Способ стимулирования области волосковых сенсорных клеток. Волосковые клетки - киноцилий. Физиология полукружных каналов Эксперименты волосковых клеток уха

Теперь обратим внимание на основную тему данного предмета. Мы видели, что базиллярная мембрана колеблется в ответ на поступающий в ухо звук, тогда как текториальная мембрана остается сравнительно стационарной. Стереоцилии волосковых клеток подвергаются механической деформации, причем их реснички погружены в богатую К+ эндолимфу . Возникающая деполяризация может быть обнаружена с помощью микроэлектродных отведений. Они точно воспроизводят частоту поступающего звука. Это т.н. микрофонные потенциалы . Микрофонные деполяризации (рецепторные потенциалы) ведут к выделению медиаторных веществ на дендритные окончания афферентных волокон кохлеарного нерва.

Таким образом, мы видим, что в самой основе потрясающе сложного внутреннего уха млекопитающих лежат волосковые клетки; конечно, модифицированные, но в целом те же самые, что мы впервые встретили в каналах органа боковой линии наших водных предшественников. Мы еще увидим, что примерно тоже самое можно сказать и о других органах чувств. Молекулярные механизмы, развившиеся в эволюционной истории очень рано, сохраняются, но со временем оказываются встроенными в невероятно сложные и хитроумные органы. Одним из эволюционных императивов, который двигал развитием улитки млекопитающих, была необходимость различать различные частоты звука. Мы видели, что эта способность в небольшой степени присутствует у рыб, земноводных и пресмыкающихся; у птиц и млекопитающих она претерпевает огромное развитие. Выше мы упоминали, что частотный диапазон человеческого уха лежит между 20 Гц и 20 кГц (с некоторым снижением верхнего предела с возрастом). Мы также отмечали, что в пределах диапазона слышимости человек и другие млекопитающие обладают чрезвычайно высокой способностью к различению частот. А потому следующий вопрос - как она достигается? Может показаться, что у этой проблемы - простое решение. Почему бы кохлеарному нерву не быть фазово-синхронным с приходящей звуковой волной давления? Иными словами, почему бы о тональной частоте 20 Гц не сигнализировать нервными импульсами частотой 20 Гц, а о тональной частоте 15 или 20 кГц - импульсами частотой 15 и 20 кГц, соответственно? В таком простом решении есть две очевидные трудности. Во-первых, как мы отмечали в гл МЕМБРАНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ , частота импульсов в сенсорных нервах обычно сигнализирует об интенсивности стимула. Нервная система могла бы, конечно, обойти это затруднение, однако, вторая трудность- более непреодолима. Биофизика нервных волокон такова, что за каждым импульсом следует рефрактерный период длительностью около 2 мс. Из этого вытекает (как мы видели в гл. МЕМБРАНЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ), что одиночное волокно не способно проводить более 500 импульсов в секунду. Т.е., для частот выше 500 Гц нужны какие-то иные средства частотной дискриминации. Здесь могут работать два основных механизма. Во-первых, есть данные (см. гл. АНАЛИЗ ВЕСТИБУЛЯРНОЙ И ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ В МОЗГЕ), что кохлеарные волокна могут быть фазо-синхронными звуковым частотам выше 500 Гц, но, не реагируя на каждый частотный импульс. То есть, предполагается, что в нижней части частотного спектра (ниже 5 кГц) группа волокон кохлеарного нерва объединяется для достижения частоты импульсов, совпадающей с тональной частотой, в каком-то слуховом центре мозга. По понятным причинам, такая идея именуется теорией залпа. Второй, значительно более важный механизм основывается на наблюдении, что ширина основной мембраны увеличивается от круглого окна к геликотреме (или в случае птиц - к макуле улитки). Ширина основной мембраны человека, например, увеличивается с 100 до 500 мкм на расстоянии в 33 мм ( рис. 8.17). Герман фон Гельмгольц еще в ХIX веке предположил, что основную мембрану можно уподобить ряду настроенных камертонов (резонаторов). Тоны высокой частоты вызывают максимальные возмущения в области круглого окна, а низкой - у геликотремы. Точные исследования фон Бекеши (von Bekesy) и других в основном подтвердили гипотезу Гельмгольца. Обнаружено, что волны сложной формы двигаются вдоль всей основной мембраны, но место, где они достигают максимальной амплитуды, как и предположил Гельмгольц, связано с их частотой. Догадка Гельмгольца по очевидным причинам известна как теория места частотной дискриминации . Чтобы различить частоты, мозгу достаточно лишь "посмотреть" из какого места основной мембраны происходят волокна, в которых активность максимальна.

Внутреннее ухо состоит из костного лабиринта и расположенного в нем перепончатого лабиринта , в котором находятся рецепторные клетки - волосковые сенсорные эпителиоциты органа слуха и равновесия. Они расположены в определенных участках перепончатого лабиринта: слуховые рецепторные клетки - в спиральном органе улитки, а рецепторные клетки органа равновесия - в эллиптическом и сферическом мешочках и ампулярных гребешках полукружных каналов.

Развитие. У эмбриона человека орган слуха и равновесия закладываются вместе, из эктодермы. Из эктодермы образуется утолщение - слуховая плакода , которая вскоре превращается в слуховую ямку , а затем в слуховой пузырек и отрывается от эктодермы и погружается в подлежащую мезенхиму. Слуховой пузырек изнутри выстлан многорядным эпителием и вскоре перетяжкой делится на 2 части - из одной части формируется сферический мешочек - саккулюс и закладывается улитковый перепончатый лабиринт (т.е. слуховой аппарат), а из другой части - эллиптический мешочек - утрикулюс с полукружными каналами и их ампулами (т.е. орган равновесия). В многорядном эпителии перепончатого лабиринта клетки дифференцируются в рецепторные сенсоэпителиальные клетки и поддерживающие клетки. Эпителий Евстахиевой трубы соединяющей среднее ухо с глоткой и эпителий среднего уха развиваются из эпителия 1-го жаберного кармана. Несколько позднее происходят процессы окостенения и формирования костного лабиринта улитки и полукружных каналов.

Строение органа слуха (внутреннего уха)

Строение перепончатого канала улитки и спирального органа (схема).

1 - перепончатый канал улитки; 2 - вестибулярная лестница; 3 - барабанная лестница; 4 - спиральная костная пластинка; 5 - спиральный узел; 6 - спиральный гребень; 7 - дендриты нервных клеток; 8 - вестибулярная мембрана; 9 - базилярная мембрана; 10 - спиральная связка; 11 - эпителий, выстилающий 6и раба иную лестницу; 12 - сосудистая полоска; 13 - кровеносные сосуды; 14 - покровная пластинка; 15 - наружные сенсоэпителиальные клетки; 16 - внутренние сенсоэпителиальные клетки; 17 - внутренние поддерживающие эпителиоииты; 18 - наружные поддерживающие эпителиоииты; 19 - клетки-столбы; 20 - туннель.

Строение органа слуха (внутреннего уха). Рецепторная часть органа слуха находится внутри перепончатого лабиринта , расположенного в свою очередь в костном лабиринте, имеющего форму улитки - спиралевидно закрученной в 2,5 оборота костной трубки. По всей длине костной улитки идет перепончатый лабиринт. На поперечном срезе лабиринт костной улитки имеет округлую форму, а поперечный лабиринт имеет треугольную форму. Стенки перепончатого лабиринта в поперечном срезе образованы:

верхнемедиальная стенка - образована вестибулярной мембраной (8) . Она представляет собой тонкофибриллярную соединительнотканную пластинку, покрытую однослойным плоским эпителием, обращенным к эндолимфе, и эндотелием, обращенным к перилимфе.

наружная стенка - образована сосудистой полоской (12) , лежащей на спиральной связке (10) . Сосудистая полоска - это многорядный эпителий, имеющий в отличие от всех эпителиев организма собственные кровеносные сосуды; этот эпителий секретирует эндолимфу, заполняющую перепончатый лабиринт.

Нижняя стенка, основание треугольника - базиллярная мембрана (пластинка) (9) , состоит из отдельных натянутых струн (фибриллярные волокна). Длина струн увеличивается в направлении от основания улитки к верхушке. Каждая струна способна резонировать на строго определенную частоту колебаний - струны ближе к основанию улитки (более короткие струны) резонируют на более высокие частоты колебаний (на более высокие звуки), струны ближе к верхушке улитки - на более низкие частоты колебаний (на более низкие звуки).

Пространство костной улитки выше вестибулярной мембраны называется вестибулярной лестницей (2) , ниже базиллярной мембраны - барабанной лестницей (3) . Вестибулярная и барабанная лестница заполнены перилимфой и на верхушке костной улитки сообщаются между собой. У основания костной улитки вестибулярная лестница заканчивается овальным отверстием, закрытым стремечком, а барабанная лестница - круглым отверстием, закрытым эластической мембраной.

Спиральный орган или кортиев орган - рецепторная часть органа слуха, располагается на базиллярной мембране. Он состоит из чувствительных, поддерживающих клеток и покровной мембраны.

1. Сенсорные волосковые эпителиоциты - слегка вытянутые клетки с закругленным основанием, на апикальном конце имеют микроворсинки - стереоцилии. К основанию сенсорных волосковых клеток подходят и образуют синапсы дендриты 1-х нейронов слухового пути, тела которых лежат в толще костного стержня - веретена костной улитки в спиральных ганглиях. Сенсорные волосковые эпителиоциты делятся на внутренние грушевидные и наружные призматические. Наружные волосковые клетки образуют 3-5 рядов, а внутренние - только 1 ряд. Внутренние волосковые клетки получают около 90% всей иннервации. Между внутренними и наружными волосковыми клетками образуется Кортиев тоннель. Над микроворсинками волосковых сенсорных клеток нависает покровная (текториальная) мембрана .

2. ПОДДЕРЖИВАЮЩИЕ КЛЕТКИ (ОПОРНЫЕ КЛЕТКИ)

наружные клетки-столбы

внутренние клетки-столбы

наружные фаланогвые клетки

внутренние фаланговые клетки

Поддерживающие фаланговые эпителиоциты - располагаются на базиллярной мембране и являются опорой для волосковых сенсорных клеток, поддерживают их. В их цитоплазме обнаруживаются тонофибриллы.

3. ПОКРОВНАЯ МЕМБРАНА (ТЕКТОРИАЛЬНАЯ МЕМБРАНА) - студенистое образование, состоящее из коллагеновых волокон и аморфного вещества соединительной ткани, отходит от верхней части утолщения надкостницы спирального отростка, нависает над Кортиевым органом, в нее погружены верхушки стереоцилий волосковых клеток

1, 2 - внешние и внутренние волосковые клетки, 3, 4 - внешниеи внутренние поддерживающие (опорные) клетки, 5 - нервные волокна, 6 - базилярная мембрана, 7 - отверстия ретикулярной (сетчатой) мембраны,8 - спиральная связка, 9 - костная спиральная пластинка,10 - текториальная (покровная) мембрана

Гистофизиология спирального органа. Звук как колебание воздуха колеблет барабанную перепонку, далее колебание через молоточек, наковальню передается стремечку; стремечко через овальное окно передает колебания в перилимфу вестибулярной лестницы, по вестибулярной лестнице колебание на верхушке костной улитки переходит в перелимфу барабанной лестницы и спускается по спирали вниз и упирается в эластичную мембрану круглого отверстия. Колебания перелимфы барабанной лестницы вызывает колебания струн базиллярной мембраны; при колебаниях базиллярной мембраны волосковые сенсорные клетки колеблются в вертикальном направлении и волосками задевают текториальную мембрану. Сгибание микроворсинок волосковых клеток приводит к возбуждению этих клеток, т.е. изменяется разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностью цитолеммы, что улавливается нервными окончаниями на базальной поверхности волосковых клеток. В нервных окончаниях генерируются нервные импульсы и передаются по слуховому пути в корковые центры.

Как определяется, дифференцируются звуки по частоте (высокие и низкие звуки). Длина струн в базиллярной мембране меняется по ходу перепончатого лабиринта, чем ближе к верхушке улитки, тем длиннее струны. Каждая струна настроена резонировать на определенную частоту колебаний. Если низкие звуки - резонируют и колеблятся длинные струны ближе к верхушке улитки и соответственно возбуждаются клетки сидящие на них. Если высокие звуки - резонируют короткие струны расположеные ближе к основанию улитки, возбуждаются волосковые клетки сидящие на этих струнах.

ВЕСТИБУЛЯРНАЯ ЧАСТЬ ПЕРЕПОНЧАТОГО ЛАБИРИНТА - имеет 2 расширения:

1. Мешочек - сферической формы расширение.

2. Маточка - расширение эллептической формы.

Эти два расширения соединены друг с другом тонким канальцем. С маточкой связаны три взаимоперпендикулярные полукружные каналы с расширениями - ампулами . Большая часть внутренней поверхности мешочка, маточки и полукружных каналов с ампулами покрыта однослойным плоским эпителием. В тоже время в мешочке, маточке и в ампулах полукружных каналов имеются участки с утолщенным эпителием. Эти участки с утолщенным эпителием в мешочке и маточке называются пятнами или макулами , а в ампулах - гребешками или кристами .

Пятна мешочков (макулы).

В эпителии макул различают волосковые сенсорные клетки и поддерживающие эпителиоциты.

Волосковые сенсорные клетки бывают 2 видов - грушевидные и столбчатые . На апикальной поверхности волосковых сенсорных клеток имеются до 80 неподвижных волосков (стереоцилии ) и 1 подвижная ресничка (киноцелия ). Стереоцилии и киноцелия погружены в отолитовую мембрану - это особая студенистая масса с кристаллами карбоната кальция, покрывающая утолщенный эпителий макул. Базальный конец волосковых сенсорных клеток оплетается окончаниями дендритов 1-го нейрона вестибулярного анализатора, лежащих в спиральном ганглие. Пятна-макулы воспринимают гравитацию (силу тяжести) и линейные ускорения и вибрацию . При действии этих сил отолитова мембрана смещается и прогибает волоски сеснсорных клеток, вызывает возбуждение волосковых клеток и это улавливается окончаниями дендритов 1-го нейрона вестибулярного анализатора.

Поддерживающие эпителиоциты , располагаясь между сенсорными, отличаются темными овальными ядрами. Они имеют большое количество митохондрий. На их вершинах обнаруживается множество тонких цитоплазматических микроворсинок.

Ампулярные гребешки (кристы)

Находятся в каждом ампулярном расширении. Также состоят из волосковых сенсорных и поддерживающих клеток. Строение этих клеток сходно с таковыми в макулах. Гребешки сверху покрыты желатинообразным куполом (без кристаллов). Гребешки регистрируют угловые ускорения, т.е. повороты тела или повороты головы. Механизм срабатывания аналогичен с работой макул.

Улитка, схематично изображенная на рисунке ниже, имеет длину в 35 мм у большинства людей и делает два с половиной завитка. В средней лестнице (лестнице улитки) расположен кортиев орган, основной орган звуковосприятия, который отвечает за трансформацию колебаний перилимфы в нервный сигнал. Кортиев орган представляет собой сложную структуру, в состав которой входят наружные и внутренние волосковые клетки, а также поддерживающие клетки.

Внутренние волосковые клетки образуют синапсы с афферентными волокнами слухового нерва, а наружные волосковые клетки - с эфферентными. Кортиев орган имеет удлиненную форму и проходит вдоль всего канала улитки. За счет особенностей ионного состава эндолимфа по отношению к перилимфе заряжена положительно. Поскольку в пространстве между внутренними и внешними волосковыми клетками (кортиев туннель) электролитный состав также отличается, в нем создается еще одно функциональное пространство.

На верхушках внутренних и наружных волосковых клеток располагаются стереоцилии, которые возвышаются над покровной мембраной. Колебания основной мембраны вызывают смещение стереоцилий сначала в одну сторону, а затем в другую, в результате чего изменяется частота генерации импульсов волосковыми клетками.

Чувствительная информация от волосковых клеток далее следует в медиальном направлении, вдоль костной спиральной пластинки к нервному центру улитки, стержню улитки среднего уха. Первичные чувствительные афферентные нейроны слухового нерва представлены клетками спирального ганглия 1 и 2 типов.

Функция кортиевого органа может нарушаться под действием множества патологических процессов. Существует целый ряд врожденных мальформаций и дисфункций органа Корти. На рисунке ниже показаны варианты врожденных деформаций ушной капсулы, которые сочетаются с дизгенезией перепончатого лабиринта и нарушением функции кортиевого органа. Большинство из этих мальформаций можно визуализировать на компьютерной томографии тонкими срезами.

Тем не менее, в большинстве случаев врожденных нарушений слуха томография височных костей не выявляет каких-либо нарушений, поэтому в последние годы основной упор в диагностике делается на генетические тесты. Основной классификацией врожденной глухоты на сегодняшний день является система dfna/dfnb/dfnx и mito.

В этой системе dfn обозначает несиндромальную наследственную ; А - с аутосомно-доминантным типом наследования, В - с аутосомно-рецессивным типом наследования, Х-Х-сцепленный тип наследования, mito - митохондриальный тип наследования. Наиболее распространенной формой несиндромальной нейросенсорной тугоухости является нарушение строения генов-коннексинов, которые кодируют синтез белков, участвующих в формировании щелевых межклеточных контактов. Было показано, что их наличие необходимо для поддержания натрий-калиевого баланса и нормального функционирования нейроэпителиальных клеток.

Помимо этого существует ряд форм нейросенсорной тугоухости , связанных с другими врожденными синдромами и заболеваниями. Например, расширенный водопровод преддверия и увеличенный эндолимфатический мешок могут сочетаться с синдромом Пендреда (узловой зоб, гипотиреоз, двусторонняя врожденная нейросенсорная тугоухость). Многие врожденные краниофациальные синдромы легко диагностировать сразу после рождения ребенка: синдром Апера (акроцефалосиндактилия), Крузона (краниосиностоз, низко посаженные уши, гипоплазия нижней челюсти, часто сочетающиеся с коарктацией аорты и открытым боталловым протоком), Варденбурга (аномальная пигментация радужки, белые волосы на голове или по всему телу, гипертелоризм).

У всех детей с врожденной нейросенсорной тугоухостью необходимо исследовать функцию щитовидной железы и почек, а также исключить синдром Ушера (пигментная дегенерация сетчатки), для чего больного следует показать офтальмологу для осмотра сетчатки и, возможно, выполнения электроретинограммы. Для исключения кардиоаудиторного синдрома, при котором мутация генов, отвечающих за синтез натриевых каналов, становится причиной нейросенсорной тугоухости и удлинения интервала QT, выполняется электрокардиограмма. До сих пор неясно, каким конкретно образом подобные врожденные мальформации и дефекты генов нарушают функцию волосковых клеток на клеточном уровне. На текущий момент восстановление на клеточном уровне невозможно.

Чаще всего диагноз новорожденным ставится после того, как они не прошли первичный скрининг слуха. У старших детей можно выжидать до 12 месяцев. Если к этому времени ребенок не говорит «мама» или «папа», отсутствие диагноза и прогноза начинают сильно тяготить родителей. В качестве скрининга функции слуха может использоваться отоакустическая эмиссия, оценивающая функцию улитки, или слуховые вызванные потенциалы со ствола мозга, которые позволяют оценить и периферическую, и центральную систему восприятия слуха.

Поскольку эти потенциалы являются ранними, возникать они должны в течение нескольких миллисекунд после представления стимула. В большинстве случаев ребенка затем отправляют на обследование к сурдологу, которое должно включать сбор гестационного и семейного анамнеза, осмотр, подходящие по возрасту аудиометрические исследования, генетические, лучевые и лабораторные методы исследования. Важно не принимать каких-либо решений о диагнозе или лечении сразу на первом приеме. Даже при подозрении на тяжелые формы нарушения слуха родителям бывает очень сложно принять тот факт, что такое могло случиться с их ребенком.

Для того, чтобы родители могли осознать имеющуюся проблему, можно попытаться на короткий срок назначить ношение слухового аппарата, а затем повторить аудиометрические исследования. Врач должен проявить эмпатию и при рекомендации серьезного вмешательства (например, кохлеарной имплантации) убедиться, что все исследования выполнены безупречно.

У взрослых приобретенная тугоухость встречается достаточно часто. Наиболее распространенной формой тугоухости является пресбиакузис, для которого характерно постепенное снижение восприятия высоких частот по мере старения организма (спускающаяся кривая на аудиограмме). Механизм развития и методы предотвращения данного состояния неизвестны. Уже достаточно давно известен тот факт, что причиной снижения слуха по нейросенсорному типу может стать воздействие громких звуков или прием ототоксических препаратов.

При отосклерозе тугоухость носит кондуктивный или смешанный характер. При аутоиммунной тугоухости, или аутоиммунной болезни внутреннего уха, происходит необратимое снижение слуха, причем не постепенно, а последовательными «скачками». Чаще всего заболевание носит двусторонний характер, но в некоторых случаях слух может сначала снизиться на одном ухе, а затем, обычно через 6-12 месяцев, на другом. Временные характеристики снижения слуха крайне важны для постановки диагноза. Как и при любом ревматологическом заболевании, пациенту показано выполнение целого ряда лабораторных исследований, которые позволяют подтвердить или опровергнуть диагноз аутоиммунной болезни внутреннего уха.

Выяснить истинную причину снижения слуха у взрослых часто невозможно. Аудиограмма показывает лишь характер тугоухости, но не ее причину. Отоакустическая эмиссия, которая служит отражением функции наружных волосковых клеток, как правило, отсутствует. На КТ височных костей чаще всего не обнаруживают каких-либо изменений. На МРТ головного мозга с контрастированием в первую очередь нужно уделять внимание состоянию внутреннего слухового прохода. Но и данный метод исследовании часто не обнаруживает каких-либо изменений. Чаще всего пациент остается с диагнозом «нейросенсорная тугоухость», причина которой так и не выяснена. Обычно пациенты испытывают облегчение, если детальное обследование позволяет исключить ретрокохлеарное новообразование в качестве причины тугоухости.

Одной из наиболее тяжелых для пациента форм тугоухости является «внезапная глухота» или острая идиопатическая нейросенсорная тугоухость, при которой в течение нескольких часов или минут происходит резкое снижение слуха на одно ухо (снижение слуха на 30 дБ и больше по сравнению со здоровым ухом; на трех и более смежных частотах на срок не более трех дней). Истинная этиология неизвестна. Считается, что патологический процесс локализуется в улитке. Поскольку от данного состояния не умирают, провести гистопатологическое исследование невозможно.

Основным методом лечения является назначение пероральных кортикостероидов (также кортикостероиды могут вводиться в барабанную полость). Если терапию назначить в ранние сроки и в достаточно больших дозировках, есть вероятность восстановления слуха. Назначение противовирусных препаратов бессмысленно.

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии. Способ включает стимулирование области волосковых сенсорных клеток с использованием звуковой стимуляции. Для этого выделяют полосу частот, соответствующую поврежденной области волосковых сенсорных клеток, имеющей высокий слуховой порог. Эту полосу определяют в качестве заданной полосы частот. Осуществляют подачу звукового сигнала для стимуляции поврежденной области волосковых сенсорных клеток. При этом используют интерфейс модели улитки с изображением области волосковых сенсорных клеток, разделенных в соответствии с разрешающей способностью 1/k октавы. Проводят выработку звукового сигнала полосы частот, соответствующей выбранному изображению области волосковых сенсорных клеток, в том случае, когда пользователь выбирает по меньшей мере одно изображение области волосковых сенсорных клеток. Слуховой порог определяют с использованием ответной информации в соответствии с выданным звуковым сигналом. При этом звуковой сигнал соответствует по меньшей мере одному сигналу, выбранному из группы, в которую входят амплитудно-модулированный тональный сигнал, частотно-модулированный тональный сигнал, импульсный тональный сигнал и амплитудно-модулированный узкополосной шум или комбинация тональных сигналов. Способ повышает точность диагностики слуха за счет повышения разрешающей способности звуковых сигналов, может быть использован при лечении тугоухости. 11 з.п. ф-лы, 15 ил.

Рисунки к патенту РФ 2525223

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к способу и устройству для стимулирования волосковой сенсорной клетки с использованием звукового сигнала. Более конкретно, настоящее изобретение имеет отношение к способу и устройству для точной диагностики слуха пациента и для улучшения слуха (остроты слуха) по результатам диагностики.

Каждый орган, который передает звук в мозг, называют органом слуха.

Орган слуха подразделяется на наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Поступающий снаружи через наружное ухо звук создает вибрации барабанной перепонки, которые поступают к улитке внутреннего уха через среднее ухо.

Слуховые волосковые сенсорные клетки расположены на базальной мембране улитки. Число волосковых сенсорных клеток, расположенных на базальной мембране, составляет около 12,000.

Базальная мембрана имеет длину ориентировочно от 2.5 до 3 см. Волосковые сенсорные клетки, расположенные на начальной части базальной мембраны, обладают чувствительностью к звукам высоких частот, а волосковые сенсорные клетки, расположенные на конце базальной мембраны, обладают чувствительностью к звукам низких частот. Это называют частотной специфичностью (избирательностью) волосковых сенсорных клеток. Обычно разрешающая способность частотной специфичности, соответствующая идеальной интенсивности стимуляции, равна ориентировочно 0.2 мм (0.5 полутона) на базальной мембране.

В последнее время в связи с распространением использования портативных звуковых устройств и воздействием на человека различных шумов многие люди стали страдать нейросенсорной тугоухостью.

Нейросенсорная тугоухость представляет собой явление дегенерации слуха, вызванное повреждением волосковых сенсорных клеток, которое возникает в результате старения, воздействия шума, неблагоприятной реакции на лекарство, по генетическим причинам и т.п.

Нейросенсорную тугоухость подразделяют на слабую тугоухость, умеренную тугоухость, сильную тугоухость и глубокую тугоухость. Обычно трудно нормально разговаривать с человеком, имеющим умеренную тугоухость, сильную тугоухость и глубокую тугоухость.

Полагают, что в настоящее время около десяти процентов всего населения земли имеют слабую тугоухость, при которой человек чувствует снижение своего слуха. Кроме того, полагают, что около 260,000,000 человек или больше имеют умеренную тугоухость, сильную тугоухость или глубокую тугоухость только в развитых странах.

Однако способа лечения тугоухости не существует; имеются только слуховые аппараты, такие как слуховые аппараты для тугоухих.

Слуховой аппарат усиливает внешний звук, чтобы его можно было услышать, так что слуховой аппарат не может предотвращать дегенерацию (снижение) слуха. Существует специфическая проблема, связанная с тем, что слух пользователя слухового аппарата снижается сильнее за счет усиленного звука.

Таким образом требуется способ лечения тугоухости без использования слухового аппарата.

С другой стороны, способ проверки чистого слуха (способ проверки слышимости чистых тонов) как способ диагностирования тугоухости широко используют как международный стандартный способ проверки слуха, причем в указанном способе проверки чистого слуха используют частотную специфичность волосковых сенсорных клеток.

Обычно при проверке чистого слуха разделяют равномерно базальную мембрану на шесть частей с интервалом разрешающей способности одна октава и определяют частотную специфичность волосковых сенсорных клеток, расположенных на каждой из указанных шести частей, при воздействии шести частотных сигналов (например, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц).

В том случае, когда имеется нормальная частотная специфичность, так как волосковая сенсорная клетка не повреждена, реакция, соответствующая частотной специфичности волосковой сенсорной клетки, может возникать в ответ на интенсивность стимуляции, имеющую малое звуковое давление.

Например, в том случае, когда частотная специфичность волосковой сенсорной клетки, соответствующая 1000 Гц, является нормальной, электрическая реакция в этой волосковой сенсорной клетке возникает на частоте 1000 Гц при уровне звукового давления (SPL) -1.4 dB.

При обычной диагностике слуха обследуемого человека опытный оператор создает звуковые сигналы, соответствующие частям базальной мембраны, разделенным промежутком в одну октаву, с использованием сложного проверочного устройства. Если обследуемый человек слышит звуковые сигналы, соответствующие каждой из частей, то он соответственно нажимает кнопку. В этом случае трудно провести точную диагностику слуха, так как разрешающая способность является низкой. Кроме того, такая диагностика слуха является неудобной.

Сущность изобретения

В связи с изложенным задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков известного уровня техники.

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются способ и устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки с использованием звукового сигнала, позволяющие произвести лечение тугоухости.

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются также способ и устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки с использованием звукового сигнала, позволяющие произвести более точное диагностирование слуха пользователя.

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются также способ и устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки с использованием звукового сигнала, позволяющие произвести точное диагностирование слуха пользователя в удаленном месте и позволяющие обеспечить лечение тугоухости.

Способ стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с настоящим изобретением включает в себя следующие операции: (а) выделение полосы частот, соответствующей поврежденной области волосковой сенсорной клетки, в соответствии с заданным алгоритмом; (b) определение полосы частот, соответствующей поврежденной области волосковой сенсорной клетки, как заданной полосы частот и (с) выработка звукового сигнала, имеющего заданную интенсивность в заданной полосе частот, чтобы стимулировать поврежденную область волосковой сенсорной клетки.

Способ стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с другим примерным вариантом настоящего изобретения предусматривает использование интерфейса модели улитки, имеющего изображения области волосковой сенсорной клетки, разделенные в соответствии с разрешающей способностью 1/k октавы, где k является положительным целым числом больше 2; выработку звукового сигнала полосы частот, соответствующей по меньшей мере одной полосе (полосе частот), выбранной из группы, имеющей изображения области волосковой сенсорной клетки; и обнаружение поврежденной области волосковой сенсорной клетки за счет ответа пользователя в соответствии с выданным (полученным пользователем) звуковым сигналом.

Способ обеспечения стимулирования волосковой сенсорной клетки при помощи устройства, соединенного электрически с клиентом через сеть связи, в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения включает в себя следующие операции: (а) передача клиенту приложения для диагностики слуха, причем указанное приложение содержит интерфейс модели улитки, имеющий изображения области волосковой сенсорной клетки, разделенные в соответствии с разрешающей способностью 1/k октавы; (b) получение ответной информации пользователя (клиента) в соответствии со звуковым сигналом полосы частот, соответствующей по меньшей мере одному из изображений области волосковой сенсорной клетки; (с) определение полосы частот, соответствующей поврежденной области волосковой сенсорной клетки, как заданной полосы частот с использованием ответной информации и (d) передача клиенту звукового сигнала заданной полосы частот, имеющего заданную интенсивность.

Предлагается также считываемое компьютером средство программирования, осуществляющее указанные здесь выше способы.

Устройство стимулирования волосковой сенсорной клетки с использованием звуковой стимуляции в соответствии с настоящим изобретением содержит секцию диагностирования слуха (остроты слуха), выполненную с возможностью измерения слухового порога в области волосковой сенсорной клетки за счет использования ответной информации пользователя в соответствии со специфическим звуковым сигналом; секцию обнаружения области стимуляции, выполненную с возможностью определения полосы частот, соответствующей поврежденной области волосковой сенсорной клетки, как заданной полосы частот, с использованием измеренного слухового порога и секцию стимуляции лечения, выполненную с возможностью выработки звукового сигнала, имеющего заданную интенсивность в найденной заданной полосе частот.

Как уже описано здесь выше, за счет использования способа и устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с настоящим изобретением пользователь может легко и точно производить диагностику слуха с использованием интерфейса модели улитки.

За счет использования способа и устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с настоящим изобретением пользователь может визуально проверять звуковой сигнал стимуляции и улучшать состояние слуха.

Способ и устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с настоящим изобретением позволяют коренным образом улучшать слух.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых аналогичные детали имеют одинаковые позиционные обозначения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана первая блок-схема устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.2 показана вторая блок-схема устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.3 показан интерфейс модели улитки в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.4 показана первая схема последовательности операций способа диагностирования слуха в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.5 показана вторая схема последовательности операций способа стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

На фиг.7 показан график результатов проверки чистого слуха одного обследуемого человека.

На фиг.8 показана заданная полоса частот, определенная для одного обследуемого человека в соответствии с фиг.7.

На фиг.9 показан регламент для звукового сигнала стимуляции.

На фиг.12 показан график слухового порога правого уха до и после стимуляции при помощи звукового сигнала.

На фиг.14 показана таблица результатов измерения слуха для правого уха после прекращения подачи звукового сигнала стимуляции.

На фиг.15 показан график, соответствующий таблице, показанной на фиг.14.

Подробное описание изобретения

Далее описаны примерные варианты настоящего изобретения. Однако следует иметь в виду, что описанные здесь специфические конструктивные и функциональные детали служат только для пояснения описанных примерных вариантов настоящего изобретения, причем эти примерные варианты настоящего изобретения могут быть реализованы в различных альтернативных формах и поэтому указанные детали не следует рассматривать как ограничивающие изложенные здесь примерные варианты настоящего изобретения.

Таким образом, несмотря на то что настоящее изобретение допускает различные модификации и альтернативные формы, далее подробно будут описаны его специфические варианты, показанные в качестве примера на чертежах. Однако следует иметь в виду, что раскрытые специфические формы не предназначены для ограничения изобретения, но, наоборот, изобретение перекрывает все такие модификации, эквиваленты и альтернативы, которые не выходят за рамки настоящего изобретения и соответствуют его сущности.

Следует иметь в виду, что, несмотря на то что такие слова, как первый, второй и т.д., могут быть использованы для описания различных элементов, указанные слова не ограничивают эти элементы. Эти слова позволяют только отличить один элемент от другого. Например, первый элемент может быть назван вторым элементом и, аналогично, второй элемент может быть назван первым элементом, что не выходит за рамки настоящего изобретения. Кроме того, использованный здесь термин "и/или" содержит любые и все комбинации одного или нескольких объединенных перечисленных элементов.

Следует иметь в виду, что когда указано, что элемент "соединен" или "связан" с другим элементом, то он может быть непосредственно соединен или связан с другим элементом или же (между ними) могут присутствовать промежуточные элементы. В отличие от этого, когда указано, что элемент "непосредственно соединен" или "непосредственно связан" с другим элементом, то промежуточные элементы отсутствуют. Другие слова, которые использованы для описания связи между элементами, также следует интерпретировать аналогичным образом (например, "между" следует отличать от "непосредственно между", "рядом" следует отличать от "непосредственно рядом" и т.д.).

Используемая здесь терминология служит только для описания специфических вариантов и не предназначена для ограничения изобретения. Использованные здесь формы единственного числа включают в себя множественное число, если только из контекста явно не следует иное. Кроме того, следует иметь в виду, что такие использованные здесь термины, как "включает в себя", "содержит", "содержащий" и/или "включающий в себя", указывают на наличие заданных характеристик (признаков), целых чисел, операций, элементов и/или компонентов, однако не препятствуют наличию или добавке одной (одного) или нескольких других характеристик, целых чисел, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

Если специально не оговорено иное, все использованные здесь термины (в том числе технические и научные термины) имеют общепринятое значение, понятное специалистам в данной области, для которых и предназначено настоящее изобретение. Следует также иметь в виду, что термины, которые определены в обычно используемых словарях, следует интерпретировать в том значении, которое соответствует значению в контексте изобретения, и не следует интерпретировать в идеализированном или слишком формальном смысле, если только специально не оговорено иное.

На фиг.1 показана блок-схема устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения.

Как это показано на фиг.1, устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с настоящим изобретением содержит секцию 100 диагностирования слуха, секцию 102 обнаружения области стимуляции и секцию 104 стимуляции лечения.

Секция 100 диагностирования слуха создает звуковой сигнал, соответствующий специфической полосе частот пользователя, и измеряет слух пользователя в этой полосе частот в соответствии с ответом пользователя на созданный звуковой сигнал. Измерение слуха может быть осуществлено при помощи тональной аудиометрии РТА, отзвукового излучения ОАЕ и аудиометрии с вызываемым ответом ERA и т.п.

В соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения секция 100 диагностирования слуха создает звуковые сигналы полосы частот, имеющие разрешающую способность (имеющие промежутки по частоте между собой) меньше чем одна октава, подает их пользователю, и обнаруживает местоположение поврежденной волосковой сенсорной клетки и степень повреждения волосковой сенсорной клетки в соответствии с поданным звуковым сигналом.

Преимущественно, секция 100 диагностирования слуха подает обследуемому человеку звуковые сигналы полосы частот, имеющие разрешающую способность 1/k октавы (где k является положительным целым числом больше 2), а предпочтительнее разрешающую способность от 1/3 до 1/24 октавы, и диагностирует слух пользователя в соответствии с поданным звуковым сигналом. В этом случае в соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения поданный пользователю звуковой сигнал соответствует средней частоте в диапазоне от 250 Гц до 12000 Гц. В случае деления диапазона средних частот с максимальной разрешающей способностью 1/24 октавы вся область волосковой сенсорной клетки пользователя может быть разделена на 134 полосы частот (области полос частот).

При обследовании слуха пользователю подают звуковой сигнал в специфической полосе частот, выбранной из 134 полос частот, и пользователь вводит ответную информацию в ответ на поданный звуковой сигнал, уровень громкости которого регулируют.

Ответную информацию в соответствии с выбранным уровнем громкости хранят как слуховой порог, соответствующий звуковому сигналу в выбранной полосе частот. Здесь под слуховым порогом понимают слуховой порог области волосковой сенсорной клетки, имеющей частотную специфичность относительно выбранной полосы частот.

Секция 102 обнаружения области стимуляции производит обнаружение области стимуляции с использованием слухового порога для звукового сигнала каждой полосы частот. В данном случае обнаружение области стимуляции представляет собой обнаружение области, в которой следует создать звуковой сигнал стимуляции. В частности, при обнаружении области стимуляции определяют полосу частот, соответствующую поврежденной области волосковой сенсорной клетки.

Секция 104 стимуляции лечения подает звуковой сигнал, имеющий заданную интенсивность в полосе частот поврежденной области волосковой сенсорной клетки, обнаруженной при помощи секции 102 обнаружения области стимуляции. В данном случае звуковой сигнал может иметь интенсивность (децибелы) выше на заданный уровень, чем хранящийся в памяти слуховой порог для соответствующей полосы частот.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения звуковой сигнал соответствует по меньшей мере одному сигналу, выбранному из группы, в которую входят амплитудно-модулированный тональный сигнал, частотно-модулированный тональный сигнал, импульсный тональный сигнал и амплитудно-модулированный узкополосной шум или комбинация тональных сигналов и шума.

Более того, в случае повреждения множества областей волосковой сенсорной клетки звуковой сигнал может быть подан в поврежденные области волосковой сенсорной клетки в определенном порядке в зависимости от степени повреждения, может быть подан в поврежденные области волосковой сенсорной клетки в случайном порядке или может быть подан одновременно во все поврежденные области волосковой сенсорной клетки.

В том случае, когда звуковой сигнал подают в поврежденные области волосковой сенсорной клетки с различными интенсивностями, в различном виде или в различном порядке, слух пользователя может быть улучшен.

На фиг.2 показана блок-схема устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

Как это показано на фиг.2, секция 100 диагностирования слуха в соответствии с данным вариантом содержит секцию 200 выработки пользовательского интерфейса UI и секцию 202 хранения ответной информации.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения секция 200 выработки UI индицирует интерфейс модели улитки, показанный на фиг.3, на секции 232 индикации, так что не имеющий опыта обследуемый человек сам может диагностировать свой слух.

Как это показано на фиг.3, интерфейс модели улитки в соответствии с настоящим изобретением имеет изображение 300, соответствующее областям волосковой сенсорной клетки, разделенным с использованием высокой разрешающей способности (разделенным с высокой дискретностью). В данном случае, так как весь частотный диапазон для диагностирования слуха соответствует средним частотам от 250 Гц до 12000 Гц, то интерфейс модели улитки может иметь 134 изображения 300 областей волосковой сенсорной клетки, если весь указанный частотный диапазон разделен с использованием разрешающей способности 1/24 октавы.

В том случае, когда пользователь выбирает одно из изображений 300 областей волосковой сенсорной клетки для измерения слуха, вырабатывается звуковой сигнал полосы частот, согласованный с выбранным изображением области волосковой сенсорной клетки. В данном случае под полосой частот, согласованной с изображением области волосковой сенсорной клетки, понимают полосу частот, имеющую частотную специфичность, соответствующую частотной специфичности области волосковой сенсорной клетки, связанной с изображением. Кроме того, следует иметь в виду, что изображение 300 области волосковой сенсорной клетки может быть выбрано с использованием кнопок, мыши, сенсорного экрана и т.п.

В том случае, когда вырабатывают (подают пользователю) звуковой сигнал, пользователь сам может регулировать интенсивность полученного звукового сигнала при помощи регулятора 302 громкости и выдавать ответную информацию относительно точки интенсивности, в которой он больше не слышит звуковой сигнал.

Секция 202 хранения ответной информации получает ответную информацию, соответствующую каждому звуковому сигналу, от секции 220 ввода пользователя и хранит полученную ответную информацию. В данном случае в секции 220 ввода пользователя могут быть использованы клавиши, мышь или сенсорный экран. В соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения ответная информация может храниться как слуховой порог полосы частот, связанный с соответствующим звуковым сигналом, как это указано здесь выше.

При помощи указанного способа может быть измерена острота слуха в областях волосковой сенсорной клетки.

Как это показано на фиг.2, секция 102 обнаружения области стимуляции содержит секцию 204 сравнения слухового порога и секцию 206 определения заданной полосы частот.

Секция 204 сравнения слухового порога производит сравнение слухового порога пользователя, который хранится в секции 202 хранения ответной информации, с опорным слуховым порогом.

Секция 204 сравнения слухового порога определяет - выше или ниже слуховой порог в измеренной полосе частот, чем опорный слуховой порог.

Секция 206 определения заданной полосы частот определяет полосу частот, в которой необходимо провести лечение в соответствии с результатом сравнения, как заданную полосу частот. В данном случае под определением (нахождением) заданной полосы частот понимают обнаружение полосы частот соответствующей поврежденной области волосковой сенсорной клетки, причем заданная полоса частот может быть определена в единицах разрешающей способности 1/k октавы аналогично тому, как это сделано в секции 100 диагностирования слуха. Однако определение заданной полосы частот не ограничивается только этим способом. Например, диапазон полосы частот, соответствующий поврежденным областям волосковой сенсорной клетки, имеющим высокий слуховой порог и расположенным непрерывно, может быть определен как заданная полоса частот.

Информацию относительно определения одной или нескольких заданных полос частот и информацию порядка (порядка стимуляции) в соответствии со степенью повреждения хранят в памяти 208, где она подобрана в соответствии с информацией идентификации пользователя.

Секция 104 стимуляции лечения в соответствии с данным вариантом содержит секцию 210 определения интенсивности звукового сигнала, секцию 212 определения вида звукового сигнала, секцию 214 определения порядка стимуляции звукового сигнала, секцию 216 выработки звукового сигнала и секцию 218 тактирования и выдает звуковой сигнал пользователю с использованием информации, хранящейся в памяти 208.

Секция 210 определения интенсивности звукового сигнала производит определение интенсивности звукового сигнала, подаваемого пользователю.

Желательно, чтобы секция 210 определения интенсивности звукового сигнала определяла интенсивность с уровнем на величину от 3 до 20 децибел выше, чем слуховой порог в каждой заданной полосе частот, как интенсивность звукового сигнала.

В том случае, когда заданную полосу частот определяют как диапазон полос частот, соответствующий расположенным непрерывно областям волосковой сенсорной клетки, секция 210 определения интенсивности звукового сигнала может определять интенсивность на величину от 3 до 20 децибел выше, чем среднее значение слуховых порогов областей волосковой сенсорной клетки, как интенсивность звукового сигнала.

Преимущественно, интенсивность звукового сигнала может быть определена в диапазоне от 3 до 10 децибел.

Секция 212 определения вида звукового сигнала определяет вид звукового сигнала, подаваемого пользователю, принимая во внимание выбор пользователя, степень потери слуха пользователя, которому требуется лечение, или заданную полосу частот.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения звуковым сигналом может быть амплитудно-модулированный тональный сигнал, частотно-модулированный тональный сигнал (далее - тональный сигнал точки органа), импульсный тональный сигнал, амплитудно-модулированный узкополосной шум и т.п. В данном случае секция 212 определения вида звукового сигнала определяет по меньшей мере один сигнал, выбранный из группы, в которую входят один из тональных сигналов, тональный сигнал точки органа и шум или комбинация тональных сигналов, тонального сигнала точки органа и шума в качестве звукового сигнала, подаваемого пользователю.

Секция 214 определения порядка стимуляции определяет порядок подачи звукового сигнала относительно заданных полос частот, принимая во внимание выбор пользователя, степень потери слуха пользователя, которому требуется лечение, или смежную заданную полосу частот.

Преимущественно, секция 214 определения порядка стимуляции может определять порядок подачи звукового сигнала в последовательности, начинающейся от полосы частот, соответствующей наиболее поврежденной области волосковой сенсорной клетки. Однако следует иметь в виду, что указанный порядок подачи не ограничивается только таким порядком. Например, звуковой сигнал может быть подан в случайном порядке или может быть одновременно подан во всех заданных полосах частот.

Секция 216 выработки звукового сигнала вырабатывает звуковой сигнал, имеющий заданные интенсивность, вид и порядок. В том случае, когда существуют заданные полосы частот и звуковые сигналы в заданных полосах частот выдают индивидуально, может быть задано время подачи каждого звукового сигнала. Секция 218 тактирования определяет время подачи каждого звукового сигнала и управляет секцией 216 выработки звукового сигнала так, чтобы секция 216 выработки звукового сигнала по окончании времени подачи соответствующего звукового сигнала переходила к выработке звукового сигнала в следующей заданной полосе частот или прекращала выработку звукового сигнала.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения секция 200 выработки UI индицирует информацию на интерфейсе модели улитки, когда выдают звуковой сигнал для лечения слуха пользователя, причем пользователь визуально видит, подается или нет звуковой сигнал, и получает информацию о его интенсивности, виде и т.п.

Например, секция 200 выработки UI может изменять цвет или размер изображения 300 области волосковой сенсорной клетки, соответствующей полосе частот (заданной полосе частот) звукового сигнала, выдаваемого в настоящее время по команде контроллера 230.

В том случае, когда звуковой сигнал представляет собой амплитудно-модулированный тональный сигнал, секция 200 выработки UI может изменять цвет или размер соответствующего изображения 300 области волосковой сенсорной клетки синхронно с изменениями амплитуды амплитудно-модулированного тонального сигнала.

В том случае, когда звуковой сигнал представляет собой частотно-модулированный тональный сигнал, секция 200 выработки UI может изменять цвет или размер соответствующего изображения 300 области волосковой сенсорной клетки синхронно с изменениями частоты частотно-модулированного тонального сигнала.

В том случае, когда звуковой сигнал представляет собой тональный сигнал точки органа или импульсный тональный сигнал, секция 200 выработки UI может изменять цвет или размер соответствующего изображения 300 области волосковой сенсорной клетки синхронно с изменениями тонального сигнала точки органа или импульсного тонального сигнала.

В соответствии с одним примерным вариантом осуществления настоящего изобретения пользователь может интуитивно проверять с использованием интерфейса модели улитки улучшение слуха в каждой из областей волосковой сенсорной клетки.

Секция 200 выработки UI содержит интерфейс модели улитки, что позволяет показывать изображение 300 области волосковой сенсорной клетки заданной полосы частот, определенное в соответствии с диагностикой слуха, разделенным от других изображений области волосковой сенсорной клетки. Кроме того, секция 200 выработки UI позволяет показывать изображение 300 поврежденной области волосковой сенсорной клетки с изменениями по цвету или размеру, которые меняются в соответствии со степенью повреждения.

Секция 200 выработки UI изменяет цвет или размер соответствующего изображения 300 области волосковой сенсорной клетки в соответствии со степенью улучшения слуха в каждой из областей волосковой сенсорной клетки за счет указанной выше стимуляции с использованием звукового сигнала (далее называемого "звуковой сигнал стимуляции"), так что пользователь может проверять улучшение остроты слуха.

Улучшение остроты слуха может быть выявлено за счет повторного измерения слухового порога в заданной полосе частот.

На фиг.4 показана схема последовательности операций способа диагностирования слуха в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения. В данном случае секция 232 индикации устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки выполнена как сенсорный экран.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.4, где показано, что в том случае, когда пользователь хочет провести диагностику своего слуха, в операция S400 устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки индицирует интерфейс модели улитки, показанный на фиг.3, на сенсорном экране 232. В данном случае используют интерфейс модели улитки, который имеет множество изображений областей волосковой сенсорной клетки, причем можно визуально различать полосы частот, полученные за счет деления диапазона средних частот с максимальной разрешающей способностью 1/24 октавы.

В операции S402 определяют, выбрал или нет пользователь изображение 300 области волосковой сенсорной клетки, индицируемое на интерфейсе модели улитки.

В операции S404 в том случае, когда пользователь выбрал изображение 300 области волосковой сенсорной клетки, подают звуковой сигнал полосы частот, соответствующий области волосковой сенсорной клетки, связанной с выбранным изображением 300.

В операции S406 устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки определяет, получена или нет ответная информация пользователя в соответствии со звуковым сигналом.

Пользователь может регулировать уровень громкости, если он не слышит звуковой сигнал, и выдает ответную информацию при той интенсивности, при которой он начинает слышать звуковой сигнал.

В операции S408 ответную информацию запоминают как слуховой порог в полосе частот, соответствующий каждому звуковому сигналу.

В операции S410 устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки производит сравнение слухового порога пользователя с опорным слуховым порогом после завершения ввода ответной информации.

В операции S412 за счет сравнения результатов определяют заданную полосу частот, в которой требуется стимуляция при помощи звукового сигнала.

В операции S414 запоминают информации относительно заданной полосы частот в памяти 208. В этом случае информация относительно заданной полосы частот может иметь информацию идентификации пользователя, информацию относительно слухового порога в полосе частот, в которой диагностируют слух, информацию относительно порядка подачи сигнала в соответствии со степенью повреждения и т.п.

В том случае, когда звуковые сигналы соответствуют разделению полос частот с разрешающей способностью 1/24 октавы, заданная полоса частот может быть определена в каждой из полос частот. Однако определение заданной полосы частот не ограничивается только этим случаем. В частности, специфический диапазон полос частот, в котором средние слуховые пороги выше опорных значений, может быть определен как заданная полоса частот. Например, в случае измерения остроты слуха с использованием каждого звукового сигнала, соответствующего полосам частот от 5920 Гц до 6093 Гц (первый интервал), от 6093 Гц до 6272 Гц (второй интервал) или от 6272 Гц до 6456 Гц (третий интервал), полученным за счет деления диапазона средних частот с разрешающей способностью 1/24 октавы, заданная полоса частот может быть определена в каждом из интервалов или в новом интервале, имеющем указанные выше три интервала, то есть от 5920 Гц до 6456 Гц.

На фиг.5 показана схема последовательности операций способа стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

Устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки определяет интенсивность, вид, порядок и т.п. (сигнала) заданной полосы частот после определения заданной полосы частот в соответствии с указанным выше и выдает звуковой сигнал для улучшения слуха пользователя в соответствии с полученными результатами.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.5, где показано, что в операции S502 устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки считывает информацию относительно заданной полосы частот из памяти 208 и затем определяет интенсивность звукового сигнала заданной полосы частот в том случае, когда пользователь в операции S500 требует подачи звукового сигнала.

В операциях S504 и S506 определяют вид и порядок подачи звукового сигнала.

Как уже было указано здесь выше, порядок подачи звукового сигнала может быть определен в соответствии со степенью повреждения или может быть определен так, что звуковой сигнал подают случайным образом или подают одновременно на все области.

В операции S508 выдают звуковой сигнал в соответствии с определенными (найденными) интенсивностью, видом и порядком подачи.

В операции S510 в том случае, когда звуковой сигнал выдают в соответствии со степенью повреждения или выдают случайным образом, устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки определяет, закончилось или нет время подачи звукового сигнала.

В операции S512 в том случае, когда время подачи закончилось, начинают выдавать звуковой сигнал следующей заданной полосы частот.

С другой стороны, в том случае, когда выдают звуковой сигнал, устройство для стимулирования волосковой сенсорной клетки синхронизирует интерфейс модели улитки с изменениями амплитуды, частоты или периода импульсов звукового сигнала и изменяет цвет или размер изображения 300 области волосковой сенсорной клетки на интерфейсе модели улитки в соответствии с этими изменениями.

Способ стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с данным вариантом может быть реализован с использованием компьютера или портативного терминала пользователя или может быть реализован в госпитале и т.п. Кроме того, этот способ может быть реализован дистанционно в удаленном месте с использованием сети связи.

На фиг.6 показана система массового обслуживания для улучшения слуха в соответствии с примерным вариантом настоящего изобретения.

Как это показано на фиг.6, система массового обслуживания для улучшения слуха в соответствии с данным вариантом содержит сервер 600 для улучшения слуха, соединенный электрически по меньшей мере с одним пользователем (клиентом) 602 с использованием сети связи. В данном случае сеть связи содержит проводную сеть связи, имеющую Интернет, и частную линию связи, имеющую беспроводной Интернет, сеть подвижной связи и сеть спутниковой связи.

Сервер 600 улучшения слуха создает приложение для выработки интерфейса модели улитки, показанного на фиг.3, для пользователя (клиента) 602 в соответствии с запросом пользователя. В этом случае сервер 600 улучшения слуха может создавать указанное приложение при помощи различных способов, например таких, как способ загрузки или способ вставки приложения в web-страницу и т.п.

В том случае, когда пользователь выбирает определенное изображение области волосковой сенсорной клетки 300 с использованием интерфейса модели улитки, приложение выдает звуковой сигнал полосы частот, соответствующей области волосковой сенсорной клетки, выбранной пользователем.

Затем в том случае, когда пользователь 602 вводит ответную информацию относительно точки интенсивности, в которой звуковой сигнал не слышен, с использованием регулировки уровня громкости звукового сигнала эта ответная информация поступает в сервер 600 улучшения слуха.

Сервер 600 улучшения слуха имеет секцию обнаружения области стимуляции, как это показано на фиг.1 и 2, и определяет заданную полосу частот, в которой требуется лечение, с использованием поступившей ответной информации пользователя.

Кроме того, сервер 600 улучшения слуха запоминает информацию относительно заданной полосы частот, определяет интенсивность, вид, порядок подачи и т.п. сигнала заданной полосы частот в соответствии с запросом пользователя и подает звуковой сигнал заданной полосы частот пользователю (клиенту) 602 через сеть связи в соответствии с определенными (полученными) результатами.

Пользователь (клиент) 602 может иметь терминал, который обрабатывает приложение и имеет громкоговоритель, и представляет собой настольный компьютер, портативный компьютер (ноутбук), терминал связи с подвижными объектами и т.п.

Пользователь (клиент) 602 стимулирует свою волосковую сенсорную клетку за счет подачи звукового сигнала, созданного сервером 600 улучшения слуха.

Степень улучшения слуха, обеспечиваемая при помощи устройства для стимулирования волосковой сенсорной клетки в соответствии с настоящим изобретением, может быть проверена экспериментально.

На фиг.7 показан график результатов проверки чистого слуха одного обследуемого человека. В частности, на фиг.7 показаны результаты проверки слуха, полученные при обследовании слуха в диапазоне от 2000 Гц до 8000 Гц с разрешающей способностью 1/24 октавы с использованием секции диагностирования слуха.

Как это показано на фиг.7, правое ухо обследуемого человека имеет тугоухость плоского типа в полосе частот от 3000 Гц до 7000 Гц.

На фиг.8 показана заданная полоса частот, определенная для обследуемого человека с результатами, показанными на фиг.7. В частности, диапазон полосы частот от 5920 Гц до 6840 Гц, имеющий слуховой порог ориентировочно 50 dBHL, определен как заданная полоса для обследуемого человека с результатами, показанными на фиг.7.

Звуковой сигнал, такой как частотно-модулированный тональный сигнал или амплитудно-модулированный узкополосный тональный сигнал, связанный с определенной заданной полосой частот, показанной на фиг.8, подавали в правое ухо в течение 30 минут утром и вечером в течение 15 дней. В данном случае звуковой сигнал имеет интенсивность от 5 dBSL (SL - уровень ощущения) до 10 dBSL.

На фиг.9 показан регламент стимуляции звуковым сигналом. В частности, остроту слуха измеряли до начала стимуляции звуковым сигналом (первый случай), после 5 дней стимуляции звуковым сигналом (второй случай) и после 15 дней стимуляции звуковым сигналом (третий случай), после чего было проведено сравнение соответствующих измеренных слуховых порогов.

В каждом из указанных случаев остроту слуха измеряли 10 раз с разрешающей способностью 1/24 октавы и затем усредняли результаты измерения, чтобы исключить ошибку эксперимента.

На фиг.10 показана таблица сравнения результатов измерения слуха до подачи звукового сигнала стимуляции в правое ухо и после подачи звукового сигнала стимуляции в правое ухо в течение 10 дней.

На фиг.11 показана таблица сравнения результатов измерения слуха после подачи звукового сигнала стимуляции в правое ухо в течение 10 дней и после подачи звукового сигнала стимуляции в правое ухо в течение 15 дней.

Если обратиться к рассмотрению фиг.10 и 11, то можно увидеть, что слуховой порог в заданной полосе частот становится меньше после подачи звукового сигнала стимуляции, то есть слух улучшается.

На фиг.12 показан график слухового порога правого уха до и после проведения стимуляции при помощи звукового сигнала.

Как это показано на фиг.12, слуховой порог (правое ухо) в полосе частот от 5920 Гц до 6840 Гц ранее проведения стимуляции при помощи звукового сигнала равен 45.4 dBHL. Однако слуховой порог в этой полосе частот после стимуляции при помощи звукового сигнала в течение 10 дней становится равным 38.2 dBHL, то есть слуховой порог снижается. Кроме того, слуховой порог после стимуляции при помощи звукового сигнала в течение 15 дней становится равным 34.2 dBHL, то есть слуховой порог еще более снижается.

На фиг.13 показан регламент проверки постоянного поддержания состояния улучшения слуха после прекращения подачи звукового сигнала стимуляции в правое ухо.

Слух измеряли по истечении времени от 5 до 15 дней после прекращения подачи звукового сигнала стимуляции.

На фиг.14 показана таблица результатов измерения слуха после прекращения подачи звукового сигнала стимуляции в правое ухо. На фиг.15 показан график, соответствующий таблице, показанной на фиг.14.

Если обратиться к рассмотрению фиг.14 и 15, то можно увидеть, что эффект улучшения слуха сохраняется после прекращения подачи звукового сигнала стимуляции. Кроме того, можно видеть, что острота слуха улучшается ориентировочно на 7.9 dB по истечении 18 дней после прекращения подачи звукового сигнала стимуляции.

Следует иметь в виду, что любая ссылка в этом описании изобретения на "один из вариантов," "вариант," "примерный вариант" и т.п. означает, что специфический признак, деталь или характеристика, описанные со ссылкой на указанный вариант, включены по меньшей мере в один из вариантов изобретения. Появление таких ссылок в различных частях описании изобретения не обязательно означает, что все они относятся к одному и тому же варианту. Кроме того, когда специфический признак, деталь или характеристика описаны со ссылкой на один из вариантов, то можно предположить, что специалисты в данной области могут применить такой признак, деталь или характеристику для любого другого из вариантов.

Несмотря на то что были описаны предпочтительные варианты осуществления изобретения, совершенно ясно, что в него специалистами в данной области могут быть внесены изменения и дополнения, которые не выходят, однако, за рамки формулы изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ стимулирования области волосковых сенсорных клеток с использованием звуковой стимуляции, который включает в себя следующие операции:

(a) выделение полосы частот, соответствующей поврежденной области волосковых сенсорных клеток, имеющей высокий слуховой порог;

(b) определение полосы частот, соответствующей поврежденной области волосковых сенсорных клеток, в качестве заданной полосы частот;

(c) подача звукового сигнала, имеющего заданную интенсивность в заданной полосе частот, чтобы стимулировать поврежденную область волосковых сенсорных клеток,

причем операция (а) включает в себя:

использование интерфейса модели улитки, имеющего изображения области волосковых сенсорных клеток, разделенные в соответствии с разрешающей способностью 1/k октавы, где k является положительным целым числом больше 2;

выработку звукового сигнала полосы частот, соответствующей выбранному изображению области волосковых сенсорных клеток, в том случае, когда пользователь выбирает по меньшей мере одно изображение области волосковых сенсорных клеток, и определение слухового порога с использованием ответной информации в соответствии с выданным звуковым сигналом,

причем звуковой сигнал соответствует по меньшей мере одному сигналу, выбранному из группы, в которую входят амплитудно-модулированный тональный сигнал, частотно-модулированный тональный сигнал, импульсный тональный сигнал и амплитудно-модулированный узкополосной шум или комбинация тональных сигналов;

причем в операции (с) звуковой сигнал вырабатывается с интенсивностью, определяемой слуховым порогом.

2. Способ по п.1, в котором в том случае, когда повреждено множество областей волосковых сенсорных клеток, в операции (b) определяют диапазон полос частот, соответствующий расположенным непрерывно поврежденным областям, как заданную полосу частот.

3. Способ по п.1, в котором в том случае, когда определяют множество заданных полос частот, в операции (с) выдают звуковой сигнал в соответствии со степенью повреждения или выдают случайный звуковой сигнал.

4. Способ по п.1, в котором в том случае, когда определяют множество заданных полос частот, в операции (с) подают одновременно звуковой сигнал во всех заданных полосах частот.

5. Способ по п.1, в котором k выбирают из значений от 3 до 24.

6. Способ по п.1, в котором в операции (b) определяют полосу частот области волосковых сенсорных клеток, в которой слуховой порог превышает заданное опорное значение, как заданную полосу частот,

причем указанный способ дополнительно предусматривает:

(d) выработку изображения области волосковых сенсорных клеток, соответствующей ранее определенной заданной полосе частот, причем выданное изображение области волосковых сенсорных клеток наблюдают визуально.

7. Способ по п.6, в котором в операции (с) звуковой сигнал выдают с интенсивностью выше слухового порога на величину от 3 dB до 20 dB.

8. Способ по п.1, который дополнительно предусматривает:

Выработку изображения области волосковых сенсорных клеток, соответствующей полосе частот звукового сигнала, в том случае, когда звуковой сигнал представляет собой амплитудно-модулированный тональный сигнал, причем степень изменения амплитудно-модулированного тонального сигнала визуально наблюдают на изображении области волосковых сенсорных клеток.

9. Способ по п.1, который дополнительно предусматривает:

выработку изображения области волосковых сенсорных клеток, соответствующей полосе частот частотно-модулированного тонального сигнала, в том случае, когда звуковой сигнал соответствует частотно-модулированному тональному сигналу, причем степень изменения частотно-модулированного тонального сигнала визуально наблюдают на изображении области волосковых сенсорных клеток.

10. Способ по п.9, в котором частотно-модулированный тональный сигнал имеет разрешающую способность меньше чем 1/3 октавы.

11. Способ по п.1, который дополнительно предусматривает:

Выработку изображения области волосковых сенсорных клеток, соответствующей полосе частот звукового сигнала, в том случае, когда звуковой сигнал соответствует импульсному тональному сигналу, причем определение производят с использованием изображения области волосковых сенсорных клеток, в которой звуковой сигнал соответствует импульсному тональному сигналу.

12. Способ по п.1, в котором изображение области волосковых сенсорных клеток имеет цвет или размер, который изменяется в зависимости от улучшения степени слуха.