Đo nhĩ lượng là một xét nghiệm đo chức năng tai giữa bằng cách kiểm tra sự tuân thủ của màng nhĩ đối với sự thay đổi áp suất không khí. Thử nghiệm, được sử dụng để giúp chẩn đoán các rối loạn tai giữa có thể dẫn đến mất thính lực, hiện được thực hiện bằng máy đo nhĩ lượng, một thiết bị có giá từ 2000 đến 5000 đô la. Một nhóm kỹ sư tại Đại học Washington ở Seattle hiện đã thiết kế một hệ thống dựa trên điện thoại thông minh thực hiện chức năng tương tự bằng cách sử dụng các bộ phận bán sẵn có giá chỉ 28 đô la.

Thiết bị mới bao gồm một phần đính kèm điện thoại thông minh nhẹ và di động có thể thay đổi áp suất không khí trong ống tai và đo khả năng di chuyển của màng nhĩ. Nó tự động phát hiện khi một miếng đệm đã được hình thành với ống tai, thay đổi áp suất không khí một cách an toàn và tạo ra một biểu đồ đo nhĩ lượng (biểu đồ về cách màng nhĩ di chuyển) trên điện thoại thông minh trong thời gian thực. Trong một nghiên cứu lâm sàng ban đầu được báo cáo trong Y học Truyền thông, 86% kết quả thử nghiệm đồng ý với kết quả do máy đo nhĩ lượng thương mại tạo ra.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra thiết kế phần cứng và phần mềm ứng dụng điện thoại thông minh (được thiết kế để hoạt động với hệ điều hành Android) miễn phí và các nhà thính học cũng như nhà phát triển có thể truy cập để sử dụng và điều chỉnh. Họ hy vọng rằng thiết bị này sẽ cải thiện khả năng tiếp cận với máy đo nhĩ lượng, đặc biệt là ở các quốc gia có thu nhập thấp và trung bình cũng như tại các cơ sở chăm sóc sức khỏe xa xôi về mặt địa lý.

Thiết kế hệ thống

Do điều tra viên chính phụ trách Justin Chan, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Trường Khoa học và Kỹ thuật Máy tính Paul G. Allen, nhóm đã tạo ra cả hệ thống đo nhĩ lượng cầm tay và máy tính để bàn.

Trong phiên bản cầm tay, tất cả các thành phần điện tử đều nằm gọn trong một vỏ bọc in 3D nhỏ gọn gắn vào mặt sau của điện thoại thông minh. Một đầu dò tai kết hợp cảm biến áp suất và âm thanh được kết nối thông qua 1 m ống silicon nhẹ kín khí, giúp di chuyển trong quá trình đo. Đầu của đầu dò nằm chắc chắn trong tai của bệnh nhân, là một bộ chuyển đổi bằng nhựa có giao diện với các khuyên tai bằng cao su dùng một lần của máy đo nhĩ lượng tiêu chuẩn.

Trong quá trình kiểm tra đo nhĩ lượng, áp suất không khí trong ống tai được thay đổi để đánh giá khả năng di động của màng nhĩ. Để đạt được điều này, hệ thống kết hợp một bộ chuyển đổi áp suất làm từ động cơ bước giúp di chuyển chính xác pít-tông của ống tiêm 5 ml. Di chuyển pít tông thêm 5.3 mm sẽ thay đổi áp suất trong khoảng từ -400 đến 200 daPa.

Một thiết bị không an toàn sẽ dừng phép đo trong trường hợp cảm biến bị trục trặc. Ngoài ra, nếu đầu dò trật khỏi ống tai trong quá trình đo, áp suất không khí sẽ trở lại áp suất xung quanh.

Trong quá trình quét áp suất, hệ thống sẽ gửi âm thanh 226 Hz (tần số được khuyến nghị cho bệnh nhân trên 85 tháng tuổi) ở XNUMX dB SPL (mức áp suất âm thanh) và ghi lại phản xạ âm thanh tại micrô được kết nối với điện thoại thông minh. Sau khi đo, dữ liệu áp suất được gửi đến điện thoại thông minh bằng radio Bluetooth không dây tích hợp. Dữ liệu âm thanh và áp suất được đồng bộ hóa sau đó được chuyển đổi thành một nhãn đồ.

Trước khi sử dụng hệ thống với điện thoại thông minh, việc hiệu chỉnh mức âm thanh một lần được thực hiện bằng máy đo mức âm thanh. Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng hai cá nhân không quen thuộc với quy trình này đã có thể thực hiện toàn bộ quy trình hiệu chuẩn trong vòng chưa đầy 5 phút sau khi đọc hướng dẫn.

Nghiên cứu lâm sàng

Đo nhĩ lượng rất hữu ích để chẩn đoán nhiễm trùng tai giữa, chất lỏng trong tai giữa, màng nhĩ bị thủng và các vấn đề với ống Eustachian. Trẻ em có thể đặc biệt nhạy cảm với các vấn đề về tai giữa như vậy, và vì lý do này, các nhà thiết kế đã chọn tiến hành các thử nghiệm lâm sàng ban đầu với bệnh nhân nhi tại Bệnh viện nhi đồng Seattle.

Đối với nghiên cứu lâm sàng, hai chuyên gia thính học được cấp phép đã thực hiện đo nhĩ lượng trên 50 tai trong tổng số 28 bệnh nhi trong độ tuổi từ 20 đến XNUMX, đầu tiên là với thiết bị điện thoại thông minh và sau đó là một trong hai máy đo nhĩ lượng thương mại ( GSI TympStar Pro hoặc GSI TympStar). Năm nhà thính học nhi khoa đã phân loại 100 nhãn đồ ngẫu nhiên và ẩn danh, chỉ cung cấp tuổi của bệnh nhân. Thỏa thuận giữa hai loại thiết bị trung bình là 86 ± 2% trên tất cả năm chuyên gia thính học.

Tác giả cấp cao cho biết: “Nhóm hiện đang nghiên cứu tiện ích của hệ thống đối với trẻ sơ sinh dưới chín tháng tuổi. Shyam Gollakota. “Chúng tôi đang thử nghiệm công cụ với tần số cao hơn được sử dụng với trẻ sơ sinh. Chúng tôi cũng đang tích hợp nó với các bài kiểm tra thính học khác, chẳng hạn như đo thính lực, để cung cấp một bộ dựa trên điện thoại thông minh để giải quyết tất cả các tình trạng liên quan đến tai.”

Các nghiên cứu đang được lên kế hoạch hoặc đang được tiến hành ở nhiều quốc gia có nguồn lực thấp. “Một nghiên cứu mới hiện đang được thiết lập ở Kenya,” Gollakota nói Thế giới vật lý. “Chúng tôi sẽ thông báo chi tiết về điều này trong thời gian tới. Chúng tôi rất vui mừng về tất cả những điều này. Với sự phổ biến của điện thoại thông minh giá rẻ, đặc biệt là ở các nước đang phát triển, hệ thống tiết kiệm của chúng tôi có tiềm năng trở thành một công cụ sàng lọc các rối loạn tai giữa trong môi trường hạn chế về nguồn lực.”