Примерно четверо из десяти тысяч детей рождаются с микротией - недоразвитой или полностью отсутствующей ушной раковиной, что зачастую сопровождается частичным или полным нарушением слуха. Одним из способов вернуть пациенту возможность слышать являются аппараты, обеспечивающие костную проводимость звука. Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из ПГМА и МГМСУ разработали бионический ушной имплант, сейчас проект находится на стадии доклинических испытаний. Исследование проведено при финансовой поддержке Правительства Пермского края в рамках научного проекта «Разработка бионического протеза уха на основе интеллектуальных и медицинских 3D-технологий».
Общий вид и поперечное сечение первого испытательного стенда
Статьи о ходе исследования опубликованы в «Пермском медицинском журнале» (№3, 2022 г.) и «Вестнике ПГТУ. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы» (№1(53), 2022 г.).
— При комплексной реабилитации пациентов с микротией помимо восстановления функции слуха важным является и эстетический компонент – замещение дефекта наружного уха посредством эпитезов, изготавливаемых из силиконового материала. Однако стоит отметить, что на сегодняшний день восстановление функции и эстетики развиваются обособленно друг от друга. Мы же разрабатываем конструкцию бионического протеза уха, позволяющего восстановить как костную проводимость звука, так и эстетику утраченного органа. Для этого необходимо свести в единую конструкцию непосредственно протез уха, фиксирующую систему, микрофон, блок обработки звука на базе специализированного цифрового сигнального процессора со встроенными аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями, модуль радиоканала Bluetooth для беспроводного управления и приёма внешних аудиосигналов и излучатель звуковых колебаний, — рассказывает доцент кафедры автоматики и телемеханики, научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем "материал-технология-конструкция", кандидат технических наук Игорь Безукладников.
Ученые уже разработали прототип протеза и теперь перешли к стадии доклинических испытаний, чтобы оценить его функциональную эффективность. Для этого был собран испытательный стенд, в котором в качестве имитатора головы человека использовался полимерный резервуар кубической формы, полученный с помощью пластиковой 3D-печати. Передача звука в такой конструкции достаточно близка по характеристикам к костной ткани человека.
Однако полученные результаты заставили разработчиков усомниться в оптимальности испытательного стенда. Правильная кубическая форма резервуара и отражение сигнала от полимерных стенок ёмкости, заполненной баллистическим гелем, могли привести к искажению данных об эффективности протеза. Поэтому был сконструирован новый испытательный стенд, где за основу была взята нативная голова свиньи. Такой выбор обусловлен сходством слуховых систем свиньи и человека.
Благодаря испытаниям на новом стенде, ученым удалось выявить недостатки текущей конструкции бионического уха, главный из которых – недостаточная жесткость крепления излучателя уха к костным тканям головы, из-за которого звук становится слишком высоким. Также использование улучшенного стенда позволило определить резонансные характеристики системы «бионическое ухо – внутреннее ухо», подлежащие дальнейшей компенсации программным или аппаратным способом. В будущем это позволит отладить систему, чтобы обеспечить стереозвучание и для пациентов с двумя протезами, и для тех, у кого сохранен слух на одно ухо.
В рамках дальнейших работ по проекту запланировано варьирование точек крепления протеза для улучшения резонансных характеристик.
Источник информации и фото: пресс-служба Пермского Политеха
