Бионический протез уха
Группа изобретений относится к медицине, а именно к бионическому протезу уха и способу протезирования уха таким протезом. Бионический протез уха содержит микрофон, средства преобразования электрических сигналов в акустические, соединительные провода для передачи электрических и преобразованных акустических сигналов и блок питания с источником энергии. Дополнительно протез содержит имитатор ушной раковины, корпус, винтовые импланты для установки в височную кость, магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости, выполненный для установки на звукопроводящий винтовой имплант, и гибкий микрочип с аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством. Корпус имеет грибовидную головку с наружной поверхностью для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка и канала наружного слухового прохода. Гибкий микрочип размещен в дистальном конце ножки корпуса и связан соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников с магнитно-вибрационным трансдьюсером костной проводимости и с блоком питания, включающим как минимум один резистор и как минимум один конденсатор, размещенный между микрофоном и источником энергии. При этом выполняют имитатор отсутствующей ушной раковины из стоматологического силикона методом 3D-принтинга зеркального отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины. Изготавливают корпус с грибовидной головкой, имеющей наружную поверхность для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка и канала наружного слухового прохода. Устанавливают корпус в канал наружного слухового прохода. Размещают имитатор ушной раковины на наружной поверхности головки корпуса и на височной кости с последующей фиксацией имитатора и головки корпуса винтовыми имплантами, выполненными для установки в височную кость. Устанавливают магнитно-вибрационный трансдьюсер на звукопроводящем винтовом импланте костной проводимости. Обеспечивается коррекция потери слуха у слабослышащих пациентов с атрезией или микротией посредством слухового аппарата, работающего по принципу костной проводимости и располагающегося в протезе ушной раковины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к медицине, в частности к отоларингологии и стоматологии, и может быть использовано для улучшения слуховых возможностей человека и замещения отсутствующей ушной раковины. Из уровня техники известен аппарат костной проводимости Baha, состоящий из процессора, который обнаруживает, очищает и усиливает звуковые волны и преобразуют их в вибрации, далее усиленные вибрации передаются на соединительный элемент - опору, с которой они передаются на остеоинтегрированный имплантат. С титанового имплантата звуковые вибрации по механизму костного звукопроведения передаются в улитку (http://eu-max.ru/products/baha/).
Известен протез ушной раковины, выполненный из медицинского стоматологического силикона, изготовлен методом литья по прототипу, изготовленного методом 3D-принтинга, зеркально отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины пациента. Протез ушной раковины состоит из двух элементов ушной раковины и основания в месте прилегания к тканям протезного ложа, соединенных между собой фиксирующими элементами, выполненными из жесткого стоматологического полимера, имеющими круглое плоское основание, шейку и полусферическую головку. Края полусферической головки выполнены заоваленными. Участок перехода от головки к шейке имеет прилив с радиусом скругления. Основание указанных элементов монолитно фиксировано в части протеза - раковине. В части - основания в проекции головок элементов, имеются отверстия в сечении в 2 раза меньше диаметра головок фиксирующих элементов. Техническим результатам изобретения является точное индивидуальное изготовление протеза воспроизведенного уха пациента, а также возможность быстрой и неоднократной замены части протеза, прилегающей к тканям протезного ложа (Патент РФ№2630354 от 07.09.2017).
Известен слуховой аппарат, вставляемый внутрь слухового прохода уха пациента, имеет модули, обладающие каждый большой степенью свободы поворота и не размещенные в едином корпусе. Слуховой аппарат содержит приемный модуль для подачи акустических сигналов в замкнутое пространство, прилегающее к барабанной перепонке, основной модуль, в котором размещены все компоненты для улучшения слуха, за исключением приемника, и соединительный блок для передачи усиленных электрических сигналов от основного модуля к приемному модулю. Соединительный блок вводят в хрящевую зону наружного слухового прохода и шарнирно соединяют с возможностью поворота с приемным модулем и с основным модулем для возможности независимого перемещения приемного модуля как в процессе установки слухового аппарата в слуховой проход, так и при выведении из него (Патент РФ №2191485 от 20.01.2002).
Задачей на решение, которого направлена настоящая группа изобретений, является обеспечение улучшения слуха у слабослышащих пациентов с атрезией или микротией посредством бионического протеза уха.
Техническим результатом группы изобретений является коррекция потери слуха слуховым аппаратом, работающим по принципу костной проводимости располагающимся в протезе ушной раковины.
Технический результат достигается, тем, что бионический протез уха, содержащий микрофон, средства преобразования электрических сигналов в акустические сигналы, соединительные провода для передачи электрических сигналов и преобразованных акустических сигналов и блок питания с источником энергии, отличается от ближайшего аналога тем, что дополнительно содержит иммитатор ушной раковины, корпус, винтовые импланты для установки в височную кость, магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости, выполненный для установки на звукопроводящий винтовой имплант, и гибкий микрочип с аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством, при этом корпус имеет грибовидную головку с наружной поверхностью для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода, а гибкий микрочип размещен в дистальном конце ножки корпуса и связан соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников с магнитно-вибрационным трансдьюсером костной проводимости и с блоком питания, включающим как минимум один резистор и как минимум один конденсатор, размещенный между микрофоном и источником энергии.
В частных случаях своего выполнения или использования бионический протез уха может содержать винтовые импланты, выполненные со сферическими головками, источник энергии, выполненный в виде батарейки или в виде аккумулятора и источник энергии, выполненный для беспроводного заряжания. Способ протезирования уха бионическим протезом, описанным выше, включает выполнение имитатора отсутствующей ушной раковины из стоматологического силикона, которую отливают по образцу полученного методом 3D-принтинга, зеркального отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины и изготовление корпуса с грибовидной головкой, имеющей наружную поверхность для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода, установку корпуса в канал наружного слухового прохода, размещение имитатора ушной раковины на наружной поверхности головки корпуса и на височной кости с последующей фиксацией имитатора и головки корпуса, винтовыми имплантами, выполненными для установки в височную кость, и установку магнитно-вибрационного трансдьюсера на звукопроводящем винтовом импланте костной проводимости.
Разделение протеза на две разборно-составные части, позволяет отсоединить внутреннюю часть протеза фиксированного во внутреннем слуховом проходе и содержащую устройства усиливающие звук с элементом питания для его зарядки, при этом другая часть бионического протеза, ушная раковина, остается фиксированной, обеспечивая эстетику лица и его социальную неуязвимость. Наружная и внутренняя части бионического протеза уха изготавливаются индивидуально по цифровому объемному изображению второго существующего уха и слухового прохода пациента, полученного по МСКТ. Наиболее подходящей основой для построения такой системы является гибридный чип, например, EZARIO 7150 SL HYBRID от производителя ON Semiconductor, включающий цифровой сигнальный процессор и дополнительные компоненты, необходимые для построения слуховых аппаратов различных типов.
Микросхема 7150 SL включает в себя цифровой сигнальный процессор, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, программируемое запоминающее устройство и модуль радиосвязи. Эти компоненты являются электронной частью для слуховых аппаратов различных типов, и все они размещены в одном корпусе. По этой причине микросхема называется гибридной.
Выбор остановлен на этой микросхеме на основании того, что она содержит все необходимые функциональные компоненты для построения устройства в рамках поставленной задачи, имеет минимальные размеры, производитель предоставляет средства для разработки и отладки программного обеспечения слухового аппарата и программных средств для его обслуживания.
Помимо микросхемы 7150 SL слуховой аппарат (протез) содержит микрофон, излучатель звука, источник питания, один или два компактных конденсатора и резистора, предусмотренные схемой включения чипа 7150. Эти компоненты являются внешними по отношению к микросхеме и наряду с ней размещены в объеме протеза.
В качестве излучателя звука, использован микрофон, например, MP23AB01DHTR (3,35×2,5×0,98 мм) и миниатюрный магнитно-вибрационный трансдьюсер для аппаратов костной проводимости, например, Sonion 37ААХ007/А (7,87×4,09×5,6 мм), источник питания - воздушно-цинковый элемент типа PR70 (5,9×3,6 мм) по классификации МЭК.
Источник питания протеза имеет возможность контактной беспроводной зарядки. А магнитно-вибрационный трансдьюсер, фиксированный в протезе, выполняет дополнительную функцию крепежного элемента протеза.
Сущность группы изобретений поясняется чертежом с изображением разреза бионического протеза уха, установленного в слуховом проходе и закрепленного на височной кости.
Бионический протез уха содержит имитатор ушной раковины 1, корпус 2, винтовые импланты 3 и 4 для установки в височную кость, магнитно-вибрационный трансдьюсер 5 костной проводимости, выполненный для установки на верхний винтовой имплант 4, и микрочип 6 с аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством.
Корпус 2 имеет грибовидную головку с наружной поверхностью 7 для установки имитатора ушной раковины 1, внутреннюю поверхность 8 по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода. Гибкий микрочип 6 размещен в дистальном конце ножки корпуса 2 и связан соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников 9 с магнитно-вибрационным трансдьюсером 5 костной проводимости и с блоком питания, включающим как минимум один резистор и как минимум один конденсатор 10, размещенный между микрофоном 11 и источником энергии 12.
В частных случаях своего выполнения или использования бионический протез уха может содержать винтовые импланты 3 и 4, выполненные со сферическими головками и источник энергии 12 в виде батарейки или в виде аккумулятора. Источник энергии 12 может быть выполнен для беспроводного заряжания. В способе протезирования уха бионическом протезом заложен основной принцип преобразования процессором звуковой волны фиксируемой микрофоном 11 в вибрационный сигнал и его передача по височной кости во внутреннее ухо, посредством магнитно-вибрационного трансдьюсера 5, фиксированного на верхний звукопроводящий имплантат 4.
В процессе протезирования первоначально выполняют имитатор отсутствующей ушной раковины 1 из стоматологического силикона, который отливают по образцу полученного методом 3D-принтинга, зеркального отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины. Затем изготавливают корпус 2 с грибовидной головкой, имеющей наружную поверхность 7 для установки имитатора ушной раковины 1, внутреннюю поверхность 8 по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка, и канала наружного слухового прохода. Устанавливают корпус 2 в канал наружного слухового прохода. Размещают имитатор ушной раковины 1 на наружной поверхности 7 головки корпуса и на височной кости. Фиксируют имитатор ушной раковины 1 и головку корпуса 2, винтовыми имплантами 3 и 4, выполненными для установки в височную кость. Устанавливают магнитно-вибрационный трансдьюсер 5 на верхнем звукопроводящем винтовом импланте 4 костной проводимости.
Улучшение слуха с использованием бионического протеза осуществляется следующим образом. Звуковая волна улавливается имитатором 1 ушной раковины и локализуется по принципу воронки в наружном слуховом проходе протеза, где фиксирован микрофон 11.
Микрофон 11 фиксирует звуковую волну и посредством гибкого ленточного проводника 9 передает ее на гибкий микрочип 6 включающий в себя цифровой сигнальный процессор, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи, программируемое запоминающее устройство и модуль радиосвязи. Посредством микрочипа 6 звуковой сигнал преобразуется в вибрационный сигнал и через гибкий ленточный проводник 9 передается на магнитно-вибрационный трансдьюсер 5, фиксированный на звукопроводящем имплантате 4. Вибрационный сигнал посредством трансдьюсера 5 через установленный в височную кость звукопроводящий имплантат 4 передается во внутреннее ухо.
Бесперебойную работу микрофона 11 и системы трансдьюсера 5 обеспечивают резистор 13, конденсатор 10 и источник энергии 12, который может быть выполнен для беспроводного заряжания.
1. Бионический протез уха, содержащий микрофон, средства преобразования электрических сигналов в акустические сигналы, соединительные провода для передачи электрических сигналов и преобразованных акустических сигналов и блок питания с источником энергии, отличающийся тем, что дополнительно содержит имитатор ушной раковины, корпус, винтовые импланты для установки в височную кость, магнитно-вибрационный трансдьюсер костной проводимости, выполненный для установки на звукопроводящий винтовой имплант, и гибкий микрочип с аналого-цифровым и цифро-аналоговым преобразователями, цифровым сигнальным процессором, модулем радиосвязи и с программируемым запоминающим устройством, при этом корпус имеет грибовидную головку с наружной поверхностью для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка и канала наружного слухового прохода, а гибкий микрочип размещен в дистальном конце ножки корпуса и связан соединительными проводами в виде гибких ленточных проводников с магнитно-вибрационным трансдьюсером костной проводимости и с блоком питания, включающим как минимум один резистор и как минимум один конденсатор, размещенный между микрофоном и источником энергии.
2. Протез по п. 1, отличающийся тем, что винтовые импланты выполнены со сферическими головками.
3. Протез по п. 1, отличающийся тем, что источник энергии выполнен в виде батарейки или в виде аккумулятора.
4. Протез по п. 1, отличающийся тем, что источник энергии выполнен для беспроводного заряжания.
5. Способ протезирования уха бионическим протезом по п. 1, включающий выполнение имитатора отсутствующей ушной раковины из стоматологического силикона, которую отливают по образцу полученного методом 3D-принтинга, зеркального отображенного цифрового изображения компьютерной томограммы противоположной ушной раковины и изготовление корпуса с грибовидной головкой, имеющей наружную поверхность для установки имитатора ушной раковины, внутреннюю поверхность по форме височной кости и ножку с участками наружной поверхности по форме внутренних поверхностей козелка и канала наружного слухового прохода, установку корпуса в канал наружного слухового прохода, размещение имитатора ушной раковины на наружной поверхности головки корпуса и на височной кости с последующей фиксацией имитатора и головки корпуса, винтовыми имплантами, выполненными для установки в височную кость, и установку магнитно-вибрационного трансдьюсера на звукопроводящем винтовом импланте костной проводимости.
