки пропорционален отклонению исходного состояния слухового аппарата от толерантного.

3. Снимается амплитудно-частотная характеристика чувствительности слухового аппарата. Для этого устанавливают оптоэлектронный датчик 10 у мочки уха.

Генератор 1 устанавливается на начальную частоту, относительно которой в дальнейшем снимается характеристика (например, 2000 Гц). Сигнал постоянного уровня и исходной частотой с генератора 1 через регулируемый аттенюатор 2, замкнутый ключ 7 и головной телефон 5 доставляет соответствующий акустический звук к наружному слуховому проходу пациента 21 ("у", фиг. 2), вызывает (или данной частотой не вызывает) деформацию сосудов, питающих слуховой аппарат. Деформация сосудов приводит к деформации пульсовой характеристики мочки уха, что ведет к изменению частоты сигнала на выходе регулируемых фильтров 12, 13, в результате на выходах частотных детекторов 14, 15 появятся сигналы, поступающие на первый вычислитель 16, с выхода которого измененный сигнал поступает на первый вход сравнивающего устройства 19. На второй вход сравнивающего устройства 19 поступает сигнал с устройства памяти 18 (ранее зафиксированный при снятии пульса с сонной артерии).

Таким образом, на входах сравнивающего устройства 19 окажутся сигналы; на его первом входе - от мочки уха, который деформирован (измененный) по амплитуде, а на втором входе - сигнал, поступающий с устройства памяти 18, представляющий собой сигнал от пульса сонной артерии, который не деформируется акустическими колебаниями. На выходе сравнивающего устройства 19 появится напряжение разбаланса, которое, в свою очередь, приведет к изменению положения привода аттенюатора 20, тем самым изменяя положение регулирующих органов регулируемого аттенюатора 2 (точнее изменяя затухание акустических колебаний) до тех пор, пока не произойдет совпадение значений уровней сигналов, поступающих от мочки уха "му" и устройства памяти 18 на оба входа сравнивающего устройства 19, когда будет соблюдаться условие U_са=U_му, что соответствует условию A_са=A_му. Контроль за уровнем и частотой генератора 1, а также регистрацию этого уровня осуществляются соответственно устройствами 3, 4 и 6.

При изменении частоты генератора 1 процесс повторяется.

Источники информации
1. Лихачев А.Г. Справочник по оториноларингологии. 3-е изд. - М.: Медицина, 1981, с. 331.

2. Исхаки Ю.Б., Кальштейн Л.И. Детская оториноларингология. Учебник. -Душанбе: Маориф, 1977, с. 236.

3. Пальчун В.Т., Преображенский Н.А. Болезни уха, горла, носа. Учебник для мед. институтов. Изд. 2-е. - М.: Медицина, 1980, 487 с. (прототип).

4. Плепис О. Я. Реография в оториноларингологии. - Л.: Медицина, 1988, 128 с.

5. Справочник по радиоэлектронике в трех томах. / Под ред. А. Куликовского. Т. 3. - М.: Энергия, 1970, с. 146-153, 282, 616-652.

Изобретение относится к медицинской практике и используется для объективного исследования слуха пациентов. Технический результат состоит в повышении точности оценки слуха и расширении диагностических возможностей этой оценки. Это достигается путем использования анализа спектров пульса сонной артерии и мочки уха. В основу предлагаемого способа и устройства заложены положения о том, что колебания барабанной перепонки приводят к изменению спектральных составляющих пульсовой характеристики сосудов кровообращения уха относительно спектрального состава пульсовой характеристики внутренней сонной артерии, питающей кровеносные сосуды слухового аппарата. Устройство содержит генератор, регулируемый аттенюатор, измерители уровня сигнала и частоты генератора, головной телефон, регистрирующее устройство, ключи, оптоэлектронный датчик пульса, анализатор спектра, регулируемые фильтры нижних и верхних частот, частотные детекторы, вычислители, устройство памяти, сравнивающее устройство и привод аттенюатора. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ объективного исследования слуха, основанный на анализе изменений чувствительности уха к уровню и частоте внешнего звукового сигнала, включающий подачу к наружному слуховому проходу изменяющегося уровня акустического сигнала фиксированной частоты и определение патологии слухового аппарата на основе измеренных параметров, отличающийся тем, что предварительно снимают пульсовую характеристику сонной артерии, определяют и регистрируют крайние частоты спектра сигнала пульса сонной артерии, определяют значение А_с а как отношение верхней F_{в . с а} к нижней F_{н . с а} частоте спектра сигнала пульса сонной артерии

а после подачи к наружному слуховому проходу изменяющегося уровня акустического сигнала фиксированной частоты снимают пульсовую характеристику с сосудов мочки уха и определяют крайние частоты ее спектра, вычисляют значения А_м у как отношение верхней F_{в . м у} к нижней F_{н . м у} частоте спектра сигнала пульса мочки уха

устанавливают и регистрируют уровень сигнала исходной "нулевой" частоты, при котором на основании рассчитанного значения А_м у выполняется условие равенства спектров сигналов сонной артерии и сосудов мочки уха А_с а = А_м у, устанавливают сигналы, разные от "нулевых" по частоте, и регистрируют отклонения их по уровню при соблюдении условия А_с а = А_м у, а в качестве параметров для определения патологии слуха используют отклонения значений А_м у от А_с а для разных частот. 2. Устройство объективного исследования слуха, содержащее последовательно соединенные генератор и регулируемый аттенюатор, к выходу которого подключены входы измерителя частоты генератора и измерителя уровня сигнала, выход которого подключен к входу регистрирующего устройства, и головной телефон, контактирующий с наружным слуховым проходом уха пациента, отличающееся тем, что в него введены три ключа, связанные единым управлением включения, при этом первый из них является нормально разомкнутым, а остальные два ключа - нормально замкнутыми, оптоэлектронный датчик пульса, анализатор спектра, регулируемые фильтры соответственно низких и высоких частот, два частотных детектора, два вычислителя, устройство памяти, сравнивающее устройство и привод аттенюатора, при этом вход первого ключа соединен с выходом регулируемого аттенюатора, а его выход соединен с входом головного телефона, вход оптоэлектронного датчика контактирует непосредственно с сонной артерией либо с сосудами мочки уха, а выход оптоэлектронного датчика соединен с входом анализатора спектра, выход которого соединен с входами регулируемых фильтров нижних и верхних частот, выходы которых соответственно соединены с первым и вторым частотными детекторами, выходы которых соответственно соединены с входами второго и третьего ключа, первым и вторым входом первого вычислителя, выход которого соединен с первым входом сравнивающего устройства, а выходы второго и третьего ключей соединены соответственно с первым и вторым входом второго вычислителя, выход которого соединен с входом устройства памяти, выход которого соединен с вторым входом сравнивающего устройства, выход которого соединен через привод аттенюатора с вторым входом регулируемого аттенюатора.