НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

“КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ”

Лисенко Олександр Миколайович

УДК 616.28

Розширення функціональних можливостей та удосконалення засобів
аудіометрії і акустичної імпедансометрії

Спеціальність 05.11.17 – Біологічні та медичні прилади і системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

Київ – 2005 Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Національному технічному університеті України
“Київський політехнічний інститут” Міністерства освіти і науки України
на кафедрі приладів і систем орієнтації та навігації

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор

Бублик Григорій Федорович,

Національний технічний університет України “Київський політехнічний
інститут”, професор кафедри

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук

Овсяник Валерій Прокопович,

науково-виробниче підприємство „ВАБОС” (м. Київ),

генеральний директор

лауреат державної премії України,

доктор технічних наук, професор

Смердов Андрій Андрійович,

Полтавська державна аграрна академія, завідувач кафедри

доктор технічних наук, професор

Сторчун Євген Володимирович

Національний університет „Львівська політехніка”, професор кафедри

Провідна установа:

Харківський національний університет радіоелектроніки,

кафедра біомедичних електронних пристроїв та систем,

Міністерство освіти і науки України

Захист відбудеться 12 січня 2006р. о 15 год. на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 26.002.19 при Національному технічному
університеті України “Київський політехнічний інститут” за адресою:
03056, м. Київ-56, проспект Перемоги, 37, корп. № 12, ауд. №114.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці
Національного технічного університету України „Київський політехнічний
інститут” за адресою: 03056, м. Київ-56, проспект Перемоги, 37.

Автореферат розісланий „29” ____11______ 2005р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради

Кандидат технічних наук, доцент Швайченко В.Б.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. З кожним роком все більш актуальною як у медичному,
так і в соціальному відношенні становиться проблема приглухуватості та
глухоти, оскільки, на превеликий жаль, згідно статистичних даних
сьогодні відхилення слуху від норми спостерігаються у кожного десятого
жителя планети. І надалі ситуація погіршується, що обумовлено в першу
чергу високим рівнем шуму, ускладненнями після вірусних захворювань і
застосування ототоксичних антибіотиків, внаслідок загального підвищення
радіаційного фону і спадкових захворювань, в результаті травм та
природного старіння, ускладненого серцево-судинними захворюваннями.

У зв’язку з цим надзвичайно важливого значення набуває профілактика та
раннє виявлення порушень слуху за допомогою сучасних діагностичних
методів. Це стане можливим у тому разі, якщо медичний персонал 38
сурдологічних центрів обласних і великих міст України, 24 дитячих
сурдоцентрів, понад 300 ЛОР-кабінетів районних поліклінік, кількох
сотень медсанчастин промислових і транспортних підприємств з підвищеним
рівнем шуму, військових підрозділів, науково-дослідних установ буде мати
на озброєнні сучасне аудіологічне діагностичне обладнання і, насамперед,
двох найбільш необхідних і поширених видів — аудіометрів та акустичних
вушних імпедансметрів.

Із-за відсутності вказаних засобів вітчизняного виробництва попит на
нього протягом останніх декількох десятків років задовольнявся лише в
незначній мірі за рахунок закупівлі дорогоцінного імпортного обладнання.
Наразі в експлуатації в Україні знаходиться близько 200 одиниць
аудіометрів, причому 75% із них — це прилади типу МА-31 виробництва
фірми Pracitronic (м. Дрезден, колишня Німецька Демократична
Республіка). Вказані аудіометри централізовано купувалися ще за часів
колишнього СРСР, є вже морально застарілими, давно відпрацювали свій
ресурс (десята їх частина вийшла із ладу) та забезпечують низьку
пропускну можливість обстежень. Лише в четвертій частині регіонів
України виконується акустична імпедансометрія, а кількість аналізаторів
середнього вуха в медичних закладах країни не перевищує трьох десятків
одиниць.

Сучасне обладнання провідних закордонних виробників фірм Interacoustics,
Madsen Electronics, SIEMENS та Grasson Stadler є занадто дорогим для
більшості вітчизняних споживачів (їх вартість складає від 3500 до 6000
Євро) і не дозволяє в необхідній кількості провести оснащення медичних
закладів країни та оновити наявний парк морально застарілих
діагностичних засобів. Окрім цього, аудіометри вказаних виробників
реалізують лише традиційні аудіологічні методи і мають обмежені функції
при дослідженні слуху в області ВЧ, що обумовлено наявністю в їх складі
лише тракту повітряного ВЧ звукопроведення. Ця обставина ускладнює
діагностування порушень слуху на ранньому етапі у обстежуваних із
слуховими відхиленнями від норми, а також у літніх людей, оскільки
навіть в нормі пороги слухової чутливості людини для вказаних умов
обмежені з віком по частоті і визначення порогів прослуховування при
кістковому ВЧ звукопроведенні є єдиною можливістю уточнення діагнозу
обстежуваного методами аудіометрії. Окрім цього, види обстежень, що
реалізуються скринінговими та діагностичними засобами імпедансометрії
наразі вже дещо обмежують можливості діагностування медперсоналу і
потребують їх розширення.

Не вирішеними залишаються також ряд проблем метрологічного забезпечення
зазначених засобів. Зокрема, для аудіометрів з каналом кісткового ВЧ
проведення звуків за винятком основних технічних вимог до них, наведених
в стандарті IEC 60645-4, відсутня в межах IEC та ISO необхідна
нормативна база, тобто контрольні еквівалентні порогові рівні змінної
сили (КЕПРЗС) або прискорення вібрацій (КЕПРПВ), рекомендовані
промислово освоєні кісткові ВЧ вібратори та засоби і методики їх
повірки. Для аналізаторів середнього вуха в державних метрологічних
службах України також відсутня єдина методика їх повірки та досвід
проведення такого роду робіт, що призводить до експлуатації
медперсоналом не повіреного імпедансометричного обладнання і стає
причиною встановлення неправильного діагнозу, а отже впливає на вибір
методів та засобів лікування органа слуху.

Окремим питанням розроблення аудіологічних діагностичних засобів та їх
метрологічного забезпечення присвячені роботи відомих вчених
Б.М.Сагаловича, В.Г.Базарова, В.П.Овсянника, В.А.Лисовського,
Б.С.Мороза, У.Ріхтера, К.Брінкмана, С.Н.Хечінашвілі, Г.М.Гігінейшвілі та
інших.

Однак в роботах цих авторів та інших вчених розглядається функціонування
лише окремих експериментальних установок та їх вузлів, відсутнє
висвітлення методів і принципів побудови аудіометричних та
імпедансометричних засобів різного типу, результатів аналізу
вимірювальних перетворень та похибок, шляхів вирішення наявних
метрологічних проблем. Між тим, подальше розширення функцій
діагностування порушень слуху, особливо на ранньому етапі, підвищення
пропускної спроможності обстежень та удосконалення вказаних засобів
неможливе без детального розгляду і вирішення зазначених проблем.

Тому розроблення нових та удосконалення існуючих методів і засобів
аудіометрії та акустичної імпедансометрії, їх метрологічного
забезпечення і розширення функціональних можливостей представляє собою
актуальну, важливу, складну науково-прикладну проблему, вирішення якої
дозволить не лише забезпечити медичні заклади країни високоякісним і
недорогим вітчизняним діагностичним обладнанням, а й створить умови для
раннього діагностування порушень слуху у дорослих та дітей і надасть
можливість своєчасно впровадити лікувальні та профілактичні заходи. В
свою чергу це дозволить запобігти повної або часткової втрати здоров’я
частиною населення та, як наслідок, пов’язаних з цим матеріальних витрат
держави.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна
робота відповідає основними науковим напрямкам діяльності Національного
технічного університету України “Київський політехнічний інститут” (НТУУ
„КПІ”) і виконувалась:

— в межах дербюджетних конкурсних тем Міністерства освіти та науки
України (д/б №2344 “Розробка скринінгового та ВЧ аудіометрів”, д/б №2675
“Розробка автоматизованого портативного тимпанометра” РК №0194U017888,
д/б №2056 “Розробка імпедансного аудіометра” РК №0196U003505, д/б №2251
“Адаптація схемотехнічних рішень побудови автоматизованого імпедансметра
з врахуванням використання нової елементної бази та розширення його
функціональних можливостей” РК №0198U000501, д/б №2434 “Розробка
експертної системи об’єктивної діагностики стану ЛОР-органів людини” РК
№0100U000899, д/б №2643 «Розробка системи реєстрації отоакустичної
емісії (ОАЕ) внутрішнього вуха людини» РК №0103U000200, д/б №2806
„Розроблення системи реактансної аудіометрії для об’єктивного
діагностування вад органа слуху людини” РК №0105U001125);

— в межах державних науково-технічних програм: “Приладобудування
України” (договір на ДКР №25/6 “Автоматизований скринінг-аудіометр
групового користування АА4”), затвердженої Постановою КМ України № 573
від 08.10.92р. програми “Медична техніка України” (договір на ДКР №62/6
“Автоматизований діагностичний ВЧ аудіометр АВА1” РК №0193U039430,
договір на ДКР №68/6 “Автоматизований акустичний вушний імпедансметр
АУІ1” РК №0193U039431), затвердженої Постановою КМ України № 1538 від
18.12.96р. Комплексної програми розвитку медичної промисловості України
1997-2003р.р. (договір на ДКР №203/6 “Портативний тимпанометр ТИМП1” РК
№0198U004923).

Мета роботи: розширення функціональних можливостей та удосконалення
засобів аудіометрії і акустичної імпедансометрії шляхом розробки
науково-методичних і метрологічних аспектів, покладених в основу
створених зразків вказаних засобів.

Досягнення цієї мети передбачає розв’язання таких задач:

1. Дослідження методів вимірювання і відтворення, принципів побудови і
вимірювальних перетворень в аудіометричних та імпедансометричних
засобах, визначення перспективних шляхів підвищення точності, швидкодії
і розширення функцій діагностування порушень слуху та синтез нових
структур аудіометрів і аналізаторів середнього вуха різного типу.
Подальший розвиток існуючих методів аудіометрії для проведення обстежень
автоматизованими засобами.

2. Морфологічний аналіз існуючих кодокерованих пневмосистем
імпедансометричних засобів та синтез варіантів перспективних схем
конструкцій мікрокомпресорів для застосування в аналізаторах середнього
вуха. Розроблення моделей перспективних кодокерованих пневмосистем та
проведення моделювання динамічних процесів, що протікають у них, для
найбільш несприятливого сполучення значень параметрів систем.

3. Розроблення моделей окремих ланок імпедансометричного каналу
аналізаторів середнього вуха та моделювання динамічних процесів в них з
метою оптимізації параметрів ланок по критеріям точності і швидкодії при
наявності на вході каналу перешкоджаючих факторів та надпорогового
стимулу, що викликає появу у обстежуваного акустичний рефлекс
внутрішньовушних м’язів (АРВМ).

4. Комплексний аналіз стану метрологічного забезпечення і стандартизації
в області аудіометрії та акустичної імпедансометрії, виявлення наявних
проблем та формулювання шляхів їх вирішення. Постановка і проведення
цілеспрямованих досліджень, орієнтованих на їх реалізацію, розроблення
методик визначення метрологічних характеристик аудіометрів (в області
ВЧ) та аналізаторів середнього вуха.

5. Створення на основі синтезованих структур і моделей комплексу
аудіометричного та імпедансометричного обладнання з розширеними
функціональними можливостями, визначення їх метрологічних характеристик.
Проведення державних приймальних і медичних випробувань створених
засобів з реєстрацією їх в Держреєстрі виробів медичного призначення
України.

Об’єктом дослідження є процес взаємодії слухової системи і засобів
діагностування її стану.

Предметом дослідження є комплекс удосконалених засобів аудіометрії і
акустичної імпедансометрії з розширеними функціональними можливостями.

Методи дослідження. Проведені дослідження базуються на використанні
методів метрології, акустичних вимірювань, цифрового моделювання,
фільтрації, електромеханічних аналогій, «розстроєних контурів»,
статистичної обробки, морфологічного аналізу, нормування метрологічних
характеристик засобів вимірювання і експериментальних досліджень.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

1. Розвинуто теорію та узагальнено методи і принципи побудови засобів
аудіометрії та акустичної імпедансометрії, що дозволило на основі
отриманих аналітичних виразів рівнянь вимірювання і відтворення
визначити шляхи підвищення їх точності, а також розширити функціональні
можливості за рахунок реалізації методу ВЧ аудіометрії не лише при
повітряному, а і кістковому проведенні звуків, врахування віку та статі
обстежуваних при формуванні висновку про стан їх слуху, автоматизації
процедури дослідження, реалізації додаткових режимів обстеження та
подальшої інтеграції методів аудіометрії і акустичної імпедансометрії в
одному засобі.

2. Розроблено та експериментально апробовано новий ефективний різновид
методу тональної порогової аудіометрії, який враховує психомоторні
особливості пацієнтів при діагностуванні порушень слухової функції
автоматизованими аудіометричними засобами і, як наслідок, дозволяє
суттєво підвищити пропускну спроможність масових профілактичних медичних
обстежень слуху.

3. Показано шляхи створення і синтезовано нові структури аудіометричних
та імпедансометричних засобів з розширеними функціональними
можливостями, що досягається за рахунок введення до їх складу каналу
кісткового ВЧ звукопроведення, додаткових функціональних перетворювачів,
застосування сучасної елементної бази (прецизійних кодокерованих
масштабних перетворювачів, стерео аудіо кодеків та DSP-процесорів) та
розроблення необхідного програмного забезпечення.

4. Подальшого розвитку отримало структурно-функціональне моделювання
основних складових аналізаторів середнього вуха – кодокерованої
пневмосистеми з перспективними схемами мікрокомпресорів різного типу та
імпедансометричного каналу, що надало змогу на основі синтезованих
SimuLink-моделей вказаних складових провести моделювання динамічних
процесів, які протікають в них при найбільш несприятливому сполученні
значень їх параметрів і вхідних сигналів та, як наслідок, визначити
оптимальні параметри їх ланок в залежності від точності і швидкодії
засобу.

5. Розроблено, вдосконалено і експериментально апробовано метрологічне
методичне та апаратурне забезпечення ВЧ аудіометрів і аналізаторів
середнього вуха з розширеними функціональними можливостями, яке є
основою для проведення подальших робіт по створенню і удосконаленню в
Україні системи метрологічного забезпечення в області ВЧ аудіометрії і
акустичної імпедансометрії.

6. Створено комплекс удосконалених автоматизованих аудіометричних та
імпедансометричних засобів з розширеними функціональними можливостями,
які реалізують розроблені метод і структури та надають змогу вирішити
проблему раннього діагностування і профілактики порушень слуху у
дорослих та дітей країни.

Практична цінність отриманих результатів дисертаційної роботи полягає:

— у створенні в Україні двох найбільш поширених представників
аудіологічних діагностичних засобів — аудіометрів та акустичних вушних
імпедансметрів з розширеними функціональними можливостями, що дає змогу
вирішити проблему оснащення медичних закладів країни високоякісним і
недорогим вітчизняним діагностичним обладнанням, створює умови для
раннього діагностування і профілактики порушень слуху у дорослого та
дитячого контингенту обстежуваних і надає можливість своєчасно
впровадити лікувальні та профілактичні заходи;

— в розробленні способу обстеження слуху на основі запропонованого
нового різновиду методу тональної порогової аудіометрії, реалізованого в
автоматизованих діагностичному ВЧ аудіометрі АВА1 та скринінг-аудіометрі
групового користування АА4, що дозволяє суттєво підвищити пропускну
спроможність масових профілактичних обстежень слуху за рахунок
врахування психомоторних особливостей пацієнтів;

— у формуванні засобами скринінг-аудіометрії попереднього висновку про
стан слуху пацієнта шляхом порівняння отриманих слухових порогів з
розрахованими даними аудіограми в нормі згідно ISO 7029 в залежності від
віку і статі обстежуваного, що сприяє підвищенню точності діагностування
слухових розладів;

— в рекомендаціях по вибору синтезованої схеми конструкції
мікрокомпресора пневмосистеми імпедансометричного засобу в залежності
від його типу (скринінговий або клінічний) та вимог, що пред’являються
до нього, а також наступного моделювання створеної структури
пневмосистеми в середовищі MatLab для найбільш несприятливого сполучення
значень її параметрів;

— в реалізації у розробленому ВЧ аудіометрі АВА1 каналу кісткового ВЧ
звукопроведення, що вперше дало можливість проводити обстеження органа
слуху при кістковому ВЧ проведенні звуків в діапазоні 8 — 18 кГц при
рівнях прослуховування до 70 дБ, в тому числі як для людей похилого
віку, так і для обстежуваних із слуховими розладами;

— в розробленні і впровадженні методик повірки діагностичного ВЧ
аудіометра АВА1 та акустичного вушного імпедансметра АУІ1, які є основою
створення і вдосконалення в Україні системи метрологічного забезпечення
в області ВЧ аудіометрії та акустичної імпедансометрії.

— в розробленні повного комплекту конструкторської документації для
постановки серійного виробництва автоматизованих акустичного вушного
імпедансметра АУІ1, діагностичного ВЧ аудіометра АВА1 та
скринінг-аудіометра групового користування АА4 на промислових
підприємствах приладобудівного профілю, а також у виготовленні,
налагодженні та випробуваннях дослідних зразків зазначених засобів;

— в розробленні комплекту ескізної конструкторської документації на
портативний тимпанометр ТИМП1, який може бути покладено в основу
створення робочої конструкторської документації та дослідних зразків
виробу.

Результати дисертаційної роботи впроваджені і використані в НДР та ДКР
НТУУ «КПІ», перелік яких наведено вище, при цьому:

— створено дослідні зразки автоматизованого акустичного вушного
імпедансметра АУІ1 941345.003 та діючий макет вимірювального блоку
портативного тимпанометра ТИМП1 941345.004;

— створено дослідні зразки автоматизованих діагностичного ВЧ аудіометра
АВА1 941345.002 та скринінг-аудіометра групового користування АА4
941345.001.

Дослідні зразки ВЧ аудіометра АВА1 та імпедансметра АУІ1 успішно пройшли
державні приймальні випробування (в УкрЦСМ, м. Київ) і клінічну
апробацію в провідних медичних закладах України, зокрема, інституті
отоларингології ім. О.С.Коломійченка АМН України (лабораторія
професійних порушень слуху та відділ слухопротезування і функціональної
діагностики порушень слуху дорослих), Національному медичному
університеті ім. О.О.Богомольця (кафедра оториноларінгології) і Центрі
реабілітації дітей з порушеннями слуху та мови “СУВАГ-Київ”, під час
яких було обстежено і встановлено достовірний діагноз відповідно у 78
(за допомогою ВЧ аудіометра АВА1) та 135 (за допомогою імпедансметра
АУІ1) дорослих і дітей. В результаті ВЧ аудіометр АВА1 та імпедансметр
АУІ1 були занесені до Держреєстру виробів медичної техніки України і
отримано дозволи на застосування їх у медичній практиці та серійне
виробництво.

Одержані в дисертації нові результати знайшли застосування в навчальному
процесі при підготовці НТУУ „КПІ” фахівців в галузі медичного
приладобудування, зокрема, по спеціальності “Медичні прилади та
системи”.

Особистий внесок автора. В роботі узагальнено результати багаторічних
досліджень, виконаних автором самостійно і висвітлених у 23 самостійних
працях, включаючи монографію [ 1 ]. Роботи, виконані разом із
співавторами [ 2 – 7, 21, 22, 30, 32 ] наведені в переліку публікацій,
при цьому із них безпосередньо здобувачу належить вибір та обґрунтування
напрямку досліджень, постановка задач на різних етапах виконання роботи,
аналіз та інтерпретація одержаних результатів. Автором запропоновано
структури досліджуваних кодокерованих пневмосистем та розроблено їх
SimuLink-моделі [ 5, 7 ], проведено морфологічний аналіз та синтез
перспективних схем мікрокомпресорів пневмосистеми [ 3 ], наведено
класифікацію сучасних засобів для дослідження слуху, функціональні
можливості аудіометрів та імпедансметрів і визначено тенденції їх
розвитку [ 2 ], запропоновано структуру вимірювальної установки,
проведено співставлення отриманих результатів з вимогами IEC 60645-4
[ 4 ], виконано розрахунок і моделювання 4-х ланкового СВП
імпедансометричного каналу, розроблено його SimuLink-модель та проведено
моделювання динамічних процесів [ 6, 30 ], запропоновано враховувати
психомоторні особливості обстежуваних при визначенні їх слухових порогів
автоматизованими аудіометричними засобами [ 21, 22 ] та розроблено
структуру скринінгового засобу і схемні рішення його аудіометричного
тракту [ 32 ].

Апробація результатів дисертації. Наукові результати роботи апробовано
на науково-технічних конференціях та семінарах, а також на вітчизняних і
міжнародних виставках медичного обладнання, перелік яких наведено нижче.
Матеріали дисертаційної роботи та її окремі розділи доповідалися і
обговорювалися на:

— ювілейній науково-практичній конференції «Сучасні проблеми
оториноларингології», присвяченої 95-річчю з дня народження чл.-кор. АН
України О.С.Коломійченка, м. Київ, Київський НДІ отоларингології,
1993р.;

— семінар-нараді «Проблемы и перспективы обеспечения единства
акустических измерений в Украине», м. Київ, УкрЦСМ, 1994р.;

— VIII з’їзді оториноларингологів України, м. Київ, Київський НДІ
отоларингології, 1995р.;

— семінар-нараді «Метрологическое обеспечение измерений в системе
здравоохранения», смт. Гурзуф, АР Крим, УкрЦСМ, 1999р.;

— міжнародній конференції TSCET2000 «Modern Problems of Telecom.,
Comput.Science and Eng.Train.», Львів-Славсько, ДУ «Львівська
політехніка», 2000р.;

— науково-методичному семінарі «Перспективы развития приборостроения» в
межах міжнародної конференції СЛАВПРОМ, смт. Славсько, Карпати, ДУ
«Львівська політехніка», 2001р.;

— семінар-нараді «Вдосконалення еталонної та нормативної бази при
розробці, виготовленні та експлуатації ЗВТ в галузі радіоелектронних і
віброакустичних вимірювань», м. Київ, УкрЦСМ, 2002;

— науково-технічних конференціях «ПРИЛАДОБУДУВАННЯ 2002 — 2005», м.Київ,
НТУУ «КПІ», 2002-2005р.р.

Створені експериментальні і дослідні зразки удосконалених аудіометричних
та імпедансометричних засобів неодноразово експонувались на провідних
національних і міжнародних виставках медичного обладнання, в тому числі
у складі експозиції України на міжнародній виставці-ярмарці
“Interhospital — 98” (м. Ганновер, Німеччина), а також на:

— першій національній виставці медичної техніки і екологічного
обладнання “Медикон-94”, м. Київ, ВДНГ, 1994р.;

— ІІ національній виставці з міжнародною участю «Охорона здоров’я-94»,
м.Київ, Палац спорту, 1994р.;

— виставці медичного обладнання на VIII з’їзді отоларингологів України,
м.Київ, Київський НДІ отоларингології, 1995р.;

— виставках медичної техніки на розширених засіданнях Колегій МОЗ
України, м. Дніпропетровськ, 1995р., м. Київ, 1996р., 1998р.;

— національних виставках з міжнародною участю «Медицина в Україні-97» та
«Ліки. Стоматологія. Медицина-97», м. Київ, Палац спорту, 1997р.;

— Київському контрактовому ярмарку, м. Київ, Палац спорту, 1997р.;

— національній виставці, присвяченій 8-й річниці незалежності України,
м. Київ, ВДНГ, 1999р.

Публікації. По матеріалам дисертаційної роботи опубліковано 34 друковані
праці, із них 23 самостійних, включаючи наукову монографію. 19 робіт
опубліковано у фахових журналах і збірниках наукових праць, оригінальні
рішення захищені 6 патентами України та Росії на винаходи.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 7
розділів, загальних висновків, списку використаних джерел і додатків.
Загальний обсяг роботи 454 сторінки, 134 рисунки, 47 таблиць, список
використаної літератури з 154 найменувань на 13 сторінках та 40 сторінок
додатків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і задачі
досліджень, визначено наукову новизну і практичну цінність отриманих
результатів, наведені дані щодо їх апробації і впровадження.

У першому розділі виконано аналіз наукової літератури по темі
дисертаційної роботи, розглянуто стан і перспективи розвитку методів та
технічних засобів аудіометрії і акустичної імпедансометрії,
сформульовано основні напрямки теоретичних і експериментальних
досліджень.

власне середнього вуха, а також частота його вимірювання.

і дає змогу розглядати герметично замкнений слуховий прохід як
акустичний резонатор з відносно твердими стінками, у якого одна із
торцевих поверхонь має непостійну гнучкість, що залежить від наявності
чи відсутності патологічних змін.

Проведений в роботі аналіз методів аудіометрії засвідчив важливість і
перспективність реалізації в аудіометрах методу ВЧ аудіометрії не лише
при повітряному, а і при кістковому проведенні стимулів, що дозволяє
виявляти втрати слуху на самому ранньому етапі в широкому діапазоні
вікового цензу обстежуваних. Окреслено напрямки досліджень, пов’язані із
реалізацією даного методу ВЧ аудіометрами, а також необхідністю
підвищення точності діагностування і пропускної можливості масових
профілактичних медичних обстежень слуху в умовах медсанчастин
підприємств з підвищеним рівнем шуму за допомогою скринінг-аудіометрів.

На підставі аналізу методів акустичної імпедансометрії визначено
перспективні напрямки досліджень, направлені на розширення діагностичних
можливостей медперсоналу при проведенні об’єктивних досліджень слуху
імпедансометричними засобами і передбачають реалізацію додаткових
режимів обстеження та подальшу інтеграцію методів імпедансометрії і
аудіометрії в одному засобі.

Розглянуто класифікацію, мінімальні функціональні можливості і основні
технічні вимоги до аудіометрів та акустичних вушних імпедансметрів
згідно із вітчизняним (ГОСТ 27072-86) і міжнародними стандартами IEC,
ISO в даній області.

Проаналізовано сучасний стан зазначених засобів в медичних закладах
країни, визначено наявні проблеми, обумовлені оснащенням в обмеженій
кількості підрозділів охорони здоров’я морально застарілими засобами із
вичерпаним ресурсом експлуатації та низькою пропускною здатністю
обстежень, не урегульованістю окремих питань їх метрологічного
забезпечення, дорожнечею обладнання закордонного виробництва та
труднощами його технічного обслуговування, відсутністю (за виключенням
окремих клінік) засобів аудіометрії для раннього діагностування порушень
слуху. Запропоновано шляхи вирішення вказаних проблем, зокрема,
створенням комплексу високоякісних і недорогих вітчизняних удосконалених
засобів аудіометрії та акустичної імпедансометрії з розширеними
функціональними можливостями.

Другий розділ присвячений дослідженню методів, принципів побудови і
вимірювальних перетворень в аудіометричних засобах, розробленню
перспективних методу і удосконалених засобів аудіометрії з розширеними
функціональними можливостями.

. Це дозволило визначити вплив на процедуру відтворення параметрів
кожної із ланок аудіометричного каналу і, насамперед, регулятора
інтенсивності на основі подільника напруги та класифікувати згідно з
ДСТУ 2681-94 аудіометр як вимірювальний пристрій (а не засіб
вимірювання), який має нормовані метрологічні характеристики і підлягає
обов’язковій повірці.

— «невизначеність». Формування попереднього висновку в такій формі
дозволяє відразу по закінченню обстеження отримати узагальнену
інформацію про стан слуху кожного із обстежуваних, при цьому два
останніх висновки потребують детального вивчення медперсоналом отриманої
аудіограми. Це разом із можливістю групового обстеження розширює
функціональні можливості засобу.

(8 – 18 кГц), рівняння відтворення яких виглядають наступним чином:

,

— код керування мірою синусоїдної напруги і-ої частоти (рис. 2).

Враховуючи відсутність реалізації даною структурою методів надпорогової
тональної та мовної аудіометрії, що обмежує діагностичні можливості
засобу, проведено її удосконалення на основі аналізу вимог до
структурних складових аудіометричного тракту, які усувають вказаний
недолік. Встановлено, що реалізація найбільш поширених надпорогових
тестів (ІМПІ, Фаулера, Лангенбека тощо) та процедур мовної аудіометрії
потребує:

— одночасного надходження на обидва вуха пацієнта тону та/або шуму
різної інтенсивності;

— формування на обстежуване вухо композиційного сигналу (тон + шум) з
можливістю регулювання рівнів інтенсивності кожного із них, а також
приростів рівня прослуховування стимулу на ступінь із ряду 0,2 – 0,4 –
0,6 – 0,8 – 1,0 – 2,0 – 3,0 – 5,0 дБ;

— наявності різних джерел вхідного сигналу (тон, шум, мовний сигнал
тощо).

Це обумовлює:

— застосування двоканальної структури аудіометричного тракту;

— наявності принаймні п’яти різних джерел стимулів (тонального, шумових
широкосмугового і вузькосмугового, мовних мікрофонного та тестового від
зовнішнього джерела мови, наприклад, магнітофона або СD-плеєра);

— використання вихідних кодокерованих аналогових комутаторів тестових
сигналів в обох каналах тракту для формування композиційного стимулу;

— застосування в якості регулятора інтенсивності кожного із каналів
аудіометра високочутливих прецизійних кодокерованих масштабних
перетворювачів (МП).

Із урахуванням зазначених принципів побудови модифіковано структуру
аудіометричного тракту діагностичного ВЧ аудіометра АВА1 (рис. 3) та
обґрунтовано розширення функціональних можливостей даного засобу за
рахунок реалізації ним не лише методів тональної порогової і ВЧ
аудіометрії, в тому числі при кістковому ВЧ звукопроведенні (блоки МП7
та ВП5), а й окремих надпорогових та мовних процедур.

Показано, що точність відтворення засобом АВА1 приростів рівнів
прослуховування визначається, насамперед, параметрами високочутливого
прецизійного кодокерованого МП, що реалізується в каналах 1, 2 засобу
одноканальною регульованою мірою постійної напруги ОРМН (n-розрядного
ЦАП) та керованого напругою міри перетворювача МП3 з чутливістю ~30
мВ/дБ. Використання такого кодокерованого МП спрощує також проведення
регулювань рівня інтенсивності стимулу при первинній і періодичній
повірках аудіометра.

Узагальнено методи і принципи побудови перспективних засобів аудіометрії
та синтезовано на їх основі нову запатентовану структуру аудіометричного
засобу з розширеними функціональними можливостями, що досягається за
рахунок реалізації в ньому у повному обсязі методів аудіометрії в
розширеному до 18 кГц діапазоні частот і можливості передачі отриманих
результатів обстеження на віддалений термінал для додаткового аналізу і
уточнення діагнозу. Показано, що для цього структура потребує
застосування цифрового сигнального процесора, стерео аудіо кодека,
додаткових функціональних перетворювачів (мікрофонів, внутрішньовушних
телефонів, гучномовців), стандартної клавіатури та модема.

Запропоновано з метою підвищення пропускної здатності обстежень
апробований в створених автоматизованих засобах АА4 та АВА1 новий
оригінальний різновид методу тональної порогової аудіометрії, який
полягає в наступному. Зазвичай визначення порогу чутності обстежуваного
засобом аудіометрії в автоматизованому режимі традиційним методом
здійснюється шляхом формування ЧВП аудіометра тестових сигналів із
заданою інтенсивністю LдБ , які надходять почергово на обстежуване вухо
через інтервал Тпаузи паузи (рис. 4). При цьому тривалість Тстимула
тестового сигналу є фіксованою і визначає інтервал часу, протягом якого
аналізується реакція обстежуваного на поточний стимул, що не дозволяє
враховувати швидкість його реакції і, як наслідок, призводить до
нераціональних витрат часу при проведенні обстеження.

Новий різновид методу дозволяє врахувати психомоторні
особливості обстежуваних при визначенні їх порогів чутності і тим самим
скоротити тривалість процедури обстеження. Згідно запропонованому після
формування акустичного сигналу заданої інтенсивності та частоти
аналіз відношення обстежуваного до дії стимулу і припинення його
формування проводиться безпосередньо після реакції пацієнта, а при її
відсутності – по закінченні заданого інтервалу Таналіза часу, що
відраховується від початку формування стимулу і дещо перевищує його
тривалість Тстимула.

Для людей з досить швидкою реакцією на звукові подразники стає можливим
скоротити загальну тривалість аудіометричного обстеження шляхом
скорочення тривалості окремих випробовувань. Для людей з повільною
реакцією скорочення тривалості такого обстеження досягається шляхом
надання пацієнту додаткового часу для натиснення кнопки сигналізації
відповіді, завдяки чому стає можливим правильно враховувати
випробування, час реакції на які перевищує тривалість стимулу. Це в свою
чергу запобігає ітераціям та скорочує загальну кількість випробовувань.
Розрахунок показав, що при застосуванні для визначення порогів чутності,
наприклад, адаптивної методики параметричної оцінки за допомогою
послідовного тестування загальна тривалість обстеження даним різновидом
методу скорочується майже на 20%.

У третьому розділі розглянуто методи, принципи побудови і вимірювальні
перетворення в акустичних вушних імпедансметрах та синтезовано ряд
удосконалених і перспективних засобів з розширеними функціональними
можливостями.

зондуючого тону частотою f в зовнішньому слуховому проході
обстежуваного.

Сформульовано основні принципи розширення функціональних можливостей
імпедансометрів, основані на реалізації додаткових режимів обстеження
засобами типу 2,3, подальшій інтеграції методів аудіометрії і акустичної
імпедансометрії в одному засобі та застосування багаточастотної
тимпанометрії.

Показано, що основними складовими узагальненої структури аналізатора
середнього вуха є імпедансометричний канал, кодокерована пневмосистема і
тракт відтворення іпсі- та контралатерального стимулів.

Синтезовано структуру імпедансометричного тракту (рис. 5), покладену в
основу створеного автоматизованого акустичного вушного імпедансметра
АУІ1 з розширеними функціями діагностування, яка реалізує перший із
зазначених методів вимірювання та потребує роботи джерела зондуючого
тону в режимі міри об’ємної швидкості коливань, що забезпечується
вибором параметрів (внутрішнього діаметру та довжини) звукопроводу на
виході електроакустичного ВП1 міри.

), яка з прийнятною точністю описується багаточленом 3-ої степені
(рис. 6):

( 1 )

0,1 см3).

о mах ? 0,005 см3) ЧВП можна знехтувати.

Зроблено висновок про доцільність використання застосованого підходу
визначення математичної моделі градуювальної характеристики
вимірювального тракту для імпедансметрів з різною частотою зондуючого
тону.

на основі давача тензометричного типу.

, що дозволило визначити вклад кожної із ланок пневмосистеми в
процедури відтворення і вимірювання та обґрунтувати необхідність
проведення моделювання її роботи.

Показано, що канал відтворення іпсі- та контралатерального стимулів є
традиційним аудіометричним трактом у вигляді міри рівнів
прослуховування звукового тиску (контра та іпсі) або РЗТ (іпсі)
стимулів, а згідно з ДСТУ 2681-94 аналізатор середнього вуха є засобом
вимірювань і потребує обов’язкової повірки при виготовленні і
експлуатації.

параметрів зондуючого тону і коефіцієнтів перетворення ланок
імпедансометричного каналу засобу.

Узагальнено методи і принципи побудови перспективних засобів
імпедансометрії та розроблено на їх основі нову запатентовану структуру
удосконаленого клінічного імпедансного аудіометра з розширеними
функціональними можливостями, що досягається за рахунок подальшої
інтеграції в одному засобі окрім процедур акустичної імпедансометрії (в
тому числі тубометрії) методів тональної порогової, мовної та
надпорогової (тести ІМПІ, Лангенбека, Фаулера тощо) аудіометрії.
Обґрунтовано, що реалізація зазначеного потребує використання в
запропонованій структурі цифрового сигнального процесора, стерео аудіо
кодека, додаткових акустико-електричних і електроакустичних ВП та
розроблення необхідного прикладного програмного забезпечення, алгоритм
якого детально описано для кожного режиму обстеження.

Четвертий розділ присвячено розробленню та дослідженню математичних
моделей основних вузлів створюваних аналізаторів середнього вуха, а
саме, їх кодокерованої пневмосистеми та імпедансометричного каналу.

Проведено морфологічний аналіз кодокерованих пневмосистем імпедансметрів
різного типу та порівняльну оцінку синтезованих альтернативних рішень
побудови пневмосистеми на основі найбільш вагомих її споживчих
властивостей (компактність, енергоспоживання, шум, трудомісткість та
герметичність), що дозволило виявити ряд перспективних варіантів
конструкції мікрокомпресорів пневмосистеми для застосування як в
портативних, так і стаціонарних імпедансометричних засобах. Кінематичні
схеми окремих перспективних конструкцій, зокрема, на основі компактного
електродвигуна (ЕД) постійного струму (варіант 017) та
електромеханічного перетворювача у вигляді системи пружних направляючих
(варіант 118) наведено на рис. 9. Перевагами першої у порівнянні з
іншими схемами є значно менші енергоспоживання та масогабаритні
характеристики, а другої – безшумність у роботі, підвищені точність за
рахунок зменшення функціональних елементів в системі та надійність через
використання пружних напрямних замість обертових. В якості виконуючих
елементів конструкцій використано фасонну і гофровану мембрани.

Розглянуто структуру, принцип дії та динамічні властивості складових
ланок кодокерованої пневмосистеми на основі електродвигуна
постійного струму типу ДП-03, в якій застосовано варіант 017 конструкції
мікрокомпресора (рис. 10).

Рис. 10. Структура кодокерованої пневмосистеми імпедансметра на основі

електродвигуна постійного струму:

— давач відносного тиску повітря ТДД500; МП2 – трубка-капіляр, що
з’єднує мікрокомпресор із зовнішнім слуховим проходом

— динамічна в‘язкість повітря.

=1,8 м та при максимальній 400 даПа/с і номінальній 100 даПа/с
швидкостях змінювання відносного тиску повітря (рис. 12). Отримані
результати моделювання засвідчили ефективну роботу пневмосистеми в
робочому діапазоні від +200 до мінус 300 даПа.

Рис. 11. SimuLink-модель кодокерованої пневмосистеми імпедансметра на
основі

електродвигуна постійного струму

Рис. 12. Динаміка формування відносного тиску повітря кодокерованою
пневмосистемою на основі електродвигуна постійного струму для найбільш
несприятливого сполучення значень її параметрів при максимальній 400
даПа/с (ліворуч) та номінальній 100 даПа/с (праворуч) швидкостях

с. Проведено моделювання динамічних процесів в розглядуваній
структурі на основі синтезованої її SimuLink-моделі (рис. 13)
та підтверджено ефективність плавного відтворювання відносного
тиску повітря даною пневмосистемою в діапазоні від +200 до мінус 300
даПа для вказаного вище найбільш несприятливого сполучення значень її
параметрів (рис. 14).

Рис. 13. SimuLink-модель кодокерованої пневмосистеми імпедансметра на
основі

електромеханічного перетворювача електродинамічного типу

Рис. 14. Динаміка формування відносного тиску повітря кодокерованою
пневмосистемою

на основі електромеханічного перетворювача електродинамічного типу для
найбільш несприятливого сполучення значень її параметрів при
максимальній 400 даПа/с (ліворуч) та номінальній
100 даПа/с (праворуч) швидкостях

, а саме: необхідність виділення сигналу зондуючого тону з частотою
226 Гц і одночасного заглушування стимулів з частотою 500 Гц
і вище та різноманітних НЧ складових, обумовлених диханням, пульсом та
рухом голови обстежуваного, а також можливого завадового сигналу з
частотою мережі 50 Гц. При цьому АЧХ СВП повинна мати плоску вершину в
діапазоні можливого змінювання частоти генератора (226 ± 6) Гц,
забезпечуючи відтворювання на своєму виході ступінчатого (?t ~ 10 мс)
змінювання амплітуди вхідної напруги частотою 226 Гц, викликаного появою
у обстежуваного АРВМ. Визначено спектральний склад зондуючого сигналу
(при наявності АРВМ), що описується виразом ( 2 ):

, ( 2 )

) та коефіцієнтах підсилення від 10 до 15 дБ і заглушування завадових
сигналів з частотою мережі 50 Гц і частотою 500 Гц надпорогового стимулу
не менше 70 дБ.

Синтезовано на основі методу „розстроєних контурів” схему 4-х ланкового
СВП у вигляді послідовно зв’язаних активних вузькосмугових фільтрів з
резонансними частотами 217, 233, 206 і 244 Гц, проведено його
моделювання та визначено параметри отриманої композиційної АЧХ (рис.
15), які задовольняють встановленим вимогам:

— смуга пропускання складає 40,5 Гц в діапазоні 205 — 245 Гц;

— коефіцієнт підсилення 11,5 дБ;

— нерівномірність АЧХ в діапазоні 208 – 243 Гц не перевищує ±0,145 дБ;

— коефіцієнт заглушування завадових сигналів з частотою 50 Гц
складає 119 дБ, а з частотою 500 Гц стимулу – 89 дБ.

На основі передавальних характеристик ланок розробленого СВП синтезовано
його SimuLink-модель (рис. 16) та проведено моделювання у ньому
динамічних процесів при надходженні на вхід вузла вимірювального тону в
межах (226 ± 6) Гц та одночасній появі АРВМ разом із завадовими
сигналами з частотами мережі 50 Гц та стимулу 500 Гц (рис. 17 — 20).

Показано ефективність роботи синтезованого вузла та встановлено
наявність на його виході затримки появи приросту на ~ 20 мс і збільшення
його тривалості від 10 мс до 30 мс із-за інерційності ланок СВП, що
враховується у вигляді поправки ЧВП імпедансметра при вимірюванні
часових параметрів АРВМ.

» > @ V X \ ^ x z ? ?   c ¤ ¦ ? 1/4 U TH a e

6

b

d

6

@

??????6

b

d

Ue TH a T

?

@

@

@

@

@

@

@

j

e*e0eissOC?????F—COC??????|COpb[b[b

@

@

@

@

d?

,»,$,&,(,†,?,?,”,–,¦,¬,®,°,?,¶,?,?,Ae,AE,Oe,Ue,?aeOEAEAE??Oae??‡?‡?xl?ae
`RKRKR

‘AIA?¬?¬?‚vAIj\U\U\

EHuy

A·ug`g`g

??????????веденого на рис. 20, що дозволило визначити оптимальні
значення їх параметрів в залежності від точності та швидкодії засобу.

П’ятий розділ присвячено розгляду проблем метрологічного забезпечення
аудіометрів і акустичних вушних імпедансметрів та шляхів їх вирішення.

Проведено аналіз стану метрологічного забезпечення і стандартизації в
області конвенціональної (до 8 кГц) та ВЧ (8 – 16 кГц) аудіометрії.
Встановлено, що із врахуванням впровадженої в Україні системи
державної повірки аудіометричних засобів для діапазону частот 125 –
8000 Гц завдання їх метрологічного забезпечення

вирішені у повному обсязі, що означає наявність в обігу повірених
приладів “штучне вухо” 4152, 4153 і “штучний мастоїд” 4930 ф.„B&K,
нормованих КЕПРЗТ і КЕПРЗС (КЕПРПВ), контрольних рівнів вузькосмугового
маскувального шуму та відповідних зразкових і робочих повірочних
апаратурних засобів та нормативно-технічної документації, а також єдиної
методики повірки аудіометрів в даному діапазоні частот (в тому числі і
для скринінг-аудіометра АА4).

Встановлено також, що в діапазоні ВЧ вищеназвані завдання наразі
вирішені лише для умов повітряного звукопроведення, при цьому
стандартами IEC 60318-2 та ISO 389-5 рекомендовано необхідне повірочне
обладнання і КЕПРЗТ для двох типів телефонів (KOSS HV/1A та SENNHEISER
HDA200). Для ВЧ аудіометрів з каналом кісткового проведення звуків за
винятком основних технічних вимог до обладнання (IEC 60645-4) відсутні
КЕПРЗС (КЕПРПВ), промислово освоєні і рекомендовані IEC та ISO кісткові
ВЧ вібратори, а також засоби і методика їх повірки.

Враховуючи відсутність на момент розроблення ВЧ аудіометра АВА1
стандартів IEC 60318-2 та ISO 389-5, високу вартість рекомендованих
випромінювачів HV/1A і HDA200, а також те, що ISO 389-5 не обмежує
застосування інших типів телефонів, сформульовано вимоги та створено у
співпраці із ТОВ „Резонанс ЛТД” (м. Кіровоград) аудіометричний ВЧ
телефон ТАВ-01. Оскільки його конструкція відповідає вимогам ГОСТ
27072-86, для нього в конвенціональному діапазоні застосовано
універсальні КЕПРЗТ згідно вказаного стандарту та ISO 389-1.
Запропоновано схему установки на основі ТАВ-01 (рис. 22) та визначено за
її допомогою шляхом біологічного калібрування на групі із 11 отологічно
здорових молодих людей віком 18 років на частотах 8; 10; 12,5; 14; 16 і
18 кГц його еквівалентні порогові РЗТ (ЕПРЗТ) (табл. 1). При цьому ЕПРЗТ
реєструвались по показам прецизійного вимірювача шуму, підключеного до
приладу 4153, на акустичну камеру якого через адаптер типу 1 згідно IEC
60318-2 закріплювався телефон ТАВ-01 установки. Отримані ЕПРЗТ покладено
в основу розробленої методики повірки ВЧ аудіометра АВА1.

Таблиця 1

Еквівалентні порогові рівні звукового тиску ВЧ телефону ТАВ-01

Частота, кГц 8 10 12,5 14 16 18*

ЕПРЗТ ТАВ-01 з адаптером типу 1

згідно IEC 60318-2, дБ (відносно 20 мкПа)

15

23,5

18

24

46

0,5) Н

Примітка. *Частота 18 кГц стандартом IEC 60645-4 для ВЧ
аудіометрів не передбачена.

0,25 см2). Враховуючи обмеженість по частоті (до 10 кГц) приладу 4930
запропоновано схему установки для вимірювання прискорення вібрацій,
створюваних вібратором ВКПВЧ-01, основу якої складає мініатюрний
п’єзоакселерометр типу KD91 ф. “RFT” (рис. 23). Метрологічно
обґрунтовано застосування в даній схемі її складових та встановлено, що
рівні прискорення вібрацій, створювані на частоті 8 кГц ВЧ вібратором
ВКПВЧ-01 на робочих поверхнях як приладу 4930, так і
п’єзоакселерометра KD91 при рівні прослуховування 50 дБ практично
співпадають (КЕПРПВ відповідно мінус 20,5 дБ та мінус 22 дБ відносно 1
мс-2). Це дозволило розглядати створений вібратор ВКПВЧ-01 в якості
джерела коливальної швидкості і, як наслідок, спростити процедуру
калібрування і визначення метрологічних характеристик тракту кісткового
ВЧ звукопроведення, відмовившись від застосування надто дорогого приладу
4930.

Рис. 23. Схема вимірювання прискорення вібрацій на виході каналу
кісткового

ВЧ звукопроведення аудіометра АВА1

Визначено за допомогою установки (рис. 22) шляхом біологічного
калібрування на вказаній вище групі (із 10 людей) в діапазоні 8 – 18 кГц
еквівалентні порогові рівні прискорення вібрацій (ЕПРПВ), які
реєструвались по показам мілівольтметра В3-38Б, підключеного через
підсилювач-формувач заряду 2626 ф. „B&K” та п’єзоакселерометр KD91 до
робочої поверхні ВЧ вібратора ВКПВЧ-01, і практично (в межах середнього
квадратичного відхилення) співпали з даними слухових порогів, отриманими
проф. Сагаловичем Б.М. (лабораторія патофізіології та акустики
Московського НДІ вуха, горла і носа) за допомогою кісткового ВЧ
п’єзотелефону (табл. 2).

Таблиця 2

Еквівалентні порогові рівні прискорення вібрацій кісткового
п’єзотелефону

) — 31 — 26 — 20 — 19

Проаналізовано розбіжності на частоті 8 кГц в значеннях отриманих КЕПРПВ
і слухових порогів ЕПРПВ та даних згідно табл. 2 і встановлено, що
однією із причин цього є наявність процедури маскування не обстежуваного
вуха при визначенні порогів по даним ISO 7566 та її відсутність при
одержанні ЕПРПВ і даних табл. 2 (маскування підвищує поріг на 4 дБ).
Встановлено також, що в отриманих результатах послідуючих після
затвердження ISO 7566 досліджень по визначенню на частоті 8 кГц КЕПРЗС
значення порогу на 7,5 дБ нижче встановленого ISO 7566 при відсутності
маскувальної процедури, що свідчить про необхідність уточнення порогу
змінної сили в нормі для частоти 8 кГц при розробленні стандарту на
контрольні еквівалентні порогові рівні в діапазоні 8 – 16 кГц.

Розроблено та експериментально апробовано методику визначення
метрологічних характеристик каналу кісткового ВЧ звукопроведення
аудіометра АВА1 на робочих частотах 8; 12,5; 16 і 18 кГц, яка
ґрунтується на застосуванні запропонованої схеми (рис. 23). При цьому
максимальний рівень прослуховування стимулу на вказаних частотах склав
не менше 70 дБ.

Проведено аналіз стану метрологічного забезпечення і стандартизації в
області акустичної імпедансометрії та встановлено, що для проведення
повірочних робіт з акустичними вушними імпедансметрами наразі в Україні
наявні всі необхідні для цього технічні засоби (прилад 4152, прецизійні
вимірювачі шуму) і за умов застосування міжнародних стандартів IEC та
ISO відповідна нормативна база (ISO 389, IEC 60126, IEC 61027, IEC
60318-2). Однак відсутність в державних метрологічних службах єдиної
методики повірки аналізаторів середнього вуха, а також брак досвіду
проведення ними такого роду робіт не дозволяє говорити про вирішення
проблем метрологічного забезпечення імпедансметрів в повному обсязі.

На основі зазначених вище стандартів розроблено і експериментально
апробовано на створених зразках акустичного вушного імпедансметра АУІ1
та макеті вимірювального блоку портативного тимпанометра ТИМП1 методику
визначення їх метрологічних характеристик, яку запропоновано покласти в
основу єдиної методики повірки імпедансметрів метрологічними
підрозділами Держспоживстандарту.

Показано, що для повірки трактів іпсі- та контралатерального стимулів, а
також визначення параметрів зондуючого тону імпедансометричних засобів
доцільно застосування приладу „штучне вухо” 4152, до складу якого
входять дві акустичні камери з об’ємами 2 см3 і 6 см3. При цьому схема
повірки вказаних складових імпедансметрів співпадає зі схемою повірки
традиційного аудіометричного каналу з тією лише різницею, що параметри
іпсілатерального і зондуючого сигналів визначаються в акустичній камері
типу DB0138 об’ємом 2 см3 на приладі 4152. Показано, що для повірки
імпедансометричного каналу аналізаторів середнього вуха застосовуються
калібрувальні камери фіксованого об’єму із ряду 0,2 – 0,5 – 1,0 – 2,0 –
3,0 – 4,0 – 5,0 см3 шляхом почергового підключення в кожну із них
акустичного зонда засобу.

2%.

Зазначене вище метрологічне забезпечення є основою для проведення
подальших робіт по створенню і удосконаленню в Україні системи
метрологічного забезпечення в області ВЧ аудіометрії і акустичної
імпедансометрії.

В шостому розділі наведено результати експериментальних досліджень та
впровадження розроблених зразків імпедансометричних засобів АУІ1
941345.003 та ТИМП1 941345.004 з розширеними функціональними
можливостями. Підтверджено адекватність теоретичних положень та
отриманих результатів.

Розглянуті методи, принципи і структури побудови каналів вимірювання та
відтворення імпедансометричних засобів, отримані результати синтезу і
моделювання окремих їх вузлів було покладено в основу створених
дослідних зразків №1 — №3 стаціонарного автоматизованого акустичного
вушного імпедансметра АУІ1 та макету вимірювального блоку портативного
тимпанометра ТИМП1. При розробці даних засобів було вирішено ряд
конструкторських задач (використання сучасної елементної бази, в тому
числі вузлів відображення і реєстрації, компактність і уніфікація
пристроїв), схемотехнічних проблем (взаємодія мікропроцесорів ЧВП,
відеоконтролера рідинно-кристалічного дисплею та термопринтера, передача
результатів обстеження на зовнішню ПЕОМ), а також задач математичного і
програмного забезпечення засобів (виконання процедур керування
пневмосистемою, каналом стимулу та вимірювальним трактом, синтез
зображень отриманих тимпанограм і кривих АРВМ та їх відображення).
Створене обладнання представляє собою складні електронно-акустичні
засоби з елементами точної механіки, сучасним дизайном і програмним
забезпеченням високого рівня.

Оскільки дослідні зразки імпедансметра АУІ1 містять окрім ланок
реалізації вимірювальних процедур ряд інших важливих блоків та вузлів
(рис. 24), необхідних для функціонування приладу, детально розглянуто
роботу всіх його складових.

Рис. 24. Зовнішній вигляд дослідного зразка імпедансометричного засобу
АУІ1:

електронний блок (ліворуч), калібрувальні камери 0,2 – 5,0 см3 (в
центрі) та оголовна гарнітура з аудіометричним телефоном і акустичним
зондом (праворуч)

Це дозволило сформувати уявлення про аналізатор середнього вуха як
вимірювальний засіб в цілому та зрозуміти взаємодію всіх його
структурних компонентів при реалізації приладом різних процедур
обстеження.

Проведено аналіз параметрів і характеристик малогабаритних та
інтегральних давачів відносного тиску повітря для кодокерованої
пневмосистеми імпедансметра АУІ1 та обґрунтовано вибір по критеріям
точності і вартості вітчизняного давача тензометричного типу ТДД500,
який забезпечує перетворення відносного тиску повітря в напругу
постійного струму в діапазоні ± 500 даПа з чутливістю не менше 0,15
мВ/даПа та нелінійністю функції перетворення не більше 1,5%.
Підтверджено ефективність і працездатність синтезованої та застосованої
в аналізаторі АУІ1 перспективної структури (типу 117) конструкції
мікрокомпресора з електромеханічним перетворювачем електродинамічного
типу, який забезпечує в об’ємі 0,5 см3 плавне змінювання відтворюваного
відносного тиску повітря від +500 до мінус 480 даПа, що не перевищує
межі максимально допустимих значень +600 – мінус 800 даПа згідно вимог
IEC 61027. При цьому нелінійність функції відтворення в робочому
діапазоні +200 — мінус 300 даПа імпедансметра не перевищила 3%, що є
прийнятним.

даПа/с, а довжина та діаметр трубки-капіляра звукопроводу зразків
акустичного зонда оголовної гарнітури засобу відповідають параметрам
моделі.

Обґрунтовано вибір типу акустико-електричного та електроакустичних
перетворювачів (відповідно мікрофону і телефонів зондуючого та
стимулюючого сигналів) імпедансометричних засобів та визначено в
діапазоні частот до 8 кГц АЧХ перетворювачів шляхом дослідження макетів
оголовної гарнітури і акустичного зонда по методикам ГОСТ 6343-74 на
акустичному комплекті 22С ф. “RFT” з використанням приладу 4152.
Показано відповідність отриманих значень інтенсивності та коефіцієнту
гармонік вимогам стандарту IEC 61027.

5%), в тому числі при одночасному надходженні окрім зондуючого тону
надпорогових контра- або іпсілатеральних стимулів частотою 500 Гц з
максимальними рівнями інтенсивності 105 дБ HL та 100 дБ SPL
відповідно (режим реєстрації АРВМ).

На основі розроблених методик і запропонованих повірочних схем визначено
метрологічні характеристики дослідних зразків імпедансметра АУІ1 та
макета вимірювального блоку тимпанометра ТИМП1 (табл. 3) і показано
відповідність одержаних результатів вимогам стандарту IEC 61027 для
аналізаторів середнього вуха відповідно типу 2 (діагностичний) та типу 3
(скринінговий). При цьому функціональні можливості імпедансметра АУІ1 як
засобу типу 2 розширено за рахунок реалізації в ньому окрім режимів
ручної і автоматичної тимпанометрії, скринінгової і порогової
рефлексометрії при іпсі- та контралатеральній стимуляції також процедур
декей-тесту і визначення часових параметрів АРВМ (латентності) в ручному
та автоматичному режимах (рис. 25). Функціональні можливості
портативного тимпанометра ТИМП1 як засобу типу 3 розширено за рахунок
реалізації в ньому окрім методів тимпанометрії і скринінг-
рефлексометрії також процедур порогової рефлексометрії та
скринінг-аудіометрії при іпсілатеральній стимуляції. Проведено державні
приймальні і медичні випробування створених дослідних зразків №1 — №3
імпедансметра АУІ1 та одержано дозвіл МОЗ України на його використання в
медичній практиці і серійне виробництво з внесенням приладу АУІ1 до
Держреєстру виробів медичної техніки (реєстраційне свідоцтво № 543/97
від 31.12.97р.).

Таблиця 3

Метрологічні характеристики дослідних зразків АУІ1 та макета ТИМП1

Найменування

АУІ1

ТИМП1 Згідно

IEC 61027,

не більше

границі допустимого відхилення частоти зондуючого тону від заданого
значення 226 Гц не перевищили

± 2 Гц

± 2 Гц

± 6 Гц

границі допустимого відхилення РЗТ зондуючого тону від заданого значення
85 дБ (в об’ємі 2 см3)

не перевищили

± 1 дБ

± 1 дБ

± 3 дБ

коефіцієнт гармонік зондуючого сигналу не перевищив 3 % 4 % 5 %

границі допустимої відносної похибки встановлення частоти стимулюючого
тону (500, 1000, 2000, 4000 Гц) не перевищили

± 2,3 %

± 2 %

± 3 %

границі допустимої абсолютної похибки встановлення РЗТ іпсілатерального
стимулюючого тону від заданого значення (від 70 до 110 дБ SPL) не
перевищили

± 2 дБ

± 2 дБ

± 3 дБ

коефіцієнт гармонік іпсілатерального тону не перевищив 3 % 3 % 3 %

границі допустимої абсолютної похибки встановлення рівня прослуховування
контралатерального стимулюючого тону від заданого значення (від 70 до
110 дБ HL) не перевищили

± 2 дБ

± 3 дБ

коефіцієнт гармонік контралатерального стимулюючого сигналу не перевищив
2,7 % — 3 %

границі допустимої абсолютної похибки вимірювання еквівалентного об’єму
в інтервалі діапазону вимірювання від 0,2 до 2,0 см3 не перевищили

± 0,06 см3

± 0,1 см3

± 0,1 см3

границі допустимої відносної похибки вимірювання еквівалентного об’єму в
інтервалі діапазону вимірювання від 2,0 до 5,0 см3 не перевищили

± 4,8 %

± 5%

± 5%

границі допустимого абсолютного відхилення відносного тиску повітря від
заданого значення в інтервалі діапазону зміни від + 100 даПа до мінус
100 даПа не перевищили

± 8 даПа

± 8 даПа

± 10 даПа

границі допустимого відносного відхилення відносного тиску повітря від
заданого значення в інтервалі діапазону зміни понад ± 100 даПа не
перевищили

± 9 %

± 7 %

± 10 %

В сьомому розділі представлено результати експериментальних досліджень
та впровадження створених зразків автоматизованих аудіометричних засобів
АВА1 941345.002 та АА4 941345.001 з розширеними функціональними
можливостями.

Методи та принципи побудови трактів відтворення аудіометрів, які
розглядалися вище, запропоновані структури та отримані еквівалентні
порогові рівні прослуховування для обох типів звукопроведення в
розширеному діапазоні частот склали основу створених дослідних зразків
№1 — №3 автоматизованих діагностичного ВЧ аудіометра АВА1 (рис. 26) та
скринінг-аудіометра групового користування АА4 (риc. 27).

Рис. 26. Зовнішній вигляд дослідного зразка діагностичного ВЧ аудіометра
АВА1:

електронний блок (ліворуч) і аудіометричний ВЧ телефон ТАВ-01,

кісткові НЧ вібратор BCD 10381 та ВЧ вібратор ВКПВЧ-01 (праворуч)

Рис. 27. Зовнішній вигляд дослідного зразка скринінг-аудіометра
групового користування АА4:

електронний блок (ліворуч) і аудіометричний телефон з кнопкою відповіді
пацієнта

одного із 4-х каналів (праворуч)

При розробці зазначених засобів було вирішено ряд складних задач по
створенню і дослідженню зразків електроакустичного та електромеханічного
ВП (відповідно ВЧ телефону ТАВ-01 і ВЧ вібратора ВКПВЧ-01), значну
увагу приділено питанню уніфікації як елементів конструкції, так і
електронних складових (термопринтер, блоки цифрового перетворення і
керування та живлення), а також задач розроблення і налагодження
необхідного математичного та програмного забезпечення аудіометрів
(реалізація алгоритму обстеження на основі запропонованого різновиду
методу тональної порогової аудіометрії, процедура синтезу аудіограми у
вигляді таблиці та її реєстрація на термопринтері, автоматична підтримка
встановленої робочої частоти генератора стимулу за рахунок зворотного
зв’язку по частоті, програмна реалізація процедури калібрування та
повірки засобів).

Враховуючи складність створених зразків ВЧ аудіометра АВА1 у порівнянні
із скринінговим засобом АА4, детально розглянуто склад та призначення
блоків та вузлів АВА1, описано принцип дії ВЧ аудіометра, в тому числі
при обстеженнях слуху в діапазоні 8 – 18 кГц при повітряному та
кістковому звукопроведеннях.

Наведено результати дослідження розробленого та створеного макета
широкосмугового ВЧ телефону як в конвенціональному (до 8 кГц), так і в
діапазоні ВЧ (8 – 18 кГц). На основі отриманих АЧХ ВЧ телефону
встановлено, що він забезпечує в діапазоні частот 250 – 8000 Гц такі
РЗТ, які дозволяють одержати необхідні для аудіометрів типу 3
максимальні рівні прослуховування 80 – 90 дБ із врахуванням КЕПРЗТ
згідно ISO 389-1 та ГОСТ 27072-86 при коефіцієнті гармонік не більше 1,3
%. Показано також, що отримані на робочих частотах 8; 10; 12,5; 14; 16
та 18 кГц РЗТ забезпечують необхідні максимальні рівні прослуховування
(відповідно 90, 90, 80, 70, 60 та 50 дБ) згідно вимог IEC 60645-4 із
врахуванням визначених шляхом біологічного калібрування ЕПРЗТ ВЧ
телефона ТАВ-01, наведених в розд. 5; при цьому коефіцієнт гармонік
стимулів не перевищив 1,5 %.

Проведено дослідження розробленого та створеного макета кісткового ВЧ
вібратора п’єзокерамічного типу, складений чутливий елемент якого
виконано на основі п’єзокераміки ЦТС-19. Встановлено частоти резонансів
ВЧ вібратора 8,6; 11,57; 15,8 та 17,4 кГц, на яких спостерігається
максимальна інтенсивність випромінювання і які близькі до розрахункових
та визначалися вимогами щодо робочих частот ВЧ аудіометрів згідно ІЕС
60645-4. При цьому коефіцієнт гармонік вихідного сигналу ВЧ вібратора не
перевищив 1,4 %, а вага чутливого елемента макета склала 57 г.

1% обумовлено використанням в кістковому ВЧ вібраторі ВКПВЧ-01 в якості
робочих його резонансних частот як випромінювача п’єзокерамічного типу,
на яких забезпечується максимальна інтенсивність прискорення вібрацій.
Одержані відхилення можуть бути зменшені до границь, встановлених
вказаним нормованим значенням, шляхом більш точного виготовлення
як окремих складових, так і конструкції п’єзокерамічного стовпа ВЧ
вібратора в цілому, на користь чого свідчать, зокрема, наведені в табл.
2 робочі частоти ВЧ вібратора приладу № 2 з мінімальним перевищенням на
0,3 % основної похибки встановлення частоти.

У відповідності із методикою та вимогами ГОСТ 27072 визначено
метрологічні характеристики дослідних зразків скринінг-аудіометра АА4
(табл. 4) та засвідчено, що створений засіб відповідає вимогам вказаного
стандарту для аудіометричних засобів типу 4 (скринінговий) як обладнання
групового користування, яке забезпечує одночасне обстеження від 1-го до
4-х пацієнтів.

З метою розширення функцій діагностування і реалізації ВЧ аудіометром
АВА1 процедур надпорогової та мовної аудіометрії на основі
запропонованої структури модифікованого аудіометричного тракту (рис. 3)
розроблено і створено дослідні зразки виробу (рис. 28) та проведено їх
експериментальні дослідження. Показано відповідність засобу у повному
обсязі вимогам IEC 60645-1, ГОСТ 27072-86 для аудіометрів типу 3
(діагностичний) і вимогам IEC 60645-4 для ВЧ аудіометрів.

Рис. 28. Зовнішній вигляд електронного блока дослідного зразка
модифікованого автоматизованого діагностичного ВЧ аудіометра АВА1

Таблиця 4

Метрологічні характеристики дослідних зразків ВЧ аудіометра АВА1 та
скринінг-аудіометра АА4

Найменування

АВА1

АА4 Значення згідно

IEC 60645-1,

ГОСТ 27072-86 (1)

та IEC 60645-4 (2), не більше

границі допустимої відносної похибки встановлення частоти тестового
тонального сигналу при повітряному звукопроведенні не перевищили:

— на частотах від 250 до 8000 Гц
— на частотах від 8000 до 18000 Гц**

± 1,6 %

± 0,9 %

± 0,8 %*

± 3 % (1)

± 1 % (2)

границі допустимої абсолютної похибки встановлення рівня прослуховування
тестового тонального сигналу при повітряному звукопроведенні від
заданого значення (від мінус 5 до 90 дБ НL) не перевищили

± 2 дБ

± 1,4 дБ*

± 3 дБ

коефіцієнт гармонік тестового тону при повітряному звукопроведенні не
перевищив

2,7 %

3 %*

3 %

границі допустимої відносної похибки встановлення частоти тестового тону
при кістковому звукопроведенні не перевищили:

— на частотах від 250 до 8000 Гц

— на частотах від 8000 до 18000 Гц**

± 1,6 %

± 7,6 % (№1)

± 1,3 % (№2)

± 6,5 % (№3)

± 3 % (1)

± 1 % (2)

границі допустимої абсолютної похибки встановлення рівня прослуховування
тестового тону при кістковому звукопроведенні від заданого значення (від
мінус 5 до 70 дБ) не перевищили:

— на частотах від 250 до 8000 Гц
— на частотах від 8000 до 18000 Гц**

± 2 дБ

± 2,5 дБ

± 5 дБ

коефіцієнт гармонік тестового тонального сигналу при кістковому
звукопроведенні не перевищив:
— на частотах від 250 до 8000 Гц

— на частотах від 8000 до 18000 Гц**

3,9 %

2,7 %

6 %

границі допустимої абсолютної похибки різниці рівнів прослуховування
тестового тону при двох сусідніх положеннях регулятора

не перевищили

± 1 дБ

± 1 дБ

± 1 дБ

Примітки. * — в діапазоні частот 500 – 8000 Гц;

** — стандарт IEC 60645-4 передбачає діапазон частот лише 8 – 16 кГц,
тому нормоване значення для 16 кГц поширено і на частоту 18 кГц.

Застосування в приладі АВА1 кісткового ВЧ вібратора ВКПВЧ-01 дозволило
досягти в розробці нових функціональних можливостей, не притаманних
відомим моделям ВЧ аудіометрів закордонного виробництва, а саме:
реалізувати в аудіометрі канал кісткового ВЧ звукопроведення на частотах
від 8000 до 18000 Гц з максимальним рівнем прослуховування не менше 70
дБ. Це суттєво розширює функції діагностування порушень слуху на ранній
стадії у обстежуваних в широкому діапазоні їх вікового цензу. При цьому
ВЧ аудіометр АВА1 як засіб типу 3 реалізує також методи тональної
порогової аудіометрії при повітряному та кістковому звукопроведенні в
діапазоні частот 250 — 8000 Гц, мовної аудіометрії (мікрофон
оператора та зовнішнє джерело мови), надпорогові тести ІМПІ та
Люшера з приростами інтенсивності 0,2 – 0,4 – 0,6 – 0,8 – 1,0 – 2,0 –
3,0 – 5,0 дБ, а також метод ВЧ аудіометрії при повітряному
звукопроведенні в діапазоні 8 – 18 кГц. В якості маскувального
застосовуються широкосмуговий та вузькосмуговий шуми.

Функціональні можливості автоматизованого скринінг-аудіометра групового
користування АА4 як засобу типу 4 розширено за рахунок того, що при
реалізації в ньому методу тональної порогової аудіометрії при
повітряному звукопроведенні в діапазоні 500 – 8000 Гц отримані
результати обстеження виводяться (окрім аудіограми) у вигляді
попереднього висновку про стан слуху кожного із пацієнтів із врахуванням
їх віку та статі згідно даних ISO 7029 по трьохрівневій формі “норма —
не норма – невизначеність”. Це підвищує точність діагностування та
дозволяє медперсоналу без виводу аудіограми на друк отримати узагальнену
інформацію про стан слуху кожного із обстежуваних. Підвищено також
пропускну можливість обстежень приладами АВА1 та АА4 в автоматизованому
режимі роботи за рахунок реалізації ними запропонованого різновиду
методу тональної порогової аудіометрії.

Проведено державні приймальні і медичні випробування створених дослідних
зразків №1 — №3 ВЧ аудіометра АВА1 та одержано дозвіл МОЗ України на
його використання в медичній практиці і серійне виробництво з внесенням
приладу АВА1 до Держреєстру виробів медичної техніки (реєстраційне
свідоцтво № 522/97 від 31.12.97р.).

У додатках А, Б наведено акти державних приймальних і протоколи
медичних випробувань автоматизованих діагностичного ВЧ аудіометра АВА1
та акустичного вушного імпедансметра АУІ1, витяги з протоколів засідання
президії Комітету з нової медичної техніки МОЗ України, реєстраційні
посвідчення на зазначені вище засоби, свідоцтво про метрологічну
атестацію автоматизованого скринінг-аудіометра групового користування
АА4 та акт випробувань макета вимірювального блоку портативного
тимпанометра ТИМП1.

ВИСНОВКИ

1. Розвинуто теорію та узагальнено методи і принципи побудови засобів
аудіометрії та акустичної імпедансометрії, що дозволило на основі
отриманих аналітичних виразів рівнянь вимірювання і відтворення
визначити шляхи підвищення їх точності, а також розширити функціональні
можливості за рахунок реалізації методу ВЧ аудіометрії не лише при
повітряному, а і кістковому проведенні звуків, врахування віку та статі
обстежуваних при формуванні висновку про стан їх слуху, автоматизації
процедури дослідження, реалізації додаткових режимів обстеження та
подальшої інтеграції методів аудіометрії і акустичної імпедансометрії в
одному засобі.

2. Розроблено та експериментально апробовано новий ефективний різновид
методу тональної порогової аудіометрії, який враховує психомоторні
особливості пацієнтів при діагностуванні порушень слухової функції
автоматизованими аудіометричними засобами і, як наслідок, дозволяє
суттєво підвищити пропускну можливість масових профілактичних медичних
обстежень слуху.

3. Показано шляхи створення і синтезовано нові структури аудіометричних
та імпедансометричних засобів з розширеними функціональними
можливостями, що досягається за рахунок введення до їх складу каналу
кісткового ВЧ звукопроведення, додаткових функціональних перетворювачів,
застосування сучасної елементної бази (прецизійних кодокерованих
масштабних перетворювачів, стерео аудіо кодеків та DSP-процесорів) та
розроблення необхідного програмного забезпечення.

4. Визначено параметри математичної моделі градуювальної характеристики
імпедансометричного каналу аналізатора середнього вуха та показано, що
похибка вимірювання акустичного іммітансу імпедансометричного засобу
повністю визначається похибкою адекватності вибраної моделі і не
залежить від похибок квантування та округлення.

5. Подальшого розвитку отримало структурно-функціональне моделювання
основних складових аналізаторів середнього вуха – кодокерованої
пневмосистеми з перспективними схемами мікрокомпресорів різного типу та
імпедансометричного каналу, що надало змогу на основі синтезованих
SimuLink-моделей вказаних складових провести моделювання динамічних
процесів, які протікають в них при найбільш несприятливому сполученні
значень їх параметрів і вхідних сигналів та, як наслідок, визначити
оптимальні параметри їх ланок в залежності від точності і швидкодії
засобу.

6. Розроблено, удосконалено і експериментально апробовано метрологічне
методичне та апаратурне забезпечення ВЧ аудіометрів та аналізаторів
середнього вуха з розширеними функціональними можливостями, яке є
основою для проведення подальших робіт по створенню і вдосконаленню в
Україні системи метрологічного забезпечення в області ВЧ аудіометрії та
акустичної імпедансометрії.

7. Створено комплекс удосконалених автоматизованих аудіометричних та
імпедансометричних засобів з розширеними функціональними можливостями,
які реалізують розроблені різновид методу і структури та надають змогу
вирішити проблему раннього діагностування і профілактики порушень слуху
у дорослих та дітей країни.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Лисенко О.М. Сучасні методи та засоби дослідження слуху людини:
Монографія. — К.: Видавництво “КВІЦ”, 2002. — 176 с.

Лисенко О.М., Іващенко А.П. Сучасні засоби вимірювальної техніки для
дослідження слуху: класифікація, функціональні можливості та тенденції
розвитку // Український метрологічний журнал. – 2002.- № 3. — С. 52 –
57.

3. Лисенко О.М., Туру А.Г., Мироненко М.П. Морфологічний аналіз та
синтез структури пневмосистеми акустичного вушного імпедансметру //
Наукові вісті НТУУ „КПІ”. – 2001. — № 3. – С. 104 – 109.

4. Лысенко А.Н., Иващенко А.П. Методика определения
метрологических характеристик канала костного звукопроведения аудиометра
АВА1 в расширенном диапазоне частот // Український метрологічний
журнал. — 2001. — № 2. — С. 19 – 25.

5. Лисенко О.М., Мироненко П.С., Лазарєв Ю.Ф. Моделювання
кодокерованої пневмосистеми акустичного вушного імпедансметра //
Електроніка і зв’язок. – 2002. — № 16. – С. 49 – 52.

6. Лисенко О.М., Лебедєв Д.Ю., Панасюк О.В. Дослідження спектрального
вимірювального перетворювача імпедансометричного каналу аналізатора
середнього вуха АУІ1 // Вісник НТУУ “КПІ”, серія Приладобудування. –
2003. — № 26. – С. 105 – 117.

7. Лазарєв Ю.Ф., Лисенко О.М. Дослідження кодокерованої пневмосистеми
аналізатора середнього вуха АУІ1 // Наукові вісті НТУУ „КПІ”.- 2005.-№
2.–С.110-114.

8. Лысенко А.Н. Автоматизированные скрининговый и высокочастотный
аудиометры // Сучасні проблеми оториноларінгології: Збірник наук. праць
– К. – 1993. – С. 98 – 101.

9. Лысенко А.Н. Структура измерительного тракта и уравнение измерения
автоматизированного тонального аудиометра // Вестник Киевского
политехнического института, серия Приборостроение.- 1995. — Вып. 24. —
С. 85 — 95.

10. Лысенко А.Н. Новый высокочастотный аудиометр с каналами воздушного и
костного звукопроведения // Журн. ушных, носовых и горловых
болезней.- 1996. — № 6. — С. 70 — 73.

11. Лысенко А.Н. Диагностический высокочастотный аудиометр АВА1 //
Український метрологічний журнал. – 1999.- № 3. — С. 52 – 57.

12. Лысенко А.Н. Метод измерения, структура построения и основные
функциональные возможности акустического ушного импедансметра АУИ1 //
Український журнал медичної техніки і технології . — 1999. — №
1. — С.36 — 46.

13. Лисенко О.М. Проблеми метрологічного забезпечення акустичних вушних
імпедансметрів // Акустичний вісник. — 1999.- Том 2. — № 4. — С. 62 —
69.

14. Лисенко О.М. Аналіз методу, структури та рівняння відтворення
скринінг-аудіометра групового користування АА4 // Вимірювальна техніка
та метрологія.- 1999.- № 54.- С. 51 — 59.

15. Лисенко О.М. Метрологічне забезпечення аудіометричних засобів в
розширеному діапазоні частот // Наукові вісті НТУУ „КПІ”.- 1999.- №
3.-С. 75 — 81.

16. Лисенко О.М. Визначення порогів чутності людини при повітряному
звукопроведенні за допомогою аудіометричного телефону і приладу “штучне
вухо” // Український журнал медичної техніки і технології . — 1999. — №
4. — С.27-30.

17. Лисенко О.М. Аналіз стану та проблеми розвитку ринку аудіометрів і
акустичних вушних імпедансметрів в Україні // Вісник Держ. унів.
“Львівська політехніка”, сер. “Радіоелектроніка та телекомунікації”. —
2000.- № 387.- С.460 — 464.

18. Лисенко О.М. Реалізація основних надпорогових процедур в сучасних
аудіометричних засобах // Вісник НТУУ “КПІ”, серія Приладобудування.
– 2003. — № 25. – С. 147 — 154.

19. Лисенко О.М. Визначення метрологічних характеристик дослідних
зразків автоматизованого акустичного вушного імпедансметра АУІ1 //
Наукові вісті НТУУ „КПІ”. – 2004. — № 1. – С. 79 – 85.

20. Лисенко О.М. Аналіз похибки вимірювання еквівалентного об’єму
системи середнього вуха людини імпедансометричним засобом АУІ1 // Вісник
НТУУ “КПІ”, серія Приладобудування. – 2004. — № 27. – С. 129 — 136.

21. Пат. 3897 України, МКИ А 61 В 5/12. Спосіб контролю слуху і
аудіометр для його здійснення / Т.В.Шидловська, В.О.Бригідер,
О.М.Лисенко. — №4850151/14; Заявл. 14.05.90; Опубл. 27.12.94, Бюл. №
6-1.

22. Пат. 2008800 РФ, МКИ А 61 В 5/12. Способ контроля слуха и аудиометр
для его осуществления / Т.В.Шидловськая, В.О.Бригидер, А.Н.Лысенко. —
№4850151/14; Заявл. 14.05.90; Опубл. 15.03.94, Бюл. № 5.

23. Пат. 52523А України, МПК7 А 61 В 5/12. Портативний ручний
імпедансний аудіометр / О.М.Лисенко. — № 2002087069; Заявл. 29.08.02;
Опубл. 16.12.02; Бюл. ДДІВ № 12.

24. Пат. 62853 України, МПК7 А 61 В 5/12. Діагностичний аудіометр /
О.М.Лисенко. — № 2003087893; Заявл. 21.08.03; Опубл. 15.12.03; Бюл. ДДІВ
№ 12.

25. Пат. 69369А України, МПК7 А 61 В 5/12. Аудіометр / О.М.Лисенко. —
№20031213248; Заявл. 31.12.03; Опубл. 16.08.04; Бюл. ДДІВ № 8.

26. Пат. 69368А України, МПК7 А 61 В 5/12. Імпедансний аудіометр /
О.М.Лисенко. — № 20031213247; Заявл. 31.12.03; Опубл. 16.08.04; Бюл.
ДДІВ № 8.

27. Лысенко А.Н. Выбор метода и структуры измерительной цепи
акустического ушного импедансметра // Труды YIII съезда
оториноларинголов Украины: Част. 4. – Київ. – 1995. – С.237 – 238.

28. Lysenko O. The analysis of a condition and problems of development
of the market of audiometers and middle-ear analyzers // Modern Problems
of Telecom., Comput.Science and Eng.Train.: International Conference
TCSET`2000. – Lviv-Slavsko (Ukraine). – 2000. – P.173 – 174.

29. Лысенко А.Н. Современные методы и средства для исследования слуха
человека // Перспективи розвитку приладобудування: Праці
наук.-метод.семінару міжн. конф. СЛАВПРОМ-2001. – Львів. Славсько. –
2001. – С.60 — 61.

30. Лебедєв Д.Ю., Лисенко О.М., Мелешко В.В. Дослідження спектрального
вимірювального перетворювача аналізатора середнього вуха АУІ1 //
Приладобудування 2002: підсумки і перспективи: Тези доповідей
науково-технічної конференції. – Київ. – 2002. – С. 28.

31. Лисенко О.М. Реалізація основних надпорогових процедур в сучасних
аудіометричних засобах // Приладобудування 2003: стан і перспективи:
Тези доповідей Другої науково-технічної конференції. – Київ. – 2003. –
С. 132 — 133.

32. Гончарук Ю.П., Лысенко А.Н. Применение микромощных микроконтроллеров
серии MSP430 фирмы Texas Instruments в портативных аудиометрах //
Приладобудування 2003: стан і перспективи: Тези доповідей Другої
науково-технічної конференції. – Київ. – 2003. – С. 146.

33. Лисенко О.М. Аналіз похибки вимірювання еквівалентного об’єму
системи середнього вуха людини в імпедансометричному засобі АУІ1 //
Приладобудування 2004: стан і перспективи: Тези доповідей Третьої
науково-технічної конференції. – Київ. – 2004. – С. 180 — 181.

34. Лисенко О.М. Комплекс приладів з розширеними функціями
діагностування порушень слуху людини // Приладобудування 2005: стан і
перспективи: Тези доповідей Четвертої науково-технічної конференції. –
Київ. – 2005. – С. 240.

АНОТАЦІЯ

Лисенко О.М. Розширення функціональних можливостей та удосконалення
засобів аудіометрії і акустичної імпедансометрії. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за
спеціальністю 05.11.17 – біологічні та медичні прилади і системи. –
Національний технічний університет України „Київський політехнічний
інститут”, Київ, 2005.

Дисертацію присвячено питанням розробки і удосконалення методу та
засобів аудіометрії і акустичної імпедансометрії з розширеними
функціональними можливостями. Розвинуто теорію і узагальнено методи та
принципи побудови аудіометрів і акустичних вушних імпедансметрів.
Розроблено і експериментально апробовано новий різновид методу тональної
порогової аудіометрії, який враховує психомоторні особливості пацієнтів
та дозволяє підвищити пропускну можливість обстежень. Показано шляхи
створення, розроблено принципи і структури аудіометричних та
імпедансометричних засобів з розширеними функціональними можливостями.
На основі синтезованих SimuLink-моделей кодокерованої пневмосистеми з
мікрокомпресорами різного типу та імпедансометричного каналу проведено
моделювання динамічних процесів, що протікають в них, при найбільш
несприятливому сполученні значень їх параметрів та вхідних сигналів.
Створено комплекс автоматизованих засобів аудіометрії
(скринінг-аудіометр групового користування, діагностичний ВЧ аудіометр)
та акустичної імпедансометрії (імпедансметр типу 2, портативний
тимпанометр) з розширеними функціональними можливостями, розроблено,
удосконалено та експериментально апробовано їх метрологічне
забезпечення.

Ключові слова: слух, діагностика, аудіометр, імпедансметр, метрологія.

АННОТАЦИЯ

Лысенко А.Н. Расширение функциональных возможностей и усовершенствование
средств аудиометрии и акустической импедансометрии – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по
специальности 05.11.17 – биологические и медицинские приборы и системы.
– Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический
институт”, Киев, 2005.

Диссертация посвящена решению важной научно-прикладной проблемы –
разработке и усовершенствованию методов и средств аудиометрии и
акустической импедансометрии с целью расширения их функциональных
возможностей.

Развито теорию, обобщены методы и принципы построения средств
аудиометрии и акустической импедансометрии, что позволило на основе
полученных структур и аналитических выражений уравнений измерения и
воспроизведения определить пути повышения их точности, а также расширить
функциональные возможности. Это достигается за счет реализации метода ВЧ
аудиометрии не только при воздушном, но и при костном звукопроведении,
учета возраста и пола обследуемых при формировании аудиометрами вывода о
состоянии слуха пациентов, автоматизации процедуры исследования,
реализации дополнительных режимов обследования, дальнейшей интеграции
методов аудиометрии и акустической импедансометрии в одном приборе и
использования многочастотной тимпанометрии.

Предложено с целью повышения точности диагностирования формировать
средствами скрининг-аудиометрии на основе полученных аудиограмм
предварительное заключение о состоянии слуха каждого из обследуемых по
трехуровневой форме “норма – не норма – неопределенность” путем
сравнения полученных порогов слышимости с расчетными для каждого из
обследуемых с учетом их возраста и пола в соответствии с данными ISO
7029 аудиограмм в норме.

Разработана и экспериментально апробирована новая разновидность метода
тональной пороговой аудиометрии, которая учитывает психомоторные
особенности пациентов при диагностике нарушений слуховой функции
автоматизированными аудиометрическими средствами. В соответствии с
предложенным после формирования акустического стимула заданной
интенсивности и частоты анализ отношения обследуемого к действию стимула
и прекращение его формирования проводится непосредственно после реакции
пациента, а при ее отсутствии – по истечении заданного интервала
времени, отсчитываемого от начала формирования стимула и превышающего
его длительность. Для лиц с высокой быстротой реакции на звуковые
раздражители становится возможным сократить общую продолжительность
обследования путем сокращения продолжительности отдельных испытаний, а
для лиц с медленной реакцией – за счет предоставления им дополнительного
времени для реакции, что позволяет избежать итераций и сократить общее
количество испытаний. Как следствие, это позволяет существенно повысить
пропускную способность массовых профилактических медицинских
обследований слуха.

Показаны пути создания и синтезированы новые структуры аудиометрических
и импедансометрических средств с расширенными функциональными
возможностями, что достигается за счет введения в их состав канала
костного ВЧ звукопроведения, дополнительных функциональных
преобразователей, использования современной элементной базы
(прецизионных кодоуправляемых масштабных преобразователей, стерео аудио
кодеков и DSP-процессоров), а также разработки необходимого программного
обеспечения.

Определены параметры математической модели градуировочной характеристики
импедансометрического канала анализатора среднего уха в виде многочлена
3-й степени и показано, что ошибка измерения акустического иммитанса
импедансометрического средства полностью определяется ошибкой
адекватности выбранной модели и не зависит от ошибок квантования и
округления.

Дальнейшее развитие получило структурно-функциональное моделирование
основных составляющих анализаторов среднего уха – кодоуправляемой
пневмосистемы с перспективными схемами микрокомпрессоров различного типа
и импедансометрического канала. Это дало возможность на основе
синтезированных SimuLink-моделей указанных составляющих провести
моделирование динамических процессов, которые протекают в них при
наиболее неблагоприятном сочетании значений их параметров (диаметре
пневмопровода-капиляра 0,8 мм, его длине 1,8 м и максимальной скорости
изменения воспроизводимого относительного давления воздуха 400 даПа/с) и
входных сигналов (наличие одновременно зондирующего тона с частотой 226
± 6 Гц при наличии акустического рефлекса внутриушных мышц,
стимулирующего тона частотой 500 Гц, различных НЧ биосоставляющих и
помехи с частотой сети). Как следствие, это позволило определить
оптимальные параметры звеньев вышеуказанных составляющих импедансметров
в зависимости от их точности и быстродействия.

Разработано, усовершенствовано и экспериментально апробировано
метрологическое аппаратурное и методическое обеспечение ВЧ аудиометров и
анализаторов среднего уха с расширенными функциональными возможностями,
в том числе методики и схемы установок для определения слуховых порогов
при воздушном и костном ВЧ звукопроведении в диапазоне 8 – 18 кГц,
методики определения метрологических характеристик и поверки.
Вышеуказанное является основой для проведения последующих работ по
созданию и совершенствованию в Украине системы метрологического
обеспечения в области ВЧ аудиометрии и акустической импедансометрии.

Создан комплекс усовершенствованных автоматизированных средств
аудиометрии (скрининг-аудиометр группового пользования АА4 для
одновременного обследования до 4-х лиц, диагностический ВЧ аудиометр
АВА1) и акустической импедансометрии (анализатор среднего уха АУИ1 типа
2, портативный тимпанометр ТИМП1) с расширенными функциональными
возможностями, которые реализуют разработанные разновидность метода и
структуры и предоставляют возможность решить проблему ранней диагностики
и профилактики нарушений слуха у взрослых и детей. Впервые реализована
процедура исследования органа слуха при костном ВЧ звукопроведении в
диапазоне 8 – 18 кГц при уровнях прослушивания до 70 дБ, в том числе для
лиц пожилого возраста и обследуемых со слуховыми расстройствами.

Ключевые слова: слух, диагностика, аудиометр, импедансметр, метрология.

ABSTRACT

Lysenko O.M. The extension of functional capabilities and improvement of
means of an audiometry and acoustic impedancemetry. – Manuscript.

The thesis for the Doctor of Technical Science degree in speciality
05.11.17 – biological and medical instruments and systems. – Тhe
National Technical University of Ukraine “Kyiv Politechnic Institute”,
Kyiv, 2005.

The thesis is dedicated to problems of the development both improvement
of a method and means of an audiometry and acoustic impedancemetry with
anlarged functional capabilities. The theory is evolved, the methods and
principles of construction of audiometers and middle ear analyzers are
summarized. The kind of a method of a tone threshold audiometry is
designed and experimentally approve, which one allows for psychomotor
features of the patients and permits to increase carrying capacity of
examinations. The pathes of creation are showed and the structures of
audiometric and impedancemetric means with enlarged functional
capabilities are designed. On the basis of the synthesized
SimuLink-models of the codecontroled pneumatic system with the
microcompressors of a different type and of impedancemetric channel the
simulation of dynamic processes is conducted, that occur in them, at the
most unfavorable confluence of values of their parameters and input
signals. The complex of the automated means of an audiometry
(screening-audiometer of group use and diagnostic HF audiometer) and
acoustic impedancemetry (impedancemeter type 2 and portable
tympanometer) with enlarged functional capabilities is create, their
metrology maintenance is developed, improved and experimentally
approved.

Key words: hearing, diagnostic, audiometer, impedancemeter, metrology.

Рис. 1. Узагальнена структура аудіометричного тракту АА4:

М — міра; ВП – вимірювальний перетворювач; ЧВП – мікрокомп’ютер

Рис. 2. Узагальнена структура аудіометричного каналу АВА1

Рис. 3. Структура модифікованого аудіометричного тракту ВЧ аудіометра
АВА1:

Гfі , Гш – генератори тону та шуму; МПЛ – мультиплексор; SW – ключ; СФ –
смуговий фільтр;

ОРМП – одноканальна регульована міра напруги; ДМПЛ – демультиплексор

Рис. 4. Часові діаграми, що пояснюють реалізацію запропонованого
різновиду методу тональної порогової аудіометрії

Рис. 5. Структура побудови каналу вимірювання еквівалентного об’єму
імпедансметра АУІ1:

Г- генератор тону; БНМП – багатоканальний нерегульований МП; ВП1 –
телефон; ВП2 — мікрофон; СВП – спектральний ВП на
основі 4-х ланок активних смугових фільтрів; ВП4 – детектор; ВП5 —
інтегратор

Рис. 6. Графік математичної моделі градуювальної характеристики
аналогових ланок імпедансометричного каналу аналізатора АУІ1 та
похибка її адекватності: data 1 –
кусочно-лінійна апроксимація;

cubic – апроксимація поліномом 3-ої степені

Рис. 7. Структура кодокерованої пневмосистеми імпедансметра АУІ1:

ВП1 – перетворювач напруга – переміщення; ВП2 – перетворювач переміщення
– відносний тиск повітря;

ВП3 – давач відносного тиску повітря

Рис. 8. Структура каналів вимірювання та відтворення портативного
тимпанометра ТИМП1:

Г – генератор тону; ОРМП – одноканальний регульований МП; Д1, Д2 –
детектори; SW – ключ; Інт1, Інт2 – інтегратори; ? – ?устрактор; СВП –
спектральний ВП; U-V, P-U, Рвідн-U, Х-Рвідн.м, U-Pстим., U-X –
функціональні ВП

Рис. 9. Перспективні схеми конструкцій мікрокомпресора
імпедансометричного засобу:

варіанти 118 (ліворуч) та 017 (праворуч)

Рис. 15. АЧХ СВП та його складових ланок в діапазоні частот від 150 до
300 Гц

Рис. 16. Блок-схема SimuLink-моделі синтезованого СВП

=10 мс) при появі АРВМ

= 1 В)

=10 мс) при появі АРВМ

=10 мс) при появі АРВМ

Рис. 21. Блок-схема SimuLink-моделі ланок детектора, інтегратора та ФНЧ
імпедансометричного каналу

Рис. 22. Схема установки для визначення слухових порогів на частотах 8 —
18 кГц на основіВЧ телефону ТАВ-01 та ВЧ вібратора ВКПВЧ-01

Рис. 25. Приклади відносної тимпанограми (1), кривих АРВМ в
режимах скринінг-рефлексометрії (2), порогової рефлексометрії (3),
декей-тесту (5) та латентності (6) для слухової функції в нормі,
отримані з лівого вуха обстежуваного при іпсілатеральній стимуляції.

Похожие записи