Ανάπτυξη προσομοιωτή λειτουργίας μέσου ωτός με σκοπό την υποστήριξη στη διάγνωση

Abstract

The purpose of this doctoral dissertation was the study and development of a simulator of the function of middle-ear in order to support the diagnostic procedure. The basic diagnostic procedure for middle ear pathologies is based on tympanometry. The evolution of classic tympanometry is multi-frequency tympanometry, which was used for the purpose of this study. In most pathological situations, diagnosis is based partly on objective criteria. The problem lies with the translation of the bell-like curve of the tympanogram. In most cases this is not effective for two reasons. Firstly, because the curve may concur in more than one pathological situations and secondly, because elements of the system may function in such a way as to cancel each other out in their depiction.The operation of the simulator is based on the correlation of the biological system of the middle ear (tympanic membrane to round and oval windows) to the mechanical system and eventually to the equivalent electrical circuit.During thiw study, the transfer function of the system was generated, the architecture of the simulator was created, algorithms of manipulation of the measurements were investigated, clinical measurements were taken for both normal and pathological ears and their results were evaluated. Finally, the correct operation of the simulator was proven for normal operation of the middle ear and pathological operation in the cases of otosclerosis and secretory otitis media.

Ο σκοπός της διδακτορικής διατριβής ήταν η μελέτη και η ανάπτυξη προσομοιωτή λειτουργίας του μέσου ωτός με σκοπό την υποστήριξη στη διάγνωση. Ο βασικός τρόπος διάγνωσης των παθολογιών του μέσου ωτός βασίζεται στην τυμπανομετρία. Εξέλιξη της τυμπανομετρίας είναι η τυμπανομετρία πολλαπλών συχνοτήτων, η οποία χρησιμοποιήθηκε για το σκοπό της διατριβής. Στις περισσότερες παθολογικές καταστάσεις, η διάγνωση βασίζεται εν μέρει σε αντικειμενικά κριτήρια. Το πρόβλημα έγκειται στη μετάφραση της κωδωνοειδούς καμπύλης του τυμπανογράμματος. Σε πολλές περιπτώσεις αυτό είναι αναποτελεσματικό για δύο λόγους. Πρώτον γιατί η καμπύλη ενδέχεται να συμπίπτει σε περισσότερες από μία παθολογικές καταστασεις και δεύτερον γιατί μπορεί να λειτουργούν στοιχεία του συστήματος κατά τέτοιο τρόπο ώστε να αλληλοεξουδετερώνονται τα αποτελέσματά τους. Η λειτουργία του προσομοιωτή βασίζεται στην αντιστοίχιση του βιολογικού συστήματος του μέσου ωτός (από τον τυμπανικό υμένα ως την ωοειδή και στρογγυλή θυρίδα) σε μηχανολογικό σύστημα και εν συνεχεία στην αντιστοίχιση του σε ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα. Στο πλαίσιο της μελέτης εκφράστηκε η συνάρτηση μεταφοράς του ισοδύναμου κυκλώματος, αναπτύχθηκε η αρχιτεκτονική λειτουργίας του προσομοιωτή, διερευνήθηκαν αλγόριθμοι επεξεργασίας των μετρήσεων, λήφθηκαν κλινικές μετρήσεις φυσιολογικών και παθολογικών δειγμάτων και αξιολογήθηκαν τα αποτελέσματά τους. Εν τέλει αποδείχθηκε η ορθή λειτουργία του προσομοιωτή για φυσιολογική λειτουργία του μέσου ωτός και για την παθολογική λειτουργία του στις νόσους της ωτοσκλήρυνσης και της μέσης εκκριτικής ωτίτιδας.