Title: SISTEMAS ELECTRNICOS DE INSTRUMENTACIN BIOMDICA: INSTRUMENTACIN EN AUDIOLOGA
1SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE INSTRUMENTACIÓN
BIOMÉDICAINSTRUMENTACIÓN EN AUDIOLOGÍA
Programa de Doctorado BIOINGENIERÍA Y FÍSICA
MÉDICA
- Ángel de la Torre Vega
- Dpto. Electrónica y Tecnología de Computadores
- Universidad de Granada
2Esquema de la presentación
- Audiología
- Anatomía y fisiología del oído
- Anatomía y fisiología de las vías auditivas
- Exploraciones funcionales en ORL
- Medidas subjetivas
- Medidas objetivas
- Programas de screening
- Potenciales evocados auditivos
3Órganos de la audición
- Anatomía (se conoce desde siglo XIX)
- Fisiología (años 60)
- Órganos de la audición
- Oído externo
- Oído medio
- Oído interno
- Vías auditivas
- Corteza cerebral
4Papel de los órganos
- Oídos externo y medio
- Protección y transmisión onda mecánica
- Oído interno
- Transducción auditiva (generación de potenciales
de acción) - Vías auditivas
- Transmisión de los potenciales de acción
- Corteza cerebral
- Procesamiento de la información
5(No Transcript)
6Transducción auditiva
7Los mecanismos involucrados en la audición son
más complicados
- Oído externo respuesta en frecuencia depende de
la dirección (localización y detección de
movimiento de fuentes) - Oído medio reflejo estapedial
- Oído interno sintonización
- Células ciliadas externas (inervación eferente
descendente-) - Células ciliadas internas (inervación aferente
ascendente-)
8- Vías auditivas distintas estaciones
- Tronco cerebral (núcleos cocleares, colículo
inferior, cuerpo geniculado medio) - Con distintas funciones
- Generación reflejo estapedial
- Estimulación eferente células ciliadas internas
- Inhibición/realce de respuestas
- Localización del sonido
- Corteza cerebral
- Procesamiento de la información
- Conexión con otras áreas (lenguaje)
9Audiología
- Funcionamiento oído normal
- Procesamiento señal de audio
- Funcionamiento oído patológico
- Problemas
- Limitaciones en la audición
- Tratamiento
- Exploraciones audiológicas
- Evaluación de la funcionalidad
10El laberinto
- Laberinto
- Vestíbulo
- Cóclea
- Conductos semicirculares
- Laberinto
- Laberinto óseo
- Laberinto membranoso
11Laberinto óseo y cóclea
12Laberinto óseo anterior (cóclea)
- Hueso compacto
- Formado en el 5º mes de vida embrionaria
- Tubo cónico, enrollado sobre cono que describe 2
vueltas y media
13Sección de la cóclea
Sección de la lámina espiral ósea
- Columela o modiolo
- Lámina de los contornos
- Canal de Rosenthal
- Lámina espiral ósea
- Habénula perforata
- Orificios salida nervio auditivo
- Canal de Rosenthal
- Canal aferente de la lámina espiral
- Habénula perforata
14Laberinto membranoso (rampas cocleares)
15El órgano de Corti
16Células 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
17Células ciliadas
- Núcleo
- Mitocondrias
- Estereocilios
- Placa basal de los estereoc.
- Cuerpo de Hensen
- Microvellosidades C. Soporte
- Placa basal kinocilio vestigial
- Fibras nerviosas afer. efer.
18Papel 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
19Fisiología 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
20Oído 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
21Oído 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 141 a 271) - Ganancia 27 35 dB dependiendo de la frecuencia
22... 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
23Oído 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
24...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
25Onda viajera en membrana Basilar
26Punto de máxima estimulación
27Respuesta en frecuencia de 6 puntos de la cóclea
28Teorías 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
29Capacidad de sincronización
30Excitación 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
31Mecanismo 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
32Curvas de sintonización
A. Fibras aferentes B- C.C. Internas C- Membrana
basilar
33Curvas de sintonización
Efecto de daño en las células ciliadas externas
34Vías 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
35Vías 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
36Codificación 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
37Codificación 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
38Patologías de la audición
- Origen
- Trauma acústico
- Ototóxicos
- Antibióticos
- Drogas estimulantes
- Malformaciones
- Síndromes
- Infecciones (otitis, otitis laberintizadas,
infecciones víricas) - Anoxia perinatal
- Traumatismo craneoencefálico
- Meningitis....
- Hipoacusias
- Transmisión
- Neurosensoriales
- Mixtas
- Retrococleares
- (Presbicusias)
- Acúfenos
39Tipos de pérdida auditiva
- Nivel de pérdida
- Leve 20 40 dB
- Moderada 40 70 dB
- Severa 70 90 dB
- Profunda gt 90 dB
- En relación al nivel de lenguaje
- Prelocutiva / perilocutiva / postlocutiva
- En relación al momento de adquisición
- Prenatal (genética/adquirida) / perinatal /
postnatal
40Exploraciones audiológicas
- Infantil
- Otoemisiones acústicas (OAE) screening
- Audiometría conductual
- Potenciales evocados auditivos (EABR)
- Adultos
- Audiometría tonal
- Audiometría verbal
- EABR
41Problemas 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)
42Tratamiento 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
43transmisor RF
receptor RF y emisor de estímulos
electrodo de referencia
micrófono y procesador
electrodos activos
guía de electrodos
44Imagen Rx de un implante
45(No Transcript)
46Exploraciones 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
47Exploraciones 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
48Programas 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
49Potenciales evocados auditivos
50Potenciales evocados auditivos
- Electrococleografía
- Potenciales del tronco cerebral
- Potenciales de latencia media
- Potenciales de estado estable
- Potenciales de latencia larga-ultralarga
- Utilidades y limitaciones
51Procedimiento de registro
52Equipo de potenciales evocados
53Potenciales evocados auditivos procedimiento de
registro
54Registros EABR
55Difucultades 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
56Promediación
57(No Transcript)
58Variación de los registros en función de la
intensidad
59Amplitud vs nivel estimulaciónUmbral EABR
60Latencias
61EABR 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
62Potenciales de tronco evocados eléctricamente
Configuración típica
63Registro típico EABR en I.C.
64Modelado del artefacto de estimulación
- Circuito RC (resistencia-condensador)
- Estimulación-relajación exponencial
- Red compleja de elementos RC
- Caracterización eléctrica de los tejidos del
paciente
65Modelo artefacto de estimulación
66Tratamiento numérico del artefacto
- Registro Respuesta Biológica Artef. Estím.
- Artef. Estím. Comportamiento aprox. exponencial
- Estimación mediante interpolación polinómica
67Tratamiento numérico del artefacto
68Tratamiento numérico del artefacto
69Ejemplo de registros EABR en I.C.
70Test 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
71Conclusiones
- Audiología
- Conceptos básicos
- Screening neonatal universal
- Marco legislativo
- Importancia
- Medidas objetivas en ORL
- Importancia en determinados casos
- Colaboración de físicos o ingenieros con médicos