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

Partes: 1, 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

56

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