La timpanometria è un test che misura la funzione dell'orecchio medio esaminando la conformità del timpano alle variazioni della pressione atmosferica. Il test, utilizzato per diagnosticare i disturbi dell’orecchio medio che potrebbero portare alla perdita dell’udito, viene attualmente eseguito utilizzando un timpanometro, un dispositivo che costa tra i 2000 e i 5000 dollari. Un team di ingegneri del Università di Washington di Seattle ha ora progettato un sistema basato su smartphone che svolge la stessa funzione utilizzando componenti standard che costano solo 28 dollari.
Il nuovo dispositivo comprende un attacco per smartphone leggero e portatile in grado di variare la pressione dell’aria nel condotto uditivo e misurare la mobilità del timpano. Rileva automaticamente quando si è formato un sigillo con il condotto uditivo, varia in modo sicuro la pressione dell'aria e genera un timpanogramma (un grafico di come si muove il timpano) sullo smartphone in tempo reale. In uno studio clinico iniziale riportato in Medicina delle comunicazioni, l'86% dei risultati dei test concordava con quelli prodotti dai timpanometri commerciali.
I ricercatori hanno reso la progettazione dell'hardware e il software dell'app per smartphone (progettati per funzionare con il sistema operativo Android) gratuiti e accessibili ad audiologi e sviluppatori per l'utilizzo e l'adattamento. Sperano che il dispositivo possa migliorare l’accesso alla timpanometria, in particolare nei paesi a basso e medio reddito e nelle strutture sanitarie geograficamente remote.
Design di sistema
Guidato dal ricercatore principale Justin Chan, dottorando presso l' Scuola di informatica e ingegneria Paul G. Allen, il team ha creato sistemi timpanometrici sia portatili che desktop.
Nella versione portatile, tutti i componenti elettronici si inseriscono in un involucro compatto stampato in 3D che si attacca al retro di uno smartphone. Una sonda auricolare che incorpora sensori di pressione e acustici è collegata tramite 1 m di tubi in silicone leggeri e a tenuta d'aria, che garantiscono mobilità durante le misurazioni. La punta della sonda, che poggia saldamente nell'orecchio del paziente, è un adattatore in plastica che si interfaccia con i gommini monouso in gomma del timpanometro standard.
Durante un test di timpanometria, la pressione dell'aria nel condotto uditivo viene modificata per valutare la mobilità del timpano. Per raggiungere questo obiettivo, il sistema incorpora un trasduttore di pressione costituito da un motore passo-passo che muove con precisione lo stantuffo di una siringa da 5 ml. Lo spostamento dello stantuffo di 5.3 mm modifica la pressione tra -400 e 200 daPa.
Un dispositivo di sicurezza interrompe la misurazione in caso di malfunzionamento del sensore. Inoltre, se la sonda si stacca dal condotto uditivo durante una misurazione, la pressione dell'aria ritorna alla pressione ambiente.
Durante la scansione della pressione, il sistema invia un tono audio a 226 Hz (la frequenza consigliata per i pazienti di età superiore ai nove mesi) a 85 dB SPL (livello di pressione sonora) e registra le riflessioni acustiche su un microfono collegato allo smartphone. Dopo la misurazione, i dati di pressione vengono inviati allo smartphone tramite una radio Bluetooth wireless integrata. La pressione sincronizzata e i dati audio vengono quindi convertiti in un timpanogramma.
Prima di utilizzare il sistema con uno smartphone, viene eseguita una calibrazione del livello sonoro utilizzando un fonometro. Il team rileva che due persone che non avevano familiarità con il processo sono state in grado di eseguire l'intera procedura di calibrazione in meno di 5 minuti dopo aver letto le istruzioni.
Studio clinico
La timpanometria è utile per diagnosticare le infezioni dell'orecchio medio, il liquido nell'orecchio medio, una membrana timpanica perforata e problemi con la tromba di Eustachio. I bambini possono essere particolarmente sensibili a tali problemi dell'orecchio medio e per questo motivo i progettisti hanno deciso di condurre i primi test clinici su pazienti pediatrici presso Ospedale pediatrico di Seattle.
Per lo studio clinico, due audiologi abilitati hanno eseguito la timpanometria su 50 orecchie di un totale di 28 pazienti pediatrici di età compresa tra uno e 20 anni, prima con il dispositivo smartphone e poi con uno dei due timpanometri commerciali (il GSI TympStar Pro o GSI TympStar). Cinque audiologi pediatrici hanno classificato i 100 timpanogrammi randomizzati e resi anonimi, fornendo solo l'età del paziente. La concordanza tra i due tipi di dispositivi è stata in media dell'86±2% tra tutti e cinque gli audiologi.
Lo screening oculistico telemedico basato su smartphone potrebbe salvare la vista
"Il team sta attualmente studiando l'utilità del sistema per i bambini sotto i nove mesi", afferma l'autore senior Shyam Gollakota. “Stiamo testando lo strumento con frequenze più elevate che viene utilizzato con i neonati. Lo stiamo anche integrando con altri test audiologici, come l’audiometria, per fornire una suite basata su smartphone per affrontare tutte le condizioni legate all’orecchio”.
Sono in fase di pianificazione o in corso studi in vari paesi a scarse risorse. "Un nuovo studio è attualmente in fase di avvio in Kenya", dice Gollakota Mondo della fisica. “Annunceremo i dettagli a riguardo nel prossimo futuro. Siamo piuttosto entusiasti di tutto ciò. Data la prevalenza di smartphone economici ed economici, in particolare nei paesi in via di sviluppo, il nostro sistema frugale ha il potenziale per essere uno strumento di screening per i disturbi dell’orecchio medio in ambienti con risorse limitate”.
