stringtranslate.com

Костная проводимость

Костная проводимость — это проводимость звука во внутреннее ухо преимущественно через кости черепа , что позволяет слушателю воспринимать аудиоконтент, даже если ушной канал заблокирован. Передача костной проводимости происходит постоянно, поскольку звуковые волны вибрируют в костях, особенно в костях черепа, хотя обычному человеку трудно отличить звук, передаваемый через кость, от звука, передаваемого по воздуху через ушной канал. Намеренная передача звука через кость может использоваться у людей с нормальным слухом (например, в наушниках с костной проводимостью) или в качестве варианта лечения определенных типов нарушений слуха. Кости, как правило, более эффективно передают низкочастотные звуки по сравнению с высокочастотными.

Обзор

Костная проводимость — одна из причин, почему голос человека звучит по-другому, когда он записывается и воспроизводится. Поскольку череп проводит более низкие частоты лучше, чем воздух, люди воспринимают свои голоса ниже и полнее, чем другие, а запись собственного голоса часто звучит выше, чем можно ожидать (см. Голосовое противостояние ). [1] [2]

Музыканты могут использовать костную проводимость с помощью камертона при настройке струнных инструментов. После того, как вилка начнет вибрировать, поместив ее в рот так, чтобы стержень между задними зубами сохранял способность слышать ноту за счет костной проводимости, и обе руки были свободны для настройки. [3] Ходили слухи, что Людвиг ван Бетховен использовал костную проводимость после потери большей части слуха, помещая один конец стержня в рот, а другой конец кладя на край фортепиано. [4]

Также было замечено, что некоторые животные могут воспринимать звук и даже общаться, посылая и получая вибрацию через кости. [5]

Сравнение слуховой чувствительности по костной проводимости и непосредственно через слуховой проход может помочь врачам-сурдологам в выявлении патологий среднего уха — области между барабанной перепонкой (барабанной перепонкой) и улиткой (внутренним ухом). Если слух заметно лучше за счет костной проводимости, чем через ушной канал (воздушно-костная щель), [6] проблемы с ушным каналом (например, скопление ушной серы), можно заподозрить барабанную перепонку или косточки . [7] Этот метод был впервые открыт итальянским врачом Иеронимом Капиваччи. [8]

Слуховые аппараты и имплантаты

Изображение винтажного слухового аппарата Acousticon от компании Dictograph Products, изготовленного в США, около 1934 года.

История

Первые слуховые аппараты с костной проводимостью были изобретены в 15 веке. Итальянский врач Джироламо Кардано обнаружил, что, когда между зубами человека помещают стержень и прикрепляют другой конец к музыкальному инструменту, человек может слышать музыку, несмотря на потерю слуха . [9] Этот метод использовал Бетховен , поскольку к концу жизни его слух ухудшился. [10] В 1820-х годах французский врач Жан Марк Гаспар Итар усовершенствовал это устройство, прикрепив другой конец стержня не к музыкальному инструменту, а ко рту другого говорящего. Это изобретение было известно как Жезл Итарда. [8] В 1923 году Хьюго Гернсбак создал новый тип слухового аппарата с костной проводимостью, названный «Ософон», [11] который он позже усовершенствовал в своем «Фонозоне». [12] Слуховые аппараты с костной проводимостью также крепятся к очкам, которые плотно прилегают к голове. [13]

В 1970-х годах группе врачей из Гетеборга , в первую очередь Андерсу Тьельстрему, пришла в голову идея имплантировать костную вибраторную пластину в сосцевидный отросток с прилегающим винтом, который позволял прикрепить внешний аудиопроцессор для проведения звука. Первым трем пациентам имплантировали слуховой аппарат в 1977 году. Устройство дало хорошие результаты и стало известно как слуховой аппарат с костной фиксацией , или ВАНА. [9] В 2012 году эта идея получила дальнейшее развитие благодаря появлению устройства BONEBRIDGE. В то время как имплантат BAHA представляет собой чрескожное устройство, требующее, чтобы винтовой абатмент выступал через кожу, BONEBRIDGE является чрескожным устройством и полностью имплантируется под кожу. В этом случае аудиопроцессор удерживается на месте магнитами. [14]

Кандидатура

Устройства костной проводимости подходят пациентам с кондуктивной или смешанной тугоухостью, с функционирующей улиткой , но проблемами с наружным или внутренним ухом , которые не позволяют звуковым колебаниям достигать улитки. [15] Это может быть вызвано такими состояниями, как атрезия , микротия , синдром Гольденхара или Тричера Коллинза . [16] Костная проводимость также является хорошим вариантом для тех, кто не может использовать традиционные слуховые аппараты с воздушной проводимостью. [15]

Устройства костной проводимости также используются для помощи людям с односторонней глухотой , у которых не функционирует внутреннее ухо с одной стороны. В этой ситуации устройство улавливает звуки на нефункционирующей стороне и отправляет их в виде вибраций через кость в функционирующую улитку на другой стороне. [17]

Технологии

Существует множество различных типов слуховых аппаратов с костной проводимостью, но большинство из них работают по одному и тому же принципу и включают в себя необходимые компоненты, такие как микрофоны , средства обработки сигналов , источники энергии и преобразователи , генерирующие вибрации. Микрофон слухового аппарата улавливает звуковые сигналы из окружающей среды. Затем сигнал оптимизируется и передается на преобразователь, который генерирует вибрации. В зависимости от конкретной системы слухового аппарата с костной проводимостью вибрации передаются либо непосредственно через кость черепа, либо через кожу к внутреннему уху. Наконец, внутреннее ухо улавливает вибрации и отправляет их в слуховую кору головного мозга.

Различные устройства костной проводимости имеют разные функции. Вот ключевые из них.

Хирургические и нехирургические устройства костной проводимости.

Хирургические устройства костной проводимости состоят из внутреннего имплантата и внешнего аудиопроцессора, используемого для передачи звука. Для имплантации устройства требуется хирургическое вмешательство, которое обычно проводится амбулаторно под общим наркозом [18] , однако это зависит от имплантируемого устройства и состояния здоровья пациента.

Нехирургические устройства состоят только из внешнего аудиопроцессора. Процессор просто вибрирует, заставляя вибрировать как кожу, так и кость, передавая вибрации через улитку . Нехирургические устройства идеально подходят для детей, которые могут быть недостаточно взрослыми для операции по имплантации или у которых есть временная кондуктивная потеря слуха, вызванная клеевым ухом или ушными инфекциями . [19]

Существуют различные способы прикрепления к коже нехирургических устройств костной проводимости, включая повязки на голову , клеи [20] и очки костной проводимости. [13] К устройствам относятся ADHEAR от MED-EL , [21] BAHA Start от Cochlear , [22] BHM contact mini или contact forte [23] и Ponto Softband от Oticon Medical . [24] В отличие от повязок на голову или устройств на основе очков, клейким устройствам не нужно оказывать давление на голову, чтобы передавать вибрацию. Из-за этого пользователи клейких устройств сообщают, что носят их каждый день дольше. [25]

Хирургические устройства: чрескожные и чрескожные устройства

Устройство чрескожной костной проводимости передает через кожу звуковые сигналы, электронные или механические. Другими словами, между внешним аудиопроцессором и внутренним имплантатом находится закрытая неповрежденная кожа. Процессор удерживается на имплантате с помощью магнитного притяжения . Чрескожные устройства, представленные в настоящее время на рынке, включают BAHA Attract [26] и Osia [27] от Cochlear и BONEBRIDGE от MED-EL. [28] При использовании чрескожного устройства часть имплантата (известная как абатмент) выступает через кожу. Затем аудиопроцессор фиксируется на абатменте, обеспечивая прямое соединение с имплантатом. [29] Чрескожные устройства включают BAHA Connect от Cochlear [30] и Ponto от Oticon Medical. [31] Чрескожные устройства были связаны с кожными осложнениями, начиная от легкого покраснения до образования грануляционной ткани и рецидивирующей инфекции. Наиболее серьезные осложнения могут потребовать дальнейшего хирургического вмешательства или удаления абатмента с последующей его реимплантацией. [32] Одно исследование проблем кожи с чрескожными имплантатами выявило частоту осложнений до 84%. [33] В другом исследовании метаанализ осложнений при использовании остеоинтегрированных слуховых аппаратов показал, что ревизионная операция требуется в 34,5% случаев. [34] Позже были разработаны чрескожные устройства, позволяющие избежать или уменьшить повторяющиеся кожные осложнения. [17] Например, только у 1,85% пациентов с BONEBRIDGE наблюдаются раневые инфекции после операции. [ нужна цитата ]

Хирургические приспособления: активные и пассивные

Устройство активной костной проводимости – это устройство, в котором имплантат генерирует вибрации, которые непосредственно стимулируют кость. В устройствах с пассивной костной проводимостью вибрации генерируются аудиопроцессором, а затем проходят через кожу или абатмент и достигают имплантата и кости. [35] Основными доступными устройствами активной костной проводимости являются BONEBRIDGE от MED-EL [28] и Osia от Cochlear. [36] Оба являются активными чрескожными устройствами. Внешний аудиопроцессор улавливает звуковые вибрации и передает их в электронном виде через кожу внутреннему имплантату, который непосредственно и активно вибрирует кость. Эти вибрации передаются через кость черепа в улитку и обрабатываются как обычно. [35]

Основными устройствами пассивной костной проводимости являются BAHA Attract [37] и BAHA Connect [38] от Cochlear, Ponto от Oticon [39] и Alpha 2 MPO от Medtronic . [40] BAHA Connect и Ponto — это пассивные чрескожные устройства, в которых аудиопроцессор фиксируется на абатменте, установленном через кожу. Аудиопроцессор вибрирует, передавая вибрации через абатмент к имплантату, а затем через кость в улитку. [35] BAHA Attract и Alpha 2 являются чрескожными устройствами, но действуют схожим образом. Аудиопроцессор вибрирует, посылая механические вибрации имплантату через кость. Однако, в отличие от чрескожных устройств, вибрации аудиопроцессора проходят через кожу, прежде чем достигнут внутреннего имплантата. Эти вибрации затем передаются через кости черепа в улитку и обрабатываются как обычно, как при использовании активного устройства. [35]

Активные чрескожные и пассивные чрескожные устройства костной проводимости, как правило, обеспечивают лучшее качество звука, чем пассивные чрескожные устройства. Пассивные чрескожные устройства передают звуковые колебания через кожу, и при прохождении через кожу они теряют часть своей силы, вызывая затухание сигнала до 20 дБ . [17] Чтобы противодействовать этому, пассивные чрескожные устройства могут потребовать использования сильных магнитов, которые сжимают кожу для достижения оптимальной проводимости. Это может привести к боли и раздражению кожи и мягких тканей между двумя магнитами, а в худшем случае – к некрозу . [17] Исследование показало, что серьезные осложнения, определяемые как осложнения, требующие активного лечения, такие как послеоперационная серома , гематома , раневые инфекции, изъязвления кожи и расхождение краев , были обнаружены в 5,2% случаев. [41]

Обзор устройства

Продукты

Продукты костной проводимости обычно делят на три группы:

Гарнитура с костной проводимостью ( торговая марка GoldenDance )

Одним из примеров специализированного коммуникационного продукта является динамик костной проводимости, используемый аквалангистами . Устройство представляет собой формованный из резины пьезоэлектрический гибкий диск диаметром примерно 40 миллиметров (1,6 дюйма) и толщиной 6 миллиметров (0,24 дюйма). Соединительный кабель залит в диск, что обеспечивает прочную и водонепроницаемую сборку. При использовании динамик прикрепляется к одному из куполообразных костных выступов за ухом, и звук, который может быть на удивление чистым и четким, кажется, исходит изнутри головы пользователя. [42]

Известные применения

В устройстве Google Glass используется технология костной проводимости для передачи информации пользователю через датчик , который находится рядом с ухом пользователя. Использование костной проводимости означает, что любой голосовой контент, полученный пользователем Glass, практически не слышен для посторонних. [43]

Немецкая телекомпания Sky Deutschland и рекламное агентство BBDO Germany совместно работали над рекламной кампанией, использующей костную проводимость, премьера которой состоялась в Каннах, Франция, на Международном фестивале творчества в июне 2013 года. Рекламная концепция «Говорящего окна» использует костную проводимость для передачи рекламы публике. перевозят пассажиров, которые прислоняют голову к стеклянным окнам поезда. Учёные из австралийского университета Маккуори предположили, что пассажирам не только не следует прикасаться к окну, но и необходимо использовать демпфирующее устройство, изготовленное из материала, который не передает вибрацию от окна, чтобы не слышать звук. [44] [45]

Land Rover BAR применил в своих шлемах «военную» технологию костной проводимости, разработанную BAE Systems , для использования на Кубке Америки 2017 года . [46] Шлемы позволяли экипажам эффективно общаться друг с другом в условиях гонки и в суровых, шумных условиях; сохраняя при этом осведомленность о ситуации, поскольку их уши открыты. [47]

В марте 2019 года в Национальном морском музее в Лондоне британский композитор Холли Хардинг представила премьеру использования наушников костной проводимости в рамках музыкального выступления. [48] ​​Использование этой технологии позволило аудитории слушать заранее записанный музыкальный трек на наушниках, в то время как живой оркестр исполнял отдельный, но связанный музыкальный трек. Этот многослойный эффект означал, что электронные и отредактированные в цифровом формате звуки впервые можно было услышать в сочетании с живой музыкой без использования громкоговорителей, и что источник звуков мог казаться близким, далеким или повсюду вокруг. слушатель.

Исследования показали, что использование наушников с костной проводимостью может помочь людям различать свой голос и голос других. [49] Результаты имеют потенциальное клиническое значение для таких состояний, как шизофрения. [49]

Безопасность

Поскольку наушники с костной проводимостью передают звук во внутреннее ухо через кости черепа, оставляя уши свободными для улавливания звука из окружающей среды, пользователи могут слушать звук, сохраняя при этом большую ситуационную осведомленность, чем при использовании акустических наушников-вкладышей или полноразмерных наушников. Однако пользователи все равно могут быть менее осведомлены об окружающей среде, чем если бы они не использовали наушники. [50]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Чжи Цай; Алан Г. Мэдсен; Дуглас Дж. Ричардс; Мартин Л. Ленхардт (2002). «Реакция человеческого черепа на звук костной проводимости в аудиометрическом и ультразвуковом диапазоне». Университет Содружества Вирджинии . Проверено 3 июля 2013 г.
  2. ^ Брент Зупп (2003–2012). «Почему на записи ваш голос звучит по-другому?». Странствия . Брент Зупп . Проверено 3 июля 2013 г.
  3. ^ Дэн Фокс (1996). Научитесь играть на мандолине. Музыкальное издательство Альфреда. ISBN 978-0-7390-0286-5. Проверено 3 июля 2015 г.
  4. ^ Лиам сделал это. «Костная проводимость: как это работает». www.goldendance.co.jp . Проверено 13 ноября 2018 г.
  5. ^ «Слоны улавливают хорошие вибрации через ноги: 3/01». news.stanford.edu . Архивировано из оригинала 28 ноября 2022 г. Проверено 23 марта 2023 г.
  6. ^ Молтби, Мэриэнн Тейт. (2012). Дополнительный словарь аудиологии (1-е изд.). [Оксфорд]: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-965146-7. ОКЛК  822262757.
  7. ^ «Кондуктивная потеря слуха». Американская ассоциация речи, языка и слуха . Проверено 29 июня 2019 г.
  8. ^ ab «Происхождение слуха по костной проводимости». Мир Уэйна . 26 марта 2012 г. Проверено 02 марта 2022 г.
  9. ^ аб Мудри, Альберт; Тьельстрем, Андерс (2011). «Историческая справка о слуховых аппаратах костной проводимости и слуховых аппаратах костной проводимости». Имплантируемые слуховые аппараты костной проводимости . Достижения в оториноларингологии. 71 : 1–9. дои : 10.1159/000323569. ISBN 978-3-8055-9700-5. ПМИД  21389699.
  10. ^ «Как глухой Бетховен обнаружил костную проводимость, прикрепив к своему пианино стержень и сжав его в зубах». ЗМЭ Наука . 26 мая 2021 г. Проверено 02 марта 2022 г.
  11. ^ США 1521287, Гернсбак, Хьюго , «Акустический аппарат», опубликовано 19 мая 1923 г., выпущено 30 декабря 1924 г. 
  12. ^ Кеннеди, Т.Р. младший (1958). «От когерера к спацистору» (PDF) . Радиоэлектроника . Публикации Гернсбака. 29 (4): 45–59. Архивировано из оригинала (PDF) 27 мая 2016 г. Проверено 1 июня 2010 г.
  13. ^ ab "Очки костной проводимости - очковые слуховые аппараты" . www.spectaclehearingsystems.co.uk . Проверено 02 марта 2022 г.
  14. ^ Хоканссон, Б.; Ээг-Олофссон, М.; Рейнфельдт, С.; Стенфельт, С.; Гранстрем, Г. (2008). «Чрескожная и чрескожная система имплантации костной проводимости». Отология и невротология . 29 (8): 1132–1139. doi : 10.1097/MAO.0b013e31816fdc90. PMID  18769364. S2CID  12593723.
  15. ^ «Слуховые аппараты с костной проводимостью | Слуховые имплантаты» . www.ndcs.org.uk. _ Проверено 02 марта 2022 г.
  16. ^ abcd Эллсперман, Сьюзен Э.; Нэрн, Эмили М.; Стукен, Эмили З. (18 мая 2021 г.). «Обзор слуховых аппаратов костной проводимости». Аудиологические исследования . 11 (2): 207–219. дои : 10.3390/audiolres11020019 . ISSN  2039-4330. ПМЦ 8161441 . ПМИД  34069846. 
  17. ^ «Слуховые аппараты костной проводимости» . Дюк Здоровье . Проверено 02 марта 2022 г.
  18. ^ «Устройства, носимые на повязке | Слуховые аппараты с костной проводимостью» . www.ndcs.org.uk. _ Проверено 02 марта 2022 г.
  19. ^ «Все, что вам нужно знать об имплантатах BAHA для детей | CCHAT Сакраменто» . www.cchatsacramento.org . Проверено 02 марта 2022 г.
  20. ^ "ADHEAR | Саванна, Джорджия" . ahassavannah.com . Проверено 02 марта 2022 г.
  21. ^ «Что такое Baha Start - Южный ЛОР - Новости - Лучшая Африка» . a-better-africa.com . Проверено 02 марта 2022 г.
  22. ^ «Свяжитесь с мини - Детский слуховой аппарат с костной проводимостью от BHM-Tech Produktionsgesellschaft | MedicalExpo» . www.medicalexpo.com . Проверено 02 марта 2022 г.
  23. ^ «Новый мягкий браслет Ponto от Oticon Medical поддерживает ранний доступ к звуку» . АудиологияОнлайн . Проверено 02 марта 2022 г.
  24. ^ Дам, Валери; Ауингер, Алиса Б.; Лиепиньш, Рудольфс; Баумгартнер, Вольф-Дитер; Рисс, Доминик; Арнольднер, Кристоф (июнь 2019 г.). «Рандомизированное перекрестное исследование, сравнивающее безнапорный клей с обычным слуховым аппаратом с костной проводимостью». Отология и невротология . 40 (5): 571–577. дои : 10.1097/МАО.0000000000002184. ISSN  1531-7129. ПМИД  31083074.
  25. ^ "Привлечение Баха". Служба слуховой имплантации Университета Саутгемптона . Проверено 02 марта 2022 г.
  26. ^ Limited, Cochlear. «FDA одобрило новую инновационную систему слуховых имплантатов Osia 2 от Cochlear» . www.prnewswire.com (пресс-релиз) . Проверено 02 марта 2022 г.
  27. ^ ab "Бонбридж, Медель". Уши и слух, Великобритания . Проверено 02 марта 2022 г.
  28. ^ Хоканссон, Б.; Тьельстрем, А.; Карлссон, П. (апрель 1990 г.). «Чрескожные и чрескожные датчики слуха посредством прямой костной проводимости». Отоларингология – хирургия головы и шеи . 102 (4): 339–344. дои : 10.1177/019459989010200407. ISSN  0194-5998. PMID  2113260. S2CID  25857058.
  29. ^ «Слуховые аппараты костной проводимости» . Медицина Джонса Хопкинса. 15 декабря 2022 года. Архивировано из оригинала 18 апреля 2023 года.
  30. ^ "Система Отикон Понто". berkshearing.com . Проверено 02 марта 2022 г.
  31. ^ «Чрескожная и чрескожная система имплантации костной проводимости: технико-экономическое обоснование на голове трупа» . Исследовательские ворота . Проверено 02 марта 2022 г.
  32. ^ Мохамад, Шван; Хан, Имран; Привет, СИ; Хусейн, СС Мушир (март 2016 г.). «Систематический обзор кожных осложнений слуховых аппаратов с костной фиксацией в связи с хирургическими методами». Европейский архив оториноларингологии . 273 (3): 559–565. дои : 10.1007/s00405-014-3436-1. ISSN  1434-4726. PMID  25503356. S2CID  10886157.
  33. ^ Кирингода, Руван; Люстиг, Лоуренс Р. (июль 2013 г.). «Метаанализ осложнений, связанных с остеоинтегрированными слуховыми аппаратами». Отология и невротология . 34 (5): 790–794. дои : 10.1097/МАО.0b013e318291c651. ISSN  1537-4505. PMID  23739555. S2CID  10274270.
  34. ^ abcd «Различные типы хирургических имплантатов | Слуховые аппараты с костной проводимостью» . www.ndcs.org.uk. _ Проверено 02 марта 2022 г.
  35. ^ Limited, Cochlear. «FDA одобрило новую инновационную систему слуховых имплантатов Osia® 2 от Cochlear». www.prnewswire.com (пресс-релиз) . Проверено 02 марта 2022 г.
  36. ^ "Привлечение Баха®" . Служба слуховой имплантации . Проверено 02 марта 2022 г.
  37. ^ «Баха - имплантируемый слуховой аппарат» . www.hopkinsmedicine.org . Проверено 02 марта 2022 г.
  38. ^ «Система Oticon Ponto | Полное решение для слуха» . berkshearing.com . Проверено 02 марта 2022 г.
  39. ^ "Процессор Sophono Medtronic Alpha 2 MPO" . Гетремед . Проверено 02 марта 2022 г.
  40. ^ Купер, Тимоти; Макдональд, Брендан; Хо, Аллан (октябрь 2017 г.). «Слуховые имплантаты с пассивной чрескожной костной проводимостью: систематический обзор». Отология и невротология . 38 (9): 1225–1232. дои : 10.1097/МАО.0000000000001518. ISSN  1537-4505. ПМИД  28719403.
  41. ^ Бэнкс, Линдси. «История костной проводимости». gettysburg.edu . Архивировано из оригинала 15 июля 2018 года . Проверено 11 июля 2015 г.
  42. ^ Чарльз Артур (2 июля 2013 г.). «Google Glass – практический обзор». Хранитель . Проверено 3 июля 2013 г.
  43. ^ Кэтрин МакМахон; Филипп Накад (12 июля 2013 г.). «Костная проводимость: новый фронт партизанской рекламы». Разговор Австралия . Проверено 15 июля 2013 г.
  44. ↑ Лео Келион (3 июля 2013 г.). «Говорящая реклама в окнах поезда протестирована Sky Deutschland» . Новости BBC . Проверено 15 июля 2013 г.
  45. ^ Гонки, Бен Эйнсли. «Проблема бортовой связи — Land Rover Ben Ainslie Racing». Land-rover-bar.americascup.com . Архивировано из оригинала 5 сентября 2017 г. Проверено 12 января 2018 г.
  46. ^ «Наша технология костной проводимости призвана поднять планку на Бермудских островах | BAE Systems | International» . БАЕ Системы | Международный . Проверено 12 января 2018 г.
  47. ^ «Концерт: Таяние, изменение, жидкий мир» . Королевские музеи Гринвича | Объект Всемирного наследия ЮНЕСКО в Лондоне . 29 января 2019 г. Проверено 21 марта 2019 г.
  48. ^ Аб Долан, Эрик В. (08 апреля 2023 г.). «Ваш собственный голос — это не просто звук»: технология костной проводимости предлагает новый взгляд на восприятие голоса». ПсиПост . Проверено 12 апреля 2023 г.
  49. ^ Мэй, Кеннан Р.; Уокер, Брюс Н. (май 2017 г.). «Влияние отвлекающих звуков, передаваемых через наушники с костной проводимостью, на локализацию критических звуков окружающей среды». Прикладная эргономика . 61 : 144–158. дои : 10.1016/j.apergo.2017.01.009. ПМИД  28237013.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )