Method for fixing a vibrating acoustic emitter in a bone conduction hearing aid to minimize sound ener-gy loss

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Introduction. This paper addresses the pressing challenge of developing effective bone conduction hearing aids. Existing methods for securing vibrating acoustic emitters in such devices have several drawbacks, including unstable connections, sound energy loss, and limited options for individual adjustments. The aim of this study is to design a fixation device for a vibrating acoustic emitter in a bone conduction hearing aid and examine how the pressure connection parameters in the "sound emitter – ear implant" system affect the quality of the transmitted sound. Technical Features of the Fixation Device. A novel fixation device has been developed, incorporating a titanium implant and a polymer ring. This design allows for adjustable pressure between the emitter and the bone, ensuring a secure and stable connection. Additionally, a personalized approach to abutment design—utilizing a parametric computer model created in a three-dimensional design system (such as Compass3D©)—optimizes prosthesis geometry for individual patients. Results. The amplitude-frequency response (AFR) and phase-frequency response (PFR) were measured for two prototype designs: a screw implant with spherical abutments and a screw implant with a vibration-conducting platform. Experimental analysis demonstrated that the proposed innovative fixation method eliminates AFR dips at mid frequencies, which is crucial for speech perception, smooths AFR and PFR curves, resulting in a more natural and balanced sound, reduces AFR nonlinearity by more than 6 dB (17%). Conclusion. The proposed fixation device exhibits high efficiency and significant potential for application in bone conduction hearing aids. Future research will focus on assessing the long-term stability of the system and developing customized solutions tailored to individual patients' needs.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

Sergey Arutyunov

"Russian university of medicine" of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: uz@at.pstu.ru
ORCID ID: 0000-0001-6512-8724
Código SPIN: 1052-4131

Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Department of Propaedeutics of Dental Diseases

Rússia, Moscow

Alexander Yuzhakov

Perm National Research Polytechnic University

Autor responsável pela correspondência
Email: uz@at.pstu.ru
ORCID ID: 0000-0003-1865-2448
Código SPIN: 4820-8360

Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of the Department of Automation and Telemechanics

Rússia, Perm

Natalya Astashina

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: uz@at.pstu.ru
ORCID ID: 0000-0003-1135-7833
Código SPIN: 6119-8171

Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Orthopedic Dentistry Department

Rússia, Perm

Aleksey Elovikov

Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: uz@at.pstu.ru
Código SPIN: 9015-9650

Doctor of Medical Sciences, Professor, Head of the Otolaryngology Department

Rússia, Perm

Andrey Baidarov

Perm National Research Polytechnic University; Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner

Email: uz@at.pstu.ru
ORCID ID: 0000-0003-3888-3358
Código SPIN: 9101-6981

Candidate of Engineering Sciences, Vice-Rector for Information Technology and Innovative Development, Head of the Department of Medical Informatics and Medical Systems Management of Perm State Medical University named after Academician E.A. Wagner; Associate Professor at the Department of Automation and Telemechanics of Perm National Research Polytechnic University. Research interests – adaptive information and control systems based on neural technology, control systems and artificial intelligence systems, service robotics, network technologies

Rússia, Perm; Perm

Sergey Storozhev

Perm National Research Polytechnic University

Email: uz@at.pstu.ru
ORCID ID: 0009-0002-7019-7972
Código SPIN: 9024-8830

Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor at the Department of Automation and Telemechanics

Rússia, Perm

Bibliografia

  1. Al-Qahtani K., Aleisa M., Albader A. et al. External auditory canal atresia: Surgical cor-rection compared with bone anchored hearing device. J. Taibah Univ. Medical Sci. 2014;4:307–310. doi: 10.1016/j.jtumed.2014.05.005
  2. Casanova M.J., Ferraz S.M., Coutinho M.B. et al. Hearing rehabilitation with osseointegrated hearing implant in bilateral congenital external auditory canal atresia. Acta Otorrinolaringol. Esp. 2021;5:288–294. doi: 10.1016/j.otoeng.2020.08.004
  3. Lippmann E., Pritchett C., Ittner C., Hoff S.R. Transcutaneous Osseointegrated Implants for Pediatric Patients With Aural Atresia. JAMA Otolaryngol. Head Neck. Surg. 2018;8:704–709. doi: 10.1001/jamaoto.2018.0911.
  4. Ruhl D.S., Kesser B.W. Atresiaplasty in Con-genital Aural Atresia: What the Facial Plastic Surgeon Needs to Know. Facial Plast. Surg. Clin. North Am. 2018;1:87–96. doi: 10.1016/j.fsc.2017.09.005
  5. Kruyt I.J., Bakkum K.H.E., Caspers C.J.I., Hol M.KS. The efficacy of bone-anchored hearing implant surgery in children: a system-atic review. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2020;132:109906. doi: 10.1016/j.ijporl.2020.109906; EDN: AANDII
  6. Svrakic M., Vambutas A. Medical and audio-logical indications for implantable auditory devices. Otolaryngol Clin N Am. 2019;52:195-210. doi: 10.1016/j.otc.2018.11.001
  7. Ghossaini S.N., Roehm P.C. Osseointegrated auditory devices bone-anchored hearing aid and PONTO. Otolaryngol Clin N Am. 2019; 52:243-51. doi: 10.1016/j.otc.2018.11.005
  8. Fan X., Wang Y., Wang P., et al.Aesthetic and hearing rehabilitation in patients with bilateral microtiaatresia. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2017; 101:150-7. doi: 10.1016/j.ijporl.2017.08.008
  9. McKinnon B.J., Jahrsdoerfer R.A. Congenital auricular atresia: update on options for inter-vention and timing of repair. Otolaryngol Clin N Am. 2002;35:877-90. doi: 10.1016/S0030-6665(02)00058-0
  10. Genc S., Kahraman E., Ozel H.E. et al. Micro-tia and congenital aural atresia. J Craniofac Surg. 2012; 23:1733-5. doi: 10.1097/SCS.0b013e318254351c
  11. Wang Yuhua, Zhu Guangli, Zhang Lei et al. Surface dissolution of spodumene and its role in the flotation concentration of a spodumene ore. Minerals Engineering. 2018;125:120-125. doi: 10.1016/j.mineng.2018.06.002
  12. Анализ системы «излучатель-имплант» бионического протеза уха и её влияния на звуковые характеристики / С. Д. Арутюнов, А. А. Южаков, И. И. Безукладников и др. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер.: Ра-диотехнические и инфокоммуникационные системы. 2023. № 4(60). С. 77-86. doi: 10.25686/2306-2819.2023.4.77; EDN: RJTLKU
  13. Влияние параметров крепления биониче-ского уха на характеристики звукового сиг-нала / С. Д. Ару тюнов, А. А. Южаков, И. И. Безукладников и др. // Вестник Поволжско-го государственного технологического университета. Сер.: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы 2023. № 3(59). С. 74-84. doi: 10.25686/2306-2819.2023.3.74 EDN: HDVIFN

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Bionic ear prosthesis

Baixar (214KB)
Metadados
3. Fig. 2. Device for fixing the vibration acoustic emitter of the bone conduction hearing aid, a – disassembled; b – isometric view; c – sectional view, where 1 – titanium implant; 2 – abutment patrix; 3 – radial groove; 4 – ring made of polymer material; 5 – matrix in the form of a smooth cylinder with a blind round hole; 6 – bed

Baixar (169KB)
Metadados
4. Fig. 3. Location of the device in the "Bionic Ear" system

Baixar (209KB)
Metadados
5. Fig. 4. Comparison of amplitude-frequency response (AFR) for different types of clamping, where the dotted line is the AFR plot of the prototype of a screw implant with spherical abutments; the solid line is the AFR plot of the prototype of a screw implant with a vibration-conducting platform

Baixar (399KB)
Metadados
6. Fig. 5. Comparison of the phase frequency response (PFR) for different types of clamping, where a is the PFR plot of the prototype of a screw implant with spherical abutments; b is the PFR of the prototype of a screw implant with a vibration-conducting platform

Baixar (359KB)
Metadados
7. Fig. 5.2

Baixar (345KB)
Metadados

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».