Sistemas electrónicos de instrumentación biomédica: Instrumentación en audiología (página 2)

13 Laberinto membranoso (rampas cocleares)

14 El órgano de Corti

15 Células del órgano de Corti Células de soporte Células sensoriales Células ciliadas externas 3 hileras (de 18.000 a 20.000) 90% inervación eferente 5% inervación aferente Estereocilios tocan membrana tectoria Células ciliadas internas 1 hilera (aprox. 6.000) 10% inervación eferente 95% inervación aferente Estereocilios no tocan la membrana tectoria

16 Células ciliadas Núcleo Mitocondrias Estereocilios Placa basal de los estereoc. Cuerpo de Hensen Microvellosidades C. Soporte Placa basal kinocilio vestigial Fibras nerviosas afer. efer.

17 Papel de las células ciliadas externas Capacidad motriz (inervación eferente) Mueven la membrana basal Relacionadas con mecanismo de afinación o sintonización Relacionadas con las otoemisiones acústicas Ototóxicos selectivos (afectan a CCE y no a CCI): gentamicina, estreptomicina: Pérdida de OAE Pérdida de capacidad de sintonización

18 Fisiología de la audición Oído externo: pabellón y CAE Oído medio: tímpano y osículos Oído interno: cóclea Vías auditivas: Nervio acústico (VIII par) Tronco cerebral Corteza cerebral

19 Oído externo Pabellón auditivo: Amplificación 10dB Función de transferencia dependiente de la dirección (localización y detección de movimiento) Conducto Auditivo Externo (CAE): Amplifica la zona 2.000 – 5.000 Hz

20 Oído medio Tímpano y osículos (martillo, yunque y estribo) Función: amplificación y transmisión de onda mecánica al oído interno Amplificación: Brazo de palanca cadena de huesecillos Relación superficie tímpano – platina del estribo (de 14:1 a 27:1) Ganancia: 27 – 35 dB dependiendo de la frecuencia

21 … Oído medio Trompa de Eustaquio: Equilibrio de presión del aire entre caja del oído medio y el exterior Si no, disminuye la movilidad del tímpano y se reduce la ganancia del oído medio Drenaje y secreción de agentes antiinfecciosos Músculo estapedial: Sonido intenso produce contracción bilateral Reduce el movimiento del estribo Función: reducir ganancia para: Protección del oído interno Mejor percepción a altas intensidades

22 Oído interno Conocimientos Siglo XIX:

Histología: Huschke, Reissner y Corti

Teoría de la resonancia: Fourier, Ohm, Helmholtz: cuerdas en el oído interno que vibrarían por resonancia de acuerdo con frecuencias del sonido

23 …Oído interno Von Bekesy (años 60) Teoría tonotópica Onda viajera en la membrana basilar

Para cada frecuencia existe una zona del órgano de Corti que da una respuesta máxima. Esta zona da lugar a una sensación precisa de tono

Nobel en Medicina

24 Onda viajera en membrana Basilar

25 Punto de máxima estimulación (Gp:) 20 Hz (Gp:) 80 Hz (Gp:) 150 Hz (Gp:) 200 Hz (Gp:) 250 Hz (Gp:) 350 Hz (Gp:) 600 Hz (Gp:) 800 Hz (Gp:) 1000 Hz (Gp:) 1400 Hz (Gp:) 2000 Hz (Gp:) 2500 Hz (Gp:) 3200 Hz (Gp:) 4 kHz (Gp:) 5 kHz (Gp:) 6 kHz (Gp:) 8 kHz (Gp:) 10 kHz (Gp:) 12 kHz (Gp:) 15 kHz (Gp:) 20 kHz

26 Respuesta en frecuencia de 6 puntos de la cóclea

27 Teorías de la percepción sonora Tonotópica Patrón temporal de estimulación Frecuencia máxima de disparo en células ciliadas y fibras del nervio coclear: 400 – 800 descargas por segundo Patrón temporal: depende de la sincronización Combinación de ambos mecanismos: A bajas frecuencias predomina el patrón temporal de estimulación A altas frecuencias predomina tonotopia

28 Capacidad de sincronización

29 Excitación de las células ciliadas(mecanismo pasivo) Modiolo o columela M. Tectoria M. Basal Lámina reticular C.C. Interna C.C. Externa

A. Reposo B- Excitación

30 Mecanismo activo (sintonización) La actividad de las C.C.E. modifica la onda viajera, apareciendo un pico para la frecuencia sintonizada

De este modo se mejora la selectividad frecuencial por encima de los límites permitidos por la mecánica coclear

31 Curvas de sintonización A. Fibras aferentes B- C.C. Internas C- Membrana basilar

32 Curvas de sintonización Efecto de daño en las células ciliadas externas

33 Vías auditivas Nervio coclear: 30.000 a 40.000 terminaciones nerviosas que hacen sinapsis con células ciliadas Conexión con tronco cerebral Núcleos cocleares Colículo inferior Cuerpo geniculado medio Corteza cerebral

34 Vías auditivas Homolateral para frecuencias bajas Contralateral para frecuencias altas

Corteza cerebral Cuerpo geniculado medio Colículo inferior Núcleos cocleares

Función: Inhibición sonidos estacionarios Disparo sonidos nuevos Audición binaural

35 Codificación del sonido (I) Frecuencia: Mecanismo tonotópico Patrón temporal de estimulación (sincronización disparos) Intensidad: Tasa de disparo Número de fibras activadas Evolución temporal de intensidad y freq.: Ataque – caída de sonidos: sincronización Sonidos estacionarios: no se percibe la fase

36 Codificación del sonido (II) Mecanismos activos de audición: Reflejo estapedial Sintonización frecuencial: Involucra vías eferentes y células ciliadas externas Papel clave en la percepción en entornos ruidosos Papel clave en la atención en varias fuentes sonoras Entrenamiento auditivo Inhibición de respuestas estacionarias: Papel clave en la percepción en condiciones de ruido Detección de desfase entre respuesta bilaterales Papel clave en la percepción binaural

37 Patologías de la audición Hipoacusias Transmisión Neurosensoriales Mixtas Retrococleares (Presbicusias)

Acúfenos Origen Trauma acústico Ototóxicos: Antibióticos Drogas estimulantes Malformaciones Síndromes Infecciones (otitis, otitis laberintizadas, infecciones víricas) Anoxia perinatal Traumatismo craneoencefálico Meningitis….

38 Tipos de pérdida auditiva Nivel de pérdida: Leve 20 – 40 dB Moderada 40 – 70 dB Severa 70 – 90 dB Profunda > 90 dB En relación al nivel de lenguaje: Prelocutiva / perilocutiva / postlocutiva En relación al momento de adquisición: Prenatal (genética/adquirida) / perinatal / postnatal

39 Exploraciones audiológicas Infantil: Otoemisiones acústicas (OAE): screening Audiometría conductual Potenciales evocados auditivos (EABR) Adultos: Audiometría tonal Audiometría verbal EABR

40 Problemas de la sordera En niños: Afecta al desarrollo lingüístico …por tanto al desarrollo educativo …y al desarrollo social En adultos: Dificulta la comunicación Vías alternativas: Lectura labial (adultos postlocutivos) Lenguaje de signos (adultos prelocutivos)

41 Tratamiento de hipoacusias Importancia de la intervención temprana Importancia de los métodos de screening: En grupos de riesgo Screening universal Sorderas moderadas – severas: Audífonos (amplificación) analógicos/digitales Sorderas severas – profundas: Implante coclear (estimulación eléctrica del nervio coclear) Implante de tronco cerebral Implante de oído medio

42 micrófono y procesador transmisor RF receptor RF y emisor de estímulos electrodo de referencia guía de electrodos electrodos activos

43 Imagen Rx de un implante

44

45 Exploraciones funcionales en O.R.L. Subjetivas: Audiometría tonal: Campo libre Vía aérea Vía ósea Audiometría verbal (logo-audiometría) Audiometría conductual Reflejos Búsqueda Audiometría de juego Condicionamiento

46 Exploraciones funcionales en O.R.L. Objetivas: Emisiones Oto-Acústicas (O.A.E.) y D.P. Timpanometría Test de reflejo estapedial (S.R.T.) Potenciales Evocados Auditivos del Tronco (P.E.A.T. ó E.A.B.R.) Limitaciones: Por el procedimiento Por la precisión Falsos positivos / falsos negativos

47 Programas de screening Incidencia hipoacusia severa-profunda

O.A.E. E.A.B.R. Seguimiento (exploraciones complementarias) Tratamiento: Prótesis auditivas (audífonos) Implantes de oído medio Implantes cocleares

48 Potenciales evocados auditivos

49 Potenciales evocados auditivos Electrococleografía Potenciales del tronco cerebral Potenciales de latencia media Potenciales de estado estable Potenciales de latencia larga-ultralarga

Utilidades y limitaciones

50 Procedimiento de registro

51 Equipo de potenciales evocados

52 (Gp:) activo (Gp:) ch 1 (Gp:) ch 2 (Gp:) Headph (Gp:) Preamplif. (Gp:) Ordenador para registro de potenciales

Potenciales evocados auditivos: procedimiento de registro

53 Registros EABR

54 Difucultades del registro de EABR Sensibilidad: Amplitudes del orden de 500 nV – 1 uV. Preamplificador de bajo nivel de ruido Artefacto: No sincronizado: Promediación Rechazo de artefacto Sincronizado Evitar interferencias Evitar sincronización

55 Promediación

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57 Variación de los registros en función de la intensidad

58 Amplitud vs nivel estimulación:Umbral EABR

59 Latencias

60 EABR en implantes cocleares Utilidad de EABR en pacientes con I.C. Comprobación funcionalidad Estimación de niveles de referencia Programación y ajuste del procesador del I.C. Dificultades: Estímulo eléctrico (1 V – 5 V) Registro de respuesta (0.5 uV – 1 uV): Artefacto 2e6 veces mayor Artefacto sincronizado

61 Potenciales de tronco evocados eléctricamente Configuración típica (Gp:) activo 1 (Gp:) activo 2 (Gp:) refer. (Gp:) Sincron. (Gp:) Preamplif. (Gp:) Ordenador para generación de estímulos (Gp:) Ordenador para registro de potenciales (Gp:) Sincron. (Gp:) Estimulador (Gp:) Interface

62 Registro típico EABR en I.C.

63 Modelado del artefacto de estimulación

Circuito RC (resistencia-condensador) Estimulación-relajación exponencial Red compleja de elementos RC Caracterización eléctrica de los tejidos del paciente

64 Modelo artefacto de estimulación

65 Tratamiento numérico del artefacto

Registro = Respuesta Biológica + Artef. Estím. Artef. Estím. Comportamiento aprox. exponencial Estimación mediante interpolación polinómica

66 Tratamiento numérico del artefacto

67 Tratamiento numérico del artefacto

68 Ejemplo de registros EABR en I.C.

69 Test de promontorio Estimulación eléctrica extracoclear: Electrodo de aguja transtimpánico Electrodo de bola (transtimpánico o timpanotomía posterior) Evaluación de la respuesta: Subjetiva Objetiva Utilidad de la exploración Dificultades

70 Conclusiones Audiología Conceptos básicos Screening neonatal universal Marco legislativo Importancia Medidas objetivas en ORL Importancia en determinados casos Colaboración de físicos o ingenieros con médicos