Mecanismo de funcionamiento de los implantes de oído

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IMPLANTES ACTIVOS DE OÍDO MEDIO
Mecanismo de funcionamiento de los implantes
de oído medio
Carlos Cenjor Española, Constantino Morera Pérezb y Ángel Ramos Macíasc
a
Servicio de Otorrinolaringología. Fundación Jiménez Díaz. Madrid. España.
Servicio de Otorrinolaringología. Hospital Universitario La Fe. Valencia. España.
c
Servicio de Otorrinolaringología. Complejo Hospitalario Universitario Insular Materno-Infantil de Gran Canaria. Las Palmas de Gran Canaria.
España.
b
El implante de oído medio consta de un micrófono, un audioprocesador, una batería, una unidad receptora y un transductor. Los transductores pueden clasificarse en tres grupos:
piezoeléctricos, electromagnéticos y electromecánicos.
En el sistema MET (Otologics), está compuesto de una porción externa que utiliza un sistema digital multicanal de
procesamiento de la señal acústica, y que transforma esta
señal en un estímulo electromagnético. Este sistema presenta sistemas totalmente implantados.
En el sistema Vibrant Med-El, es un sistema electromecánico en el que el imán que origina la vibración queda suspendido en el aire mediante un soporte mecánico de titanio, es
anclado y rodea la apófisis larga del yunque, transmitiendo la vibración a la cadena osicular.
Palabras clave: Implantes de oído medio. Sistema piezoeléctrico. Sistema electromagnético. Sistema electromecánico.
INTRODUCCIÓN
En 1935, Wilska1 depositó sobre la membrana timpánica
partículas metálicas que sometió posteriormente a un campo
electromagnético, y propuso por primera vez la alternativa
mecánica a la estimulación acústica aérea en el tratamiento
de la hipoacusia. En 1959, Rutschmann2 estimuló la cadena
osicular aplicando una sustancia electromagnética sobre el
umbo del martillo, y sometió posteriormente el sistema a un
campo electromagnético. Los primeros sistemas de estimulación de oído medio son los presentados por Fredrickson et al3
en 1973, Nunley et al4 en 1976 y Goode et al5 en 1995.
Los dispositivos activos de oído medio se implantan, total o parcialmente, con el fin de producir una excitación vibrátil de la cadena osicular o estimulación de las ventanas.
Los implantes activos de oído medio basan su funciona-
Correspondencia: Prof. C. Cenjor Español.
Servicio de Otorrinolaringología. Fundación Jiménez Díaz.
Avda. Reyes Católicos, 2. 28040 Madrid. España.
Correo electrónico: [email protected]
How middle-ear implants work
Middle-ear implants consist of a microphone, an audioprocessor, a battery, a receiver and a transducer. Transducers
can be classified in three groups: piezoelectric, electromagnetic, and electromechanical. The middle ear transducer
(MET) system (Otologics) is composed of an outer part that
uses a multichannel digital acoustic signal processing system that transforms this acoustic signal into an electromagnetic stimulus. This system has fully implantable devices.
The Vibrant Med El Soundbrige uses an electromagnetic design in which a floating mass transducer is crimped around
the long process of the incus by a titanium strap, transmitting vibration to the ossicular chain.
Key words: Middle ear implants. Piezoelectric system.
Electromagnetic system. Electromechanical system.
miento en la aplicación directa de la energía mecánica que
generan a las estructuras vibrátiles de la vía aérea de un
oído. Virtualmente no se producen fenómenos de realimentación acústica, aunque la actuación de la membrana timpánica produce la transmisión de una mínima cantidad de
energía sonora al conducto auditivo externo. Esta señal es
tan baja que no es suficiente para generar un feedback acústico. Por otro lado, actualmente la posibilidad de estimulación con la aplicación directa en la ventana redonda y el
uso de prótesis convencionales de oído medio asociadas al
implante activo abren nuevas posibilidades de estimulación con estos sistemas6.
La ganancia producida por un dispositivo auditivo se
define por la diferencia entre la intensidad de entrada y la
de salida de la señal procesada. El rango de frecuencias sobre el que actúan es amplio; está comprendido entre los 400
Hz y los 10.000 Hz, si bien la máxima eficacia se alcanza en
la zona conversacional.
Un implante de oído medio consta de un micrófono, un
audioprocesador, una batería, una unidad receptora y un
transductor.
Los transductores pueden clasificarse en tres grupos:
piezoeléctricos, electromagnéticos y electromecánicos.
Acta Otorrinolaringol Esp. 2008;59 Supl. 1:7-9
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Cenjor Español C et al. Mecanismo de funcionamiento de los implantes de oído medio
TRANSDUCTORES PIEZOELÉCTRICOS
Los implantes piezoeléctricos utilizan las propiedades
de los materiales piezoeléctricos. Cuando se deja pasar una
corriente eléctrica a través de ellos, resulta una deformación de la materia, que genera un movimiento que al aplicarlo sobre la cadena osicular es capaz de estimular el oído
interno. El principio fundamental del origen de los sistemas de transductores piezoeléctricos se basa en la propiedad de diversos materiales, del tipo de cerámicas, de cambiar su longitud y su morfología al paso de una corriente
eléctrica. La mayor ventaja que presentan estos sistemas es
el hecho de conseguir amplitudes vibratorias suficientes
con una pequeña necesidad energética. Los implantes piezoeléctricos son de dos tipos, monomorfos y bimorfos. Los
monomorfos utilizan la contracción y la expansión directamente para provocar un desplazamiento, mientras que los
bimorfos utilizan dos piezas de materiales piezoeléctricos
puestas una junto a la otra con los polos opuestos, lo que
produce la unión de la estructura. En 1983, Suzuki y Yanagihara desarrollaron en Japón el primer sistema piezoeléctrico, sistema semiimplantable. Desde entonces se ha sucedido una serie de sistemas que describiremos en capítulos
posteriores, pero que no han conseguido su incorporación
en el mercado, en unos casos por falta de aprobación y, en
otros, por suspensión de la manufacturación del producto.
De aquí que su uso sea muy limitado7.
Figura 1. Transductor sistema MET (Otologics).
en estrecha relación espacial y geométrica, precisamente
para evitar este problema. La energía mecánica producida
por este tipo de implantes se transmite por una conexión directa del transductor electromecánico a la cadena osicular.
MECÁNICA Y SISTEMAS DE FUNCIONAMIENTO
TRANSDUCTORES ELECTROMAGNÉTICOS
Los implantes de transducción electromagnética utilizan
un mán y una bobina inductora. El imán se aproxima a la cadena osicular, a la membrana timpánica o bien al oído interno
(en la ventana redonda). Se genera un campo magnético fluctuante cuando la bobina se activa a partir de una señal, que
corresponde a una entrada acústica que recoge inicialmente el
micrófono. Este campo magnético produce la vibración del
imán que, al estar acoplado directamente a la cadena timpanoosicular, pone en movimiento los fluidos cocleares8.
TRANSDUCTORES ELECROMECÁNICOS
La transducción electromecánica es una variación de la
electromagnética. En ésta la bobina y el imán se encuentran
Figura 2. Transductor del sistema Vibrant Med-El.
8 Acta Otorrinolaringol Esp. 2008;59 Supl. 1:7-9
Los sistemas actualmente en el mercado usan los siguientes métodos de estimulacion:
– En el sistema MET (Otologics) una porción externa
que utiliza un sistema digital multicanal de procesamiento de la señal acústica, y que transforma esta señal en un estímulo electromagnético, se conecta con
una porción interna que convertirá la señal electromagnética en mecánica, mediante un soporte apoyado
en el cuerpo del yunque (fig. 1).
– En el sistema Vibrant Med-El, un sistema electromecánico en el que el imán que origina la vibración queda
suspendido en el aire mediante un soporte mecánico
de titanio, es anclado y rodea la apófisis larga del yunque, transmitiendo la vibración a la cadena osicular.
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Cenjor Español C et al. Mecanismo de funcionamiento de los implantes de oído medio
Declaración de conflicto de intereses
Carlos Cenjor Español y Ángel Ramos Macías han actuado
como investigadores en el sistema Vibrant Med-EL.
Constantino Morera ha declarado no tener ningún conflicto de intereses.
BIBLIOGRAFÍA
Figura 3. Transductor aplicado en ventana redonda.
En la literatura se lo denomina sistema floating mass
transducer (FMT)9 (fig. 2).
– Actualmente se han incrementado las posibilidades de
estimulacion aplicando estos sistemas en otras estructuras, como la ventana redonda (estimulación mecánica-coclear), o mediante prótesis convencionales de
oído medio (fig. 3).
1. Wilska A. Ein methode zur bestimmung der horsch wellanamplituden des
trommelfells bei verscheiden frequenzen. Skandinavisvhes Arch Physiol.
1935;72:161-5.
2. Rutschmann J. Magnetic audition: auditory stimulation by means of alternating magnetic fields acting on a permanent magnet fixed to the eardrum.
IRE Transactions Med Electron. 1959;6:22-3.
3. Fredrickson JM, Tomlinson DR, Davis ER, Odkuist LM. Evaluation of an
electromagnetic implantable hearing aid. Can J Otolaryngol. 1973;2:53-62.
4. Nunley JA, Agnew J, Smith GL. A new design for an implantable hearing
aids. ISA Transaction. 1976;15:242-5.
5. Goode RL, Rosenbaum ML, Maniglia AJ. The history and implantable hearing aids. Otolaryngol Clin North Am. 1995;28:1-16.
6. Williams MD, Antonelli PJ, Williams LS, Moorhead JE. Middle ear prosthesis displacement in high-strength magnetic field. Otol Neurotol. 2001;22:15861.
7. Dumon T, Zennaro O, Aran J. Piezoelectric middle ear implant: experimental results (abstr 35). International Symposium on electronic implants in otology. Orlando, FL, Nov 1993.
8. Maniglia AJ, Ko WH, Rosenbaum M, Zhu WL, Werning J, Belser R. Contactless electromagnetic implantables middle ear device for sensorineural hearing loss. Ear Nose Throat J. 1994;73:78-90.
9. Snik M, Cor WRJ, Cremers CW. The effect of the floating mass transducer
in the middle ear on hearing sensitivity. Am J Otol. 2000;21:42-8.
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