AUDIOMETRIE Echipamente Pentru Diagnostic

AN UNIVERSITAR 2014-2015 UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREŞTI

Facultatea de Inginerie Medicală

Studenţi: Andreea Ioana Crăciun

Beni Octavian Guşa

Ioana Cătălina Fierăscu

Alina Cristina Mihalcea

Andreea Margareta Speriatu

Lucia Georgiana Vasile

Profesor coordonator: Bogdan Hurezeanu

1

1. Introducere

1.1. Generalităţi

1.2. Principiul de funcţionare şi metode

1.3. Rezultate finale

2. Schemă bloc

3. Aplicaţii curente

4. Tendinţe

5. Firme producătoare şi modele comerciale

6. Concluzii

7. Analiză S.W.O.T.

8. Bibliografie

2

1. Introducere

1.1. Generalităţi

Audiometria este o tehnică

de investigare a analizorului auditiv

bazată pe generarea unor sunete

tonale (armonice) cu frecvenţe fixe

standard, zgomote şi alte tipuri de

sunete (vorbire, muzică etc.) având

intensităţi reglabile. Confirmarea

percepţiei auditive are loc voluntar

de către subiect sau se obţine

identificând semnale de răspuns

(reflexe, potenţiale evocate).

Audiometrele, în ordinea crescătoare a complexităţii, pot fi:

de triaj

de diagnostic

clinice

Audiometria clasică, subiectivă, este înlocuită cu tehnici obiective: semnalizare reflexă şi

detecţia potenţialelor evocate. Extragerea PEA (potenţial evocat auditiv) din fondul perturbator

EEG reprezintă un procedeu electro-acustic perfecţionat de investigare a funcţiei auditive. Prin

audiometrie tonală se determina pragul minim auditiv la diferite frecvenţe, la ambele urechi.

Audiometrul se compune in principal din:

un generator de sunete

un amplificator

un reglator al intensităţii sonore

un reglator al frecvenţei

un emiţător de sunete.

Figure 1 - Audiograma (Prezentare)

3

1.2. Principiul de funcţionare şi metode

Pentru măsurarea căii osoase se utilizeaza un

emiţător special care va fi fixat pe suprafaţa

apofizei mastoid, vibraţiile sale transmiţându-se

astfel craniului. Pentru determinarea cantitativă a

acuitaţii auditive se utilizează audiometria

liminară tonală. Metoda constă în generarea unor

tonuri pure (sunete armonice) pe un numar de

frecvenţe cuprinse in şirul: 250, 500, 1000, 1500,

2000, 3000, 4000, 6000, 8000, 10000Hz, cu

intensitatea crescută progresiv (continuu sau în

trepre de 5 dB) până când subiectul semnalizează

atingerea pragului percepţiei auditive. Rezultatele

se exprimă in decibeli (dB) care este o unitate de

comparaţie logaritmică. Intensitatea sonoră, ca

mărime fizică obiectivă, se caracterizează prin

energia sonoră care traversează perpendicular

unitatea de suprafaţă in unitatea de timp (W/m2).

Intensitatea sonoră percepută subiectiv nu este

identică cu intensitatea fizică. Pragul minim

auditiv variază in funcţie de frecvenţa vibraţiilor.

La o anumită frecvenţă, pragul percepţiei auditive normale se confundă cu media statistică a

rezultatelor experimentale obţinute pe subiecţi sănătosi din categoria de vârstă cuprinsa intre 18

si 25 ani. Se va nota aceasta cu Iref. In fizica acustică, nivelul intensitaţii unui sunet se raportează

la I0 = 10-12 W/m2, după formula:

NI = 10 x log (I/I0) dB

In caz de pierdere parţială a acuităţii auditive, intensitatea liminară (de prag) măsurată rezultată

este mai mare, fiind notată Is. Corespunzător, avem:

NIs = 10 x log (Is/I0) = 10 x log (Is/Iref x Iref/I0) = 10 x log (Is/Iref) + 10 x (Iref/I0) = NPA + NIref

In cuvinte, nivelul intensitaţii de prag in caz de surditate se ridică deasupra nivelului de referintă

(auz normal) cu nivelul pierderii auditive, NPA. Diferenţa NPA = NIs – NIref (dB), obtinută la

frecvenţa selectată pentru test, se convine sa fie reprezentată in audiogramă. Evident, un auz

normal va fi caracterizat prin valori NPA = 0 la toate frecvenţele şi caracteristică trasată se mai

suprapune peste abscisa reprezentării.

4

In figura alăturată se prezintă

formatul audiogramei şi un

număr de inregistrări

caracteristice diverselor tipuri de

surditate. [4]

In cadrul audiometriei se

investighează sistematic, atât pe

cale aeriană cât şi pe cale osoasă,

pragul minim auditiv prin

creşterea intensitaţii de la 0 dB în

trepte de 5 dB până când

subiectul începe să audă sunetul.

Această intensitate se marchează pe audiogramă. Investigarea începe de la 1 kHz ,după care se

testează frecvenţele mai mari (2-4 kHz) şi după aceasta frecvenţele mai mici (0.5, 0.25 kHz, etc).

Punctele obţinute se unesc cu o linie. In caz de hipoacuzie va trebui să se folosească o intensitate

mai mare pentru atingerea pragului. Intensitatea prag descrie cantitativ pierderea de auz.

Măsuratorile audiometrice se desfăşoară într-o cameră insonorizată, în care pacientului i se

transmit prin cască o serie de sunete pure (tonuri). În timpul testului, bolnavul ţine în mână un

buton ce trebuie apăsat ori de câte ori aude sunetul respectiv. Fiecare ureche este testată separat

şi, în funcţie de răspunsurile pacientului, medicul întocmeşte un grafic numit audiogramă.

Tocmai pentru că se bazează pe răspunsurile pacientului, testul este subiectiv.

În afara audiometriei tonale, audiometria vocală este o altă modalitate de testare subiectivă a

auzului, mai importantă pentru anumiţi pacienţi, pentru că masoară şi capacitatea subiectului

testat de a comunica; se măsoară nu numai capacitatea de auz, ci şi capacitatea celui testat de a

înţelege ce se vorbeşte.

În cazul în care audiometria descoperă o scădere de auz, investigaţiile trebuie continuate cu teste

audiologice obiective. Rolul lor este de a preciza sediul şi tipul leziunii. Astfel, pentru hipoacuzia

de transmisie se face impedantmetrie, care arată starea de funcţionare a urechii medii.

Dacă hipoacuzia este neurosenzorială, sunt necesare două tipuri de teste: otoemisiuni acustice

(arată funcţia urechii interne), sau potenţiale (arată modul în care se transmite influxul nervos

prin nervul cohlear până la trunchiul cerebral).

De obicei se preferă potenţialele evocate cu electrozi aplicaţi pe pielea capului. Din această

cauză răspunsul evocat, corelat cu sistemul auditiv este acoperit de activitatea electrică a

Figure 2 - Audiograme CA: 1 - subiect cu auz normal; 2, 3, 4, 5 - surditate de percepţie avansând cu vârsta; 6 - surditate de transmisie; 7- limitele amplificării; ABCS - domeniul

indicat de protezare

5

creierului (EEG), independenţa de procesul investigat, aşa cum am amintit mai devreme.

Extragerea potenţialului evocat din fondul perturbator EEG este posibilă prin tehnica medierii.

Tehnica medierii, pusă la punct încă din 1958, a fost introdusă şi pentru detectarea potenţialelor

evocate în scoarţa celebrală prin stimulare auditivă.

Semnalele evocate se captează optimal în vertex (creştetul capului), derivaţia P2 – N1, motiv

pentru care poartă denumirea de porţiune V. Raportate la momentul stimulării, potenţialul V

apare după o latentă de câteva zeci de milisecunde. În figura alăturată, a, se dă o funcţie tipică de

desfăşurare a potenţialului evocat auditiv, PEA, mediat din 64 realizări succesive, la intervale de

câte o secundă; observăm reprezentarea din figura b, atunci când se constată faptul că amploarea

PEA creşte cu intensitatea stimulului acustic. In figura c se arată rezultatele experimentale

utilizând semnale de stimulare acustică de diverse intensitaţi şi frecvenţe. [4]

Din cele arătate rezultă că audiometria obiectivă nu conduce fără rezerve la curbe ale pragului

audibilitaţii, deoarece identificarea PEA este cerută numai dacă nivelul stimulării depăşeşte

pragul liminar.

Figure 3 - Potenţialul celebral evocat auditiv

6

1.3. Rezultate finale

Rezultate normale

Abilitatea de a auzi şoapte, conversaţii normale şi bătăile ceasului

În audiometria detaliată, auzul este normal dacă se pot auzi tonurile de 250 Hz - 8000

Hz la 25 dB sau mai mică

Rezultate anormale

Există mai multe tipuri și grade de pierdere a auzului. În unele tipuri pierzi doar capacitatea de a

auzi tonuri înalte. Incapacitatea de a auzi tonuri pure sub 25 dB indică o pierdere de auz.

Cauze ce pot afecta rezultatul

neurome acustice

vârsta

sindromul Alport

labirintita

otoscleroză

timpan rupt sau perforat

2. Schemă bloc

Audiometrul de triaj AT-1, introdus în fabricaţie la IEIA Cluj-Napoca, este un aparat destinat

măsurării pe calea aeriana a pragului de audibilitate tonală, la frecvenţe prestabilite de 250, 500,

1000, 2000, 3000, 4000, 6000 si 8000 Hz. Nivelul intensităţii sonore poate fi reglat din 5 în 5 dB,

în raport cu nivelul pragului de audibilitate normală la frecvenţa respectivă, de la -10dB şi până

la un nivel maxim, de 80, 90 sau 100 dB.

7

Semnalul acustic total se dirijează prin

intermediul unui comutator, către urechea

dreaptă sau către urechea stângă, în regim

continuu sau intermitent (modulat), cu

durate şi pauze de câte 0.25 secunde fiecare.

(figura 1) Creşterea nivelului intensităţii

NPA cu paşi de 5 dB duce treptat la

depăşirea pragului de audibilitate tonală a

subiectului, la frecvenţa restabilită. în acest

moment, subiectul testat semnalizează şi ca

urmare, operatorul înregistrează punctul

obţinut pe audiogramă la intersecţia valorilor de nivel şi de frecvenţa.

Audiometrul AT-1 face parte din categoria aparatelor de măsură şi ca atare trebuie etalonat

periodic. Descrierea audiometrului se face pe baza schemei bloc din figura 2.

Ansamblul conţine opt blocuri funcţionale şi o sursă de alimentare de la reteaua de 220 V. [4]

Figure 4 - Regimul intermitent al semnalului acustic

Figure 5 - Audiometrul de triaj AT-01 - Schema bloc

8

Blocul oscilator (5) conţine un grup de 8 circuite generatoare armonice, câte unul pentru fiecare

frecvenţa de lucru. Aşa cum rezultă şi din desfăşurarea dată in figura 3, ansamblul , activarea

unui anumit generator se face prin intermeiul unui multiplexor electronic analogic controlat din

sectorul de frecvenţa. (1) Fiecare generator de frecvenţa are câte doua părţi de ieşire, prevăzute

cu reglaje potenţiometrice independente de volum, pentru a se putea calibra separat intensitatea

sonora din cele două traductoare electroacustice, TEAD respectiv TEAS. Astfel, din cele 16 porţi

de ieşire ale grupului generator, două sunt active.Conectarea porţii de ieşire corespondente

urechii de testat, către blocul amplificator intermediar (6), se face printr-unul din cele două

circuite integrate multiplexoare analogice de câte opt cai, comandat din blocul de selecţie a

urechii drepte (UD) sau stângi (US), aşa cum se vede in figură.

Amplificatorul intermediar (6) este comandat de blocul de control al emisiei acustice (3).

Semnalul armonic generat este transferat prin amplificator numai pe durata apăsării butonului

TEST sau TEST-5dB. La apăsarea TEST, câştigul în tensiune al amplificatorului este reglat cu 2.

La apăsarea butonului TEST-5dB, amplificatorul trebuie să reducă cu 5 dB. Amplificarea A1=2

înseamnă un câştig:

NA(TEST)= 20 x logA1 = 20*log2 = 6.02 dB

Pentru TEST-5dB, avem A2 si relaţia devine:

NA(TEST-5dB)= 20 x log2 – 5 = 20 x (log2-5/20) = 20 x (log2-logx) = 20 x log(2/x) = 20 x

logA2

Blocul atenuator (7) se află sub controlul de reglaj al intensităţii (2); cu cât nivelul sonor necesar

este mai ridicat, cu atât atenuarea logaritmică rezultată este mai mică. Atenuatorul realizează 12

trepte cu 10dB, pe o reţea rezistivă de precizie conectată la circuite integrate multiplexoare de tip

ROM 05, pentru seleţia atenuării. Cea mai mare atenuare corespunde nivelului de -10dB NPA şi

cea mai mică nivelului de 100dB NPA. Comanda atenuatorului se face numeric, cu 4 biţi, din

blocul (2).

Blocul modulator-amplificator final (8) asigură regimul intermitent al semnalizării acustice,

provocând intrerupere cu frecvenţa de 2 Hz şi pauze de 0.25 secunde, la comanda blocului de

control al emisiei (3). Totodată, aici se face amplificarea de putere si dirijarea semnalului către

unul din canalele traductoarelor electroacustice, sub controul blocului de selecţie a urechii. Pe

durata reglării intensităţii sonore din (2), amplificatorul se anuleaza pentru a feri subiectul testat

de zgomote inerente, asociate comutărilor de frecvenţă şi intensitate.

Comutările şi reglajele din aparat se fac electric, prin intermediul blocurilor de control.

Blocul de control al frecvenţei (1) este acţionat prin intermediul a două taste – de creştere a

frevenţei şi de scădere. Frecvenţa selectată se afişează pe panoul frontal prin iluinarea unei diode

luminescente DL în dreptul valorii înscrise simultan cu activarea generatorului corespunzător din

9

blocul oscilator. Pentru blocarea perturbaţiilor ce însoţesc activitatea generatorului selectat, un

semnal de comandă se transmite şi către blocul de reglare a intensităţii, care închide calea

semnalului armonic câteva zeci de milisecunde. Dacă butonul de schimbare a frecvenţei este

acţionat un timp mai lung, selectorul trece automat pe treptele următoare de frecvenţă, in sensul

comenzii date (sus sau jos).

Blocul de control al emisiei (3) activează canalul semnalului pe durata apăsării butonului TEST

sau TEST-5dB şi comandă amplificarea de tensiune a amplificatorului intermediar, aşa cum s-a

arătat mai sus. O sursă electroluminescentă indică pe panou, în dreptul inscripţiei TEST, starea

de emisie. Regimul selectat de emisie, continuă sau intermitentă, este de asemenea semnalizat

optic pe panou, în dreptul tastelor de selecţie a regimului de emisie.

Blocul de reglaj al intensităţii sonore (2) comandă schimbarea intensităţii acustice, pe trepte de

câte zece decibeli, cu valoarea de referinţă dată de pragul audibilităţii normale. În conseciţă,

afişajul luminos de pe panou indică nivelul pierderii audibilităţii normale. În consecinţă, afişajul

luminos de pe panou indiciă nivelul pierderii auditive NPA, la frecvenţa utilizată, in situaţia

intersectării pragului de percepţie. Operatorul are la dispoziţie două taste, de creştere a

intensităţii INT↗ si de scădere a intensităţii INT↘. Semnalele de comandă se comunică în blocul

atenuator. Pentru eliminarea efectelor perturbatoare generate în procesul reglării intensităţii

sonore, blocul transmite o comandă de inhibare a modulului modulator-amplificator (8).

Blocul de selecţie a urechii (4), comandă blocul modulator amplificator prin acţionarea uneia din

cele doua taste UD sau US, pentru activarea traductorului electroacustic corespondent, TEAD

sau TEAS. Comanda este transmisă şi către blocul oscilator (5) pentru selecţia porţii de ieşire.

Sursa de alimentare (9) furnizează tensiuni stabilite pentru alimentarea circuitelor electronice. O

sursă electroluminescentă indică starea conectată a aparatului.

Din punct de vedere constructiv, blocurile 1-4 se află grupate pe o placă de cablaj, iar blocurile

5-8 sunt grupate pe o a doua placă de cablaj. Sursa de alimentare este realizată pe o placă

separată.

Circuitele comutatoare şi selectoare sunt realizate electronic, comanda lor făcându-se prin

presarea unor contacte situate în placa de sub panoul frontal. Comutatoarele cu doua poziţii

pentru prescrierea regimului continuu sau intermitent, precum pentru prescrierea canalului drept

sau stâng, funcţionează cu circuite basculante bistabile RS; cele două taste de selecţie acţionant

pe intrările SET, respectiv RESET, definesc stări staţionare ce comandă elemente de execuţie

corespondente.

Comutarea valorii frecvenţei s-a realizat cu un circuit numărător reversibil cu 8 stări (3 biti), iar

reglarea nivelului intensitaţii cu un număr reversibil cu 12 stări (4 biti). Pe intrările

numărătoarelor se aplică impulsuri de tact cu perioadă mare de repetiţie (~2 secunde). Tastele de

comandă a scăderii valorilor declanşează numărarea inversă. Prin decodificarea conţinutului

10

numărătoarelor rezultă comenzile multiplexoarelor analogice de cale şi a diodelor luminescente

de semnalizare pe panoul de afişaj. Numărătorul pentru reglarea nivelului intensitaţii este echipat

cu circuite de limitare a conţinutului în funcţie de valoarea frecvenţei selectate, la 9, 10 sau 11,

pentru nedepăşirea nivelului de 80dB pe frecvenţele de 250 si 8000 Hz, de 90 dB pe 500, 5000,

6000 Hz, respectiv 100 dB pe frecvenţele de 1000, 2000 si 3000 Hz.

Pentru a putea garanta datele reprezentate în audiograme, audiometrul trebuie verificat şi

reetalonat periodic. Operaţiile se referă la valorile nominale de frecvenţă şi la nivelele intensităţii

sonore ale sunetelor armonice emise de traductoarele electroacustice. Se verifică întâi timbrul şi

înălţimea tonurilor în raport cu o sursa acurstică de frecvenţă reglabilă (generator de semnal

sinusoidal şi difuzor adaptat). Dacă timbrul tonurilor evidenţiază prezenţa unor armonici, este

necesar ca să se măsoare distorsiunile în semnal. Distorsiunile pronunţate pot rezulta ca urmare a

deteriorării traductoarelor electroacustice (căştilor).

Pentru reglarea nivelelor de intensitate sonoră este necesar să se utilizeze un sonometru etalonat

care se cuplează pe rând cu câte unul din traductoarele electroacustice, prin intermediul unui

adaptor acustic numit ureche artificială, livrat cu audiometrul. Etalonarea se face la intensitatea

nominala reglată la nivelul de 80 dB. În manualul de utilizare şi intreţinere a audiometrului sunt

indicate operaţiile ce trebuie executate şi în ce ordine, care sunt elementele de ajustat şi care sunt

indicaţiile sonometrului, corespondente cu valorile nominale înscrise pe panoul aparatului. Este

evident că , fără o aparatură corespunzătoare de etalonare, reglarea audiometrului “după ureche”

este impsoibilă. [5]

În concluzie, audiometrul TA-1 este o realizare tehnică remarcabilă, adecvat determinării

curbelor de audibilitate toanală laminară în expresia NPA, pe cale aeriană, pentru investigaţii

medicale de triaj şi diagnostic. Soluţii tehnologice adoptate, utilizarea de circuite integrate,

comanda electronică a parametrilor reglaţi de către operator şi implicit eliminarea elementelor

acţionate mecanic (potenţiometre, comutatoare, intrerupătoare) măresc substanţial

probabilitatatea funcţionări fără defecţiuni, pe timp îndelung a audiometrului AT-1.

3. Aplicaţii curente

Această aplicaţie pe care o prezentăm este un subansamblu al aplicaţiei Ser. Nr. 09/139,858,

lansată în 25 august 1998.

Această invenţie este relaţionată unei interfeţe multimedia a unui instrument de testare şi

diagnosticare şi, în mod particular, testărilor automate, incluzând instrucţiuni multimedia,

monitorizarea testelor, reacţia la apariţia erorilor, ce către un audiometru sau alte instrumente

medicale sau de diagnosticare.

11

Este cunoscută o largă varietate de instrumente medicale şi de diagnostic. Unul dintre acestea

este audiometrul. Un audiometru este un generator electric de tonuri-test pentru evaluarea

auzului. Alte astfel de aparate sunt: spirometru pentru măsurarea capacităţii pulmonare,

echipamente pentru testarea capacităţii vizuale, echipamente pentru testarea alcoolemiei, şi

echipamente pentru monitorizarea sănătăţii la locul de muncă precum tensiometre, ECG, şi

altele. În genral, acestea şi alte echipamente necesită unul sau mai mulţi indivizi pentru a efectua

testele operând echipamentul şi dând instrucţiuni subiectului.

Trendul în ceea ce priveşte testările este de a automatiza aparatura. Prin acest proces se reduce

astfel numărul de administratori ai aparaturii şi se măreşte încrederea în rezultat, fără a exista mai

apoi influenţa factorului uman. Cu toate că anumite automatizări au fost efectuate şi anterior,

aceste eforturi s-au îndreptat în direcţia compilării automate, organizării şi raportării datelor în

formatele dorite. Unităţile de procesare precum computerele personale au fost programate astfel

încât să se ocupe de partea de compilare, organizare şi raportare a funcţiilor. Foarte puţine

demersuri s-au făcut înainte de acest format înspre automatizarea eventualei realizări a testului.

Administrarea unui astfel de test s-a realizat aproape numai susţinut de unul sau mai mulţi

administratori.

Testarea auzului a fost pentru o perioadă de câteva decade realizată cu ajutorul audiometrului.

Înaintea audiometrului, au fost folosite furci tonale şi alte instrumente de generare a tonurilor. La

începuturile testărilor, subiectul răsundea direct unui administrator de testare care înregistra

rezultatele bazându-se pe determinările sale subiective. Primul audiometru, un echipament

electronic ce genera tonuri, oferea un anume grad de standardizare a testului respectiv pentru că

s-au atins de fiecare dată tonuri uniforme şi calibrare mai precisă.

Chiar şi după inventarea audiometrului, cu toate acestea, testarea auzului era departe de a fi

standardizată deoarece testarea varia în ambele proceduri şi determinări. O procedură standard,

folosită chiar şi în ziua de azi, a fost dezvoltată pentru teste auditive. Procedura se numeşte

“Hughson-Westlake”. În această procedură tonuri, la un nivel auzibil de către subiect,de exemplu

30dB, sunt prezentate în primă fază. Subiectul răspunde că tonurile respective sunt auzite apoi

nivelul tonurilor este scăzut cu 10 dB. Paşii sunt repetaţi până când răspunsul subiectului (sau

lipsa unui răspuns din partea acestuia) indică faptul că subiectul nu mai aude. Când subiectul

răspunde că nu mai aude nivelul este crescut cu 5 dB. Dacă subiectul tot nu răspunde nivelul este

crescut tot cu 5 dB până când acesta va auzi. Acest proces este repetat până când se obţin trei

răspunsuri afirmative consecutive la acelaşi nivel. Pentru a cuantiza calitatea auzului în timp se

realizează un test pentru a determina baza, referinţa testelor ulterioare. Apoi se realizează teste la

intervale bine determinate de timp pentru a cuantiza evoluţia calităţii auzului în timp.

În ceea ce priveşte diagnosticarea şi instrumentele de testare a sănătăţii realizate industrial, în

general audiometrele au devenit din ce în ce mai automatizate. În mod particular testarea ar

putea fi mai uniformă în ceea ce priveşte intervalele de testare şi în timp ce se realizează testul un

administrator ar putea interpreta rezultatele. De asemenea, automatizarea instrumentarului reduce

12

costurile de angajare a personalului. Reducerea personalului prin automatizarea echipamentului

produce o reducere sau o eliminare a costurilor respective. Ba mai mult, prezentarea testelor şi

determinarea rezultatelor poate varia atât timp cât intervine factorul uman. În plus faţă de

avantajele aduse de automatizare, mai adăugăm şi realizarea testelor în mai multe limbi,

realizarea mai multor teste în acelaşi timp pe acelaşi subiect sau testarea mai multor subiecţi în

acelaşi timp, obţinerea unor efecte vizuale şi alte posibilităţi.

Prototipurile acestor invenţii prezintă avantajele multimedia în testare, în vederea diagnosticării,

folosind în vederea obţinerii rezultatelor componente electronice sau alte instrumente. Aceste

prototipuri sunt concepute în special pentru folosirea în audiometrie, dar, cu toate aceste, se pot

folosi pentru numeroase alte aplicaţii.

Sumarul invenţiei

Un exemplu al invenţiei este o metodă de realizare automată a unui test de audiometrie. Metoda

cuprinde etapele de control a unui audiometru pentru a comuta selectiv outputul audiometrului

între tonurile generate de către audiometru şi semnalele sonore generate de către informaţia

digitală, mai întâi setând outputul audiometrului la semnale sonore specifice de control ce indică

începerea unui nou test, completarea unui test curent sau o eroare, emiţând semnale sonore

reprezentative după prima comutare, comutând apoi audiometru la emiterea tonurilor de testare

până la următoarea comutare.

Alt exemplu al invenţiei este un audiometru multimedia. Audiometrul multimedia cuprinde

mijloace pentru emiterea semnalelor sonore generate de informaţii digitale, mijloace de emitere a

tonurilor de testare, precum şi mijloace pentru controlul modalităţilor de comutare acestea din

urmă fiind interconectate între ele.

O altă componentă a invenţiei este un audiometru multimedia. Acesta cuprinde un computer, un

generator de ton, şi un comutator conectat la calculatorul şi la generatorul de ton. Comutatorul

determină selectiv dacă generatorul sau computerul emit unde sonore, şi computerul cotrolează

comutatorul. O altă componentă a invenţiei este un audiometru. Audiometrul cuprinde un

procesor, o memorie ce este conectată la procesor pentru stocarea datelor, un generator de unde

sonore pentru generarea semnalelor analogice sonore în concordanţă cu datele digitale conectat

electric la procesor şi un comutator conectat la generatorul de sunete, la generatorul de tonuri de

testare şi la procesor. Comutatorul este controlat de către procesor pentru a determina selectiv fie

generatorul de unde sonore, fie generatorul de tonuri de test să emită unde sonore.

O altă componentă a invenţiei este un instrument care realizează un test pe un subiect. Acest

protocol cuprinde o ieşire dată de instrument urmată de o intrare la instrument. Subiectul

determină intrarea care poate fi pozitivă, negativă sau nulă. Instrumentul cuprinde un generator

de semnale de ieşire un detector de semnale de intrare, un sistem de stocare pentru datele

digitale, un convertor multimedia.

13

4. Tendinţe

În domeniul audiometriei, tendințele se îndreaptă către automatizarea aparaturii, fiind astfel

reduse costurile și îmbunătățită calitatea rezultatelor, fiind independente de utilizator.

Dacă de-a lungul timpului au fost folosite furci tonale sau audiometre digitale, odată cu apariția

audiometrelor analogice s-a urmărit optimizarea echipamentelor din punct de vedere al

dimensiunilor și al facilității operării. Astfel, trendul actual este cel al aparatelor portabile, bazate

pe PC, operate wireless sau care se pot conecta prin USB.

Audiometrie cu Tonuri Pure

O inovație în domeniu este reprezentată de Audiometrul Tabletă, o nouă paradigmă a evaluării

pragurilor auditive, în care pacientul controlează prezentarea și ritmul stimulilor sonori, și nu

audiologul.[1] Această metodă a fost proiectată ca un joc interactiv bazat pe un arbore decizional

(da/nu) sau ca o interacțiune forțată de alegere între două posibilități, o metodă psihofizică de a

obține răspunsuri de la o persoană despre experiența legată de un stimul.

În acest test, utilizatorului îi este prezentată secvențial o serie de obiecte (de exemplu, ‘ouă’) și îi

este trasată sarcina de a împărți obiectele în categorii: producătoare de sunet sau silențioase, prin

tragerea obiectelor într-unul din cele două

containere (de exemplu, cotețul puilor sau

carton de ouă). În joc, utilizatorul practic

navighează prin propriul test și răspunde cu

da/nu fiecărui stimul. [1] Într-o versiune

simplificată a jocului, un copil primește doar

un container și trebuie să aleagă obiectele

când acestea produc sunete. Fiecare obiect

producător de sunet emite un singur murmur

la frecvențe de 500, 1000, 2000 sau 4000 Hz.

Intensitatea sunetului scade cu fiecare

prezentare până când copilul nu mai poate

sorta obiectele. Ulterior, intensitatea

sunetului este mărită.

Pragurile sunt determinate cu ajutorul metodei Hughson-Westlake. Metoda Hughson-Westlake

este o metodă ascendentă, cunoscută și drept procedura ‘up 5dB-down 10dB’. Prima prezentare

are o intensitate mare (60dB HTL). Dacă pacientul răspunde, intensitatea este redusă cu 10dB

până când nu mai există niciun răspuns, fiind apoi crescută cu câte 5 dB până când apare din nou

un răspuns. Intensitatea este din nou redusă cu 10 dB până nu mai apare răspuns și crescută cu 5

dB până este înregistrat un răspuns. [1]

Figure 6 - Aspectul jocului

14

În mod aleator sunt prezentate și ‘ouă silențioase’ ca o măsură a concordanței interne

(fiabilitate).

Odată ce toate frecvențele au fost testate, se obține o audiogramă standard.

Metoda este bazată pe audiometria comportamentală, audiometria prin joc condiționat, metodă

folosită pentru copii. Copilul este antrenat să realizeze o activitate (să pună un cub într-o cutie,

cuie într-o gaură sau un inel pe un con) de câte ori aude un sunet.

Un alt echipament inovativ este un Audiometru Portabil pentru Screening de înaltă frecvență

a pierderilor auditive cauzate de ototoxicitate la domiciliu și în clinici. Cisplatina, cel mai

ototoxic agent, cauzează modificări ale auzului în timpul tratamentului în 60% din cazuri,

modificări care nu pot fi detectate decât prin evaluarea directă a funcției auditive. A fost

identificată o gamă de auzire de o octavă individualizată pentru fiecare limită de auzire de înaltă

frecvență a unui pacient, numită gama sensibilă pentru ototoxicitate (SRO-Sensitive Range for

Ototoxicity). [2] SRO este capabilă să detecteze 94% din schimbările timpurii ale auzului din

timpul tratamentului. SRO se obține inițial din testarea auzului de la 0.5 la 20 kHz pentru a găsi

cea mai înaltă frecvență la care un prag de 100 dB al nivelului presiunii sunetului (SPL-Sound

Pressure Level) este obținut. Pragurile la următoarele 6 frecvențe mai joase, măsurate în pași de

1/6 dintr-o octavă, însumează SRO. [2]

Figure 7 - Audiograma

15

Tehnica SRO este eficientă în timp și sensibilă la efectele timpurii ale Cisplatinei asupra cohleei,

detectarea ototoxicității fiind importantă datorită posibilității de ajustare a tratamentului pentru a

fi mai puțin totoxic.

Testarea clinică poate avea loc o dată la două-trei săptămâni, existând posibilitatea unei detectări

târzii a schimbărilor auditive. Avansul tehnologic a permis telemedicinei să îmbunătățească

accesul, eficacitatea și eficiență multor aspecte ale sănătății, printre care și serviciile audiologice.

Sistemul OtoID (ototoxicity identification) este un instument portabil care reduce costurile și

mărește accesul și eficiența detectării timpurii a ototoxicității. Sistemul cuprinde un ansamblu

audiometric de monitorizare care are abilitatea de a transmite informațiile personalului medical

care va interpreta rezultatele. De asemenea, pacienții se pot și auto-evalua. Echipamentul permite

achiziția unor semnale audio de înaltă calitate bazate pe un circuit analogic oscilator, atenuatoare

discrete și monitorizarea zgomotului ambiental.[2]

Sistemul OtoID este alcătuit din:

1) Procesor ARM cu un monitor LCD color cu touch-screen

2) Audiometru cu capacitatea de a genera tonuri pure de înaltă frecvență și măsurarea

zgomotului ambiental

3) Căști

4) Modem pentru transferul rezultatelor către un audiolog.

Figure 8 - Structura OtoID

16

Răspuns auditiv automat al trunchiului cerebral

(AABR – Automated Auditory Brainstem Response)

Ignorarea testului auditiv de screening la naștere poate afecta vorbirea, limbajul și dezvoltarea

cognitivă, identificarea directă prin observare a medicului sau a părinților în primul an de viață

nefiind eficientă. O metodă modernă de detectare a pierderii auzului este prin aplicarea

semnalelor electroencefalografice (EEG) ca indicatori. [3]

Când se aplică un stimul auditiv creierului uman, se produce potențialul auditiv evocat în

cortexul auditiv. Abilitatea de a auzi a pacientului poate fi recunoscută prin extragerea

trăsăturilor corespunzătoare din înregistrările EEG. EEG este un indicator clar pentru aplicațiile

brain-computer interface, extragerea trăsăturilor făcând distincția între activități stimulatoare și

nestimulatoare. Activitatea stimulatoare este identificată atunci când se înregistrează valori

corticale de magnitudine mai mare. [3]

Un astfel de sistem de detectare a auzului cuprinde mai multe etaje:

- Etajul de potențiale auditive evocate EEG

- Filtrare

- Segmentare de date

- Extragerea trăsăturilor în domeniile Timp-Frecvență

- Clasificare optimală utilizând rețele neuronale,

la ieșire rezultatele fiind împărțite în stimulatoare și nestimulatoare, ca în figură.

Figure 9 - Structura sistemului de detectare a auzului

17

Sunt folosite rețele neuronale de tip feed forward și feedback, modelele fiind configurate optimal

prin varierea straturilor ascunse de neuroni, algoritmii de învățare și performanța lor fiind

evaluate din punct de vedere al specificității, senzitivității și acurateții clasificării [3].

Figure 10 - Arhitectura rețelei neuronale

Figure 11 - Harta amplitudinii înainte și în timpul aplicării stimulului

18

5. Firme producătoare şi modele comerciale

Amplivox – este o firmă britanică ce a dezvoltat o gamă largă de produse audiologice inovative

şi portabile ce sunt uşor de utilizat, robuste şi de încredere.

Exemple de echimpamente :

CA850 series 5-A este un audiometru portabil ce poate să

măsoare automat şi să clasifice nivelurile de auz într-un

mod eficient. Caracteristici tehnice: Trei metode de testare

inclusiv auto-înregistrarea (testul Bekesy), afişarea

audiogramei pe ecran, posibilitatea salvării înregistrărilor

dar şi opţiunea unei imprimante portabile, uşor de utilizat,

baza de date internă şi posibilitatea parolării, interfaţa PC

bi-direcţională, tastatura integrată, compatibilitatea cu cele

mai importante aplicaţii de baze de date.

Otosure este un adiometru automat bazat pe PC, ce asigură o soluţie pro-activă si portabilă,

pentru satisfacerea cerinţelor de ecranare

audiometrică. Uşor şi de mărime de buzunar,

este ideal pentru cerinţele mobile. Caracteristici

generale: audiometru de buzunar, funcţie ”Plug

si Play ”, conectare USB, analiză rezultatelor

testelor, identificarea personalului „de risc”,

analiza in profunzime.

Cabina acustică 350 S este proiectată să producă un mediu

controlat in care să se completeze o ecranare audiometrică.

Caracteristici generale:

dimensiunea interna: 894 mm x 948 mm x 2000 mm

iluminare LED prin senzori

sistem de ventilatie, dotata cu roti pentru o

mobilitate completa

optiunea de mână stângă/dreaptă pentru usă.

19

HCE Healthcare Equipment - PC

Werth OTOpod Wireless diagnostic

audiometer

Audiometrul OTOpod a introdus un

concept complet nou in audiometria

portabilă cu circuitul construit chiar in

butonul de răspuns al pacientului, operat

wireless de la un Windows PC. Modelul

OTOpod M1 este un instrument de

diagnostic ce ofera caracteristici de testare a conducţiei aerului si a conductiei osoase atât manual

cat si automat.

Caracteristici:

liste de cuvinte pre-înregistrate pentru testările vocale

controlat de software Symphony pentru a usura testarea si pentru eficientizarea fiecărui

nivel de utilizarea

posibilitatea utilizarii unor baterii reîncarcabile sau alimentarea la un panou electric

portabil si convenabil de utilizat la testările la domiciuliu

utilizeaza conexiune wireless Bluetooth între audiometru şi PC.

HCE Healthcare Equipment - Asra Classic Audiometer

Audiometrul ASRA implică electronica modernă, cuplată cu dezvoltarea continua a software-

ului, pentru a asigura o gamă unică de facilitaţi într-un pachet usor de utilizat, pentru progresarea

profesionistilor in medicină muncii. Upgrade-urile software-ului in interesul clientului sunt

valabile anual pentru a extinde facilitaţile valabile si pentru siguranţa ca fiecare ASRA este adus

la zi.

Audiometrul standard MI-3000 este un model

economic, manual ce testeaza frecvente intr 125 Hz

pana la 8000 Hz, inclusiv frecvenţe standard inter-

octave. Este mic si destul de uşor pentru a fi portabil ,

dar totuşi destul de mare pentru a asigura accesul facil

şi operarea tuturor opţiunilor audiometrului.

20

Audiometrul de screening Oscilla SM910 este un

audiometru manual modern, uşor de deprins. Designul şi

tehnologia avansată au fost imbunataţite; aparatul este

controlat de un procesor. Generatorul de ton asigura o

stabilitate absolută a tonului fara distorsiuni sau întarzieri.

Carcasa de aluminiu are un aspect plăcut, dar este in

acelaşi timp foarte rezistentă si protejează aparatul de

influenţa mediului sau alte aparate electronice.

Printre caracteristici putem aminti:

ton pulsativ

display usor de citit

butoane silentioase

frecvenţe: 11 frecvenţe de la 125 la 8000 Hz

calibrare usoară

echipat cu port serial pentru conectare la PC

update automat sau manual pentru audiogramă pe ecranul calculatorului.

Audiolyser ADL-50 este un audiometru de

clasa 4, portabil si autonom. Aparatul are un

monitor cu LCD si o imprimantă integrată ce

permite o efectuare completă şi rapidă a unei

audiometrii cu conducţie aeriană.Aparatul

funcţioneaza pe bază de alimetare sau baterii

reîncarcabile in 3 moduri diferite: manual,

semi-automat si automat. Parametrizarea

diferită permite efectuarea unui test de

screening rapid sau a unei audiometrii

complete cu conductie aeriană si ton pur.

Calibrarea este efectuata in fabrică, cu o

ureche artificială, conform normei ISO (CEI318 tip DK 4153). Castile sunt dotate cu un

microcontroller-ului ce generează sunetele.[7]

21

6.

Audiometria este o tehnică de investigare a analizorului auditiv bazată pe generarea unor sunete

tonale (armonice) cu frecvenţe standard având intensităţi reglabile.

În cadrul audiometriei se investighează sistematic, atât pe cale aeriană cât şi pe cale osoasă,

pragul minim auditiv prin creşterea intensităţii de la 0 dB în trepte de 5 dB până când subiectul

începe să audă sunetul.

Metoda este eficientă în diagnosticarea pierderilor auzului, factor esențial întrucât auzul este un

element care influențează calitatea vieții.

De la apariție s-a înregistrat un progres tehnologic continuu, trendul actual fiind cel al aparatelor

portabile, bazate pe PC, operate wireless sau care se pot conecta prin USB.

Pe piață și-au făcut apariția numeroase firme (Amplivox, HCE Healthcare Equipment, Medical

Instruments etc.) a căror producție nu se rezumă doar la audiometre, dar care realizează produse

cărora le aduc constant îmbunătățiri.

7. Analiză S.W.O.T.

22

1. J. Yeung, H. Javidnia, S. Heley, Y. Beauregard, S. Champagne, M. Bromwich, The

new age of play audiometry: prospective validation testing of an iPad-based play

audiometer, 2013

2. P.G. Jacobs, G. Silaski, D. Wilmington, S. Gordon, W. Helt, G. McMillan, S.A.

Fausti, M. Dille, Development and Evaluation of a Portable Audiometer for High-

Frequency Screening of Hearing Loss from Ototoxicity in Homes/Clinics, 2012

3. N. Sriraam, EEG based automated detection of auditory loss: A pilot study, 2012

4. T.D.Gligor, A. Policec, O.Bartos, V. Goian -Aparate electronice medicale – editura Dacia –

Cluj-Napoca, 1988

5. Rustem Popa - Electronica medicala – Editura Matrixrom – Bucuresti, 2006 6. Leroy Braun, Jack Foreman- Publication number US 6644120 B1 - Nov 11, 2003

7. http://www.sfatulmedicului.ro/produs-medical/audiometru-portabil-

audiolyser-adl-50_2134 accesat în data de 4.12.2014

8. http://www.sfatulmedicului.ro/produs-

medical/audiometru-de-screening-cu-port-serial-oscilla-

sm910-s_2138 accesat în data de 4.12.2014