Proiectarea și realizarea unui audiometru inteligent [308567]

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAȘOV

Facultatea de Design de Produs și Mediu

PROIECT DE DIPLOMĂ

Absolvent: [anonimizat]-Maria POPA

Program de studii:
Inginerie Medicală

Conducător științific:

Brașov

2017

[anonimizat]-Maria POPA

Proiectarea și realizarea unui audiometru inteligent

PROIECT DE DIPLOMĂ

Program de studii:

Inginerie Medicală

Brașov

2017

[anonimizat] – Decibel

Pa – [anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat]-DC – [anonimizat]

V – [anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat] – [anonimizat]

I/O – Input/[anonimizat]-[anonimizat] – Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/[anonimizat] – [anonimizat]-[anonimizat] – Over-the-air

LISTA FIGURILOR ȘI TABELELOR UTILIZATE

Figura 1 – Sunetul

Figura 2 – Testarea auditivă

Figura 3 – Cele mai răspândite modele de audiometre

Figura 4 – Audiometru cu display digital

Figura 5 – Audiometru portabil

Figura 6 – Audiometru cu imprimantă

Figura 7 – Audiometre moderne computerizate

Figura 8 – Urechea umană

Figura 9 – Pavilionul drept

Figura 10 – Membrana timpanică

Figura 11 – Cele trei oscioare ale urechii

Figura 12 – Trompa lui Eustachio

Figura 13 – Urechea internă

Figura 14 – Organul lui Corti

Figura 15 – Funcția vestibulară

Figura 16 – Dopul de ceară

Figura 17 – Otită externă la examinarea otoscopică

Figura 18 – Otită medie la examinarea otoscopică

Figura 19 – Colesteatom congenital

Figura 20 – Colesteatomul dobândit

Figura 21 – Sindromul Ménière

Figura 22 – Exemplu de audiogramă

Figura 23 – Schema bloc a audiometrului inteligent

Figura 24 – Placa de dezvoltare Arduino Uno

Figura 25 – Tipuri de USB

Figura 26 – Shield Wireless

Figura 27 – Modul Wireless

Figura 28 – Shield Bluetooth

REZUMAT

Proiectul de diplomă ales își propune să aducă o contribuție importantă în ceea ce privește dezvoltarea sistemelor de investigație ale aparatului auditiv. [anonimizat].

ABSTRACT

INTRODUCERE

Auzul este unul dintre cele cinci simțuri ale corpului uman având o [anonimizat], cât și funcția de echilibru a organismului. [anonimizat], viața socială a individului. Este esențială funcționarea normală a aparatului auditiv, fiind important atât ca și mijloc de alertă, cât și în dezvoltarea limbajului.

Ca și în cazul celorlate simțuri, pot exista disfuncțiuni ale auzului, care duc la pierderi totale sau parțiale ale acestuia. La ora actuală există o serie de analize care pot fi efectuate pentru detectarea nivelului de auz, precum și a hipoacuziei. Unul dintre aparatele utilizate pentru aceste analize este audiometrul, al cărui principiu de funcționare constă în emiterea unor sunete către pacient, la diferite frecvențe, setate de audiolog. Pacientul este instruit ca la sesizarea acestor stimuli să răspundă prin apăsarea unui buton. Pe baza acestor rezultate obținute în urma măsurătorilor, audiologul construiește un grafic numit audiogramă.

Tema aleasă în cadrul proiectului de diplomă constă în proiectarea și realizarea unui audiometru inteligent. Audiometrul este un aparat utilizat în depistarea hipoacuziei (scăderea capacității auditive), a nivelului acesteia și a cauzelor apariției ei. Proiectul vizează să aducă mari contribuții în ceea ce privește dezvoltarea telemedicinei (comunicarea medic-pacient la distanță) permițând comunicarea între sistemul inteligent și computer/tabletă sau smartphone.

Lucrarea este structurată în opt capitole, care la rândul lor sunt împărțite în subcapitole. În acestea sunt prezentate, pas cu pas, prin utilizarea figurilor, atât noțiuni de anatomie, cât și descrierea echipamentului propriu-zis, a componentelor sale, a funcționării acestuia și a rezultatelor obținute.

În capitolul I și II sunt prezentate noțiuni teoretice legate de sunet, percepție auditivă, audiometrie, dar și motivația abordării acestei teme de licență. De asemenea, este prezentată și anatomia aparatului auditiv, însoțită de figuri.

Capitolul III descrie patologia, principalele boli ce pot apărea la nivelul urechii, manifestări ale acestora, dar și modalitățile de vindecare.

În capitolul IV este prezentată structura unui audiometru, o clasificare, precum și informații legate de funcționarea acestuia, iar capitolele V și VI vor cuprinde realizarea practică a audiometrului inteligent, descrierea acestuia, precum și testări și interpretări ale rezultatelor obținute.

Capitolul VII cuprinde concluziile obținute în urma construirii acestui sistem inteligent, o serie de avantaje și dezavantaje, precum și eventuale direcții viitoare în domeniul audiometriei, iar capitolul VIII cuprinde referințele bibliografice utilizate în realizarea acestei lucrări.

Aș dori să aduc mulțumiri coordonatorilor mei, care m-au ajutat sa duc la bun sfârșit acest proiect, în primul rând domnului Șef lucr.dr.ing. Corneliu Drugă, pentru tot sprijinul acordat în realizarea practică a proiectului și doamnei Prof.univ.dr.ing. Ileana Constanța Roșca pentru toate sfaturile și ajutorul oferit în partea de redactare a lucrării.

Dezvoltarea acestui proiect de diplomă a fost susținută financiar de către Universitatea Transilvania din Brașov, ca urmare a HCA nr.17 din 22.12.2016.

1.1 SUNETUL

Ce este sunetul? Care este natura fizică a sunetului? Emisia sunetelor în lumea vie este un important mijloc de comunicare între diferiți indivizi ai aceleiași specii. Sunetul reprezintă unul dintre cele mai elevate forme de contact senzorial, deoarece oferă o multitudine de informații, realizând conexiunea dintre om și mediul înconjurător. Sunetul, în toate varietățile sale, este omniprezent de-a lungul întregii vieți, asigurând diverse forme de comunicare în lumea vie. Începând cu sunetul alarmei de dimineață, pe parcursul întregii zile, omul percepe sunete de tot felul, fie produse de el în mod intenționat, fie ca efect secundar inevitabil al activității sale. [1]

Sunetul, ca fenomen fizic, reprezintă o undă acustică (undă mecanică longitudinală). Sunetul (sau zgomotul) este rezultatul variațiilor de presiune sau oscilațiilor într-un mediu elastic (solid, lichid, gazos), generate de o suprafață vibrantă sau de o curgere de fluid turbulent. Se propagă sub formă de valuri longitudinale. [2]

Sunetul prezintă o serie de caracteristici, dintre care cele mai importante sunt frecvența și intensitatea. Frecvența, exprimată în Hertz (Hz), reprezintă numărul ciclurilor de variație a presiunii, iar intensitatea, măsurată în decibeli (dB), indică puterea sunetelor.

Știința care studiază producerea, propagarea, recepționarea undelor sonore, precum și interpretarea efectelor acestor vibrații asupra organismului uman se numește acustică. Cele mai simple unde acustice sunt undele sinusoidale. Acestea pot avea amplitudini, frecvențe și lungimi de undă diferite.

Fig.1 Sunetul [3]

În momentul în care aceste unde ajung la ureche, ele provoacă vibrații ale particulelor de aer din apropierea timpanului. Dacă presiunea este mai mare de 20 Pa (limita de audibilitate) și mai mică de 20 Pa (pragul dureros), are loc formarea sunetului.

Domeniul audibil pentru o ureche sănătoasă conține vibrații cu frecvența cuprinsă între 20 și 20000 Hz. În cazul în care frecvența vibrațiilor depășește 20kHz, acestea se numesc ultrasunete, iar infrasunete pentru frecvențe sub 20 Hz. Există o variație considerabilă între indivizi, în special la frecvențe înalte. Gama de audibilitate individuală variază în funcție de starea generală a aparatului auditiv și a sistemului nervos al individului. [4]

1.2 PERCEPȚIA AUDITIVĂ

Auzul sau percepția auditivă, este abilitatea de a percepe sunetul prin detectarea vibrațiilor, schimbări în presiunea mediului înconjurător în timp, prin intermediul unui organ, cum ar fi urechea. La om, ca și alte vertebrate, auzul se realizează în primul rând prin sistemul auditiv: unde mecanice, cunoscute ca vibrații sunt detectate de ureche și transformate în impulsuri nervoase care sunt percepute de creier.

Sistemul auditiv uman este unul dintre simțurile speciale, care sunt definite prin faptul că includ structuri a căror receptori oferă informații specifice despre mediul înconjurător. Ca și organ senzorial, urechea este cea mai vitală, având un rol esențial în vorbire și în interacțiunile sociale, precum și în menținerea echilibrului și a direcționării spațiale.

Pierderea auzului, cunoscută și sub denumirea de tulburare a auzului, reprezintă incapacitatea parțială sau totală de a auzi. Pierderea auzului poate să apară la una sau la ambele urechi. La copii, problemele auditive pot afecta abilitatea de a învăța limba vorbită, iar la adulți poate provoca dificultăți la locul de muncă. La unele persoane, în special persoanele în vârstă, pierderea auzului poate duce la singurătate. [5]

1.3 AUDIOLOGIA. AUDIOMETRIA

Audiologia reprezintă un domeniu vast în cadrul științei și a tehnologiei, având ca rol studiul funcției auditive și de echilibru. Pe lângă acestea, audiologia implică și evaluarea, managementul și reabilitarea terapeutică a persoanelor ce suferă de probleme de auz și echilibru, precum și alte tulburări asociate acestora. Acest domeniu se adresează pacienților de toate vârstele, de la nou-născuți și copii, la adulți și persoane în vârstă. [6]

Domeniul audiologiei utilizează două instrumente importante pentru măsurarea funcției auditive, și anume audiometrul și impedansmetrul. Impedansmetrul este folosit în investigarea urechii medii și cuprinde o serie de analize asupra nervului cohlear, trompei lui Eustachio, nervului facial, precum și evaluarea nivelului de auz și măsurarea presiunii urechii medii. În final se obține timpanograma, grafic ce indică modul în care funcționează urechea medie la variații de presiune. [7]

Fig.2 Testarea auditivă [8]

Audiometria reprezintă o investigație funcțională necesară pentru stabilirea diagnosticului exact, într-o scădere de auz atât la adulți, cât și la copii. Audiometria se efectuează cu ajutorul audiometrului, într-o cabină izolată fonic.

Audiometrul este un aparat utilizat în domeniul audiologiei cu ajutorul căruia se determină gradul de hipoacuzie. Principiul de funcționare al audiometrului constă în emiterea unor sunete la diferite frecvențe și intensități. Fiecare semnal sonor este setat manual de audiolog pentru o anumită frecvență, apoi este transmis de mai multe ori, la diferite intensități către pacient (valorile audiometrice standardizate ISO reprezintă valorile medii la 250, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz, iar scara de intensitate este cuprinsă între -10dB până la 120dB). Pacientul răspunde la sesizarea acestor stimuli prin apăsarea unui buton de răspuns. Din feedback-ul pacientului, audiologul realizează un grafic numit audiogramă. [7]

1.4 STADIUL ACTUAL PRIVIND AUDIOMETRIA

1.4.1 Sisteme existente pe piață

Audiometrele sunt aparate medicale destinate măsurării audibilității cu semnale tonale, în particular măsurării pragului de audibilitate, sau inteligibilității vorbirii cu semnale vocale.

De-a lungul timpului, au fost construite diferite tipuri de audiometre, iar în prezent există o gamă largă de aparate auditive pe piață datorită faptului că se dezvoltă atât electronică, cât și alte domenii inginerești cum ar fi IT-ul, mecatronica, sistemele ce fac parte din mecanică fină, mecatronică și nanotehnologie etc.

Cele mai vechi audiometre au un gabarit mare. Forma lor se poate asocia cu cea a unui dulap. Deși au o funcționalitate relativ bună, nu se poate estima cu precizie eficiența lor în cadrul fiecărei măsurători. [7]

În figura următoare sunt prezentate cele mai răspândite tipuri de audiometre, reproducțiile celor create în jurul anilor 1995. Modelul din stânga are marcajele și indicatoarele vopsite pe rotițele de reglaj, și are un ceas care indica frecvența la care lucrează în acel moment. Modelul din dreapta este un prototip mai nou care are butoane și rotițe de control. Acest model utilizează tehnologia cu led-uri pentru indicare stării actuale a sistemului. Din construcție are o lumină martor, un led care se aprinde în cazul în care pacientul apasă butonul de răspuns prin care semnalizează faptul că a auzit sunetul. [7]

Fig.3 Cele mai răspândite modele de audiometre [7]

Un audiometru de nouă generație este prezentată în figura 4. Acest audiometru este un model complex care deține un display digital pentru afișare informațiilor. Pe lângă ecranul digital, are multe aplicații incluse în program. Aceste modele de audiometre deja au o bază de date pentru evidența pacienților. Totalitatea aplicațiilor implementate cu bază de date inclusă presupune prezența unei memorii interne, care are rolul de a stoca informațiile. Audiometrele de acest tip au deja sisteme de operare, memorii incluse, permit afișarea audiogramei, au opțiunea de stocare a datelor, etc. [7]

Fig.4 Audiometru cu display digital [9]

Datorită apariției cablajelor imprimate și circuitelor integrate s-au dezvoltat și audiometrele portabile care au însemnat un pas mare în evoluția audiometrelor. Aparatele de acest tip au avantajul că sunt de dimensiuni reduse, implicit sunt mai ușor de transportat/manevrat, permit examinare pacienților la domiciliu acestora etc. [7]

Fig.5 Audiometru portabil [10]

O altă generație de audiometre sunt sistemele cu display digital color și imprimantă încorporată. Utilizând un astfel de model avem posibilitatea de a printa pe loc audiograma. Imprimarea se face pe hârtie termică. [7]

Fig.6 Audiometru cu imprimantă [11]

După ordine cronologică cele mai noi audiometre sunt cele care interacționează cu un computer sau alt device. Aceste tipuri de audiometre au fost realizate după dezvoltarea domeniului IT. Audiometrele computerizate sunt cele mai complexe sisteme, deoarece au o parte automatizată, controlată de o inteligență artificială. [7]

Fig.7 Audiometre moderne computerizate [12]

Motivația abordării temei

Alegerea acestei teme în cadrul proiectului de diplomă a fost motivată de faptul că, audiologia fiind un domeniu destul de vast și complex, există mereu posibilitatea de a aduce contribuții inovatoare sau pur și simplu îmbunătățiri ale sistemelor deja existente pe piață, atât cele folosite în investigații, cât și cele pentru reabilitare, recuperare medicală (proteze).

Audiometrul, deși este un aparat destul de simplu, oferă o multitudine de informații fundamentale despre sistemul auditiv, descrie sensibilitatea auditivă și o monitorizează pentru a observa schimbările intervenite în timp. [13]

Un alt subiect important ce motivează alegerea audiometrului ca și temă a proiectului îl reprezintă telemedicina. Conceptul de telemedicină a început odată cu apariția tehnologiei telecomunicațiilor, mijloacele de transmitere a informațiilor pe distanțe sub formă de semnale electromagnetice. [14]

Formele de început ale tehnologiei de telecomunicații includeau telegraful, radioul și telefonul. Domeniul telemedicinei s-a schimbat drastic de atunci. Numai cu cincizeci de ani în urmă, câteva spitale au început să experimenteze telemedicina pentru a ajunge la pacienții aflați în locații îndepărtate. La ora actuală, telemedicina încă este un concept relativ nou, iar în lumea internetului, se dezvoltă cu viteza fulgerului. [14]

Conceptul de telemedicină reprezintă utilizarea telecomunicațiilor și a tehnologiei informației pentru a oferi asistență medicală clinică de la distanță. Acesta a fost folosit pentru a depăși barierele la distanță și pentru a îmbunătăți accesul la serviciile medicale, care de multe ori nu ar fi în mod constant disponibile în comunitățile rurale îndepărtate. Este, de asemenea, folosit pentru a salva vieți în situații critice de îngrijire și de urgență. [15] Audiometrul computerizat realizat în cadrul acestui proiect, permite comunicarea pacienților cu centrele medicale, în scopul de a oferii consultații, proceduri medicale sau examinări “la distanță”.

Obiective ale proiectului

Proiectul își propune să aducă îmbunătățiri în ceea ce privește dezvoltarea audiometrelor. Un prim aspect ar fi dezvoltarea unui audiometru capabil de a comunica cu un computer sau alt device, fie prin comunicație serială USB, fie prin sistem Wireless sau Bluetooth. Ca și funcții de bază, sistemul realizat va trebui să îndeplinească: emiterea sunetelor la diferite frecvențe și intensități, recepționarea feedback-ului de la pacient, trimiterea datelor la calculator, afișarea informațiilor (afișare pe ecran, salvare ca fișier sau format tipărit, tabelar sau sub formă de grafic etc.), realizarea testelor automate respectiv posibilitatea de a efectua testare manuală. [7]

Ca și direcții viitoare de cercetare ar putea fi: o comunicație wireless completă (între operator – sistem – subiect); crearea de grafice 2D sau 3D pe baza datelor; integrarea rezultatelor într-o bază de date cu pacienți și gestionarea unui istoric al investigațiilor în vederea urmăririi evoluției stării pacientului; realizarea software-ului pentru device-uri cu alte sisteme de operare (de exemplu android), implementare unui sistem cu cameră video – microfon, realizarea unei pagini web prin intermediul căreia sistemul poate fi controlat de la distanță (dezvoltarea sistemului în așa fel încât să corespundă cerințelor, criteriilor de telemedicină) etc.

APARATUL AUDITIV

Urechea reprezintă unul dintre organele de simț cele mai importante ale corpului uman. Pe lângă rolul pe care îl are în distingerea și perceperea a peste 400.000 de sunete, aparatul auditiv are și un rol important în menținerea echilibrului. Organ pereche așezat pe părțile laterale ale capului, urechea este adăpostită parțial de osul temporal. [16]

Analizatorul acustico-vestibular prezintă trei segmente: un segment periferic format din ureche externă, urechea medie și urechea internă, un segment intermediar format din calea acustică și cea vestibulară și un segment central reprezentat de centrii auditivi și cei ai echilibrului. [17]

Fig.8 Urechea umană [18]

2.1 ANATOMIA APARATULUI AUDITIV

2.1.1 Urechea externă

Rolul urechii externe este de a capta undele sonore și de a le transmite către urechea medie și cea internă. Ea este alcătuită din pavilionul cartilaginos (conca auriculară) și conductul auditiv extern. Pavilionul este singura parte vizibilă a urechii. Având o formă elicoidală specială, este prima parte a urechii care reacționează cu sunetul. Funcția acestuia este de a acționa ca un fel de pâlnie care ajută la direcționarea sunetului mai departe în ureche. Fără această pâlnie, undele sonore ar lua un traseu mai direct în canalul auditiv. Acest lucru ar fi atât dificil, cât și risipitor, deoarece o mare parte a sunetului ar fi pierdut, ceea ce va face imposibilă înțelegerea sunetelor. [19]

Fig.9 Pavilionul drept [20]

Odată ce undele sonore au trecut de pavilion, ele se deplasează doi, până la trei cm în canalul auditiv înainte de a atinge membrana timpanică. Rolul canalului auditiv este de a transmite sunetul de la pavilion la timpan. Trecând prin canalul auditiv, undele sonore pun în mișcare membrana timpanică aflată pe intrarea urechii medii. Pielea care tapetează conductul conține glande ce secretă cerumenul (ceara), cu rol protector și de autocurățire pentru membrana timpanică. [19]

Timpanul este o membrană ușor concavă, cu o suprafață de aproximativ 85 mm2, rezistentă, fibroasă și elastică situată la capătul canalului auditiv; marchează începutul urechii medii. Timpanul este extrem de sensibil astfel încât presiunea undelor sonore ce ajung la el realizează vibrația acestuia. Vibrațiile timpanului pot avea frecvențe cuprinse între 20-20000 Hz, ceea ce reprezintă, de fapt, domeniul audibil al urechii umane.

Fig.10 Membrana timpanică [21]

2.1.2 Urechea medie

Urechea medie reprezintă porțiunea aparatului auditiv delimitată de urechea externă prin membrana timpanică și de urechea internă prin două mici membrane, fereastra rotundă și fereastra ovală. Între timpan și fereastra ovală sunt situate trei oscioare, care se articulează împreună: ciocanul. nicovala și scărița. Aceste trei oscioare au un rol foarte important în realizarea vibrației timpanului.

Ciocanul diminuează vibrațiile, iar mușchiul scăriței undele sonore slabe. Prin intermediul scăriței, timpanul transmite toate aceste vibrații captate ferestrei ovale.

Urechea medie adăpostește și trompa lui Eustachio, un canal fin cu o lungime de 3,5 – 3,9 cm, ce leagă căsuța timpanică de rinofaringe. Acest canal se deschide printr-un orificiu în căsuța timpanică, sediul urechii medii, și prin celălalt în fosele nazale. [22] Trompa lui Eustachio are un rol important în egalizarea presiunii aerului de o parte și de alta a timpanului.

Fig.11 Cele trei oscioare ale urechii [23] Fig.12 Trompa lui Eustachio [24]

Fereastra ovală este o membrană care acoperă intrarea în cohleea din urechea internă. Atunci când timpanul vibrează, undele sonore se deplasează prin ciocan și nicovală pe scăriță și apoi pe fereastra ovală. Atunci când undele sonore sunt transmise de la timpan către fereastra ovală, urechea medie funcționează ca un transformator acustic care amplifică undele sonore înainte de a trece în urechea internă. Presiunea undelor sonore pe fereastra ovală este de aproximativ 20 de ori mai mare decât cea pe timpan. Presiunea este mărită datorită diferenței de mărime între suprafața relativ mare a timpanului și suprafața mai mică a ferestrei ovale. [25] Fereastra rotundă din urechea medie vibrează în fază opusă vibrațiilor care intră în urechea internă prin fereastra ovală. În acest fel, permite fluidului din cohlee să se deplaseze.

2.1.3 Urechea internă

Urechea internă este formată dintr-un ansamblu de canale având o formă complexă, numit labirint. În interiorul acestuia se găsește labirintul membranos, umplut cu un fluid bogat în potasiu, ce poartă numele de endolimfă. În spațiul dintre labirintul osos și cel membranos se găsește perilimfa, fluid foarte similar cu lichidul cefalorahidian.

Labirintul este împărțit în două zone, anterior și posterior. Labirintul posterior sau vestibulul cuprinde o zonă dilatată (ampula), vestibulul propriu-zis și trei canale semicirculare cu endolimfă, structuri ce controlează echilibrul. Labirintul anterior cuprinde cohleea sau melcul osos, componenta responsabilă pentru auz. Având o formă de cochilie de melc, cohleea este formată dintr-un conduct ce conține aproximativ 24.000 de celule cu cili fini cu rolul de a capta și a transmite informațiile către creier. Nervul cohlear care pleacă din labirintul anterior și nervul vestibular care pleacă din labirintul posterior se unesc pentru a forma nervul cohleo-vestibular sau nervul auditiv, care își continuă drumul în conductul auditiv intern. [22]

Fig.13 Urechea internă [26]

Utricula și sacula sunt două cămăruțe membranoase situate în vestibul. Utricula, fiind mai mare este cea care primește cele trei canale semicirculare. Sacula având formă globulară, primește conductul cohlear.

Conductele semicirculare sunt situate în canalele semicirculare. Fiecare din aceste canale semicirculare prezintă la bază o dilatație numită ampulă, unde se găsește organul receptor numit creastă ampulară. Acest organ este format din celule receptoare ciliate și celule de susținere. La mișcarea capului, fluxul endolimfei din conducte își schimbă viteza și / sau direcția. Receptorii senzoriali din ampula canalelor semicirculare detectează această schimbare și trimit semnalele către creier, permițând procesarea echilibrului.

Melcul membranos, situat în interiorul melcului osos adăpostește organul auditiv, organul lui Corti, localizat pe membrana bazilară, unde se găsesc receptorii pentru auz. Celulele din organul lui Corti prezintă la suprafață cili fini, care se scaldă în endolimfă.

Fig.14 Organul lui Corti [27]

Sunetele care ajung în urechea internă provoacă o mișcare a undelor de lichid endolimfatic. Această mișcare este captată de cili și transformată în fenomene electrice care se propagă către celulele nervoase.

2.2 FIZIOLOGIA SISTEMULUI AUDITIV

Din punct de vedere fiziologic, urechea cuprinde două structuri: sistemul auditiv și sistemul vestibular. Sistemul auditiv este format dintr-un aparat de transmisie, format din urechea externă și medie și un aparat de percepție, format din labirintul anterior, adică cohleea urechii interne. Sistemul vestibular este format din vestibul și canelele semicirculare. [22]

Funcția auditivă

Sunetele din mediul înconjurător sunt captate de pavilionul urechii și transmise prin conductul auditiv extern până la nivelul membranei timpanice. În urma vibrației acesteia, undele sonore sunt transmise către lanțul de oscioare (ciocan, nicovală, scăriță). Acestea transmit undele către membrana ferestrei ovale și apoi la nivelul perilimfei. În cazul în care intensitatea, excitația sunetelor transmise depășește 80 dB, transmiterea mai departe a undelor este blocată datorită contracției reflexe a mușchiului scăriței. În acest mod, auzul este protejat. Scărița transmite periodic undele sonore către fereastra ovală, iar aceste unde sunt transmise către membrana bazilară sub formă de vibrații. Endolimfa și perilimfa, lichidele urechii interne, se mișcă în același sens cu fereastra ovală. Organul lui Corti, organ neurosenzorial situat la nivelul membranei bazilare a urechii interne, transformă informația sonoră în curent bioelectric. Impulsul electric, prin intermediul nervului acustic, va fi transmis la cortex, în aria auditivă, unde se va forma senzația de percepție.[28]

Funcția vestibulară

Rolul sistemului vestibular este de a ajuta omul să-și mențină echilibrul atât cel static, cât și cel dinamic, precum și de a-l ajuta în orientarea în spațiu. Vestibulul (utricula și sacula) detectează accelerația liniară a capului, ajută la stabilirea poziției capului, iar canalele semicirculare detectează accelerația unghiulară a capului. Nervul vestibular preia excitațiile și le transmite trunchiului cerebral. [28]

Fig.15 Funcția vestibulară [29]

PATOLOGIA APARATULUI AUDITIV

Sistemul auditiv este unul dintre cele mai importante aparate ale organismului uman deoarece pe lângă faptul ca asigură funcția auditivă, are și un rol important în menținerea echilibrului. Bolile sistemului auditiv afectează diferite părți ale urechii atât partea auditivă, cât și cea vestibulară. Cele mai frecvente afecțiuni ale părții auditive ale urechii sunt: dopul de cerumen, otitele, traumatismele membrane timpanice, tulburările de auz, labirintitele etc. În cazul sistemului vestibular, întâlnim sindromul Meniere, vertijul etc.

3.1 DOPUL DE CERUMEN

Cerumenul (ceara) reprezintă o secreție gălbuie a urechii externe și are un rol important în protecția, curățarea (efect antibacterian) și lubrifirea urechii externe. Componentele majore ale ceară de urechi sunt acizii grași atât saturați cât și nesaturați, alcooli și colesterol.

Dopul de cerumen se formează ca urmare a acumulării excesive ale acestei substanțe, blocând de multe ori auzul. Este tulburarea cea mai frecventă a urechii externe, poate apărea la o singură ureche sau la ambele urechi. Prezența lui se stabilește prin examinarea directă a urechii externe de catre medic.

Fig.16 Dopul de ceară [30]

Este o afecțiune care nu se vede, dar există anumite simptome care pot afirma prezența ei:

după duș sau după înot apare senzația de ureche plină, înfundată, se simte prezența unei cantități mai mari de cerumen la intrarea în ureche;

apar durerile în ureche, precum și senzația de corp străin;

scăderea funcției auditive la nivelul urechii afectate, de obicei surditate progresivă;

zgomote în ureche (țiuit, vâjâit, pocnituri);

prezența unor secreții cu miros neplăcut, precum și a mâncărimii locale;

tuse seacă persistentă iritativă, fără o cauză aparentă.

Dopul de ceară nu reprezintă o afecțiune contagioasă. Există o serie de soluții ceruminolitice care dizolvă cerumenul. Principalele remedii pentru ușurarea extragerii dopului de ceară sunt apa oxigenată, glicerina, bicarbonatul de sodiu și uleiul. Acestea sunt eficiente mai ales daca dopul nu ocupă complet lumenul conductului. În cazul dopurilor de ceară mai mici se poate încerca extragerea lor acasă, iar în cazul celor mai mari care se manifestă și prin dureri și scurgeri ale urechii, cel mai sigur și eficient tratament se face în cadrul unui cabinet medical. [31]

3.2 OTITA

3.2.1 Otita externă

Otita externă reprezintă inflamația difuză a conductului auditiv al urechii externe care se poate extinde distal până la pavilion și proximal până la nivelul membranei timpanice. În cazuri rare, infecția poate afecta și țesuturile oi și oasele din vecinătatea conductului auditiv. Acest lucru este cunoscut sub numele de otită externă malignă (necroză), apare în primul rând la pacienții vârstnici cu diabet zaharat și este considerată o urgență medicală. Otita externă cu durată de trei luni sau mai mare de trei luni se numește otită externă cronică. Aceasta este de multe ori rezultatul unor alergii, afecțiuni cronice dermatologice etc. Otita externă cronică tratată inadecvat devine otită externă acută. [32]

Otita externă se manifestă inițial prin senzația de disconfort sau mâncărime locală, dar poate deveni pe parcurs extrem de dureroasă brusc, la apăsarea pe zona învecinată sau la tracțiunea pavilionului. Inflamatia din conduct se poate extinde în jur, la pavilonul urechii și retroauricular. Toată zona poate deveni umflata, roșie și foarte dureroasă, cu mărirea în volum

a ganglionilor din jur. Apare hipoacuzia sau doar o ușoară senzație de înfundare. Starea generală este de obicei bună, fără febră și alte manifestări în afara celor locale. [33]

Fig.17 Otită externă la examinarea otoscopică [32]

Alte simptomele ale otitei externe pot fi [34]:

durere la ureche

mâncărime și iritare înauntrul și în jurul canalului urechii

înroșirea și umflarea urechii externe și a canalului auditiv

un sentiment de presiune și plinătate în ureche

secreție în ureche, care poate fi fie subțire și apoasă, fie groasă și asemănătoare cu puroiul

sensibilitate la nivelul urechii sau a maxilarului

umflarea și durerea în gât a glandelor

posibile pierderi de auz

Tratamentul pentru otita externă în principal este local și constă în aplicarea de către medic a unei meșe de tifon îmbibată cu o soluție dezinfectantă (cloramfenicol sau rivanol). Meșa se schimbă la 24-48 ore de catre medic, care va practica și aspirația eventualelor secreții din ureche. Pacientul își va pune peste meșă picături din soluția de antibiotic, de 2-3 ori pe zi, timp de 5-7 zile. În primele zile se vor administra și calmante orale. În cazurile mai severe este nevoie și de antibiotice orale antistafilococice de tipul oxacilinei sau ciprofloxacinei. Este de evitat pătrunderea apei în ureche sau manipularea cu bețișoare sau alte obiecte a conductului auditiv extern pe durata tratamentului. [35]

3.2.2 Otita medie

Otita medie este una dintre cele mai comune afecțiuni cu care se confruntă medicii pediatrii din ziua de azi. 75% din copii experimentează cel puțin un episod de otită medie în primele trei luni de viață, aproximativ 80% dintre copii suferă până la vârsta de trei ani de otită medie acută, iar între 80-90% suferă de otită medie cu efuziune înainte de vârsta școlară. Otita medie este o infecție sau o inflamație a urechii medii. Această înflamație începe de multe ori atunci când infecțiile ce cauzează dureri în gât, răceală sau alte probleme respiratorii se răspândesc la nivelul urechii medii.ureche. Infecțiile pot fi virale sau bacteriene.

Există mai multe motive pentru care copiii sunt cei mai predispuși să sufere de otită medie decât adulții. În primul rând, copiii au mai multe probleme în combaterea infecțiilor. Aceasta este pentru că sistemul lor imunitar încă este în dezvoltare. Un alt motiv are legătură cu trompa lui Eustachio. Tubul eustachian este un pasaj mic care leagă partea superioară a gâtului la urechea medie. Este mai scurt și mai drept la copil decât la adult.

Deși otita medie este în primul rând o boală a sugarilor și a copiilor mici, ea poate afecta și adulții. [36]

Fig.18 Otită medie la examinarea otoscopică [36]

Otita medie nu numai ca provoacă dureri severe, dar poate provoca complicații grave dacă nu este tratată. O infecție netratată poate călători de la urechea medie până la părțile din apropierea capului, inclusiv creierul. Deși pierderea auzului cauzată de otita medie este de obicei temporară, otita media netratată poate duce la tulburări de auz permanente. Fluidul persistent în urechea medie și otita medie cronică pot reduce auzul copilului într-o perioadă care este critică pentru dezvoltarea limbajului. Copiii care au infecții frecvente ale urechii sunt susceptibili de a avea discursuri de limbaj.

Cea mai simplă modalitate de a detecta o infecție activă în urechea medie este privind în urechea copilului folosind un otoscop, un instrument ușor de utilizat ce permite medicului să examineze urechea exterioară și timpanul. Inflamația timpanului indică o infecție. Există mai multe modalități prin care medicul poate verifica fluidul urechii medii. Utilizarea unui tip special de otoscop numit otoscop pneumatic permite medicului suflarea unui puf de aer pe timpan pentru a testa mișcarea acestuia.

În tratamentul otitei medii, mulți medici recomandă folosirea unui antibiotic (un medicament care ucide bacteriile) când există un agent activ al infecției urechii medii. Dacă un copil suferă de durere, medicul poate recomanda și o ameliorare a durerii. Urmărirea instrucțiunilor medicului este foarte importantă. Odată început, antibioticul trebuie luat până la final. Majoritatea medicilor recomandă întoarcerea pacientului pentru un examen de urmărire pentru a vedea dacă infecția a fost sau nu eliminată.

Din păcate, există multe bacterii care pot provoca otita medie, iar unele au devenit rezistente la antibiotice.

Acest lucru se întâmplă când se administrează antibiotice pentru tuse, răceală, gripă sau infecții virale în care tratamentul antibiotic nu este util. Când bacteriile devin rezistente la antibiotice, aceste tratamentele sunt mai puțin eficiente împotriva infecțiilor. Aceasta înseamnă că cea mai bună soluție pentru evitarea infecțiilor urechii este dezvoltarea de vaccinuri contra bacteriilor cele mai des întâlnite în cazul otitei medii. [36]

3.2.3 Otita internă

Otita internă sau labirintita este o inflamație a unei structuri din urechea internă numită labirint. Acesta conține structuri delicate care controlează auzul și echilibrul. Când o parte este afectată, informațiile despre echilibru și mișcare trimise de aceasta către creier vor fi diferite față de cele trimise de partea neafectată. Această diferență poate avea ca și efecte sezația de amețeală, precum și senzația eronată a deplasării obiectelor în jurul propriei persoane, sau invers (vertij). De asemenea, pierderea echilibrului și mișcările involuntare ale ochilor (nistagmus), reducerea capacității auditive pe partea afectată și senzația de greață sunt simptome ale prezenței labirintitei.

Cauza otitei interne este, de obicei, un virus, dar uneori poate fi cauzată și de o infecție bacteriană. În cazul labirintitei bacteriene, organismul uman tinde să-și revină după câteva săptămâni, dar ocazional pot aparea probleme cu auzul și echilibrul.

Labirintita virală durează de obicei între 1-3 săptămâni. Organismul va lupta pe cont propriu împotriva virusului, astfel încât tratamentul administrat are rolul reduce simptomele care pot apărea. În cazul în care aceste simptome se agravează, este necesară spitalizarea. Este indicat consumul de apă într-o anumită cantitate. Dacă acest lucru nu este posibil, pot fi administrate anumite fluide intravenoase pentru a asigura hidratarea.

Labirintita bacteriană este tratată cu antibiotice care luptă împotriva infecției. Încă din primele zile ale apariției acesteia, apare senzația de amețeală permanentă, de vertij sever. Pentru a minimiza aceste simptome, există o serie de indicații:

• așezarea într-o poziție confortabilă, pe partea care este cea mai bună;

• evitarea administrării de stimulente cum ar fi cafea, alcool, zahăr, sare și țigări;

• evitarea luminilor puternice;

• reducerea zgomotulului și stresului din jur.[37]

3.3 COLESTEATOMUL

Un colesteatom reprezintă o creștere anormală sau o migrare a pielii de la canalul urechii externe în urechea medie. Pielea își poate găsi drumul în urechea medie din cauza presiunii negative cronice ale urechii medii asociate cu disfuncțiile trompei lui Eustachio sau prin migrarea directă a acesteia în urechea mijlocie printr-o perforare a timpanului. Odată ce pielea se află în interiorul urechii medii, tinde să se acumuleze și să umple spațiile urechii medii și a mastoidului (osul din spatele urechii) și poate cauza multe, inclusiv eroziunea structurilor osoase și infecții cronice.

Un colesteatom poate fi dificil de diagnosticat. Acest lucru se datorează faptului că în multe cazuri, nu se poate vedea colesteatomul în sine. Se pot doar observa semne ale prezenței sale, cum ar fi o mică deschidere în vârful timpanului unde este prezentă "gura" colesteatomului. Uneori, ureche medie recurentă infecțiile sau pierderea auzului sunt singurele semne de colesteatom. Prezența constantă a infecțiilor fac imposibilă văderea adecvată a urechii și numai examinarea atentă microscopică, efectuată uneori sub anestezie, face posibilă identificarea unui chist coleastom ascuns. [38] Colesteatomul poate fi clasificat în două cazuri generale: congenital și dobândit. Se consideră că colesteatomii congenitali apar de la incluziunile embrionare sau resturi de celule epiteliale. Se referă la colesteatomii prezenți în spatele unui membrane timpanice intacte, fără continuitate la canalul extern al urechii și în absența unor alți factori, cum ar fi perforarea membranei timpanice și istoricul infecțiilor urechii.

Fig.19 Colesteatom congenital [39]

Simptomele asociate colesteatomul sunt la început destul de ușoare. Acestea devin mai severe pe măsură ce chistul crește și începe să provoace probleme în ureche. Inițial, urechea afectată poate scurge un fluid mirositor. Pe masură ce chistul crește, acesta va începe să creeze o senzație de presiune în ureche, ceea ce poate provoca un anumit disconfort. S-ar putea simți, de asemenea, o durere în ureche sau în spatele urechii. Presiunea chistului în creștere poate duce chiar la pierderea auzului în urechea afectată. Vertijul, paralizia mușchiului facial și pierderea permanentă a auzului pot apărea dacă chistul continuă să crească necontrolat. Daca sunt prezente aceste simptome, este necesară apelarea la medic.

Fig.20 Colesteatomul dobândit

Când este netratat, un colesteatom va crește și va cauza complicații care variază de la forma ușoară la foarte severă. Celulele moarte ale pielii care se acumulează în ureche oferă un mediu ideal pentru dezvoltarea bacteriilor și a ciupercilor. Aceasta înseamnă că, chistul poate deveni infectat, provocând inflamații și drenarea continuă a urechii. De-a lungul timpului, un colesteatom poate distruge și osul din jur. Poate să deterioreze timpanul, oasele din ureche, oasele din apropierea creierului și nervii feței. Pericolul de pierdere a auzului poate apărea dacă oasele din ureche sunt rupte. Chistul se poate răspândi chiar și în față, provocând slăbiciune facială. Alte complicații potențiale includ: infecție cronică a urechii, umflarea urechii interne, paralizia mușchilor faciali, meningita, care este o infecție a creierului ce pune viața în pericol, abcese cerebrale sau colecții de puroi în creier.

Pentru a determina existența unui colesteatom, medicul va folosi un otoscop. Acest dispozitiv medical vă permite medicului să văd dacă există semne de creștere a chistului. În mod specific, ei vor căuta un depozit vizibil al celulelor pielii sau o mare cantitate de vase de sânge în ureche. Dacă nu există semne evidente de colesteatom, este posibil ca medicul să comande o scanare CT. O scanare CT este un test de imagistică fără durere care captează imagini dintr-o secțiune transversală a corpului. Scanarea permite medicului să vadă urechea și craniul. Acest lucru poate exclude alte posibile cauze ale simptomelor, precum și o vizualizare mai bună a colesteatomului.

În general vorbind, singura modalitate de tratare a unui colesteatom este de a fi îndepărtat chirurgical. Chistul trebuie eliminat pentru a preveni complicațiile care pot apărea dacă acesta crește. Colesteatomele nu dispar în mod natural. De obicei, acestea continuă să crească și cauzează probleme suplimentare. Odată ce a fost diagnosticat un colesteatom, un regim de antibiotice, picături de urechi și curățarea atentă a urechii vor fi indicațiile cele mai bune pentru a trata chistul infectat, pentru a reduce inflamația și scurgerile urechii. Medicul va putea apoi să analizeze mai bine caracteristicile de creștere ale chistului și să facă un plan pentru îndepărtarea chirurgicală. [40]

3.4 SINDROMUL MÉNIÈRE

Boala lui Ménière este numită după francezul Prosper Ménière, care a descris pentru prima dată acest sindrom la mijlocul anilor 1800. Sindromul, numit și hidrops endolimfatic idiopatic, este o tulburare a urechii interne. Cauza este necunoscută, deși probabil rezultă dintr-o anomalie la nivelul fluidelor urechii interne. Boala Ménière este una dintre cele mai frecvente cauze ale amețelilor provenite din urechea interioară. În cele mai multe cazuri este implicată doar o ureche, dar pot fi afectate ambele urechi în aproximativ 15% dintre pacienți. Boala Ménière apare de regulă la persoanele cu vârsta cuprinsă între 20 și 50 de ani. Bărbații și femeile sunt afectate în număr egal.

Simptomele bolii Ménière includ vertijul episodic (atacurile unei senzații de filare), pierderea auzului, zgomote percepute anormal la nivelul urechii (acufene) și o senzație de plinătate în urechea afectatã. Vertijul este adesea însoțit de greață și vărsături. Atacurile pot dura de la 20 de minute până la două ore sau mai mult, iar oboseala și senzație de pierdere a echilibrului pot dura de la ore până la zile. În timpul atacurilor, pacienții pot fi incapabili să își desfășoare activitățile obișnuite, necesitând să se întindă până la dispariția vertijului. Pierderea auzului este adesea intermitentă, apărând în principal în momentul atacurilor de vertij. Sunetele puternice pot părea distorsionate și pot cauza disconfort. După luni sau ani de boală, pierderea auzului devine permanentă. Acufenele și senzația de plinătate a urechii pot să apară și să dispară, provocând schimbări la nivelul auditiv, pot apărea în timpul sau chiar înainte de atacuri sau chiar să fie constante. [41]

Fig.21 Sindromul Ménière [42]

Boala Ménière este cel mai adesea diagnosticată și tratată de un otolaringolog (numit în mod obișnuit un medic pentru urechi, nas și gât, sau ORL). Cu toate acestea, nu există nici un test special sau simptom unic pe care un medic poate folosi pentru a pune diagnosticul acestei boli. Diagnosticul se bazează pe istoricul medical al pacientului și pe prezența:

• a două sau mai multe episoade de vertij care durează cel puțin 20 de minute fiecare;

• pierderii temporare a auzului;

• unei senzații de plinătate în ureche.

De asemenea, se realizează anumite teste de diagnosticare pentru funcția de auz și echilibru. Pentru verificarea auzului se realizează un examen audiometric (testul auditiv) ce indică de obicei tipul senzorial de pierdere auditivă în urechea afectată, precum și capacitatea pacientului de a distinge anumite cuvinte asemanătoare, care este adesea diminuată în urechea afectată. [41]

Pentru a evalua funcția de echilibru, poate fi efectuată o analiză ENG (electronistagmografie). Pacientul este dus într-o încăpere întunecată, iar ochelarii de înregistrare sunt plasați pe ochi. Se introduce ușor apă caldă și rece în fiecare canal al urechii. Din moment ce ochii și urechile sunt ambele coordonate prin sistemul nervos, măsurarea mișcărilor ochilor poate fi folosit pentru a testa sistemul de echilibru. În aproximativ 50% dintre pacienți, funcția de echilibru este redusă în urechea afectată. Posturografia dinamică computerizată poate fi, de asemenea, efectuată pentru a evalua echilibrul.

Boala Ménière nu are încă un remediu, dar medicul poate recomanda unul dintre tratamentele de mai jos pentru a ajuta pacientul să facă față acestei afecțiuni:

• medicamente – medicamentele cu prescripție, cum ar fi meclizina, diazepamul, glicopirolatul și lorazepamul, pot ajuta la ameliorarea amețelii și la scurtarea atacului.

• restricții de sare și diuretice – limitarea consumului sării dietetice și administrarea de diuretice (pastile de apă) ajută unii oameni să controleze amețelile prin reducerea cantității de lichid pe care corpul o reține, ceea ce poate ajuta la scăderea volumului fluidului și a presiunii în urechea interioară.

• alte modificări alimentare și comportamentale – unii oameni pretind că cofeina, ciocolata și alcoolul fac simptomele lor mai grave și fie evită sau le limitează în dieta lor. Fumatul, de asemenea, poate ajuta la diminuarea simptomelor.

• terapie cognitivă – terapia cognitivă este un tip de terapie de vorbire care îi ajută pe oameni să se concentreze asupra modului în care interpretează și reacționează la experiențele de viață. Unii oameni consideră că terapia cognitivă îi ajută să facă față mai bine naturii neașteptate a atacurilor și le reduce anxietatea față de atacurile viitoare.

• injecții

• tratarea pulsului sub presiune – impulsurile de presiune a aerului par să acționeze asupra lichidului endolimfatic pentru a preveni amețeli

• intervenție chirurgicală – Chirurgia poate fi recomandată atunci când toate celelalte tratamente nu au reușit să scadă amețelile. Unele proceduri chirurgicale sunt efectuate pe sacul endolimfatic pentru a o decomprima. O altă operație posibilă este de a reduce nervul vestibular, deși acest lucru se întâmplă mai rar.

• medicină alternativă. Deși oamenii de știință au studiat utilizarea unor terapii medicale alternative în tratamentul bolii Ménière, încă nu există dovezi care să arate eficacitatea unor astfel de terapii, cum ar fi acupunctura sau acupresura, tai chi sau suplimente pe bază de plante, cum ar fi gingko biloba, niacin sau rădăcină de ghimbir. De aceea, pacientul ar trebui să informeze medicul dacă utilizează terapii alternative, deoarece uneori pot influența eficacitatea sau siguranța medicamentelor convenționale. [43]

3.5 PIERDERILE AUDITIVE

Pierderea auzului, cunoscută și sub denumirea de tulburare de auz, reprezintă incapacitatea parțială sau totală a unei persoane de a auzi. Pierderile auditive pot apărea din multe cauze diferite, unele pot fi tratate cu succes cu ajutorul medicamentelor sau prin intervenții chirurgicale, în funcție de evoluția bolii.

Există trei tipuri de bază de pierdere auditivă: pierderea auditivă conductivă, senzorineurală și mixtă.

3.5.1 Pierderea auditivă conductivă

Reprezintă pierderea auzului datorată unor probleme cu canalul urechii, cu membrana timpanică, urechea medie și micile oase (ciocan, nicovală și scăriță).

Cauze:

– malformația urechii externe, a canalului urechii sau a structurilor urechii medii;

– prezența unui fluid în urechea medie provenit de la răceli;

– infecția urechilor (otita medie – o infectare a urechii medii în care o acumulare de lichid poate interfera cu mișcarea timpanului și oscioarelor);

– alergii;

– funcționarea slabă a tubului Eustachian;

– perforarea timpanului;

– tumori benigne;

– infecție în canalul urechii;

– prezența unui corp străin în interiorul urechii;

– otoscleroză.

Tipurile de pierdere a auzului conductiv includ absența congenitală a canalului urechii sau eșecul canalului urechii de a fi deschis la naștere, malformația sau disfuncția structurilor urechii medii, toate acestea putând fi corectate chirurgical. Dacă acestea nu sunt susceptibile de corecție chirurgicală reușită, atunci auzul poate fi îmbunătățit prin amplificare cu ajutorul unui implant auditiv pentru conducerea osoasă sau printr-un dispozitiv osos integrat chirurgical (de exemplu sistemul Baha sau Ponto) sau un aparat auditiv convențional, în funcție de starea nervului auditiv. [44]

3.5.2 Pierderea auditivă senzorineurală

Reprezintă pierderea auzului datorată unor probleme ale urechii interne și ale nervului auditiv.

Cauze:

– expunerea la zgomot puternic

– traumatismul capului

– virus sau boală

– boala autoimună a urechii interne

– pierderea auzului care se moștenește genetic

– îmbătrânire

– malformații ale urechii interne

– sindromul Ménière

– otoscleroza – o tulburare ereditară în care o creștere osoasă se formează în jurul unui os mic în urechea medie, împiedicându-l să vibreze atunci când este stimulat de sunet.

– tumorile

În acest caz, auzul poate fi îmbunătățit de asemenea prin proteze auditive sau implant cohlear, introduse pe cale chirurgicală. [44]

3.5.3 Pierderea auditivă mixtă

Se referă la o combinație de pierdere a auzului conductivă și senzorineurală. Aceasta înseamnă că pot apărea daune atât în urechea externă sau mijlocie, cât și în urechea internă (cochleea) sau nervul auditiv.

Componenta conductivă poate fi supusă unui tratament medical, dar componenta senzorineurală va fi, cel mai probabil, permanentă. Implanturile auditive pot fi benefice pentru persoanele cu pierderi de auz mixt, dar trebuie mare atenție în cazul în care pierderea auditivă conductivă se datorează unei infecții active. Se recomandă întâi tratarea infecțiilor. [44]

AUDIOMETRUL

4.1 PREZENTARE GENERALĂ

La ora actuală, un spital conține cele mai moderne și diverse aparate biomedicale, aparate utilizate pentru testare în laborator, aparate utilizate în cadrul blocului operator, aparate de anestezie și terapie intensivă etc. Majoritatea acestor sisteme moderne sunt constituite din elemente mecanice, electronice, precum și părți legate de informatică. Acest lucru a fost posibil datorită cercetărilor științifice amănunțite, a studiilor și documentațiilor complexe privind tehnologiile utilizate.

Audiometrul este unul dintre aparatele care au în componență structuri mecanice și electronice. Cele mai noi modele de audiometre sunt cele computerizate, automatizate, care au apărut datorită dezvoltării bruște a industriei electrice și a domeniului IT, sunt adaptate nevoilor, criteriilor de funcționare, precum și ergonomiei din zilele noastre.

Structura audiometrelor s-a schimbat de-a lungul timpului. Cele mai vechi audiometre erau foarte complexe din punctul de vedere al circuitelor electrice, întrucât aveau în componență numeroase elemente constructive. Acest lucru s-a schimbat ulterior deoarece au apărut, odată cu dezvoltarea industriei electrice, circuitele integrate și cablaje imprimate, care au adus multe beneficii. Un audiometru este un instrument folosit pentru efectuarea testelor audiometrice de evaluare a funcției auditive. Audiometrul poate fi de diferite tipuri, în funcție de domeniul de frecvență, domeniul de ieșire acustică, modul de prezentare acustică, facilitatea de mascare, procedurile utilizate și tipurile de stimuli acustici. Aceasta este capabil să genereze tonuri pure la o anumită frecvență, intensitate specifică și durată. Un audiometru convențional are cadrane sau butoane cu scală calibrată pentru selecția frecvenței și pentru selectarea nivelului de zgomot pentru mascarea tonului. Calibrarea este necesară, cel puțin o dată la șase luni. [45]

Audiometrele se pot clasifica după mai multe criterii. După tipul de semnal furnizat, audiometrele se clasifică în:

– audiometre tonale;

– audiometre vocale.

După complexitatea caracteristicilor, audiometrele tonale se clasifică astfel:

– tip 1;

– tip 2 ;

– tip 3;

– tip 4.

Tabel 1 Tipuri de audiometre tonale după complexitatea caracteristicilor

După complexitatea caracteristicilor, audiometrele vocale se clasifică astfel:

– A (cu posibilități complexe);

– B (numai cu posibilități esențiale);

– A-E (cu posibilități complexe cu nivel de ieșire corectat pentru câmp liber);

– B-E (numai cu posibilități esențiale cu nivel de ieșire corectat pentru câmp liber).

Tabel 2 Tipuri de audiometre vocale după complexitatea caracteristicilor

“Există două tipuri de audiometrie: tonală (testarea se face prin emiterea unor tonuri pure) și vocală (testarea se face prin emiterea mai multor cuvinte sau propoziții). Testarea poate fi efectuată într-o încăpere izolată fonic (camera insonoră) sau într-un câmp deschis, o cameră care nu produce ecou.

Audiometria cu tonuri pure utilizează audiometrul, ce rulează o serie de tonuri prin intermediul unor căști. Pacientul precizează când aude sunetul pentru prima data, iar intensitatea acestuia este notata (în decibeli). Procedeul evaluează conducerea aeriană. Aceste tonuri variază ca nivel (frecvență, măsurată în Hertz) și putere (intensitate, masurată în decibeli). Frecvența tonurilor este cuprinsă între 250 Hz și 8000 Hz, iar intensitatea variaza între -20 dB și 120 dB. Medicul va controla volumul tonului, reducând puterea până când nu mai este auzit de către pacient. Pacientul va trebui să semnalizeze prin ridicarea mâinii sau prin apăsarea unui buton, de fiecare dată când aude un ton, chiar și atunci când acesta este foarte vag. Medicul va repeta de câteva ori aceasta operațiune, folosind un ton cu o frecvență din ce în ce mai mare. Fiecare ureche este testată separat. Apoi căștile vor fi îndepartate, iar pe osul din spatele urechii va fi plasat un dispozitiv ce vibreaza. În acest mod se apreciază pragul conducerii osoase și se măsoară folosind un transductor plasat pe mastoidă.

Timpanometria (impedanța acustică). Depistează existența lichidului la nivelul urechii medii (care determina scaderea presiunii) cu o sensibilitate de 90% si o specificitate de 75%. Tehnica măsoară proporția în care un semnal acustic este transmis de la urechea externă la cea internă. Se utilizează un receptor pentru a obtura conductul auditiv și se introduc în canal presiuni diferite în timp ce complianța timpanului se înregistrează pe un grafic. În cazul unei urechi normale, curba complianței are formă de clopot. Existența lichidului în urechea medie duce la aplatizarea curbei. Sunetele cu intensitate mare (> 85dB) produc o incizura la nivelul graficului, ca urmare a contracției mușchiului scăriței. La 5% din populația normală, acest reflex lipsește.

Audiometria vorbită. Aceasta evaluează perceperea vorbirii deasupra nivelului prag. Metoda indică dacă defectele senzoriale au sediu cohlear sau nervos. Poate fi utilizată pentru a evalua utilitatea unei proteze auditive. Acest tip de testare este preponderent folosit la evaluarea auzului la copii. Cooperarea acestora este necesară pentru efectuarea testelor de mai sus. La sugarii sub 6 luni, funcția audiției se evaluează folosind răspunsul motor sau clipitul. Începând de la vârsta de 3 ani, efectuarea audiometriei devine posibilă.

Testarea vocală (audiograma vocală). La testarea vocală pacientul primește căști și un joystick. Medicul va apăsa pe urechi, pentru a determina dacă presiunea exercitată de căști pe urechea externă determină închiderea canalului auditiv. În acest caz, se va plasa, înainte de testare, un tub subțire de plastic care va menține canalul auditiv deschis. Dacă pacientul poartă o proteză auditivă, aceasta va trebui îndepartată înainte de testare. Audiograma vocală este o metodă de măsurare a capacității pacientului de a înțelege cuvintele. Ajută în orientarea protetică si oferă informații despre curba de inteligibilitate, dacă este hipoacuzie de transmisie, hipoacuzie neurosenzorială cohleară sau retrocohleară, alegerea urechii de protezat, opțiunea de protezare auditivă bilaterală, adaptarea protetică și eficacitatea protezatii auditive. Totodata cu ajutorul audiogramei vocale avem posibilitatea de a recunoaste pacientii care simuleaza hipoacuzia.

Testul cuvintelor soptite. În testul cuvintelor șoptite, medicul va cere pacientului să-și acopere una din urechi cu degetul. Apoi acesta se va poziționa, mai întai la 30 de cm, apoi la 60 de cm în spatele pacientului și va șopti o serie de cuvinte. Pacientul trebuie să repete cuvintele pe care le aude. Daca acesta nu percepe cuvintele la o șoptire ușoara, medicul va rosti cuvintele din ce în ce mai tare, până când pacientul le va putea auzi. Fiecare ureche va fi testată separat.

Evaluarea emisiei otoacustice Testul emisiei otoacustice este folosit deseori pentru screeningul hipoacuziei la nou-născuți. Acesta este efectuat prin plasarea unui microfon mic în canalul auditiv extern al copilului. Sunetele sunt introduse apoi printr-o sondă mică și flexibilă în urechea copilului. Microfonul detectează raspunsul urechii interne la sunete. Această investigație nu face, însă, diferența între hipoacuzia de conducere și cea neurosenzorială (hipoacuzia de percepție).

Teste vestibulare. Aceste teste detectează problemele urechii interne legate de echilibru și coordonare. În timpul acestor teste pacientul trebuie să-și mențină echilibrul și coordonarea în timp ce își mișcă brațele și picioarele în anumite moduri, stând pe un singur picior, pe călcâie, pe vârfuri sau efectuează alte manevre cu ochii închiși sau deschiși. În timpul acestor teste medicul va proteja pacientul pentru ca acesta să nu cadă. În mod normal, aceste testări nu implică nici un disconfort. Majoritatea testelor auditive cer pacientului să răspundă la o serie de cuvinte spuse pe tonalități diferite, dar sunt și teste auditive ce nu necesită răspuns.”

Audiograma este graficul frecvență- intensitate, unde pragurile fiecărei urechi sunt marcate în diferite culori și forme. Rezultatele conducției osoase sunt, de asemenea, marcate în același grafic. Frecvențele utilizate cel mai frecvent în timpul testelor sunt 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz și 8000 Hz. [46]

Fig.22 Exemplu de audiogramă [47]

Testarea conducerii osoase ajută la determinarea tipului de pierdere a auzului. În timp ce sunetul de la căști călătorește de-a lungul urechii exterioare și a urechii medii la urechea internă, sunetul de la oscilator în testul conducerii osoase este primit direct de urechea internă. Astfel, diferența dintre cele două rezultate ale testelor poate ajuta la găsirea defectului în urechea exterioară sau mijlocie (pierderea conductivă a auzului) sau în partea interioară a urechii (pierderea auzului senzorineural). Persoanele cu pierderi de auz conductive pot auzi sunete, dar mai slab. Persoanele cu pierderi de auz senzorineurale aud, de obicei, sunete mai puternice și au, de asemenea, dificultăți în înțelegerea vorbirii. [46]

În urma efectuării testelor auditive, se obțin o serie de informații despre capacitatea auditivă a subiectului, precum și despre gradul de hipoacuzie. Toate aceste informații au fost acumulate în tabelul de mai jos.

Tabel 3 Date obținute în urma testării auditive

4.2 STRUCTURA SISTEMULUI INTELIGENT. DESCRIEREA COMPONENTELOR

Sistemul inteligent construit în cadrul proiectului de diplomă vizează să aducă o contribuție importantă în ceea ce privește construcția audiometrelor, deoarece utilizează tehnologia cu microcontroller, ceea ce oferă sistemului o serie de avantaje și facilități. De asemenea, un alt bonus al acestui audiometru îl constituie comunicarea cu un computer/tabletă/smartphone, prin intermediul căruia este controlat. Această comunicare poate fi realizată prin USB, prin Wireless sau Bluetooth. Pentru afișarea rezultatelor măsurătorii, se utilizează un ecran LCD, conectat la placa de dezvoltare cu microcontroller, Arduino.

În construcția audiometrului mai intră și componente electronice (rezistențe, tranzistor), cabluri de conexiune, difuzor, căști, buton de răspuns pentru feedback-ul pacientului. După efectuarea măsurătorilor, toate rezultatele sunt afișate pe ecranul LCD, apoi transferate în computer sau tabletă, unde se construiește audiograma, care poate fi printată.

4.2.1 Placa de dezvoltare Arduino Uno

Audiometrul inteligent folosește tehnologia plăcii de dezvoltare Arduino Uno, ce funcționează cu microcontroller-ul ATmega328P. Deși oferă o serie de avantaje precum posibilitatea de a automatiza lucruri, posibilitatea de a proiecta sau implementa sisteme

cu diferite componente periferice (elemente de execuție, senzori, camere de înregistrat), tehnologia acestor microcontroller-e este rar întâlnită în construcția sistemelor. Un alt avantaj al utilizării plăcilor de dezvoltare îl reprezintă posibilitatea de realizare a unor sisteme mult mai complexe, dar precise și utile, care ușurează în mare parte munca utilizatorului.

Arduino / Genuino Uno este un microcontroler bazat pe ATmega328P. Dispune de 14 pini digitali de intrare / ieșire (dintre care 6 pot fi utilizați ca ieșiri PWM), 6 intrări analogice, un cristal de cuarț de 16 MHz, o conexiune USB, o mufă de alimentare, un antet ICSP și un buton de resetare. Conține tot ceea ce este necesar pentru a susține microcontroller-ul. Pentru a funcționa, pur și simplu se conectează la un computer cu un cablu USB sau se alimentează cu un adaptor AC-DC sau acumulator. [48]

Fig.24 Placa de dezvoltare Arduino Uno [49]

CARACTERISTICI PRINCIPALE:

Microcontroller: ATmega328P

Tensiune de alimentare: 5V

Tensiune de intrare (recomandat): 7 – 12V

Tensiune de intrare (limită): 6 – 20V

Linii digitale I/O: 14 (din care 6 oferă ieșire PWM)

Intrări analogice: 6

DC curent pe I/O: 20 mA

Curent DC 3.3V pentru: 50 mA

Memorie flash 32 KB din care 0,5 KB utilizate de bootloader

SRAM: 2 KB

EEPROM: 1 KB

Frecvență: 16 MHz

ALIMENTAREA PLĂCII DE DEZVOLTARE

Placa Arduino / Genuino Uno poate fi alimentată prin conexiunea USB sau cu o sursă externă de alimentare. Sursa de alimentare este selectată automat.

Alimentarea externă (non-USB) poate proveni fie de la un adaptor AC-DC, fie de la o baterie. Adaptorul poate fi conectat la un pol pozitiv central de 2,1 mm în mufa de alimentare a plăcii. Conductoarele din baterie pot fi introduse în anteturile GND și VIN ale conectorului POWER.

Placa poate funcționa pe o sursă externă de la 6 la 20 de volți. Dacă este furnizat cu mai puțin de 7V, pinul de 5V poate furniza mai puțin de 5 V, iar placa poate deveni instabilă. Dacă se utilizează mai mult de 12 V, regulatorul de tensiune se poate supraîncălzi și poate deteriora placa. Intervalul recomandat este de la 7 la 12 volți. [48]

PINII DE ALIMENTARE

Vin – tensiunea de intrare a plăcii Arduino atunci când utilizează o sursă externă de alimentare (spre deosebire de 5 volți de la conexiunea USB sau de la altă sursă de alimentare reglată). Se poate furniza tensiune prin acest pin sau, dacă se furnizează tensiune prin mufa de alimentare, se accesează prin acest pin.

5V – acest pin transmite un regulat 5V de la regulator pe placă. Placa poate fi alimentată de la mufa de alimentare DC (7 – 12V), conectorul USB (5V) sau pinul VIN al plăcii (7-12V). Tensiunea de alimentare prin pinii 5V sau 3,3V ocolește regulatorul și poate deteriora placa.

3V3 – o sursă de 3.3 volți generată de regulatorul de la bord. Rezistența curentului maxim este de 50 mA.

GND – pini de legătură.

IOREF – acest pin pe placa Arduino furnizează referința de tensiune cu care microcontroller-ul funcționează. Un scut configurat corespunzător poate citi tensiunea de pin IOREF și poate selecta sursa de alimentare adecvată sau poate activa traducătorii de tensiune pe ieșiri pentru a funcționa cu 5V sau 3,3V.

MEMORIA

Microcontroller-ul ATmega328 are 32 KB (cu 0,5 KB ocupat de bootloader). De asemenea, are 2 KB de SRAM și 1 KB de EEPROM.

LINII DE INTRARE ȘI IEȘIRE

Fiecare dintre cei 14 pini digitali de pe Arduino Uno poate fi folosit ca intrare sau ieșire, utilizând funcțiile pinMode (), digitalWrite () și digitalRead (). Acestea funcționează la 5 volți. Fiecare pin poate furniza sau recepționa 20 mA ca condiții de funcționare recomandate și are un rezistor intern de tracțiune (deconectat în mod implicit) de 20-50 kohm. Un maxim de 40mA este valoarea care nu trebuie depășită pe nici un pin de intrare / ieșire pentru a evita deteriorarea permanentă a microcontroller-ului.

Unii pini au funcții specializate:

Serial: 0 (RX) și 1 (TX) – folosit pentru a primi (RX) și a transmite (TX) date TTL. Aceștia sunt conectați la pinii corespunzători ai cipului ATmega8U2 USB-TTL serial.

Întreruperi externe: 2 și 3 – acești pini pot fi configurați pentru a declanșa o întrerupere la o valoare scăzută, o margine în creștere sau în scădere sau o schimbare a valorii.

PWM: 3, 5, 6, 9, 10 și 11 – asigură ieșirea PWM pe 8 biți cu funcția analogWrite (). Acești pini acceptă comunicarea SPI utilizând biblioteca SPI.

LED-ul: 13 – axistă un LED încorporat, acționat de pinul digital 13. Când pinul este HIGH, LED-ul este pornit, când pinul este LOW, este oprit.

TWI: pinul A4 sau SDA și pinul A5 sau SCL. Suportă comunicarea TWI utilizând biblioteca Wire. [48]

Microcontroller-ul Atmega328P

,,Atmega328 AVR 8-bit este un circuit integrat de înaltă performanță ce se bazează pe un microcontroler RISC, combinând 32 KB ISP flash o memorie cu capacitatea de a citi-în-timp-ce-scrie, 1 KB de memorie EEPROM, 2 KB de SRAM, 23 linii E/S de uz general, 32 înregistrari procese generale, trei cronometre flexibile/contoare, întreruperi internă și externă, programator de tip USART, orientare interfață serială byte de 2 cabluri, SPI port serial, 6-canale 10-bit Converter A/D , "watchdog timer" programabil cu oscilator intern, și cinci moduri de software-ul intern de economisire a energiei selectabil. Dispozitivul funcționează 1,8-5,5 volți.

Prin executarea unor instrucțiuni puternice într-un singur ciclu de ceas, sistemul realizează un răspuns de 1 MIPS.” [50]

Tabel 4 Principalele caracteristici ale microcontroller-ului Atmega328

4.2.2 Interfețe de comunicație

Sistemul inteligent este construit în așa fel încât permite comunicarea cu un computer/tabletă, precum și transferul informațiilor și comenzilor. Există trei interfețe de comunicație: USB-UART, Wi-Fi și Bluetooth.

Comunicația prin cablu USB-UART este cea mai comună metodă utilizată pentru stabilirea relației între placa de dezvoltare și computer. Pentru ca această conexiune să fie valabilă, este necesară scrierea unor coduri, a unor programe de funcționare.

Fig.25 Tipuri de USB [52]

Magistrala USB este ușor de folosit de către utilizator, este ieftină, rapidă și bidirecțională. ,, Prezintă o serie de avantaje:

rata de transfer – poate atinge 12 Mbps față de 115 000 bps la alte intefețe seriale;

conectează până la 127 de dispozitive la PC (ceea ce înseamnă că operează ca o magistrală)

ușor de utilizat de către utilizatorul final (end user) – adăugarea/eliminarea de dispozitive în/din sistem este foarte comodă;

are un protocol flexibil;

este o soluție ieftină de interconectare.” [51]

Comunicațiile wireless (fără fir) reprezintă transferul de informații sau alimentarea între două sau mai multe puncte care nu sunt conectate printr-un conductor electric. Shield-ul wireless oferă posibilitatea de conectare a plăcii Arduino la internet fără fire și cabluri de conexiune, prin intermediul tehnologiei wireless. Pentru ca această conectare să funcționeze este necesară accesarea unor coduri, programe de funcționare, ce se gasesc în bibliotecile software-ului Arduino. Atașarea shield-ului pe placa de dezvoltare se face printr-un modul wireless. [53]

Fig.26 Shield Wireless [53] Fig.27 Modul Wireless [7

Caracteristicile principale ale shield-ului WiFi [53]:

Tensiune de operare 5V (furnizată de la bordul Arduino);

Conectare prin: rețelele 802.11b / g ;

Tipuri de criptare: WEP și WPA2;

Conectare cu Arduino pe portul SPI;

Slot pentru micro SD la bord;

Anteturile ICSP;

Conexiune FTDI pentru depanarea serială a ecranului WiFi;

Mini-USB pentru actualizarea firmware-ului pentru ecranul WiFi.

Interfața de comunicație Bluetooth transmite informațiile în mod transparent, simplu, fără utilizarea firelor de conexiune. Prin intermediul shield-ului Bluetooth, placa de dezvoltare Arduino Uno poate fi conectată la computer/tabletă/smartphone, atâta timp cât pe acestea este activată opțiunea Bluetooth. [54]

Fig.28 Shield-ul Bluetooth [54]

,,Caracteristici principale [54]:

Core ARM Cortex M0 rulează la 16MHz;

256KB memorie flash;

32KB SRAM;

Transport: SPIat 4MHz cu HW IRQ (5 pini necesar);

Intrări 5V în condiții de siguranță;

Regulator de 3.3V pe placă;

Bootloader cu suport pentru actualizări de firmware OTA;

Set de comenzi  AT.”

Fig.23 Schema electrică a audiometrului inițial folosind difuzorul

Această schemă a fost folosită inițial pentru testarea sunetelor cu ajutorul difuzorului. S-a folosit și un buton, ce are rolul butonului de răspuns în cazul testării audiometrice. Mai jos este prezentat circuitul electric construit pe baza schemei electrice de mai sus.

Fig.24 Circuitul electric inițial

Pasul următor a fost realizarea sistemului final, folosind căști în locul difuzorului și un push button, având rolul butonului de răspuns. Prin căști se vor auzi tonurile utilizate în cadrul testărilor, la frecvențe și intensități diferite. Subiectul va fi instruit să apese butonul de răspuns în cazul în care aude sau i se pare că aude sunetul.

Fig.25 Circuitul electric final

FUNCȚIONAREA SISTEMULUI

Pentru ca sistemul construit să funcționeze corect este necesară utilizarea unui software pentru placa de dezvoltare Arduino. În acest program sunt scrise codurile de funcționare a testărilor ce vor fi efectuate.

Comunicarea între sistemul construit și PC se va realiza printr-un cablu USB, ceea ce necesită, de asemenea, scrierea unui program de funcționare în limbajul de programare Java. Acesta va cuprinde protocolul de comunicație, toate comenzile dintre cele două sisteme, având ca scop trimiterea și primirea informațiilor de la audiometru către PC și invers.

Pentru efectuarea testelor audiometrice, este necesară apelarea unor biblioteci din softul Arduino, specifice acestui tip de testare. O astfel de bibliotecă este ToneAC, având capacitatea de dublare a volumului sunetului, oferă o calitate superioară și capacitatea de producere a sunetelor la diferite frecvențe. Mai jos este prezentat programul de funcționare pentru efectuarea testărilor audiometrice.

#include <toneAC.h>

#define BUTTON_PIN 2

#define TONE_OUTPUT_LEFT_PIN 9

#define TONE_OUTPUT_RIGHT_PIN 10

#define SERIAL_INPUT_BANDWIDTH 9600

#define TONE_DELAY 1000

#define NO_TONE_DELAY 2000

#define SYNC_DELAY 50

byte option;

int buttonPressed;

int data[3];

void setup(){

Serial.begin(SERIAL_INPUT_BANDWIDTH);

pinMode(BUTTON_PIN, INPUT);

pinMode(TONE_OUTPUT_RIGHT_PIN, OUTPUT);}

void loop(){

if (Serial.available(){

option = '0';

option = Serial.read();

switch (option) {

case '1':

test1();

break;

case '2':

test2();

break;

case '{':

playCustomTone();

break;

default:

break; }

Serial.println("end"); }}

void test1(){

int freq[] = {1000, 2000, 4000, 8000, 1000, 500, 250, 125};

test(freq);}

void test2(){

int freq[] = {8000, 4000, 2000, 1000, 500, 250, 125, 62};

test(freq);}

void test(int* freq){

for (int i = 0; i < 8; i++){

for (int volume = 1; volume <= 10; volume += 1){

buttonPressed = 0;

for (int del = 0; del < TONE_DELAY; del += SYNC_DELAY){

playTone(freq[i], volume, SYNC_DELAY);

readButtonState();

if (exitSignalReceived() {

break;}}

if (option == '0'){

break}

for (int del = 0; del < NO_TONE_DELAY; del += SYNC_DELAY){

pauseTone(SYNC_DELAY);

readButtonState();

if (exitSignalReceived()){

break;}}

if (option == '0') {

break;}

char output[16];

sprintf(output, "%d,%d,%d", freq[i], volume, buttonPressed);

Serial.println(output);}

if (option == '0'){

break;}}

toneAC(0);}

void playTone(int freq, int volume, int delayInMs){

toneAC(freq, volume);

delay(delayInMs);}

void pauseTone(int delayInMs){

noTone(TONE_OUTPUT_RIGHT_PIN);

delay(delayInMs);}

boolean exitSignalReceived(){

option = Serial.read();

return option == '0';}

void readButtonState(){

byte buttonState = digitalRead(BUTTON_PIN);

if (buttonState == HIGH){

buttonPressed = 1;}}

String readCustomToneData(){

String line = "";

while (Serial.available() > 0){

char recieved = Serial.read();

if (recieved == '}'){

return line;}

line += recieved;}}

int* parseCustomToneData(String dataString){

int numArgs = 0;

int beginIdx = 0;

int idx = dataString.indexOf(",");

String arg;

char charBuffer[16];

while (idx != -1){

arg = dataString.substring(beginIdx, idx);

arg.toCharArray(charBuffer, 16);

data[numArgs++] = atoi(charBuffer);

beginIdx = idx + 1;

idx = dataString.indexOf(",", beginIdx); }

arg = dataString.substring(beginIdx);

arg.toCharArray(charBuffer, 16);

data[numArgs++] = atoi(charBuffer);

return data;}

void playCustomTone(){

String dataString = readCustomToneData();

int* data;

data = parseCustomToneData(dataString);

int freq = data[0];

int volume = data[1];

int delayInMs = data[2];

playTone(freq, volume, delayInMs);

}

Acest cod prezentat mai sus este încărcat pe placa de dezvoltare Arduino, după care urmează efectuarea propriu-zisă a testărilor. Testările vor fi efectuate folosind o interfață de comunicație realizată în Visual Basic. Aceasta este construită folosind coduri de funcționare, ce fac legătura cu soft-ul Arduino și cu întreg sistemul creat. Interfața conține o serie de ferestre ce vor fi prezentate mai jos. Fiecărei ferestre i se atribuie un program de funcționare.

Prima fereastră conține meniul principal, ce cuprinde submeniurile, precum și posibilitatea selectării COM-ului aferent computerului prin care se fac testările.

Fig.26 Meniul principal

Imports System.IO.Ports

Public Class Main

Private Sub Main_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load

' port = New SerialPort(PORTSERIAL, 9600, Parity.None, 8, StopBits.One)

GetSerialPortNames()

End Sub

Sub GetSerialPortNames()

' Show all available COM ports.

For Each sp As String In My.Computer.Ports.SerialPortNames

ComboBox1.Items.Add(sp)

Next

End Sub

Private Sub PlacaDeDezvoltareToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles PlacaDeDezvoltareToolStripMenuItem.Click

meniu3_1.Show()

End Sub

Private Sub MulduleToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles MulduleToolStripMenuItem.Click

meniu3_2.Show()

End Sub

Private Sub MatriceDeLEDToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles MatriceDeLEDToolStripMenuItem.Click

meniu2a.Show()

End Sub

Private Sub MatriceDeLEDRealizatInLimbajDeProgramareMicroCToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles MatriceDeLEDRealizatInLimbajDeProgramareMicroCToolStripMenuItem.Click

meniu2b.Show()

End Sub

Private Sub ComboBox1_SelectedIndexChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles ComboBox1.SelectedIndexChanged

PORTSERIAL = ComboBox1.SelectedItem.ToString

port.PortName = PORTSERIAL

port.BaudRate = 9600

End Sub

Private Sub IeșireToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles IeșireToolStripMenuItem.Click

End

End Sub

Private Sub PercepțiaAuditivăToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles PercepțiaAuditivăToolStripMenuItem.Click

perceptia_auditiva.Show()

End Sub

Private Sub AnatomiaUrechiiToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles AnatomiaUrechiiToolStripMenuItem.Click

anatomia_urechii.Show()

End Sub

Private Sub AudiometrulToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles AudiometrulToolStripMenuItem.Click

audiometrul.Show()

End Sub

Private Sub DespreProgramToolStripMenuItem_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles DespreProgramToolStripMenuItem.Click

informatii_autor.Show()

End Sub

End Class

Submeniul „Noțiuni teoretice” cuprinde trei ferestre ce conțin informații despre auz, aparatul auditiv și audiometrie. Butonul „Înapoi” duce către „Meniul principal”, iar butonul „Ieșire” duce la închiderea interfeței.

Fig.27 Fereastra ce cuprinde noțiuni despre percepția auditivă

Imports System.IO.Ports

Public Class perceptia_auditiva

Private Sub cmd_inapoi_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles cmd_inapoi.Click

Close()

End Sub

Private Sub cmd_exit_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles cmd_exit.Click

End

End Sub

End Class

Fig.28 Fereastra ce cuprinde noțiuni despre anatomia urechii

Fig.29 Fereastra ce cuprinde noțiuni despre audiometrie

Submeniul „Testare standard” cuprinde două ferestre, una ce descrie tipul de testare, iar cealaltă modul de testare propriu-zis.

Fig.30 Fereastra ce conține informații despre testarea audiometrică standard

POZA TESTARE STANDARD

Imports System.IO.Ports

Public Class meniu2b

WithEvents sp As New SerialPort

Private Sub cmd_inapoi_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles cmd_inapoi.Click

Close()

End Sub

Private Sub ComboBox1_SelectedValueChanged(sender As Object, e As EventArgs) Handles ComboBox1.SelectedValueChanged

If (ComboBox1.SelectedIndex.Equals(0)) Then

TextBox1.Text = " Testul 1 emite sunete la frecvențele 1000, 2000, 4000, 8000, 1000, 500, 250, 125, având intensități diferite. Cea de-a treia valoare este 0 sau 1, indicând feedback-ul pacientului. "

End If

If (ComboBox1.SelectedIndex.Equals(1)) Then

TextBox1.Text = " Testul 2 emite sunete la frecvențele 8000, 4000, 2000, 1000, 500, 250, 125, 62, având intensități diferite. Cea de-a treia valoare este 0 sau 1, indicând feedback-ul pacientului. "

End If

End Sub

Private Sub cmd_start_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles cmd_start.Click

If (ComboBox1.SelectedIndex.Equals(0)) Then

sp.Write("1")

End If

If (ComboBox1.SelectedIndex.Equals(1)) Then

sp.Write("2")

End If

End Sub

Private Sub cmd_stop_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles cmd_stop.Click

sp.Write("0")

End Sub

Private Sub meniu2b_FormClosing(sender As Object, e As FormClosingEventArgs) Handles MyBase.FormClosing

sp.Close()

End Sub

Private Sub cmd_exit_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles cmd_exit.Click

End

End Sub

Sub ShowString(ByVal myString As String)

If Not myString.Trim().Contains("end") Then

TextBox2.AppendText(myString)

End If

End Sub

Delegate Sub myMethodDelegate(ByVal [text] As String)

Dim myDelegate As New myMethodDelegate(AddressOf ShowString)

Private Sub SerialPort_DataReceived(ByVal sender As Object, ByVal e As System.IO.Ports.SerialDataReceivedEventArgs) Handles sp.DataReceived

Dim str As String = sp.ReadExisting()

Invoke(myDelegate, str)

End Sub

Private Sub meniu2b_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load

sp = New SerialPort(PORTSERIAL, 9600, Parity.None, 8, StopBits.One)

sp.Open()

End Sub

End Class

Submeniul „Testare manuală” prezintă de asemenea, două ferestre, ca și în cazul submeniului „Testare standard”.

Fig.32 Fereastra ce conține informații despre testarea audiometrică manuală

Fig.33 Modalitatea de testare manuală

TESTARE MANUALA -COD

Următorul submeniu cuprinde informații despre autorul acestui proiect.

Fig.34 Fereastra ce conține informații despre autorul proiectului

TESTAREA DISPOZITIVULUI ȘI INTERPRETAREA REZULTATELOR

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE