Timpanometria este un test care măsoară funcția urechii medii prin examinarea conformității timpanului la schimbarea presiunii aerului. Testul, folosit pentru a ajuta la diagnosticarea tulburărilor urechii medii care ar putea duce la pierderea auzului, se efectuează în prezent folosind un timpanometru, un dispozitiv care costă între 2000 și 5000 USD. O echipă de ingineri de la Universitatea din Washington în Seattle a proiectat acum un sistem bazat pe smartphone-uri care îndeplinește aceeași funcție folosind componente disponibile, care costă doar 28 USD.
Noul dispozitiv cuprinde un atașament ușor și portabil pentru smartphone, care poate varia presiunea aerului din canalul urechii și poate măsura mobilitatea timpanului. Detectează automat când s-a format un sigiliu cu canalul urechii, variază în siguranță presiunea aerului și generează o timpanogramă (o diagramă a modului în care se mișcă timpanul) pe smartphone în timp real. Într-un studiu clinic inițial raportat în Medicina Comunicațiilor, 86% dintre rezultatele testelor au fost de acord cu cele produse de timpanometrele comerciale.
Cercetătorii și-au creat software-ul de design hardware și aplicația pentru smartphone (conceput să funcționeze cu sistemul de operare Android) gratuit și accesibil pentru audiologi și dezvoltatori pentru utilizare și adaptare. Ei speră că dispozitivul va îmbunătăți accesul la timpanometrie, în special în țările cu venituri mici și medii și în unitățile de asistență medicală îndepărtate geografic.
Sistem de proiectare
Condus de anchetatorul principal Justin chan, doctorand la Paul G. Allen Şcoala de Informatică şi Inginerie, echipa a creat atât sisteme de timpanometru portabil, cât și desktop.
În versiunea portabilă, toate componentele electronice se potrivesc într-o carcasă compactă imprimată 3D care se atașează la spatele unui smartphone. O sondă pentru ureche care încorporează senzori acustici și de presiune este conectată prin 1 m de tuburi ușoare de silicon etanșe la aer, care asigură mobilitate în timpul măsurătorilor. Vârful sondei, care se sprijină în siguranță în urechea pacientului, este un adaptor din plastic care se interfață cu vârfurile de cauciuc de unică folosință pentru timpanometru.
În timpul unui test de timpanometrie, presiunea aerului din canalul urechii este modificată pentru a evalua mobilitatea timpanului. Pentru a realiza acest lucru, sistemul încorporează un traductor de presiune realizat dintr-un motor pas cu pas care mișcă cu precizie pistonul unei seringi de 5 ml. Mișcarea pistonului cu 5.3 mm modifică presiunea între -400 și 200 daPa.
Un dispozitiv de siguranță oprește măsurarea în cazul unei defecțiuni a senzorului. De asemenea, dacă sonda se disloca din canalul urechii în timpul unei măsurători, presiunea aerului revine la presiunea ambientală.
În timpul măturarii presiunii, sistemul trimite un ton audio de 226 Hz (frecvența recomandată pentru pacienții cu vârsta peste nouă luni) la 85 dB SPL (nivel de presiune acustică) și înregistrează reflexiile acustice la un microfon conectat la smartphone. După măsurare, datele de presiune sunt trimise către smartphone folosind un radio Bluetooth fără fir la bord. Presiunea sincronizată și datele audio sunt apoi convertite într-o timpanogramă.
Înainte de a utiliza sistemul cu un smartphone, se efectuează o calibrare unică a nivelului de sunet folosind un sonometru. Echipa observă că două persoane nefamiliare cu procesul au fost capabile să efectueze întreaga procedură de calibrare în mai puțin de 5 minute după citirea instrucțiunilor.
Studiu clinic
Timpanometria este utilă pentru diagnosticarea infecțiilor urechii medii, a lichidului în urechea medie, a membranei timpanice perforate și a problemelor cu trompa lui Eustachio. Copiii pot fi deosebit de sensibili la astfel de probleme ale urechii medii și, din acest motiv, designerii au ales să efectueze testele clinice inițiale cu pacienți pediatrici la Spitalul de Copii din Seattle.
Pentru studiul clinic, doi audiologi autorizați au efectuat timpanometrie pe 50 de urechi de la un total de 28 de copii și adolescenți cu vârsta cuprinsă între unu și 20 de ani, mai întâi cu dispozitivul smartphone și apoi cu unul dintre cele două timpanometre comerciale ( GSI TympStar Pro sau GSI TympStar). Cinci audiologi pediatri au clasificat cele 100 de timpanograme randomizate și anonimizate, cu doar vârsta pacientului furnizată. Acordul dintre cele două tipuri de dispozitive a fost în medie de 86±2% la toți cei cinci audiologi.
Screeningul telemedical al ochilor bazat pe smartphone ar putea salva vederea
„Echipa cercetează în prezent utilitatea sistemului pentru sugarii sub nouă luni”, spune autorul principal Shyam Gollakota. „Testăm instrumentul cu frecvențe mai mari care sunt folosite cu nou-născuții. De asemenea, îl integrăm cu alte teste audiologice, cum ar fi audiometria, pentru a oferi o suită bazată pe smartphone pentru a aborda toate afecțiunile legate de ureche.”
Sunt planificate sau în curs de desfășurare studii în diferite țări cu resurse reduse. „Un nou studiu este în prezent înființat în Kenya”, spune Gollakota Lumea fizicii. „Vom anunța detalii despre asta în viitorul apropiat. Suntem destul de încântați de toate acestea. Având în vedere prevalența smartphone-urilor ieftine, în special în țările în curs de dezvoltare, sistemul nostru frugal are potențialul de a fi un instrument de screening pentru tulburările urechii medii în medii cu resurse limitate.”
