ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 10 · БИОМЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Анализ причин возникновения тиннитуса методами теории авторегулирования

М.И. Кириллов

Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.10.12 УДК 51-76 EDN JZJUAQ

Аннотация

Постоянный, непрекращающийся шум в ушах (хронический тиннитус) на частоте, близкой к 7-10 кГц с субъективной оценкой значением амплитуды 35-45 дБ относительно порога слышимости в течение почти 14 лет заставил провести этот анализ. В некоторых случаях лекарства лишь ослабляют этот эффект, так как не ясна причина болезни при нормальном - здоровом функционировании органов слуха. Целью работы явилась определение физической причины такого явления в биологической системе. В работе использован глобальный подход, применяемый в теории автоматического авторегулирования: проанализирован основной случай патологии, связанной со старением или звуковыми травмами и отмиранием волосковых клеток (сенсорных рецепторов звука) улитки внутреннего уха, ответственных за прием высокочастотной части звукового диапазона частот. Измерены аудио характеристики и проведено их сравнение со стандартными. Проведена аппроксимация. Построена математическая модель. Показан механизм автовозбуждения за счет резкого сдвига фаз на критической частоте аудио диапазона методами диаграмм Боде. С помощью программы Simulink определены границы допустимых параметров. В заключении даны практические рекомендации по устранению шума в ушах.

  • тиннитус
  • динамическая система
  • линейная модель
  • кривые равной громкости
  • отоакустическая эмиссия
  • анализ по Боде
  • внутреннее ухо
  • устойчивость
Abstract (in English)

Analysis of the causes of high-frequency tinnitus by the method of the theory of amplifiers with feedback in order to find the mechanism of self-excitation

Constant, incessant tinnitus (chronic tinnitus) at a frequency close to 7-10 kHz with a subjective assessment of the amplitude value of 35-45 dB relative to the hearing threshold for almost 14 years forced us to conduct this analysis. In some cases, medications only weaken this effect, since the cause of the disease is unclear with normal - healthy functioning of the hearing organs. The aim of the work was to determine the physical cause of such a phenomenon in a biological system. The work uses a global approach used in the theory of automatic control: the main case of pathology associated with aging and death of hair cells (sensory receptors of sound) of the cochlea of the inner ear, responsible for receiving the high-frequency part of the audio frequency range, is analyzed. Audio characteristics are measured and compared with standard ones. Approximation is carried out. A mathematical model is built. The mechanism of autoexcitation due to a sharp phase shift at the critical frequency of the audio range is shown using Bode diagram methods. The limits of acceptable parameters were determined using the Simulink program. In conclusion, practical recommendations for eliminating tinnitus are given.

Для цитирования

Кириллов М.И. Анализ причин возникновения тиннитуса методами теории авторегулирования // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 10. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.10.12

Литература

  1. Knor Elke. Медицинский центр "АудиоМед" // Что такое тиннитус? Причины возникновения и методы лечения. URL: https://www.audiomed.ru/info/o-problemakh-slukha/chto-takoe-tinnitus-prichiny-vozniknoveniya-i-metody-lecheniya
  2. Хоров О.Г., Бондарчук Ю.М. Обзор методов лечения тиннитуса // Оториноларингология. Восточная Европа. 2021; 11;2: 185 - 194. https://doi.org/10.34883/pi.2021.11.2.0483
  3. Гилаева А.Р., Сафиуллина Г.И., Мосихин С.Б. Клинико-диагнастические аспекты тиннитуса // Российский журнал боли. 2019. Т. 17. № 51. С. 6-7.
  4. Бибиков Н.Г. Тиннитус - современные знания о его происхождении, электрофизиологических корреляторах и о лечении // Сенсорные системы, 2018. Т.2. С. 109-123.
  5. König O., Schaette R., Kempter R., Gross M. Course of hearing loss and occurrence of tinnitus // Hear. Res. 2006. V. 221. P. 59-64.
  6. Петрова Л.Г., Хаммуда З.А. Особенности ушного шума при различной патологии // материалы кафедры оториноларингологии БелМАПО, 2016.
  7. Альтман Я.А., Бибиков Н.Г., Вартанян И.А., Дубровский Н.А. и др. Слуховая система. Л.: Наука, 1990. 621 с.
  8. Римская-Корсакова Л.K. Стохастический резонанс на периферии слуховой системы: модельный эксперимент // Акуст. журн. 2004. Т. 50. № 2. С. 249-260.
  9. Ваpин В.П., Петров А.Г. Математическая модель слуховой улитки человека // Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН, М.: 2009.
  10. Дидковский В.С., Лунева С.А., Калинин С.С. Передаточная функция улитки внутреннего уха человека // М.: Электроника и связь, 2014; 4(81):50 - 55.
  11. Ушаков Ю.В. Распространение сигналов в нелинейных зашумленных средах на примере модели нейронного ансамбля слухового анализатора // 01.04.03-Радиофизика автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. - Нижний Новгород, 2010.
  12. Хакен, Г. Принципы работы головного мозга: Синергетический подход к активности мозга, поведению и когнитивной деятельности / Г. Хакен; Герман Хакен; Перевод: Ю.А. Данилов, научное редактирование: В.И. Аршинов. - Москва: Издательство "Пер Сэ", 2001. - 353 с. - ISBN 5-9292-0047-5. - EDN TCNYKV.
  13. Боде Г. Теория цепей и проектирование усилителей с обратной связью // Пер. с англ. и ред. Колосова А.А. и Мееровича Л.А., - М.: Госиздательство, ИЛ, - 1948.
  14. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования // М, Наука -1966.
  15. Дьяконов В. Simulink 4 Специальный справочник // СПб: Питер, 2002 - 528 с.
  16. ИСО 226 (ГОСТ Р ИСО 226-2009) Акустика. Стандартные кривые равной громкости // М. Центр стандартизации, 2009.
  17. Kemp D. T. Stimulated acoustic emissions from within the human auditory system // Journal Article published Nov 1978 in The Journal of the Acoustical Society of America volume 64 issue 5 on p. 1386 - 1391. https://doi.org/10.1121/1.38210411
  18. Пальчун В.Т., Левина Ю.В., Мельников О.А. Отоакустическая эмиссия: исследование нормы // Вестник оториноларингологии, N 1-1999, стр. 5-9. Ссылка активна на 05.05.2025. URL: https://pro-audiologia.ru/item/129-otoacoustic-emissions-norms
  19. Лурье Б.Я., Энтрайт П.Дж. Классические методы автоматического управления // Под ред. А.А. Ланиэ. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004, - 640.
  20. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования // К., ГИИО "Высш. шк"., 1989, - 431 с. ISBN 5-11-000225-8.
  21. Управление делами Президента Российской Федерации // Хирурги Центральной клинической больницы провели уникальную операцию по восстановлению слуха. 2019. URL: https://udprf.ru/content/hirurgi-centralnoy-klinicheskoy-bolnicy-proveli-unikalnuyu-operaciyu-po-vosstanovleniyu