Способ настройки процессора кохлеарного импланта Российский патент 2022 года по МПК A61F11/00 

Изобретение относится к медицине, биологии, физиологии, а именно к сурдологии - оториноларингологии.

Операция кохлеарной имплантации представляет собой установку системы электростимуляции слухового нерва в улитку внутреннего уха, с последующей слухоречевой реабилитацией и является золотым стандартом медицинской помощи пациентам с сенсоневральной тугоухостью тяжелой степени и глухотой [1]. Эффективная настройка процессора системы кохлеарной имплантации обеспечивает полноценное восприятие звуков, в т.ч. речевого материала.

Первичная настройка процессора у пациентов с глухотой на основе субъективной оценки может быть трудно выполнима ввиду неразвитых коммуникативных навыков или отсутствия речевого опыта у пациента. Распространение получил способ объективных методик, основанный на регистрации электрофизиологических ответов различных участков слухового анализатора.

Из уровня техники известен способ настройки параметров речевого процессора кохлеарного импланта (см. RU 2325142 С1 от 27.05.2008). Недостатками этого известного способа является то, что уровни максимального комфорта устанавливают на основании электрически вызванного стапедиального рефлекса. Данный подход не гарантирует обеспечение оптимальной разборчивости речевого материала, а только уровни громкости воспринимаемых звуков.

Из уровня техники известен способ определения оптимальных параметров протезирования (см. RU 2414168 С1 от 20.03.2011). Недостатками этого известного способа является то, что способ выполняют для диапазона частот 500-4000 Гц, который более узкий, чем речевой диапазон человека, а также условием осуществления метода является состояние сна пациента, что ограничивает применение. Кроме того, полученные данные характеризуют лишь пороги звуковосприятия, а не разборчивость речи, т.е. коммуникативные навыки.

Наиболее близким прототипом является способ настройки речевого процессора системы кохлеарной импланта, где регистрируют у пациента с установленной системой кохлеарной имплантации порогов регистрации стационарных слуховых потенциалов (см. RU 2652733 С1 от 28.04.2018 г.). Недостатками этого известного способа является то, что получаемые значения актуальны только для речевых частот 500, 1000, 2000, 4000 Гц; отсутствует информация о влиянии настройки на разборчивость речи пациента; пациент весь период исследования должен быть в состоянии естественного физиологического сна или спокойного бодрствования; используемые тестовые слова, фразы не учитывают возможные когнитивные нарушения пациента, расположенные в строго определенной последовательности, и к тому же набор их ограничен, это приводит к запоминанию пациентом предъявляемых тестовых слов, фраз при повторных исследованиях, и таким образом снижается объективность диагностики; отсутствует дублирование речевой информации текстовым подтверждением, что исключает возможность самоконтроля пациентами с сопутствующими логопедическими нарушениями.

Существует потребность в разработке эффективного способа настройки процессора кохлеарного импланта для оценки коммуникативных навыков, а именно разборчивости речевого материала, поскольку полноценная и эффективная речевая коммуникация является целью проведения кохлеарной имплантации пациентам с глухотой.

Описание изобретения

Цель изобретения - разработать эффективный способ настройки слухоречевого процессора кохлеарного импланта для оценки коммуникативных навыков пациентов с глухотой с установленным кохлеарным имплантом для оценки восприятия речевой информации.

Техническим результатом заявленного способа является, то, что пациент и на более широком речевого диапазоне (от низких до высоких частот) не только эффективно слышит звуки и речи, но эффективно воспринимает речь для последующей полноценной речевой коммуникации, которая выражается тем, что пациент может эффективно ответить на услышанную речь человека или иные услышанные внешние звуки.

Технический результат заявленного способа достигается при эффективном диапазоне звуковых частот речевого процессора, за счет использования индивидуально настроенной конфигурации карты прослушивания для конкретного пациента с глухотой.

Эффективность заявленного способа выражается в том, что применяют индивидуально настроенную карту пациента, используют широкий речевой диапазон на частотах от 200 Гц до 8000 Гц на всех каналах кохлеарного импланта, акустической стимуляцией с интенсивностью 65 дБ при фоновом уровне шума не более 60 дБ, использованием программного обеспечения предназначенного для анализа разборчивости речи.

Эффективность воспринимаемой речи характеризуется, тем, что пациент правильно, без ошибок и искажений, повторяет услышанные внешние звуки, фразы, предъявляемые слова, термины, звуки в разной последовательности по меньшей мере один раз.

Термины и обозначения, используемые в настоящем описании, имеют следующие значения.

Под ЕСАР (Evoked Compound Action Potentials) понимают измерение нервных реакций, генерируемых волокнами слухового нерва, что позволяет оценивать физиологический статус слухового нерва.

Под системой кохлеарной имплантации понимают кохлеарный имплант, в виде приемника, имплантируемого подкожно, и электродный массив (цепочка электродов, введенных внутрь улитки посредством массив (цепочка электродов, введенных внутрь улитки посредством хирургической операции); речевой процессор - микрофон, микропроцессор и передатчик, который устанавливают снаружи, на волосах, коже или ином удобном месте; батарейные или аккумуляторные отсеки; пульты дистанционного управления (при их наличии) и другие дополнительные аксессуары.

Мобильное беспроводное устройство, предназначенное для телефонной связи в виде смартфона или планшета (далее - мобильное беспроводное устройство для телефонной связи).

Под искусственной нейронной сетью понимают математические модели (алгоритмы), в виде программного обеспечения для мобильных беспроводных телефонных устройств, где программное обеспечение построено по принципу организации и функционирования биологических нейронных сетей млекопитающих (человек, животное).

Под программным обеспечением, для мобильных беспроводных телефонных устройств, понимают программное обеспечение, основанное на технологии искусственной нейронной сети, осуществляющее функцию слухоречевого тренажера (далее - программа слухоречевого тренажера), позволяющее осуществлять выбор уровня сложности упражнений, проводить оценку распознавания речи и произношения в реальном времени.

Под искусственным интеллектом понимают свойство интеллектуальных систем выполнять творческие функции, которые традиционно считаются прерогативой человека.

Под интеллектуальной системой понимают программное обеспечение, имеющее прописанные алгоритмы для решения творческих задач.

Слухоречевой тренажер, представляет собой программное обеспечение (приложение для мобильных устройств) с определенным алгоритмом предъявления слов, которые выдаются в произвольном порядке. Человек, произносит путем повторения услышанный речевой материал, который улавливается микрофоном устройства, анализируется алгоритмами искусственного интеллекта и сопоставляется с исходным речевым материалом. Общий результат теста автоматически предоставляется алгоритмом как процент правильных ответов (повторений) от общего предъявленного в разной последовательности речевого материала (фразы, слова, звуки, тезисы и пр.)

Под индивидуальной первичной настроечной конфигурацией карты прослушивания пациента понимают технические параметры электростимуляции слухового нерва; процессор системы КИ воспринимает звуки (речь) и преобразовывает в электрические стимулы, которые мозг человека воспринимает как звук.

Осуществление способа.

Способ настройки процессора кохлеарного импланта для пациентов с глухотой, характеризующийся тем, что регистрируют электрический вызванный потенциал действия слухового нерва на всех активных каналах кохлеарного импланта при эффективных диапазонах восприятия звуковых частот речевого процессора; затем создают для пациента индивидуальную первичную настроечную конфигурацию карты прослушивания; далее уровень стимуляции повышают до эффективного значения под контролем тестирования и одновременно проводят анализ разборчивости речи, где уровень стимуляции под контролем тестирования и анализ разборчивости речи проводят при помощи слухового тренажера (программное приложение) установленного на мобильное беспроводное устройство для телефонной связи, где мобильное беспроводное устройство телефонной связи подключают к громкоговорителю с исходящей эффективной интенсивностью акустической стимуляцией; далее настраивают получение значений разборчивости речи; затем пациент, по меньшей мере один раз, повторяет услышанные в разной последовательности звуки, фразы, слова, термины; далее оценивают развитие речевых навыков у пациента.

Для определения начальных максимальных значений стимуляции применяют тест регистрации порога потенциала действия слухового нерва ЕСАР.

Принцип исследования заключается в регистрации порога возникновения потенциала действия слухового нерва на постепенно повышающийся заряд электрических стимулов. Областями стимуляции и регистрации являются рядом расположенные электроды кохлеарного импланта, которые стимулируют улитку внутреннего уха в диапазоне звуковых частот в пределах около от 200 Гц до 8000 Гц на всех каналах кохлеарного импланта. Обработка полученных данных и предоставление результатов исследования входит в штатный модуль регистрации ЕСАР. Установка параметров стимуляции непосредственно на уровнях регистрации порогов регистрации ЕСАР не всегда дает максимально эффективные результаты.

Наибольшую информативность несет конфигурация порогов относительное соотношение порогов по всем каналам, зарегистрированным с помощью ЕСАР. Далее для наиболее информативной оценки результатов мы проводим речевую аудиометрию на фиксированной интенсивности, 60 дБ или 65 дБ. Данный метод позволяет оценить коммуникативные навыки.

Пациенту предъявляют каждый раз в разной последовательности речевой материал, в виде слогов, слов или фраз. Задача пациента заключается в том, чтобы он в точности повторил услышанное. Результатом исследования считается количество корректных (правильных, без ошибок) повторов, выраженное в процентах от общего количества предъявленных тестовых слов. Речевой материал подбирают с учетом возраста пациента. Соответствующие последовательности записаны на цифровой носитель - память мобильного устройства или съемную карту памяти.

Акустическую стимуляцию осуществляют с применением громкоговорителя, расположенного под углом 45° на эффективном расстоянии около 1 метра от пациента при эффективной интенсивности 65 дБ при эффективном уровне фонового шума, не превышающего 60 дБ.

Пациента усаживают в кресло к установленному на расстоянии 1 метр от процессора акустического громкоговорителя, подключенного к мобильному беспроводному устройству для телефонной связи в виде смартфона или планшета, где мобильное беспроводное устройство для телефонной связи содержит программное обеспечение, выполняющее функцию слухоречевого тренажера, где программное обеспечение создано на основе технологии искусственной нейронной сети.

Использование программного обеспечения для мобильного беспроводного устройства для телефонной связи, где программное обеспечение выполняет функцию слухоречевого тренажера, что позволяет, по меньшей мере один раз, предъявлять слова, термины, звуки в разной последовательности; осуществлять по меньшей мере один раз выбор уровня сложности упражнений; проводить оценку распознавания речи и произношение ее в реальном времени.

Алгоритм, заложенный в программном обеспечении для мобильных беспроводных устройств, где программное обеспечение выполняет функцию слухоречевого тренажера, создает последовательности слов, не связанных друг с другом, что исключает элемент угадывания ответа. Микрофон смартфона или планшета воспринимает повторяемый пациентом речевой материал (фразы, слова, термины, предложения, звуки), где программного обеспечение, в виде приложения для смартфонов или планшетов, с технологией искусственного интеллекта анализирует корректность (правильность, ошибки и искажения) воспроизводимого пациенту речевого материала (фразы, слова, термины, предложения, звуки).

Одновременно к речевому процессору подключен интерфейс системы кохлеарной имплантации программой настройки, исходно настроенной на основании конфигурации порогов зарегистрированных порогов потенциала действия слухового нерва (ЕСАР) на всех каналах системы. Пациент, по меньшей мере один раз, повторяет речевой материал, где в режиме реального времени алгоритм приложения показывает результат корректности (правильности, ошибки или искажения) дублирования речевого материала (в процентах). Постепенно конфигурацию настроечной карты повышают до значений теста, составляющих не менее 90% от общего количества предъявленного речевого материала. При достижении значения разборчивости 90% и выше, повышение стимуляции прекращают - настройка процессора считается оптимальной.

Положительный эффект: возможность применения способа без противопоказаний, возможность проведения теста в любом возрасте при развитых речевых навыках, улучшение качества слухоречевой реабилитации, появление дополнительных данных о настройке речевых процессоров, в том числе у пациентов с двусторонней установкой имплантов (билатеральная кохлеарная имплантация).

Краткое описание чертежей и иных материалов (см. Приложение 1):

Фиг. 1 Индивидуальная карта пациента: 1- динамический диапазон слуха, 2-порог максимального комфорта.

Возможность осуществления заявляемого изобретения раскрыта в предлагаемых примерах.

Пример 1.

Выписка из амбулаторной карты пациента (больного). Диагноз: сенсоневральная тугоухость IV степени (глухота). Состояние после кохлеарной имплантации справа.

Пациент - пользователь систем кохлеарной имплантации в течение четырех лет. Со слов родственников, последние 6 месяцев отсутствует прогресс в развитии слухоречевых навыков, а знакомые ранее слова часто путает, при этом реакция на тихие звуки хорошая.

Провели регистрацию порога электрически вызванного потенциала действия слухового нерва пациента при диапазонах звуковых частот речевого процессора в диапазоне от 200 Гц до 8000 Гц на всех каналах кохлеарного импланта, что позволило создать начальную индивидуальную конфигурацию настроечной карты, где начальный уровень (нижний уровень в динамическом диапазоне слуха) для каждого канала находится в эффективном диапазоне, например от 3,57 qu до 4,26 qu. Затем повышают уровень порогов максимального комфорта до эффективных значений для каждого канала, в диапазоне до значений от 17,86 qu до 21,32 qu (верхний уровень в динамическом диапазоне слуха) под контролем слухоречевого тренажера (Фиг. 1, табл. 1).

Одновременно проводят анализ разборчивости речи. Анализ разборчивости речи проводят при помощи слухоречевого тренажера (программное приложение), установленного на мобильное беспроводное устройство телефонной связи (смартфон или планшет).

Далее, для исходящей акустической стимуляции, мобильное устройство для беспроводной телефонной связи (смартфон или планшет) подключают к громкоговорителю.

Акустическую стимуляцию осуществляют с применением громкоговорителя, расположенного под углом 45° на эффективном расстоянии около 1 метра от пациента при эффективной интенсивности 65 дБ при эффективном уровне фонового шума не более 60 дБ.

Настраивают подачу речевого материала (фразы, слова, звуки, и пр) из слухоречевого тренажера, затем пациент, по меньшей мере один раз, повторяет услышанные в разной последовательности звуки, фразы, слова, термины, звуки. Далее специалист оценивает развитие речевых навыков у пациента. Уровень разборчивости речи считается эффективном при его значении не менее 90% от общего количества предъявленных слов.

Пример 2.

Пациент (см. пример 1). Использовали известный способ настройки процессора кохлеарного импланта, где для оценки качества звуковосприятия была проведена регистрация ASSR процессоре в свободном звуковом поле с построением аудиограммы - порогов звуковосприятия. Пороги звуковосприятия по частотам: 500 Гц - 40 дБ, 1000 Гц - 35 дБ, 2000 Гц - 30 дБ, 4000 Гц - 35 дБ. Представленные показатели соответствуют критериям звуковосприятия удовлетворительной настройки. По результатам исследования произвели повышение уровней электростимуляции, жалобы родственников на недостаточную разборчивость сохранились. Значение уровня разборчивости речи составило 79% от общего количества предъявленных слов.

Данный пример является примером сравнения, который подтверждает, что применение известного способа является менее эффективным в сравнении с заявленным способ, где у заявленного способа уровень разборчивости речи составляет не менее 90% от общего количества предъявленных слов.

Представленные примеры не ограничивают объем притязаний настоящего изобретения и служат только для цели иллюстрации и раскрытия заявленного способа.

Промышленная применимость

Все приведенные примеры, подтверждают реализацию и применение заявленного способа в медицине, биологии, физиологии, по направлению сурдологии - оториноларингологии.

Таким образом, поставленная техническая задача, а именно, разработка заявленного способа, где пациент не только более эффективно слышит звуки и речи, но и более эффективно воспринимает речь для последующей полноценной речевой коммуникации, которая выражается тем, что пациент, по меньшей мере один раз, может эффективно ответить на услышанную речь человека или иные услышанные внешние звуки, достигнута, что подтверждается приведенными примерами.

Список литературы

1. Клячко Д.С., Пашков А.В., Гадалева С.В., Наумова И.В. Электрически вызванный потенциал действия слухового нерва. Обзор литературы. Рос. Оториноларингология. 2018; 4 (95): 99-120. doi: 10.18692/1810-4800-2018-4-99-120.

2. Клячко Д.С., Пашков А.В., Гадалева С.В., Наумова И.В. Электрически вызванный потенциал действия слухового нерва. Обзор литературы. Рос. Оториноларингология. 2018; 4 (95): 99-120. doi: 10.18692/1810-4800-2018-4-99-120.

3. Raghunandhan S., Ravikumar A., Kameswaran M., Kalyani Mandke, Ranjith R. A clinical study of electrophysiological correlates of behavioral comfort levels in cochlear implantees. Cochlear Implants Int. 2014 May; 15(3): 145-60. doi: 10.1179/1754762814Y.0000000064.

4. Речевая аудиометрия: учебное пособие / М.Ю. Бобошко. - СПб.: Издательство СПбГМУ, 2012. - 64 с.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для настройки процессора кохлеарного импланта для пациентов с глухотой. Регистрируют электрический вызванный потенциал действия слухового нерва на всех активных каналах кохлеарного импланта с помощью ЕСАР при звуковых частотах речевого процессора в диапазоне от 409 до 3062 Гц. Создают для пациента настроечную карту прослушивания, где начальный уровень для каждого канала находится в диапазоне от 3,57 до 4,26 qu. Затем повышают уровень стимуляции до значений для каждого канала в диапазоне от 17,86 до 21,32 qu под контролем тестирования. Одновременно проводят анализ разборчивости речи при помощи слухового тренажера, установленного в мобильном беспроводном устройстве для телефонной связи. Мобильное устройство телефонной связи подключено к громкоговорителю с интенсивностью акустической стимуляции 65 дБ при уровне фонового шума 60 дБ, который устанавливают на расстоянии одного метра от пациента под углом 45°. Тестирование заключается в предъявлении пациенту в разной последовательности звуков, фраз, слов, терминов. При этом пациент повторяет услышанное. Далее определяют уровень разборчивости речи как количество правильных повторов, выраженное в процентах от общего количества предъявленных тестовых слов. При достижении уровня разборчивости речи 90% повышение стимуляции прекращают, настройку процессора считают оптимальной. Способ позволяет осуществить эффективную настройку процессора кохлеарного импланта для пациентов с глухотой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 2 пр.

1. Способ настройки процессора кохлеарного импланта для пациентов с глухотой, характеризующийся тем, что регистрируют электрический вызванный потенциал действия слухового нерва на всех активных каналах кохлеарного импланта с помощью ЕСАР при звуковых частотах речевого процессора в диапазоне от 409 до 3062 Гц, затем создают для пациента настроечную карту прослушивания, где начальный уровень для каждого канала находится в диапазоне от 3,57 до 4,26 qu, затем повышают уровень стимуляции до значений для каждого канала в диапазоне от 17,86 до 21,32 qu под контролем тестирования и одновременно проводят анализ разборчивости речи при помощи слухового тренажера, установленного в мобильном беспроводном устройстве для телефонной связи, где мобильное устройство телефонной связи подключено к громкоговорителю с интенсивностью акустической стимуляции 65 дБ при уровне фонового шума 60 дБ, который устанавливают на расстоянии одного метра от пациента под углом 45°, при этом тестирование заключается в предъявлении пациенту в разной последовательности звуков, фраз, слов, терминов, при этом пациент повторяет услышанное, далее определяют уровень разборчивости речи как количество правильных повторов, выраженное в процентах от общего количества предъявленных тестовых слов, при достижении уровня разборчивости речи 90% повышение стимуляции прекращают, настройку процессора считают оптимальной.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что активные каналы кохлеарного импланта закодированы.