Устройство для исследования органа слуха Советский патент 1983 года по МПК A61B5/12 

1

Изобретение относится к медицинской тех нике, а именно к устройствам для аудиометрии, и может быть использовано при определении слуховой функции новорожденных детей с различными формами аламии и афазии, для диагностики патологических изменений периферической или центральной частей слухового анализатора, а также для определения профессиональной пригодности.

Известно устройство для исследования слуховой функции человека, которое содержит генератор звукового моночастотного сиг-нала, электроакустический преобразователь (телефоны или динамик), а также аппаратуру для съема и регистрации вызванных биопотенциалов, включающую электрод и последовательно соединенные с ним усилитель, накопитель и регистрирующий прибор Г,

Недостатком устройства является то, что сигнал.считываемый с индикатора регистрирующего прибора,по существу является суммой накопленнь х сигналов и поэтому не позволяет судить об истинной амплитуде вызванного биопотенциала, которая является одним из основных информативных параметров, используемых при объективной диагнос-. тике. Поэтому без учета чис- накоплений и

без последующего определения средней величины регистрируемого параметра не может быть обеспечена точная диагностика патологий.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования органа слуха, сбдержащее генератор тональных импульсов, выход которого соединен с преобразователем электрических сигналов в акустические и через формирователь с параллельно включенными по входам управляющими элементами, электрод для снятия вызванных биопотенциалов, соединенный через усилитель и фильтр с входами Двух идентичных каналов накопления, каждый из которых содержит последовательно соединенные клю15 чевой элемент, элемент накопления и делитель, и счетчик, соединенный с выходом ключевого элемента и вторым входом делителя, а управляющий, вход каждого ключевого элемента соединен с выходом соответствующего управляющего элемента, при этом выход делителя каждого канала накопления соединен с соответствующим входом блока обработки и индикации 2.

Однако при проведении исследований с помощью этого устройства у оператора отсутствуют сведения об уровне, относительно которого необходимо измерить амплитуду. Таким образом, практически невозможно четко разделить регистрируемый биопотенциал на позитивные и негативные компоненты. Кроме того, при анализе вызванного биопотенциала оператор неизбежно фиксирует и компоненты, обусловленные фоновой активностью, и практически не может отделить их от компонентов вызванного биопотенциала. Совокупность этих факторов существенно затрудняет измерение как амплитуды, так и латентного периода. Кроме того, даже если удается правильно определить значение этих параметров, их существенная межиндивидуальная вариабельность не позволяет вынести однозначное рещение с достаточной достоверностью. Все это затрудняет раннее выявление патологических изменений слуховой системы.

Целью изобретения является раннее выявление патологических изменений слуховой системы путем анализа информативных параметров вызванных потенциалов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для исследования органа слуха, содержащем генератор тональных импульсов, выход которого соединен с преобразователем электрических сигналов в акустические и через формирователь с параллельно Включенными по входам управляющими элементами, электрод для вызванных биопотенциалов, соединенный через усилитель и фильтр с входами двух идентичных каналов накопления, каждый из которых содержит последовательно соединенные ключевой элемент, элемент накопления и делитель, и счетчик, соединенный с выходом ключевого элемента и вторым входом делителя, а управляющий вход каждого ключевого элемента соединен с выходом соответствующего управляющего элемента, при этом выход делителя каждого канала накопления соединен с соответствующим входом блока обработки и индикации, блок обработки выполнен в виде двух идентичных каналов, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные детектор, пороговый элемент, элемент деления, узел измерения, элемент сравнения и сумматор, соединенный с индикатором, последовательно соединенные измеритель эффективного значения сигнала фона и усилитель, соединенный с управляющими входами порогового элемента каждого канала, узла вычитания, соединенного непосредственно с детектором первого канала, с детектором второго канала через инвертор и с управляющими входами элементов деления каждого канала через измеритель эффективного значения вызванного биопотенциала, причем узел вычитания соединен с входом измерителя эффективного значения сигнала фона через интегратор и с выходом делителя одного канала накопления, а измеритель эффективного значения сигнала

фона соединен с выходом делителя второго канала накопления.

При этом узел измерения каждого канала блока обработки содержит ряд параллельно включенных по входам измерительных элементов анализа информативных параметров, причем выход каждого измерительного элемеита соединен с соответствующими входами элемента сравнения.

Элемент сравнения каждого канала бло0 ка обработки выполнен в виде ряда последовательно соединенных разностных схем и усилителей, выходы которых параллельно соединены с сумматором, а входы разностных схем соединены с соответствующими выходами измерительных элементов узла измерения.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для исследования органа слуха; на фиг. ,2 - структурные схемы узла измерения и элемента сравнения.

Устройство содержит генератор 1 тональных импульсов, выход которого соединен с преобразователем 2 электрических сигналов в акустические и через формирователь 3 с параллельно включенными по входам управляющими элементами 4 и 5, электрод 6 для снятия вызванных биопотенциалов, соединенный через усилитель 7 и фильтр 8 с входами двух идентичных каналов накопления. Каждый из этих каналов содержит последовательно соединенные ключевые элемен0 ты 9 и 10, элементы 11 и 12 накопления и делители 13 и 14, и счетчики 15 и 16, соединенные с выходами ключевых элементов 9 и 10 и вторыми входами делителей 13 и 14, а управляющий вход каждого ключевого элемента 9 и 10 соединен с выходами соот ветствующих управляющих элементов 4 и 5. При этом выходы делителей 13 и 14 каждого канала накопления соединены с соответствующим входом блока обработки и индикации, выполненным в виде двух идентичо ных каналов. Каждый из этих каналов включает в себя последовательно соединенные детекторы 17 и 18, пороговые элементы 19 и 20, элементы 21 и 22 деления, узлы 23 и 24 измерения, элементы 25 и 26 сравнения и сумматоры 27 и 28, соединенные с индика5 торами 29 и 30, а также последовательно соединенные измеритель 31 эффективного значения сигнала фона и усилитель 32, соединенный с управляющими входами порогового элемента 19 и 20 каждого канала.

0 Кроме того, блок обработки и индикации содержит узел 33 вычитания, соединенный с детектором 17 первого канала, с детектором 18 второго канала через инвертор 34 и с управляющими входами элементов 21 и 22 деления.каждого канала через измери5 тель 35 эффективного значения вызванного биопотенциала. Причем узел 33 вычитания соединен с входом измерителя 31 эффективного значения сигнала фона через интегратор 36 и с выходом делителя 14 одного канала накопления, а измеритель 31 эффективного значения сигнала фона соединен с выходом делителя 13 второгоканала накопления. Узлы 23 и 24 измерения каждого канала блока обработки содержат ряд параллельно включенных по входам измерительных элементов анализ а информативных пара метров, выход каждого измерительного элемента соединен с соответствующими входами элементов 25 и 26 сравнения. Причем измерительные элементы анализа информативных параметров составлены из следующих блоков: блока 37 измерения максимального значения амплитуды, блока 38 измерения латентного периода, блока 39 измерения времени начала и конца регистрации компонента, блока 40 измерения длительности регистрации компонента на пороговом уровне выделен11я, блока 41 измерения длительности регистрации компонента на уровнях 0,5, 0,7 максимального значения амплитуды, а также дифференциатора 42 для измерения крутизны изменения значения компонента у порогового уровня. Элемент 25 и 26 сравнения каждого канала блока обработки выполнен в виде ряда последовательно соединенных разностных схем 43-48 и усилителей 49-54, выходы которых параллельно соединены с сумматором 27 и 28, а входы разностных схем соединены с соответствующими выходами измерительных элементов. Устройство работает следующим образом. Генератором 1 последовательно выдается серия электрических моночастотных импульсов, которые поступают в преобразователь 2. Последний воздействует на слуховую систему исследуемого серией акустических раздражителей. Одновременно формирователь 3 выдает короткие импульсы, которые поступают в управляющие элем енты 4 и 5. Элемент 5 одновременно с поступлением каждого сигнала от формирователя 3 вырабатывает прямоугольный импульс, длительность TC которого определяет заданную продолжительность регистрации вызванного биопотенциала. Элемент 4 с задержкой во времени, превыщающей длительность регистрации tc,. формирует прямоугольный импульс, длительностью Сдр.равной с. Электродом 6 снимается смесь вызванного биопотенциала и фонового сигнала, которая через усилитель 7 поступает на частотный фильтр 8, С выхода фильтра 8 сигнал поступает на ключевые элементы 9 и 10, которые открываются по соответствующим сигналам элементов 4 и 5. Таким образом, элемент 10 пропускает только вызванные биопотенциалы, искаженные сигналом фона, а элемент 9 - только сигналы фона. Сигналы суммируются в элементах II и 12 и в процессе деления в делителях 13 и 14 подвергаются усреднению. следовательно на выходе делителя 14 появляется усредненный сигнал вызванных потенциалов, а на выходе делителя 13 - усредненный сигнал фона. Усредненный сигнал из делителя 13 поступает в интегратор 36, откуда поступает в узел 33 вычитания. Одновременно в узел 33 вычитания поступает усредненный сигнал из делителя 14. В результате на выходе узла 33 вычитания сигнал является биполярным, т.е. разделенным на положительные и отрицательные составляющие. Однополупериодный линейный детектор 17 выделяет только положительные составляющие, а линейный детектор 18 - только отрицательные. Из делителя 13 усредненный сигнал фона поступает на измеритель 31 эффективного значения. Сигнал с выхода измерителя 31 поступает в усилитель 32 постоянного тока, коэффициент усиления которого выбран в диапазоне 2-4 в зависимости от заданной вероятности (Р« 2-10 - 3 10) превыщения порогового уровня (М) сигналом фона. Сигнал V с выхода усилителя поступает в пороговые элементы 19 и 20, для которых он является управляющим. Таким образом, сигналы из детекторов 17 и 18, пройдя через пороговые элементы 19 и 20, окажутся полностью отделенными от помеховых компонентов, обусловленных сигналом фона. Из узла 33 вычитания сигнал поступает в измеритель 35 эффективного значения вызванного биопотенциала, е выхода которого подается в элементы 21 и 22 деления. Одновременно в эти же элементы 21 22 поступают сигналы из пороговых элементов 19 и 20. В результате положительные и отрицательные составляющие вызванного биопотенциала делятся на его эффективное значение, что позволяет практически исключить влияние межиндивидуальной вариабельности. Из элементов 21 ii 22 сигналы поступают в узлы 23 и 24, где измеряются параметра составляющих вызванного биопотенциала В частности, блок 37. измеряет максимальные значения амплитуды А каждого компонента вызванного биопотенциала, блок 38 измеряет латентный период Тл, блок 39 измеряет время начала и конца регистрации компонента (t, и t), блок 40 - длительность регистрации компонента на пороговом уровне выделения (ta-tj), блок 41 измеряет длительность регистрации компонента на заданных уровнях от 0,5 до 0,7 (ДТо,в- ДТо,7) максималъного значения амплитуды А, дифференциатор 42 измеряет крутизну-д. изменения значения компонента у порогового уровня. Аналогичным образом срабатывают аналогичные блоки узла 24, измеряющие такие е параметры отрицательных составляющих. з узлов 23 и 24 измеренные параметры ввоятся в соответствующие разностные схемы

43-48 элементов сравнения, где измеренные параметры сравниваются с эталонными значениями. В результате на их выходах появляется сигнал постоянной амплитуды, но разной полярности.

В случае, если измеренный параметр равен или больше эталонного значения появляется сигнал «-f 1, и «-1 - в противном случае. Эталонные значения заранее определены путем обработки статистических данных по результатам исследования здоровых людей. Из разностных схем 43-48 в общем случае разнополярные сигналы поступают в усилители 49-54 постоянного тока, каждый из которых имеет весовой коэффициент усиления, выбранный исходя из информативной значимости того или иного параметра. Усиленные сигналы поступают в сумматоры 27 и 28. Результаты суммирования поступают на индикаторы 29 и 30 информационного табло, где включаются лампочки или транспаранты, указывающие на наличие или отсутствие патологии в той или иной части слуховой системы человека.

Предлагаемое устройство имеет более высокую точность диагностики, позволяет проводить ее по значительно больщему числу информативных параметров и дает более достоверные результаты. Это уменьшает риск несвоевременного выявления патологических изменений и неправильного лечения пациента. Кроме того, устройство позволяет производить диагностику в течение 3-10 мин, в то время, как известное устройство для этой цели требует не менее 1,5-2 ч. Сопоставительные испытания предлагаемого и извест-, ного устройства, проведенные на 200 пациентах с различными заболеваниями слухового анализатора с последующим контролем методами субъективной аудиометрии показали, что процент ошибочных решений снизился с 25 до У/о-

Формула изобретения

1. Устройство для исследования органа слуха, содержащее генератор тональных импульсов, выход которого соединен с преобразователем электрических сигналов в акустические и через формирователь с параллельно включенными по входам управляющими элементами, электрод для снятия вызванных биопотенциалов, соединенный через усилитель и фильтр с входами двух идентичных каналов накопления, каждый из которых содержит последовательно соединенные ключевой элемент, элемент накопления и делитель, и счетчик, соёдиненный с выходом ключевого элемента и вторым входом делителя, а управляющий вход каждого ключевого элемента соединен с выходом соответствующего управляющего элемента, при этом выход делителя каждого канала накопления соединен с соответствующим входом блока обработки и индикации, отличающееся тем, что, с целью раннего выявления патологических изменений слуховой системы путем анализа информативных параметров вызванных потенциалов, в нем блок обработки выполнен в виде двух идентичных каналов, каждый из которых включает в себя последов.ательно соединенные детектор, пороговый элемент, элемент деления, узел измерения, элемент сравнения и сумматор, соединенньай с индикатором, последовательно соединенные измеритель эффективного значения сигнала фона и усилитель, соединенный с управляющими входами порогового элемента каждого канала, узла вычитания, соединенного непосредственно с детектором первого канала, с детектором второго канала через инвертор и с управляющими входами элементов деления каждого канала через измеритель эффективного значения вызванного биопотенциала, причем узел вычитания соединен с входом

5 измерителя эффективного значения сигнала фона через интегратор и с выходом делителя одного канала накопления, а измеритель эффективного значения сигнала фона соединен с вь1ходом делителя второго канала накопления.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел измерения каждого канала блока обработки содержит ряд параллельно включенных по входам измерительных элементов анализа информативных параметров, причем

выход каждого измерительного элемента соединен с соответствующими входами элемента сравнения.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что элемент сравнения каждого канала блока обработки выполнен в виде ряда после0 довательно соединенных разностных схем и усилителей, выходы которых параллельно соединены с сумматором, а входы разностных схем соединены с соответствующими выходами измерительных элементов узла измерения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 814336, кл. А 61 В 5/12, 1979.

2.Марчук И. В. и др. Автома-Гизирован0 ный комплекс Для регистрации и анализа

вызванных потенциалов слуховой с.истемы человека. «Медицинская техника, 1978, №2, с. 24-«26 (прототип).