1

На правах рукописи

ПОНИЗОВ Алексей Григорьевич

УСТРОЙСТВО И МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ

ТЕСТОВЫХ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

ЭКВИВАЛЕНТНЫХ КАМЕРТОНУ ДЛЯ ОЦЕНКИ

КАЧЕСТВА СЛУХА

Специальность 05.13.05. – Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Томск – 2012 2

Работа выполнена в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Научный руководитель – доктор технических наук доцент Мещеряков Р. В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Осипов Юрий Мирзоевич, заведующий кафедрой ОКЮ ТУСУР кандидат технических наук Жарый Сергей Викторович, ведущий инженер ООО «Лаборатория медицинской электроники «Биоток»

Ведущая организация – ФГОУ ВПО «Алтайский государственный университет»

Защита состоится «» декабря в час. мин. на заседании диссертационного совета Д 212.268.03 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке ТУСУРа по адресу:

634034, г. Томск, ул. Вершинина, 74.

Автореферат разослан «» 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Р.В. Мещеряков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования обусловлена отсутствием средств электроники и вычислительной техники, методик формирования тестовых акустических сигналов, в том числе эквивалентных камертону, позволяющих провести исследование слухового анализатора человека в бытовых условиях.

Она обусловлена серьёзной проблемой ухудшения слуха у населения. По данным ВОЗ на сегодняшний день нарушением слуха страдают 6% населения Земли, по оценкам специалистов через 10 лет это число возрастёт на 30% и составит 8% общего населения Земли. Отчасти эта проблема связана с тем что, с развитием аудио-акустических систем нагрузка на слух человека существенно увеличилась. Стоит отметить тот факт, что на данный момент оценить состояние слуха возможно лишь в специализированных медицинских центрах. Понижение слуха происходит постепенно, в силу своего психофизиологического строения человек способен заметить снижение слуха только тогда, когда это начинает доставлять ему дискомфорт и функции слухового анализатора существенно понижены. Предложения по решению подобных проблем отображены в работах многих отечественных и зарубежных коллективов таких как: ФГУ Российский научно-практический центр аудиологии и слухопротезирования Росздрава, г. Москва; СанктПетербургский научно-исследовательский институт уха, горла, носа и речи;

Сибирский Государственный Медицинский институт; Европейская академия оториноларингологии; Американская академия оториноларингологии.

Обеспечить всех нуждающихся аудиометрической аппаратурой не представляется возможным в виду больших экономических затрат, и необходимости организации высокотехнологичного производства. На основе работ авторов Т.В. Золотова, В.В. Березнюка, А.В. Старохи, Р.В. Кофанова, Н.Н. Петрова, И.А. Завалишина, О.В. Мареева, Г.И. Буренкова, Т.А. Исламова, Е.В. Герова, можно сделать вывод, что выходом из сложившейся ситуации может служить разработка методик, устройств и элементов вычислительной техники (включая программное обеспечение) для уже существующих устройств воспроизведения звука.

Для достоверного исследования слуха электронное устройство должно воспроизводить сигналы заданной формы и интенсивности. Это обстоятельство делает практически невозможным создание универсального программного обеспечения для всех элементов и устройств электронной техники. Таким образом, можно сделать вывод, что разработка системы управления тестовыми акустическими сигналами должна вестись под конкретную модель вычислительного устройства, внутренняя структура вычислительного устройства должна оставаться неизменной.

Вместе с тем известны научные работы в области проектирования электронных устройств и элементов вычислительной техники: Кобзева А.В., Осипова Ю.М., Малышенко А.М., Шурыгина Ю.А., Замятина Н.В. которые направлены на совершенствование элементов электронной техники и систем управления.

Целью диссертационной работы является создание и исследование устройства формирования акустических сигналов, эквивалентных сложным колебаниям камертона и позволяющего сократить время проведения оценки слуха и снизить квалификационные требования к специалистам.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе необходимо было решить следующие задачи:

а) проанализировать методы исследования слухового анализатора человека, включая существующие методики, устройства и модели оценки качества слуха;

б) разработать методику эквивалентирования колебаний камертона и электронного устройства, основанного на использовании визуального сопоставления, коэффициента среднеквадратичного отклонения K Г при ограниченности полосы пропускания в частотной области слуховым анализатором человека;

в) создать электронное устройство для формирования тестовых акустических сигналов, позволяющего реализовать предложенный способ оценки слуха;

г) провести экспериментальные исследования созданного электронного устройства и разработанной методики на соответствие диагностических характеристик предложенного способа с существующими аудиологическими тестами;

д) апробировать разработанную методику использования устройства формирования тестовых акустических сигналов в медицинских учреждениях.

Объектом исследования является устройство формирования тестовых сигналов заданной формы для оценки слуха.

Предмет исследования. Аппаратное, программное и методическое обеспечение оценки качества слуха в составе устройств формирования тестовых акустических сигналов.

Методы исследования. В работе использованы различные методы исследований: системный анализ, математическое моделирование, спектральный анализ, математическая статистика, эксперимент.

Научная новизна заключается в новом подходе к созданию устройства формирования тестовых акустических сигналов для оценки качества слуха:

электронного устройства и камертона, включающая этапы: оценки соответствия мгновенных значений сигналов по их визуальному совпадению, минимизации коэффициента среднеквадратичного отклонения сигнала, установления соответствия спектров сигналов, экспериментальная проверка по типовым методикам.

2. предложены новые алгоритмы оценки качества слуха, реализующие новый способ диагностики слуха, основанный на пошаговом изменении уровня сигнала и его формы, изменяющихся по случайному закону в пределах акустического диапазона восприятия человеком, который позволяет расширить диапазон исследований качества слуха и определения порога чувствительности.

Практическая значимость заключается в:

1. усовершенствованной методике проведения основных камертональных опытов на основе разработанного устройства, которая, в отличие от классической методики, позволяет определять порог слышимости один раз на все требуемые измерения, и повышающей производительность измерений сигналом с фиксированными параметрами.

2. разработанных алгоритмах и программном обеспечении, позволяющих дать инженерам рекомендации по созданию электронных устройств для формирования тестовых акустических сигналов сложной формы;

3. существенном снижении временных и квалификационных показателей для проведения камертональных опытов Ринне, Вебера, Желле и Федеричи без снижения диагностических свойств методик;

4. возможности проведения тональных аудиометрических тестов и камертональных опытов самооценки слуха с использованием устройства формирования тестовых акустических сигналов в бытовых и нормальных условиях.

Положения, выносимые на защиту:

1. разработанная методика эквивалентирования колебаний электронного устройства и камертона позволяет дать основу для проектирования электронных устройств генерации тестовых акустических сигналов;

2. предложенные новые алгоритмы оценки качества слуха, реализующие новый способ диагностики позволяют автоматизировать процесс исследования с точным определением порога чувствительности человеческого уха;

3. использование созданного электронного устройства для проведения аудиометрических опытов сокращает время проведения опытов до 50 %, значительно упрощает методику проведения опытов и снижает требования к квалификации испытателя.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы прошли апробацию на международных конференциях, всероссийских конференциях, научных семинарах и научно-практических конференциях:

- VI Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2010 г.;

- Научная сессия ТУСУР-2010 Материалы докладов Всероссийской научнотехнической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных;

- Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки», г. Тамбов, 2011 г.;

- Выставка научных достижений молодых учёных ТУСУРа, г. Томск, 2011 г.;

- VII международная научно–практическая конференция «Электронные средства и системы управления», г. Томск, 2011 г.

По материалам работы был получен грант по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» («У.М.Н.И.К.») г. Томск 2010 г. и грант Томской области (Государственный контракт на выполнение работ № 441 от 4.10.2010г. «Разработка методики и прототипа портативного устройства для измерения качества слуха, основанного на костной проводимости»).

Внедрение. Разработанная методика и устройство были внедрены и планируются к использованию в диагностической практике в медицинских учреждениях: Томский филиал Федерального Государственного учреждения «Научно-клинический центр оториноларингологии Федерального медикобиологического агентства» ФМБА России и МБЛПУ «Поликлиника №10»

г.Томска, так же результаты работы планируются к использованию при производстве аппаратно-программных комплексов для оценки качества слуха научно-производственной фирмой «Электротехник», Казахстан. Результаты работы были внедрены в учебный процесс Томского университета систем управления и радиоэлектроники.

Личный вклад автора. Все выносимые на защиту научные результаты получены соискателем лично. В совместных работах диссертант принимал участие в непосредственной разработке моделей, алгоритмов, теоретических расчётах и вычислительных экспериментах, в интерпретации результатов.

Постановка задачи исследований осуществлялась научным руководителем, д.т.н. Р.В. Мещеряковым. Исследования эквивалентности диагностических возможностей проводились совместно с к.м.н., доцентом Литваком М.М.

Структура и объём диссертации. Общий объём работы – 152 страниц, в том числе 132 страницы основного текста, 15 таблиц, 75 рисунков; список использованной литературы, включающий 107 наименований. Структура диссертации: введение, три главы, заключение, список используемой литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика проблемы, обоснована актуальность выбранной темы, определены цель и задачи работы.

Сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первая глава «Методы и устройства оценки качества слуха» посвящена рассмотрению существующих методов исследования слуха и существующих устройств для оценки качества слуха.

Существующие исследования слуха, начиная от речевых исследований человеком и до сложных специализированных методов с привлечением высокотехнологичной аппаратуры, оценивают качество слуха на разном уровне. Выявлено отсутствие классификации методов исследования слуха, что существенно осложняет понимание методов исследования человеческого слухового анализатора. В существующих источниках приведены подробные описания методов исследования слуха, проработаны вопросы преимуществ и недостатков отдельных методов, обусловлены границы применения данных методов, однако систематизации, позволяющей использовать возможности электронных устройств, не приведено. В результате предложена многоуровневая классификация методов исследования слуха.

Рассмотрено 15 аудиометров российских и зарубежных компаний, сопоставлены технико-экономические показатели, выявлено, что средняя цена одного аудиометра на российском рынке составляет около 500 тыс.руб.

Проведён патентный поиск по классификационному индексу МПК A61B5/12 “Измерение для диагностических целей, аудиометрия”.

Ретроспектива поиска составила 15 лет и в процессе поиска было найдено 72 патента. Аналогов - патентов предлагаемой разработки не было найдено.

Все современные решения в области аудиометрии используют для своей работы генерацию звуков определенной частоты и интенсивности. Для этого подбирается отдельный генератор звука (либо несколько генераторов) под каждый конкретный вид исследования. Например, для реализации аудиометра 3-го класса (по ГОСТ 27072-86) требуется четыре генератора:

один для исследования воздушной проводимости, два для исследования костной проводимости и ещё один для обеспечения маскировки. Недостатки такого подхода следующие: трудно создать автономное устройство из-за большого количества генераторов и большого потребления энергии;

отсутствуют подходы к созданию портативных устройств, удовлетворяющих широкому спектру медицинских запросов. Отсутствие портативности не позволяет проводить исследование слуха вне стен медицинского учреждения;

функциональность прибора сильно привязана к конкретной реализации аппаратной части; невозможно провести модернизацию имеющихся устройств для поддержки новых для этих устройств видов исследования;

привязка к реализации повышает стоимость устройства как мелкосерийного.

(в зависимости от места использования устройства, производятся разные, непохожие друг на друга устройства), что объясняет мелкосерийность производства. сильная зависимость между функциональностью и реализацией аппаратной части не позволяет проводить модернизацию прибора, проводить опыты отличные по своим входным параметрам от заводских предустановок.

Использование современных методов исследования слуха требует высокого уровня квалификации испытателя, что затрудняет проведение корректного, частого и воспроизводимого эксперимента. Ярким примером этого является камертональный опыт исследования слуха. Испытатель должен уметь возбудить камертон несколько раз с одинаковой интенсивностью и правильно его фиксировать на пациенте, прежде чем колебания камертона затухнут. Оценить разницу между сигналами правильно и неправильно возбуждённого камертона можно на рис. 1.

Рис. 1. Примеры выходного сигнала правильно и неправильно В диссертационной работе предлагается отказаться от генерации звуков в пользу воспроизведения заранее подготовленных сигналов заданной формы.

Такое решение позволит использовать одну и ту же аппаратную платформу с отличающимся, в зависимости от назначения устройства, программным обеспечением.

Предлагается создание электронного устройства. Его функциональная схема представлена на рис. 2, структурная схема - на рис. 3.

Однако вместе с тем существует проблема эквивалентирования синтезируемых сигналов разработанного устройства с уже существующими эталонными сигналами (сигнал камертона).

Аккумуляторная Вторая глава «Эквивалентирование электронного устройства и камертона» посвящена описанию этапов предложенной методики.

Предлагается исследование преобразования механических колебаний в электрические. Используется стенд с использованием шумомера марки «SVAN-959». Рассмотрены механические колебания камертона, их преобразование в электрические с записью в ПЭВМ. Вместе с тем исследовался вибропреобразователь для электронного устройства, рис.4. В качестве рабочего диапазона вибропреобразователя выбирался линеаризованный участок от 5 до 26 Дб.

При формировании сигнала проводилось визуальное сравнение получаемых сигналов с камертона и разработанного устройства (рис.5).

Сопоставленные сигналы камертона и устройства представлены на рис. 6.

от напряжения для частоты 500 Гц Рис. 6. Графическое сопоставление выходных сигналов камертона и В связи с нелинейными характеристиками сигнала камертона использование классических методов анализа сигнала оказалось недостаточно. Было предложено использование коэффициента среднеквадратичного отклонения K Г, предложенного Кобзевым А.В., Михальченко Г.Я., Семеновым В.Д.:

где Yн(t) – сигнал неискажающей системы, Y(t) – сигнал анализируемой системы, T – период сигнала.

Учитывая, что обработка сигналов идет в дискретных значениях получаем формулу (2):

где Yki – амплитуда i-го отсчета камертона (принятого как неискаженный сигнал), В;

Ypi – амплитуда i-го отсчета устройства, В;

t – интервалы времени между отсчетами, с;

T – период сигнала, с.

Оценка допустимых значений K Г проводилась экспериментально с привлечением опытных оториноларингологов, которые устанавливали по вибрации допустимые сигналы. Граничным значением, удовлетворяющим условию использования сигнала в практике, генерируемого устройством определено K Г = 0,2. Таким образом, получаем оценки сигналов с использованием среднеквадратичного отклонения, для сигналов 500 Гц и 1000 Гц: KГ500’= 0,11, KГ1000’= 0,15.

Следующим этапом методики являлось проведение частотного анализа.

Возбуждённый камертон устанавливался на расстоянии восьми сантиметров к приёмнику звукового сигнала шумомера и фиксировался частотный спектр сигнала. Затем разработанное устройство настраивался на необходимую частоту (частота идентична рабочей частоте камертона) и излучателем устройство устанавливается к приёмнику звукового сигнала шумомера на расстояние, равное восьми сантиметрам, после чего фиксируется частотный спектр выходного сигнала. Эксперимент проводился на частотах 500 и 1000 Гц. Данное ограничение связанно с конструктивными особенностями камертонов. Камертоны с рабочей частотой выше 1000 Гц имеют низкую интенсивность выходного сигнала на вибрацию.

Усреднённые результаты эксперимента представлены на рис. 7.

Полученные результаты расхождения сигналов имеют допустимые погрешности. Необходимо отметить, что использование устройства формирования тестовых акустических сигналов позволяет расширить диапазон исследуемых частот камертональных опытов, т. к. устройство классического камертона делает возможным проводить камертональные опыты только на низких частотах (до 500 Гц). При применении устройства формирования тестовых акустических сигналов этот диапазон расширяется до 8000 Гц, что является новым предметом для дальнейших исследований и приводит к переосмыслению старых методик камертональных опытов.

Разработанное устройство формирования тестовых акустических сигналов позволяющее проводить исследование костного звукопроведения на частотах 500, 1000, 2000, 4000, и 8000 Гц и интенсивностью в диапазоне от 5 до 25 дБ.

Третья глава «Алгоритмы оценки качества слуха» посвящена рассмотрению нового способа диагностики слуха, основанного на пошаговом изменении уровня сигнала и его формы, изменяющихся по случайному закону в пределах акустического диапазона восприятия человеком, который позволяет расширить диапазон исследований качества слуха и определения порога чувствительности Формирование данных для проведения исследований происходит путём подбора, заранее сгенерированных файлов, под внутреннюю структуру воспроизводящего устройства, таким образом, что на выходе был бы сигнал необходимой частоты и интенсивности.

Исследование воздушной и костной проводимости следует проводить с использованием отдельных блоков данных. Такое решение было принято исходя из того, что излучатели (костный вибратор и наушники) имеют разное аппаратное исполнение и существенно отличающиеся технические характеристики. Блок-схема алгоритма программы управления сформированными звуковыми сигналами приведена на рис. 8.

Работа устройства происходит в линеаризованных рабочих участках нелинейных электрических элементов и ограниченности полосы пропускания в частотной области слухового анализатора человека.

Подана заявка № 2010150240/14 на патент «Способ диагностики слуха и устройство для его осуществления». Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011613730 Программа управления портативного аудиометра «АУДИНИ».

Устройство прошло клинические исследования эквивалентности диагностических возможностей в сравнении с клиническим аудиометром ORBITER 902.2 (GN OtometricsMadsen, производство Дания).

Общий срок наблюдения составляет одну неделю для каждого пациента.

Возможность дифференциального индивидуального старта исследования (пациент включается в исследование при обращении в клинику независимо от других групп пациентов). Повторные визиты не требуются. Кроме того, определяются факторы снижения качества слуха.

Методика: на первом этапе проводится исследование слуха (тональная пороговая аудиометрия) по традиционной методике [Оториноларингология :

национальное руководство / под. ред. В.Т. Пальчуна. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2008. – 960 с. – (Серия «Национальные руководства»).] с использованием клинического аудиометра ORBITER 902.2 в стандартных условиях.

На втором этапе проводится исследование слуха с использованием разработанного устройства. При этом пациенту последовательно предъявляются частоты 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц с уровнями звукового давления изменяемыми последовательно от 5 дБ нПС (дБ по отношению к нормальным порогам слышимости) до 25 дБ нПС. Исследования проводят в нормальных условиях в тихой обстановке (уровень шума окружающей среды не превышает 30 дБА). Порог слуха определяется по ответам испытуемого об обнаружении звукового сигнала.

Фиксация значения fn – частота тона; Im – интенсивность тона; fnК – критическое значение частоты; ImК – критическое значение интенсивности.

Рис. 8. Блок-схема алгоритма программы управления Эффективность диагностики оценивается по корреляции данных полученных с помощью разработанного устройства с данными полученными по традиционной методике исследования слуха. Лечебная тактика в данном исследовании не учитывается.

Сбор данных проводился в аудиологической программе NOAH 3.0 для персонального компьютера, а анализ данных – с помощью программы Statistika 6.0 (StatSoft США) при помощи U-критерия Манна – Уитни, критерий Уилкоксона, корреляционного анализа Спирмена. Результаты измерений представлены в Приложении к диссертации.

Следовательно, можно сделать вывод о том, что разработанное устройство удовлетворяет требованиям, предъявляемым к работе в лечебнопрофилактическом учреждении. Диагнозы, полученные при помощи разработанного устройства, идентичны диагнозам, полученным с использованием клинического аудиометра Orbiter 902.2.

Работа по исследованию эквивалентности диагностических возможностей проводилась совместно с к.м.н., доцентом Литваком М.М.

Разработанное устройство может найти свое применение в амбулаторных исследованиях, в том числе с помощью разработанного устройства можно проводить камертональные исследования слуха.

Опыт Ринне заключается в сравнение длительности воздушного и костного звукопроведения. Методика проведения опыта Ринне с использованием устройства отличается тем что, в начале опыта необходимо определить порог слышимости по костному звукопроведению.

Для определения порога слышимости исследование начинают с интенсивности тона, легко идентифицируемым испытуемым. Постепенно уровень интенсивности снижают шагом 10 дБ до исчезновения восприятия, затем повышают шагом 5 дБ до возникновения слухового ощущения.

После определения порога слышимости следует уменьшить интенсивность на 5 - 10 дБ и поднести звучащий костный вибратор к наружному слуховому проходу пациента. Если при этом испытуемый слышит звук от костного вибратора, то опыт Ринне считается положительным, если нет – отрицательным.

Опыт Вебера позволяет оценить латерализацию звука. Проведение опыта Вебера при помощи устройства происходит путём выбора частоты и легко идентифицируемой испытуемым интенсивностью исследования. Звучащий костный вибратор прикладывают ко лбу, темени или на корень носа, после чего необходимо опросить испытуемого о наличии или отсутствии латерализации звука.

Главным отличием методики является то, что при неправильном возбуждении камертона или ошибочной фиксации, камертон может перестать излучать звук до момента идентификации звука испытуемым. Это приводит к повторному проведению опыта. В случае с использованием устройства затухание сигнала отсутствует, а фиксация может быть осуществлена без применения определенной методики.

обусловленную неподвижностью стремени, в частности при отосклерозе. При проведении опыта Желле с использованием устройства в начале исследования следует выбирать интенсивность сигнала, которая легко идентифицируемая испытуемым. Затем приложить устройство звучащим костным вибратором к темени пациента и одновременно пневматической воронкой сгущать воздух в наружном слуховом проходе. Основным отличием, как и в опыте Вебера является то, что костный вибратор не прекращает вибрировать из-за неправильного возбуждения или неправильной фиксации его на голове испытуемого.

Опыт Федеричи заключается в сравнении длительности восприятия звучащего камертона с сосцевидного отростка и с козелка при обтюрации им наружного слухового прохода. После прекращения звучания на сосцевидном отростке камертон ставят ножкой на козелок.

Основным отличием методики проведения опыта Федеричи при использовании устройства от применения классического камертона является необходимость в начале опыта выявить порог слышимости пациента.

После определения порога слышимости, следует понизить интенсивность на 5-10 дБ относительно порога слышимости и приложить устройство костным вибратором к козелку пациента. Если пациент продолжает слышать звук считать опыт Федеричи положительным, если нет – отрицательным.

На рис. 9 представлена диаграмма Ганта для проведения камертональных опытов с использованием классической и предлагаемой методики.

Рис. 9. Диаграмма Ганта для проведения камертональных опытов с использованием классической и предлагаемой методики.

фиксация устройства, а также повторяющимся действием является определение порога слуха. С использованием предлагаемой методики есть возможность уйти от некоторых повторяющихся элементов, а именно от повторного возбуждения, фиксации и определения порога слуха, получая таким образом существенное сокращение временных и квалификационных характеристик. Стоит отметить тот факт, что опыты Рине, Федеричи и Желле проводятся отдельно для каждого уха, повторяя все необходимые действия.

Таким образом, можно сделать следующие выводы:

Во-первых, при проведении опытов Ринне и Федеричи нет необходимости выявлять порог слышимости в каждом опыте отдельно на одном и том же ухе, как это происходит в случае с обычным камертоном.

Во-вторых, в опытах Вебера и Желе нет необходимости дополнительного возбуждения инструмента.

В-третьих, использование электронных устройств позволяет уйти от специальных методик возбуждения камертона и фиксации его на испытуемом, что позволяет проводить камертональные опыты людям с низкой квалификацией.

Для сравнения классической и предлагаемой методики проведения камертональных опытов были проведены испытания, целью которых было оценить временные, диагностические и квалификационные характеристики классической методики и предлагаемой методики проведения камертональных опытов. Инструментами для проведения классической методики использовался камертон, для предлагаемой – устройство генерации тестовых акустических сигналов.

Длительность исследования составляла одну неделю для каждого пациента. В рамках эксперимента было обследовано 40 человек. Критерий включения в исследование – возраст обследуемого 18-60 лет. Критерий исключения – врождённые пороки развития и острые воспалительные заболевания верхних дыхательных путей, перенесённые оперативные вмешательства на среднем ухе, наличие в анамнезе, либо в настоящее время признаков клинически значимого неконтролируемого заболевания либо органа или системы органов (например, активный туберкулёз, онкологические заболевания), состояний в анамнезе (психические нарушения, алкоголизм, значимое снижение интеллекта), которые могут ограничить законность информированного соглашения или исказить интерпретацию проводимого исследования.

Последовательность проведения эксперимента включала в себя несколько этапов. Первый этап: исследование слуха (камертональные опыты Ринне, Вебера, Желле и Федеричи) по традиционной методике с использованием камертона С512 в стандартных условиях.

Второй этап: исследование слуха с использованием разработанного устройства. Исследования проводились в нормальных условиях в тихой обстановке (уровень окружающей среды не превышает 30 дБ(А). Порог слуха определяется по ответам испытуемого об обнаружении звукового сигнала.

Все методы испытаний функциональны и неинвазивны.

Полученные данные обрабатывались с помощью программы Statistika 6. (StatSoft США) и Microsoft Office Excel.

Проведена статистическая обработка полученных данных на рис. 9- представлены гистограммы полученных результатов для классической и предлагаемой методики.

Доверительный интервал рассчитываем по формуле: x t, где N среднеквадратическое отклонение; N- количество экспериментов; tтабличное значение коэффициента Стьюдента.

Таким образом, доверительный интервал с доверительной вероятностью 0,9; 0,95 и 0,99 для классической методики равняется:

x0,9 1,63 сек., x0,95 1,95 сек., x0,99 2,56 сек.

Доверительный интервал для предлагаемой методики равняется:

x0,9 0,98 сек, x0,95 1,17 сек, x0,99 1,53 сек.

Рис. 10. Гистограммы полученных результатов с применением классической Рис. 11. Гистограммы полученных результатов с применением предлагаемой На рис. 12 переведены графики распределения вероятности, из рисунка видно, что все полученные данные находятся в интервале трёх сигм.

Таким образом, математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение для классической методики: µ = 233,8 ± 2,56 сек., = 6,38 сек.

Математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение для предлагаемой методики: µ = 67± 1,53 сек; = 3,81 сек.

Рис. 12. Результаты статистической обработки результатов (а – классическая методика; б – предлагаемая методика) Гипотеза о нормальности распределения проверялась с помощью критерия Стьюдента для одномерной выборки.

Таким образом, использование электронных устройств и методики для проведения опытов Ринне, Вебера, Желле и Федеричи позволит:

1. сократить время проведения камертональных опытов Ринне, Вебера, Желле и Федеричи в три раза относительно времени проведения этих тестов с использованием классического камертона.

2. определять порог слышимости в единицах измерения звука (децибелы), а не в относительных величинах (продолжительность их восприятия).

3. облегчить проведение камертональных опытов за счет исключения из методики специальных требований по возбуждению и фиксации устройства.

4. построить аудиодиаграмму костного звукопроведения на частотах 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц, в диапазоне интенсивностей от 5 до 40 дБ с шагом 5 дБ, что возможно было реализовать только при помощи специальной аудиометрической аппаратуры.

В заключении изложены основные результаты и выводы по диссертационной работе.

Основные результаты и выводы:

1. проведен анализ методов исследования слухового анализатора человека, включая существующие методики, устройства и модели оценки качества слуха, в результате которой предложена новая классификация исследований слуха;

2. разработана новая методика эквивалентирования колебаний камертона и электронного устройства, основанного на использовании визуального сопоставления, коэффициента КГ’ при ограниченности полосы пропускания в частотной области слуховым анализатором человека;

3. создано электронное устройство для формирования тестовых акустических сигналов, позволяющее реализовать новый способ диагностики слуха по заявке № 2010150240/14 на патент «Способ диагностики слуха и устройство для его осуществления», получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011613730 Программа управления портативного аудиометра «АУДИНИ».

4. проведены экспериментальные исследования созданного электронного устройства и разработанной методики на соответствие диагностических характеристик предложенного метода с существующими аудиологическими тестами;

5. проведена апробация разработанной методики проведения аудиологических исследований в медицинских учреждениях: Томский филиал Федерального Государственного учреждения «Научно-клинический центр оториноларингологии Федерального медико-биологического агентства» ФМБА России и МБЛПУ «Поликлиника №10» г.Томска.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации из перечня ВАК:

1. Понизов А.Г., Мещеряков Р.В. Оценка качества слуха на основе мобильных вычислительных устройств // Труды СПИИРАН. – 2011. – Вып.

18. С. 93–107.

2. Понизов А.Г., Малышенко А.М., Мещеряков Р.В. Элементы и устройство вычислительной техники оценки качества слуха // Доклады ТУСУР. – N 2(42).ч.3. – С. 80-84. 2011 г.

3. Понизов А.Г., Мещеряков Р.В. Камертональные исследования слуха электронными средствами // Медицинская техника. – 2012. Вып. 1. – С. 36-40.

Другие публикации:

4. Понизов А.Г., Мещеряков Р.В. Математическая модель проверки слуха позволяющая внедрить классическую методику оценки слуха в системы управления мобильных вычислительных систем // Конференция «ИАМПВып. 1. – С. 83- 5. Понизов А.Г. К вопросу исследования слуха при помощи камертональных опытов // Международной заочной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (Россия, Тамбов 2011),ч.3. – С.

128-130.

6. Понизов А.Г., Нигматуллин Р.Ф. Аудиометр портативный, основанный на воздушной проводимости // Научная сессия ТУСУР-2010 Материалы докладов Всероссийской научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных В-Спектр. - Ч.3. 2011. - С. 57- 7. Понизов А.Г., Нигматуллин Р.Ф. Аудиометр портативный, основанный на костной проводимости // Научная сессия ТУСУР-2010 Материалы докладов Всероссийской научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных. В-Спектр. - Ч. 1. 2010. - С. 221- 8. Понизов А.Г., Нигматуллин Р.Ф. Разработка аудиометра, работающего на принципе костной проводимости // VI Международная научнопрактическая конференция « Электронный средства и системы управления»

Томск, ТУСУР 2010. – С. 210-214.

9. Понизов А.Г. Методы исследования слуха // Научная сессия ТУСУРМатериалы докладов Всероссийской научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых учёных. В-Спектр. - Ч. 3. – 2011. - С. 79- 10. Понизов А.Г. Классификация методов исследования слухового анализатора человека // VII Международная научно-практическая конференция « Электронные средства и системы управления» Томск, ТУСУР 2011. – С. 209-213.

11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011613730 Программа управления портативного аудиометра «АУДИНИ».

12. Заявка № 2010150240/14 на патент «Способ диагностики слуха и устройство для его осуществления».

13. Понизов А.Г., Мещеряков Р.В. «Устройство для оценки качества слуха» монография LAP LAMBER Academic Publishing GmbH & Co. KG.

2012. 131с.