Η τυμπανομετρία είναι μια εξέταση που μετρά τη λειτουργία του μέσου ωτός εξετάζοντας τη συμμόρφωση του τυμπάνου στην αλλαγή της πίεσης του αέρα. Το τεστ, που χρησιμοποιείται για να βοηθήσει στη διάγνωση διαταραχών του μέσου ωτός που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε απώλεια ακοής, εκτελείται επί του παρόντος χρησιμοποιώντας ένα τυμπανόμετρο, μια συσκευή που κοστίζει μεταξύ $2000 και $5000. Μια ομάδα μηχανικών στο University of Washington στο Σιάτλ έχει πλέον σχεδιάσει ένα σύστημα που βασίζεται σε smartphone που εκτελεί την ίδια λειτουργία χρησιμοποιώντας εξαρτήματα εκτός ραφιού που κοστίζουν μόλις 28 $.
Η νέα συσκευή περιλαμβάνει ένα ελαφρύ και φορητό εξάρτημα smartphone που μπορεί να μεταβάλλει την πίεση αέρα του ακουστικού πόρου και να μετρήσει την κινητικότητα του τυμπάνου. Ανιχνεύει αυτόματα πότε έχει σχηματιστεί σφράγιση με τον ακουστικό πόρο, μεταβάλλει με ασφάλεια την πίεση του αέρα και δημιουργεί ένα τυμπανόγραμμα (ένα διάγραμμα του πώς κινείται το τύμπανο) στο smartphone σε πραγματικό χρόνο. Σε μια αρχική κλινική μελέτη που αναφέρθηκε σε Ιατρική επικοινωνιών, το 86% των αποτελεσμάτων των δοκιμών συμφωνεί με αυτά που παράγονται από εμπορικά τυμπανομετρικά.
Οι ερευνητές έκαναν το σχεδιασμό του υλικού τους και το λογισμικό εφαρμογών για smartphone (σχεδιασμένο για να λειτουργεί με το λειτουργικό σύστημα Android) δωρεάν και προσβάσιμο σε ακουολόγους και προγραμματιστές για χρήση και προσαρμογή. Ελπίζουν ότι η συσκευή θα βελτιώσει την πρόσβαση στην τυμπανομετρία, ιδιαίτερα σε χώρες χαμηλού και μεσαίου εισοδήματος και σε γεωγραφικά απομακρυσμένες εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης.
Σχεδιασμός συστήματος
Με επικεφαλής τον κύριο ερευνητή Τζάστιν Τσαν, υποψήφιος διδάκτορας στο Paul G. Allen School of Computer Science and Engineering, η ομάδα δημιούργησε τόσο φορητά όσο και επιτραπέζια συστήματα τυμπανομέτρου.
Στην έκδοση χειρός, όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα χωρούν σε ένα συμπαγές περίβλημα με εκτύπωση 3D που προσαρμόζεται στο πίσω μέρος ενός smartphone. Ένας αισθητήρας αυτιού που περιλαμβάνει αισθητήρες πίεσης και ακουστικής συνδέεται μέσω ελαφρών αεροστεγών σωλήνων σιλικόνης μήκους 1 m, οι οποίοι παρέχουν κινητικότητα κατά τη διάρκεια των μετρήσεων. Το άκρο του καθετήρα, το οποίο στηρίζεται με ασφάλεια στο αυτί ενός ασθενούς, είναι ένας πλαστικός προσαρμογέας που συνδέεται με τα τυπικά ελαστικά άκρα αυτιών μιας χρήσης τυμπανομέτρου.
Κατά τη διάρκεια μιας δοκιμής τυμπανομετρίας, η πίεση του αέρα στον ακουστικό πόρο αλλάζει για να αξιολογηθεί η κινητικότητα του τυμπάνου. Για να επιτευχθεί αυτό, το σύστημα ενσωματώνει έναν μορφοτροπέα πίεσης κατασκευασμένο από βηματικό κινητήρα που κινεί με ακρίβεια το έμβολο μιας σύριγγας των 5 ml. Μετακινώντας το έμβολο κατά 5.3 mm αλλάζει η πίεση μεταξύ -400 και 200 daPa.
Μια συσκευή που είναι ασφαλής για σφάλματα σταματά τη μέτρηση σε περίπτωση δυσλειτουργίας του αισθητήρα. Επίσης, εάν ο καθετήρας απομακρυνθεί από τον ακουστικό πόρο κατά τη διάρκεια μιας μέτρησης, η πίεση του αέρα επιστρέφει στην πίεση περιβάλλοντος.
Κατά τη διάρκεια της σάρωσης πίεσης, το σύστημα στέλνει έναν ήχο 226 Hz (η συνιστώμενη συχνότητα για ασθενείς ηλικίας άνω των εννέα μηνών) στα 85 dB SPL (στάθμη πίεσης ήχου) και καταγράφει τις ακουστικές αντανακλάσεις σε ένα μικρόφωνο συνδεδεμένο στο smartphone. Μετά τη μέτρηση, τα δεδομένα πίεσης αποστέλλονται στο smartphone χρησιμοποιώντας ενσωματωμένο ασύρματο ραδιόφωνο Bluetooth. Στη συνέχεια, τα συγχρονισμένα δεδομένα πίεσης και ήχου μετατρέπονται σε τυμπανόγραμμα.
Πριν από τη χρήση του συστήματος με ένα smartphone, πραγματοποιείται μία φορά βαθμονόμηση στάθμης ήχου με τη χρήση μετρητή στάθμης ήχου. Η ομάδα σημειώνει ότι δύο άτομα που δεν ήταν εξοικειωμένα με τη διαδικασία μπόρεσαν να εκτελέσουν ολόκληρη τη διαδικασία βαθμονόμησης σε λιγότερο από 5 λεπτά αφού διάβασαν τις οδηγίες.
Κλινική μελέτη
Η τυμπανομετρία είναι χρήσιμη για τη διάγνωση λοιμώξεων του μέσου ωτός, υγρού στο μέσο αυτί, διάτρητης τυμπανικής μεμβράνης και προβλημάτων με την ευσταχιανή σάλπιγγα. Τα παιδιά μπορεί να είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε τέτοια προβλήματα του μέσου ωτός και για αυτόν τον λόγο οι σχεδιαστές επέλεξαν να πραγματοποιήσουν τις αρχικές κλινικές δοκιμές τους με παιδιατρικούς ασθενείς σε Παιδικό Νοσοκομείο του Σιάτλ.
Για την κλινική μελέτη, δύο αδειοδοτημένοι ακοολόγοι πραγματοποίησαν τυμπανομετρία σε 50 αυτιά από συνολικά 28 παιδιατρικούς ασθενείς ηλικίας από ένα έως 20 ετών, πρώτα με τη συσκευή smartphone και στη συνέχεια με ένα από τα δύο εμπορικά τυμπανομετρικά (το GSI TympStar Pro ή GSI TympStar). Πέντε παιδιατροί ακουολόγοι ταξινόμησαν τα 100 τυχαιοποιημένα και ανώνυμα τυμπανογράμματα, παρέχοντας μόνο την ηλικία του ασθενούς. Η συμφωνία μεταξύ των δύο τύπων συσκευών ήταν κατά μέσο όρο 86±2% και στους πέντε ακοολόγους.
Ο τηλεϊατρικός έλεγχος των ματιών που βασίζεται σε smartphone θα μπορούσε να σώσει την όραση
«Η ομάδα ερευνά επί του παρόντος τη χρησιμότητα του συστήματος για βρέφη κάτω των εννέα μηνών», λέει ο ανώτερος συγγραφέας Σιάμ Γκόλακοτα. «Δοκιμάζουμε το εργαλείο με υψηλότερες συχνότητες που χρησιμοποιούνται με νεογέννητα μωρά. Το ενσωματώνουμε επίσης με άλλες ακουολογικές δοκιμές, όπως η ακοομετρία, για να παρέχουμε μια σουίτα που βασίζεται σε smartphone για την αντιμετώπιση όλων των καταστάσεων που σχετίζονται με το αυτί».
Μελέτες σχεδιάζονται ή βρίσκονται σε εξέλιξη σε διάφορες χώρες με χαμηλούς πόρους. «Μια νέα μελέτη εκπονείται αυτήν τη στιγμή στην Κένυα», λέει ο Gollakota Κόσμος Φυσικής. «Θα ανακοινώσουμε λεπτομέρειες σχετικά με αυτό στο εγγύς μέλλον. Είμαστε πολύ ενθουσιασμένοι με όλα αυτά. Δεδομένης της επικράτησης των φθηνών smartphone smartphone, ιδιαίτερα στις αναπτυσσόμενες χώρες, το λιτό σύστημα μας έχει τη δυνατότητα να αποτελέσει εργαλείο ελέγχου για διαταραχές του μέσου ωτός σε περιβάλλοντα με περιορισμένους πόρους».
