Implante Cochlear22 - Escuela de Ingeniería Eléctrica

DESCRIPCION DEL IMPLANTE COCLEAR DE COCHLEAR
CORPORACION
Ing.Luis E Díaz M
Caracas – Venezuela
E-mail:[email protected]
RESUMEN
Implante Cochlear es dispositivo electrónico que transforma las señales sonoras en señales eléctricas las cuales
estimulan el nervio auditivo y permite que las personas con discapacidad auditiva puedan incorporarse al mundo de
los sonidos. Es importante destacar que existen varios tipos de Implantes Cochlear en función de las características
como son la ubicación de los electrodos, cantidad de canales de estimulación y la forma de procesar las señales
acústicas. De igual manera hay en el mercado una diversidad de fabricantes de estos instrumentos entre los cuales
podemos conseguir Neurelec, Bionic, Med-el y Corporación Cochlear los cuales utilizan diversas estrategias de
codificación de las señales acústicas para poder programar él implante para el paciente en particular es de suma
importancia el equipo humano y técnico que se utilizara para realizar las terapias de lenguaje al paciente y de esta
forma crear el mapa mental del lenguaje en el cerebro progresivamente. El producto que se detalla en este trabajo es
el Nucleoa Freedom de Cochlear el cual utiliza la tecnología SmartSound® y sus innovaciones SmartSound® Beam,
ADRO y Wisper. Y los Procesadores Retroauriculares y Corporales de Nucleos Freedom. También cuenta con varios
cables que tienen interfaz con los accesorios de audio existente en el mercado como son Ipod®, Walkman, TV,
Consolas de juegos, Computadoras, Radio, etc.
ABSTRACT
Cochlear Implant is a electronic device that transform signal sound in electronic signal those with, stimulated the
audio nerve and allow the no sound capacity person can incorporate to sound word. Is very important to highlight
there are many Cochlear Implant how they function with is the electrode place, how many channel stimulated and
how the acoustic signal are processing. In the same away there are many factory in the business’s device this are
Neurelec, Bionic, Med-el y Corporation Cochlear that use many code strategy to process acoustic signal to program
Cochlear Implant to the patient is very important the human team and tools Thecnic that have to made language
therapy to the patient to create the language mapping in the brain’s patient. The detail’s procduct in this work is
Nucleus Freedom’s the Cochlear Corporation the used SmartSound® technology and the innovations the
SmartSound® Beam, ADRO and Whisper. Thus Retrohearphone and body processor Nucleos Freedom in the same
away are many wire to connect to the other device like iPod®, Walkman, TV, VideoGame, PC, Radio etc.
DESCRIPCIÓN DE UN IMPLANTE
COCHLEAR
Un implante Coclear es un dispositivo
electrónico que es insertado mediante cirugía
a una persona con difidencia auditivas
severas entre los (70-90 dB) o profunda
entre los (+90 dB), este instrumento es un
traductor que transforma las señales sonoras
en señales eléctricas que estimulan el nervio
auditivo que se encuentra en el oído interno
mas específicamente en un órgano
denominado el coclea o caracol donde se
encuentran las células ciliadas dispuestas en
forma de V y son las encargadas de procesar
los estímulos sonoros en impulsos nerviosos
que son transmitidos al cerebro. Este
implante sustituye a las células destruidas
del Coclear y estimulan el nervio auditivo
enviando señales directamente al cerebro.
Este se divide en la parte externa y interna
en la externa tenemos básicamente un 1.microfono el cual recoge los sonidos, 2.- el
cable que conecta al procesador de voz, 3.procesador de voz donde se procesa y
codifica la voz según el algoritmo de
compresión que utilice la empresa que
realice él implante, 4.- Transmisor que envía
los sonidos codificados al receptor, interno
5.-Receptor-Estimulador que se implanta en
el hueso mastoides del pabellón auricular
enviando las señales eléctricas a los
electrodos introducido en el interior del
Coclear
para que esta sea enviada
directamente al nervio auditivos y este a su
vez al Cerebro.
TIPOS DE IMPLANTES COCHLEAR
Es importante destacar que existen varios
tipos de implantes Coclear en función de tres
características básicas que son: ubicación de
los electrodos cocleares, cantidad de canales
de estimulación(mono o multicanales),
forma de tratar las señales sonoras. En el
mercado podemos conseguir varias empresas
que se encargan de fabricar estos implantes
entre las cuales se encuentran Neurelec,
Bionics, Med-el y Corporación Coclhear
este ultimo es el que se describirá con el
modelo Nucleo Freedom de 22 canales.
También existen diversas estrategias de
codificación de las señales acústicas basados
en la forma de la onda; 1.- Analógica
Comprimida(CA),
2.-Analógica
simultánea(SAC), 3.-Muestreo secuencial
continuo(CIS), 4.-Pulsáltil en pares(PPS).
Extracción de formantes 1.-F0/F1, 2.F0/F1/F2, 3.-MPEAK, 4.-SPEAK. Mixtas
1.-ACE,
2.-Estimulación
pulsátil
híbrida(HAP).
PROGRAMACIÓN DEL IMPLANTE
La programación del procesador de palabra
debe ser individual para cada persona. En los
sistemas multicanales se miden los umbrales
mínimos y los niveles cómodos de máxima
intensidad de cada electrodo activo esto se
refiere a la medición del rango dinámico de
estimulación eléctrica de cada individuo. El
rango dinámico es la diferencia entre el
umbral y el nivel de comodidad máxima, el
cual puede verse afectado por múltiples
factores como lo son las características del
estimulo, la configuración y localización del
electrodo, entre otros. El rango dinámico de
estimulación eléctrico es generalmente
estrecho
siendo
equivalente
aproximadamente a 15-20 dB algunas veces
se expresa en unidades diferentes según el
sistema, pero en lo general todo se refieren a
densidad de corriente eléctrica y algunos
utilizan unidades y valores arbitrarios.
El procesador de palabra debe programarse
buscando el mayor rango dinámico
fisiológico para cada implante que forma
que las señales sea
escuchada con
comodidad. Este proceso requiere mucha
cautela y experiencia, motivado a que si se
sobre pasa el rango dinámico es muy amplio
o muy alto, las señales pueden sobrepasar el
nivel máximo de comodidad lo cual llegaría
a ser muy doloroso para el paciente y de
pasar lo contrario puede hallarse el paciente
por debajo del rango audible y no siendo
escuchado por la persona. Por otro lado, el
paciente puede presentar dificultades para la
diferenciación de las intensidades de los
sonidos. Por tanto, la medición del rango
dinámico es el objeto principal de la
programación de cualquier sistema de
implante.
EQUIPO TECNICO Y HUMANO DE
PROGRAMACIÓN
Todos los sistemas de implante Coclear
requieren de equipos técnico y humano
especializados. En cuanto al equipo técnico,
la gran mayoría utilizan la computadora a la
cual se le instala una tarjeta especifica para
las interfaces de cada sistema o utilizan una
interfaces separada que se conecta a la
computadora. Los parámetros de estímulo se
programan por medio del teclado de la
computadora. La unidad de las interfaces es
el que envía las señales al paciente a través
del procesador de palabra que se conecta a la
misma, llevándose éste a su vez a la bobina
transmisora.
El equipo humano que se requiere para la
programación del procesador de palabra
debe estar entrenado en esta área. Según las
características individuales del paciente
puede ser necesario una o dos personas; si es
un adulto o un niño mayor entrenado solo se
requiere la presencia del programador, pero
si es un niño pequeño, se opta por la
presencia de dos personas, una que maneja
el sistema de programación y otra entrenada
en
las
técnicas
audiológicas
de
acondicionamiento para niños menores de 5
años, quien trabaje con el paciente debe estar
alerta a cualquier cambio o reacción que él
estimula eléctrico produzca.
CREACIÓN DEL MAPA
Una vez obtenido los umbrales y niveles de
confort de todos los electrodos, cada sistema
de programación crea un programa que es
posteriormente instalado en el procesador de
palabras. Según los diferentes sistemas este
puede denominarse Mapa o Programa. Sin
embrago antes de hacer el mapa, el
programador debe tener en consideración
otras características técnicas, ya que existen
algunas diferencias entre los sistemas.
Siendo bien hasta el momento se han
mencionado los pasos y consideraciones
que deben tenerse en cuenta en el momento
de realizar una programación del procesador
de palabra, es necesario comprender también
algunos conceptos técnicos que se utilizan
para la realización del mapa.
Uno de los principales aspectos que deben
considerase y conocerse son las estrategias
de codificación porque son mediante estas
estrategias de codificación que sé determinar
el modo de transformación de los sonidos
acústicos de nuestro mundo sonoro en
señales eléctricas comprensibles para el
cerebro humano. El objetivo de la
programación del procesador de palabra es
asegurar que la estrategia de codificación y
los parámetros psicoacústicos que se miden
para cada sujeto sean adecuada para que el
cerebro lo interprete.
La estrategia de codificación es la que separa
el lenguaje electrónicamente en bandas
frecuencias que son transmitidas a zonas
especificas a lo largo del Coclear, ya que él
implante Coclear trabaja tonotópicamente.
La tonotopicidad se refiere al hecho de
asignar una característica especial de la
Coclear y del nervio auditivo, lo que quiere
decir que la parte basal de este es más
sensible a los sonidos de alta frecuencia y
los de baja frecuencia son los estimulan la
parte apcial.
Las estrategias de codificación son las que
permiten que él implante realice la función
de un Coclear normal, como el Coclear
analiza las amplitudes del sonido y envía
señal al cerebro estimulando el nervio. Estas
estrategias de codificación del lenguaje
deben ser capaces de analizar las diferentes
amplitudes del lenguaje fraccionándolo en
bandas de frecuencia por medio de filtros y
determinar donde y cuantas veces hay que
aplicar la estimulación para que la señal sea
transmitida lo más eficientemente posible.
Las estrategias de codificación más
utilizadas actualmente son SPEAK(Spectral
Peak Extraction-extracción de picos
máximos
espectrales),
CIS(Continuos
interleaved Sampling- muestreo intercalado
continuo) , ACE (Advanced Combination
Encoderscodificadores
combinados
avanzado), SAS (Simultaneous Analog
Simulation-estimulacion
analogica
simultanea).
El Nucleus 22 utiliza una estrategia de
codificación de extracción de picos máximos
espectrales (SPEAK). Con esta estrategia se
analiza toda la onda espectral del habla,
determinado cuales son los electrodos que
van a ser activados estimulando uno por uno.
En esta estrategia él numera de picos es
variable (de 3 a 10) pero siempre es menor
que él numera total de electrodos, que son
activados a una velocidad de 250 pulsos por
segundo. La información sonora se
selecciona según las mayores amplitudes y
se presenta a los electrodos apropiados.
Esta estrategia mejora el reconocimiento de
la voz, especialmente en términos de ruido.
Nucleus 24.
El muestreo intercalado continuo (CIS) se
considera actualmente como una de las más
modernas estrategias de codificación. Fue
diseñada por Blake Wilson, actualmente esta
disponible en los IC Nucleus 24, Clarion y
Med-el en sus series Combi 40. Analiza la
información de acuerdo a la amplitud de la
señal y transmite estimulando todos los
electrodos secuencialmente, con una
velocidad rápida. De acuerdo al sistema se
determina la velocidad de procesamiento.
Las estrategias analógicas, actualmente
disponibles únicamente en el sistema de
Implante Coclear Clairon es el SAS la actual
analiza toda la información sonora y la
convierte en ondas de forma analógicas,
enviando la estimulación a todos los
electrodos simultáneamente. Esta estrategia
parte del implante en sistemas de
generaciones
anteriores
como
el
UCSF/Storz, el sistema Ineraid y la
estrategia CA(Compressed Analog) utilizada
por versiones anteriores del sistema Clairon.
El sistema Clairon actualmente también
tiene disponible otras estrategias de
codificación como el CIS y las PPS(Pulsatile
Paired Stimulation-Muestreo pulsátil en
pares). Las PPS combina le estimulación
simultánea y secuencial y se encuentra
actualmente en investigación.
En la Actualidad existe una tendencia a
considerar
que
la
velocidad
de
procesamiento del lenguaje es un aspecto
importante que debe considerarse para una
mejor representación temporal de la
información, puesto que, en el oído normal
la coclea transmite las señales acústicas muy
rápidamente. Dentro de los sistemas
disponibles en el mercado, El Nucleos 22 es
considerado como un sistema de baja
velocidad( 250 pps)(Cochlear Corparation,
1996), el Clarion como sistema con un CIS
de velocidad intermedia(6.500 pps) y un
SAS
de
alta
velocidad(91.000
pps)(Advanced Bionics 1997-1998), el
Nucleus 24 como sistema con CIS y ACE de
alta
velocidad(14.400
pps)(Cochlear
Corparation 1998). Sin embargo, el aspecto
relacionado
con
la
velocidad
de
procesamiento continua siendo una hipótesis
que requiere mayores investigaciones ya que
hasta el momento lo <<ideal>> no se
conoce, aunque según afirma Allum(1997)
ya se está trabajando con altas
velocidades(hasta 5.000 pulso por segundos
por canal).
LA SENSIBILIDAD DE LA CALIDAD
DEL SONIDO Y SU RELACIÓN AL
RECONOCIMIENTO
DE
LA
CONSONANTE POR EL PACIENTE
QUE USA ÉL IMPLANTE COCLEAR
QUE UTILIZA EL MPEAK Y SPEAK
EN
LA
ESTRATEGIA
DE
PROCESAMIENTO DE PALABRAS
En estudio relacionado con la sensibilidad de
la claridad del sonido en el reconocimiento
de la consonante con el paciente que se
realiza él implante Coclear que utiliza el
Nucleos con la estrategia de codificación
MPEAK y SPEAK que utilizan la estrategia
de procesamiento de palabras para estos
métodos. Se promedio la sensibilidad de la
calidad del sonido mediante el arreglo de
electrodos que evalúa como funciona la
separación estos, utilizando un electrodo
psicofisico en la escala de sensibilidad. El
reconocimiento de la consonante estimando
el valor por el análisis de matriz errada lo
obtenido con este proceso estándar es la de
confundir las consonantes para obtener
Relación
de
información
Transmitida(RTI)(Relative
Transmitted
Information) Medidas en tres aspectos que
son el estimulo (RTI Stim) Envolventes
(RTI Env<Plc>) y la calidad de
articulación(RTI Plc<Env>. En este
experimento sé evalúo la capacidad de
reconocimiento de la consonantes MPEAK y
SPEAK en los pacientes evaluados que
utilizaron SPEAK todo el día durante un mes
y fueron probados ambos procesadores y la
hipótesis del estudio fue la buena
sensibilidad de la calidad del sonido podría
percibir mejor los sonidos con SPEAK.
EL PRODUCTO IMPLANTE NUCLEUS
FREEDOM DE COCHLEAR
Freedom Implante con Contor™ electrodo
mantiene su compromiso de diseñar los
implantes cocleares más avanzados y
seguros del mundo. Con un sofisticado
sistema electrónico y el electrodo Contour
Advance galardonado con un premio, el
implante Coclear Freedom tiene un
rendimiento excepcional hoy en día y la
flexibilidad y potencia que requieren los
progresos de SmartSound de mañana.
Seguridad su implante Nucleus Freedom,
ofrece mayor seguridad en el mundo, usa los
materiales más resistentes del mercado como
los son el Titanio y Platino. Además realiza
comprobaciones según las normas militares
y aeronáuticas más exigentes.
El sistema de electrodos sofisticados
contiene un Microchip Digital de gran
potencia. La tecnología de procesamiento
del habla tales como SmartSound evoluciona
hacia la incorporación de funciones de
sonido excepcionalmente sutiles y los
procesadores del habla son cada vez más
potentes.
Seguros en Resonancias Magnéticas por
imágenes (RMI). Es el único implante
Coclear que es seguro es escáner RMI hasta
1,5 Tesla sin necesidad de extraer el imán y
hasta 3 tesla con el imán extraído
temporalmente.
Tamaño reducido se puede adaptar tanto a
niños como a adultos y permite intervención
quirúrgica breve y una recuperación rápida.
El Electrodo Contour Advance™ este
estimula directamente a los nervios auditivos
con una precisión lo que es importante para
un sonido de gran calidad. Utiliza Softip™
para minimizar la fuerza la cual esta
diseñado para proteger la delicada estructura
del coclea en la cirugía, la cual puede
preservar la audición residual. Matriz
delgada auto-ondulada esta importante
característica de diseño ubica a los
electrodos más cerca de las fibras del nervio
auditivo y esta fabricado para conseguir una
estimulación más enfocada y mayor
eficiencia de energía.
NÚCLEOS
FREEDOM
CON
SAMRTSOUND
Es una tecnología del sonido revolucionará
que permite oír mejor en muchas situaciones
diarias, tales como reuniones, entornos con
muchas gentes o muy ruidosos o en una
clase. Esta innovadora tecnología digital de
eliminación de picos esta diseñado para
comportarse de la misma forma que la
audición natural, permitiéndole enfocar y oír
los sonidos que tienen más importancia para
el paciente.
SMARTSOUND™
INCLUYE TRES
INNOVAVCIONES TECNOLÓGICAS:
SmartSound Beam ™ esta diseñado para oír
de forma enfocada en multitudes. Es decir si
alguien le habla en una situación muy
ruidosos y un espacio muy abierto los
sonidos del entorno le puede distraer esta
tecnología permite amortiguar los sonidos
que distraen para que puedan enfocarse a la
conversación con más facilidad.
SmartSound ADRO® es par entorno
dinámico tales como estar en centros
comerciales que contienen una combinación
de sonidos fuertes y suaves simultáneamente
esta tecnología realiza el ajuste automático
para equilibrar los sonidos para más claridad
y comodidad.
SmartSound Whisper™ es para sonidos
suaves y lejanos que en muchas ocasiones
son difíciles de entender esta tecnología
permite realzar los sonidos suaves para
ayudar a entender con más claridad.
FREEDOM RETROAURICULAR
La
configuración
retroauricular
del
procesador
del
habla
Núcleos
Freedom(unidad de procesamiento y
controlador retroauricular BTE) incorpora
una gama de funciones nuevas y exclusivas.
El Diseño posee 6 características básicas
entre las cuales encontramos.
1.-Función de bloqueo de controles los
controles del procesador de habla se pueden
bloquear y desbloquear con facilidad para
prevenir cambios accidentales de los ajustes.
2.-Dos micrófonos el único procesador del
habla que funciona con dos micrófonos. Esta
característica permite utilizar la tecnología
SmartSound Beam.
3.-Diseño para un rendimiento mejor usando
la tecnología digital de SmartSound está
diseñado para un mejor rendimiento auditivo
en una gama más amplia de situaciones de
escucha.
4.- Sencillo de usar olvídese de los
selectores y conmutadores, este se puede
ajustar presionando un botón.
5.- Diagnóstico integrado para obtener que
hacer conjeturas. El procesador de habla
Freedom incorpora una función de ayuda
exhaustiva que es capaz de detectar de forma
automática
de
problemas
comunes.
Apareciendo códigos sencillos de ayuda de
forma tal que se puede saber fácilmente
como proceder para solucionar el problema.
6.- Duración de la pila para un día entero. El
procesador utiliza pilas que se encuentran en
comercios comunes, son pilas pequeñas y
cómodas de reemplazar.
FREEDOM CORPORAL
El diseño modular flexible de Freedom le
proporciona la posibilidad de cambiar entre
configuración retroauricular y corporal con
facilidad. El controlador corporal Freedom
contiene algunas funciones adicionales al
controlador retroauricular BTE.
ACCESORIOS
AUDIOFRECUENCIA
DE
El implante Nucleus Freedom posee una
gama de accesorios con los que se pueden
conectar directamente al sonido de la
mayoría de los productos de audio. Estos
accesorios de gran calidad hacen que sea
más cómodo y sencillo escuchar su música
favorita en un reproductor de CD o ver
película en TV.
 Una extensa gama de opciones de
cables para conexiones de sistemas
de FM(Frecuencia Modulada) es un
accesorio que utilizan los pacientes
implantados para mejorar su audición
en reuniones, clase, recitales y
muchas otras situaciones siempre que
se encuentre con este sistema FM
que utilizan algunas escuelas para
ayudar a los niños en clases a
escuchar a los profesores. El cual se
transmite de forma inalámbrica.
 Cable personal de audio para la
conexión con los distintos aparatos
de músicas existente en el mercado
como lo son iPod®, Walkman®,
radios portátil y otros aparatos que
funcionan con pilas.
 Cable de TV/HI-FI este se conecta a
la mayoría de equipos de audio con
alimentación propia de corriente
directa TV, computadoras, Consolas
de Vídeo Juegos como Xbox® o Play
Station®. Este cable le permite un
acceso directo al sonido que procede
del equipo.
 Auriculares de monitorización que
permiten a otras personas como
padres y maestros apreciar la calidad
de sonido y volumen del procesador.
BIBLIOGRAFIA
http://www.implantecoclear.org
http://www.fvo.org.ve/implant2.htm
http://www.sinfomed.org.ar/mains/temas
http://www.ci-2006.com/welcome.php
http://www.neurelec.com/en/product
http://www.cochlearamericas.com