Доклиническое изучение акустической эффективности бионического уха

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель. Изучение основных акустических свойств разработанного прототипа бионического уха, подтверждающих его функциональную эффективность.

Материалы и методы. Измерение акустических свойств бионического уха осуществляли методом Random Phase MultiSine signal на испытательном стенде, имитирующем систему «имплант – излучатель – костная ткань – внутреннее ухо». Полученная импульсная характеристика преобразовывалась в искомые амплитудно-частотные характеристики и групповой задержки. Эксперименты производились для уровня сигнала -6dB, по 10 раз для каждого из использованных методов.

Результаты. Микротия – это врожденное недоразвитие ушной раковины или ее полное отсутствие (анотия), зачастую сопровождается снижением или полной потерей слуха. Одним из способов реабилитации пациентов данной категории является использование аппаратов, обеспечивающих костную проводимость звука (Bone Anchored Hearing Aid), которые позволяют компенсировать функциональный компонент, но не восстанавливают эстетику лица. Рассматриваются основные акустические свойства разработанного нами ранее прототипа бионического уха с целью подтверждения его функциональной эффективности для клинического применения. Проведенный анализ акустических характеристик системы в комплектации бионического уха показал достаточную равномерность амплитудно-частотных характеристик в расширенном голосовом диапазоне частот (от 100 до 10 000 Гц). В ходе экспериментальных исследований выявлено, что продолжительность эксплуатации прототипа бионического уха до полного разряда аккумулятора при мощности воспроизведения, соответствующей 25 %, составляет 10 ч 26 мин, при мощности 50 % –10 ч 5 мин, а при мощности 75 % – 9 ч 48 мин.

Таким образом, на основании полученных в ходе испытаний акустических характеристик вибрационного излучателя определена возможность клинической апробации бионического протеза уха.

Выводы. Определены основные амплитудно-частотные характеристики вибрационного излучателя, подтверждающие успешность доклинических исследований и возможность клинической апробации бионического уха.

Об авторах

С. Д. Арутюнов

Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова

Email: sd.arutyunov@mail.ru

заведующий кафедрой пропедевтики стоматологических заболеваний, доктор медицинских наук, профессор

Россия, Москва

А. А. Южаков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: sd.arutyunov@mail.ru

заведующий кафедрой «Автоматика и телемеханика», доктор технических наук, профессор

Россия, Пермь

И. И. Безукладников

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Email: sd.arutyunov@mail.ru

доцент кафедры автоматики и телемеханики, кандидат технических наук

Россия, Пермь

Н. Б. Асташина

Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера

Email: sd.arutyunov@mail.ru

заведующая кафедрой ортопедической стоматологии, доктор медицинских наук, доцент

Россия, Пермь

А. М. Еловиков

Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера

Email: sd.arutyunov@mail.ru

заведующий кафедрой оториноларингологии, доктор медицинских наук, доцент

Россия, Пермь

А. А. Байдаров

Пермский национальный исследовательский политехнический университет; Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера

Email: sd.arutyunov@mail.ru

проректор по информационным технологиям и инновационному развитию, заведующий кафедрой медицинской информатики и управлением медицинскими системами, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики, кандидат технических наук

Россия, Пермь; Пермь

П. В. Майоров

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sd.arutyunov@mail.ru

аспирант кафедры автоматики и телемеханики, кандидат технических наук

Россия, Пермь

Список литературы

  1. Luquetti D.V., Leoncini E., Mastroiacovo P. Microtia-anotia: a global review of prevalence rates. Birth. Defects. Res. A Clin. Mol. Teratol. 2011; 9: 813–822.
  2. Kösling S., Omenzetter M., Bartel-Friedrich S. Congenital malformations of the external and middle ear. Eur. J. Radiol. 2009; 2: 269–279.
  3. Park E., Lee G., Jung H.H., Im G.J. Analysis of Inner Ear Anomalies in Unilateral Congenital Aural Atresia Combined With Microtia. Clin. Exp. Otorhinolaryngol. 2019; 2: 176–180.
  4. Zhang T.Y., Bulstrode N., Chang K.W., Cho Y.S., Frenzel H., Jiang D., Kesser B.W., Siegert R., Triglia J.M. International Consensus Recommendations on Microtia, Aural Atresia and Functional Ear Reconstruction. J. Int. Adv. Otol. 2019; 2: 204–208.
  5. Bhavana K. Our Experience of Treating Wide Spectrum of External Ear Canal Atresia of Different Etiologies in Pediatric Patients. Indian. J. Otolaryngol. Head Neck Surg. 2017; 3: 363–369.
  6. Chang S., Zhang Q. International Consensus Recommendations on Microtia, Aural Atresia and Functional Ear Reconstruction. J. Int. Adv. Otol. 2019; 3: 472–473.
  7. Colletti V., MiorelliV., OrsiA., Sacchetto L., Carner M. Deafness and the bionic ear. Artif. Cells. Blood. Substit. Immobil. Biotechnol. 2003; 2: 139–143.
  8. Al-Qahtani K., Aleisa M., Albader A., Brousseau V. J., Lessard M., Schloss M., Islam T. External auditory canal atresia: Surgical correction compared with bone anchored hearing device. J. Taibah Univ. Medical Sci. 2014; 4: 307–310.
  9. Casanova M.J., Ferraz S.M., Coutinho M.B., Magalhães A., e Sousa C.A. Hearing rehabilitation with osseointegrated hearing implant in bilateral congenital external auditory canal atresia. Acta Otorrinolaringol. Esp. 2021; 5: 288–294.
  10. Lippmann E., Pritchett C., Ittner C., Hoff S.R. Transcutaneous Osseoin-tegrated Implants for Pediatric Patients With Aural Atresia. JAMA Otolaryngol. Head Neck. Surg. 2018; 8: 704–709.
  11. Ruhl D.S., Kesser B.W. Atresiaplasty in Congenital Aural Atresia: What the Facial Plastic Surgeon Needs to Know. Facial Plast. Surg. Clin. North Am. 2018; 1: 87–96.
  12. Johns A.L., Lucash R.E., Im D.D., Lewin S.L. Pre and post-operative psychological functioning in younger and older children with microtia. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2015; 4: 492–497.
  13. Arutyunov S., Polyakov D., Muslov S., Kharazyan A., StepanovA., Astashina N. Study of the Quality of Life of Patients Using the QL PAER Specific Questionnaire After Prosthetic Auricular Reconstruction. Clinical Dentistry (Russia) 2021; 1: 160–164.
  14. Arutyunov A.S., Kitsul I.S., Arytyunov S.D., Makarevich A.A. The methodological basis of studying quality of life of patients with maxillofacial defects. Russian Journal of Dentistry 2009; 3: 51–54.
  15. Jung Y.H., Park B., Kim J.U., Kim T.I. Bioinspired Electronics for Artificial Sensory Systems. Adv. Mater. 2019; 34: e1803637.
  16. Mannoor M.S., Jiang Z., James T., Kong Y.L., Malatesta K.A., Soboyejo W.O., Verma N., Gracias D.H., McAlpine M.C. 3D printed bionic ears. Nano Lett. 2013; 6: 2634–2639.
  17. Zaszczyńska A., Moczulska-Heljak M., Gradys A., Sajkiewicz P. Advances in 3D Printing for Tissue Engineering. Materials 2021; 14: 3149.
  18. Арутюнов С.Д., Степанов А.Г., Арутюнов А.С., Асташина Н.Б., Южаков А.А., Еловиков А.М. Бионический протез уха. Патент РФ на изобретение, № 2729723. М. 2020.
  19. Arutyunov S.D., Astashina N.B., Bajdarov A.A., Gurko V.A., Mayorov P.V., Freyman V.I., Yuzhakov A.A. Development and research of a wireless control system for device “Bionic ear”. Radio Electronics, Computer Science, Control. 2020; 3: 194–207.
  20. Muslov S.A., Polyakov D.I., Lotkov A.I., Stepanov A.G., Arutyunov S.D. Measurement and Calculation of Mechanical Properties of Silicone Rubber. Russ. Phys. J. 2021; 9: 1525–1529.
  21. Polyakov D.I., Tsarev V.N., Ippolitov E.V., Muslov S.A., Kharakh Y.N., Arutyunov S.D. Clinical and microbiological aspects of the auricle prosthetic reconstruction. Parodontologiya 2021; 4: 327–333.
  22. Unkovsky A.S., Deev M.S., Arutyunov S.D., Lebedenko I.Yu. CAD/CAM technology in the dental ectoprosthetics. Russian Journal of Dentistry 2012; 6: 45–48.
  23. Tarrazó-Serrano D., Castiñeira-Ibáñez S., Sánchez-Aparisi E., Uris A., Rubio C. MRI Compatible Planar Material Acoustic Lenses. Appl. Sci. 2018; 8: 2634.
  24. Pichardo S., Sin V.W., Hynynen K. Multi-frequency characterization of the speed of sound and attenuation coefficient for longitudinal transmission of freshly excised human skulls. Phys. Med. Biol. 2011; 1: 219–250.
  25. Gilmore J.N. Design for everyone: Apple AirPods and the mediation of accessibility. Crit. Stud. Media Commun. 2019; 5: 482–494.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общий вид и поперечное сечение испытательного стенда

Скачать (109KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Амплитудно-частотная характеристика синусоидального сигнала при: а – F = 500 Гц и мощности 100 %; б – F = 2 кГц и мощности 100 %; в – F = 10 кГц и мощности 100 %

Скачать (262KB)
Метаданные

© Арутюнов С.Д., Южаков А.А., Безукладников И.И., Асташина Н.Б., Еловиков А.М., Байдаров А.А., Майоров П.В., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
 


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».