Tympanometrie is een test die de functie van het middenoor meet door te onderzoeken of het trommelvlies voldoet aan veranderende luchtdruk. De test, die wordt gebruikt om middenooraandoeningen te diagnosticeren die tot gehoorverlies kunnen leiden, wordt momenteel uitgevoerd met behulp van een tympanometer, een apparaat dat tussen $ 2000 en $ 5000 kost. Een team van ingenieurs bij de Universiteit van Washington in Seattle heeft nu een op smartphones gebaseerd systeem ontworpen dat dezelfde functie vervult met gebruikmaking van kant-en-klare componenten die slechts $ 28 kosten.
Het nieuwe apparaat bestaat uit een lichtgewicht en draagbare smartphone-bevestiging die de luchtdruk van de gehoorgang kan variëren en de mobiliteit van het trommelvlies kan meten. Het detecteert automatisch wanneer er een afsluiting is gevormd met de gehoorgang, varieert de luchtdruk veilig en genereert in realtime een tympanogram (een grafiek van hoe het trommelvlies beweegt) op de smartphone. In een eerste klinische studie gerapporteerd in Communicatie geneeskunde, 86% van de testresultaten kwam overeen met die van commerciële tympanometers.
De onderzoekers hebben hun hardware-ontwerp en smartphone-app-software (ontworpen om te werken met het Android-besturingssysteem) gratis en toegankelijk gemaakt voor audiologen en ontwikkelaars voor gebruik en aanpassing. Ze hopen dat het apparaat de toegang tot tympanometrie zal verbeteren, vooral in lage- en middeninkomenslanden en in geografisch afgelegen zorginstellingen.
Systeemontwerp
Onder leiding van hoofdonderzoeker Justin chan, een promovendus aan de Paul G. Allen School voor computerwetenschappen en techniek, creëerde het team zowel draagbare als desktop-tympanometersystemen.
In de handheld-versie passen alle elektronische componenten in een compacte 3D-geprinte behuizing die aan de achterkant van een smartphone kan worden bevestigd. Een oorsonde met druk- en akoestische sensoren is verbonden via 1 m lichtgewicht luchtdichte siliconen buizen, die mobiliteit bieden tijdens metingen. De punt van de sonde, die stevig in het oor van een patiënt rust, is een plastic adapter die kan worden aangesloten op standaard rubberen oordopjes voor eenmalig gebruik.
Tijdens een tympanometrietest wordt de luchtdruk in de gehoorgang gewijzigd om de mobiliteit van het trommelvlies te evalueren. Om dit te bereiken, bevat het systeem een druktransducer gemaakt van een stappenmotor die de zuiger van een 5 ml-spuit nauwkeurig beweegt. Door de plunjer 5.3 mm te verplaatsen, verandert de druk tussen -400 en 200 daPa.
Een fail-safe apparaat stopt de meting in geval van sensorstoring. Ook als de sonde tijdens een meting uit de gehoorgang losraakt, keert de luchtdruk terug naar de omgevingsdruk.
Tijdens de drukmeting zendt het systeem een audiotoon van 226 Hz (de aanbevolen frequentie voor patiënten ouder dan negen maanden) met 85 dB SPL (geluidsdrukniveau) en registreert het de akoestische reflecties via een microfoon die is aangesloten op de smartphone. Na de meting worden de drukgegevens via een ingebouwde draadloze Bluetooth-radio naar de smartphone gestuurd. De gesynchroniseerde druk- en audiogegevens worden vervolgens omgezet in een tympanogram.
Voordat het systeem met een smartphone wordt gebruikt, wordt een eenmalige kalibratie van het geluidsniveau uitgevoerd met behulp van een geluidsniveaumeter. Het team merkt op dat twee personen die niet bekend waren met het proces, de volledige kalibratieprocedure in minder dan 5 minuten konden uitvoeren na het lezen van de instructies.
Klinische studie
Tympanometrie is nuttig voor het diagnosticeren van middenoorontstekingen, vocht in het middenoor, een geperforeerd trommelvlies en problemen met de buis van Eustachius. Kinderen kunnen bijzonder vatbaar zijn voor dergelijke middenoorproblemen, en om deze reden hebben de ontwerpers ervoor gekozen om hun eerste klinische tests uit te voeren met pediatrische patiënten op Seattle Children's Hospital.
Voor de klinische studie voerden twee gediplomeerde audiologen tympanometrie uit op 50 oren van in totaal 28 pediatrische patiënten variërend in leeftijd van één tot 20 jaar, eerst met de smartphone en daarna met één van de twee commerciële tympanometers (de GSI TympStar Pro of GSI TympStar). Vijf pediatrische audiologen classificeerden de 100 gerandomiseerde en geanonimiseerde tympanogrammen, waarbij alleen de leeftijd van de patiënt werd opgegeven. De overeenkomst tussen de twee apparaattypen was gemiddeld 86 ± 2% bij alle vijf audiologen.
Op smartphones gebaseerde telemedische oogscreening kan het gezichtsvermogen redden
"Het team onderzoekt momenteel het nut van het systeem voor baby's jonger dan negen maanden", zegt senior auteur Shyam Gollakota. "We testen de tool met hogere frequenties die worden gebruikt bij pasgeboren baby's. We integreren het ook met andere audiologische tests, zoals audiometrie, om een smartphone-gebaseerde suite te bieden voor het aanpakken van alle oorgerelateerde aandoeningen.”
In verschillende landen met weinig middelen worden studies gepland of lopen ze. "Er wordt momenteel een nieuwe studie opgezet in Kenia", vertelt Gollakota Natuurkunde wereld. “In de nabije toekomst zullen we hierover details bekendmaken. We zijn heel enthousiast over dit alles. Gezien de prevalentie van goedkope budgetsmartphones, met name in ontwikkelingslanden, heeft ons zuinige systeem het potentieel om een screeningsinstrument te zijn voor middenooraandoeningen in omgevingen met beperkte middelen.”
