SISTEMAS ELECTRNICOS DE INSTRUMENTACIN BIOMDICA: INSTRUMENTACIN EN AUDIOLOGA - PowerPoint PPT Presentation

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SISTEMAS ELECTRNICOS DE INSTRUMENTACIN BIOMDICA: INSTRUMENTACIN EN AUDIOLOGA

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ngel de la Torre Vega G.I. Procesamiento de Se ales y ... SISTEMAS ELECTR NICOS DE INSTRUMENTACI N BIOM DICA: INSTRUMENTACI N ... BIOINGENIER A Y ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: SISTEMAS ELECTRNICOS DE INSTRUMENTACIN BIOMDICA: INSTRUMENTACIN EN AUDIOLOGA


1
SISTEMAS 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

2
Esquema 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

3
Órganos 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

4
Papel 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)
6
Transducción auditiva
7
Los 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)

9
Audiología
  • Funcionamiento oído normal
  • Procesamiento señal de audio
  • Funcionamiento oído patológico
  • Problemas
  • Limitaciones en la audición
  • Tratamiento
  • Exploraciones audiológicas
  • Evaluación de la funcionalidad

10
El laberinto
  • Laberinto
  • Vestíbulo
  • Cóclea
  • Conductos semicirculares
  • Laberinto
  • Laberinto óseo
  • Laberinto membranoso

11
Laberinto óseo y cóclea
12
Laberinto óseo anterior (cóclea)
  • Hueso compacto
  • Formado en el 5º mes de vida embrionaria
  • Tubo cónico, enrollado sobre cono que describe 2
    vueltas y media

13
Sección 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

14
Laberinto membranoso (rampas cocleares)
15
El órgano de Corti
16
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

17
Células ciliadas
  • Núcleo
  • Mitocondrias
  • Estereocilios
  • Placa basal de los estereoc.
  • Cuerpo de Hensen
  • Microvellosidades C. Soporte
  • Placa basal kinocilio vestigial
  • Fibras nerviosas afer. efer.

18
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

19
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

20
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

21
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 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

23
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

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

25
Onda viajera en membrana Basilar
26
Punto de máxima estimulación
27
Respuesta en frecuencia de 6 puntos de la cóclea
28
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

29
Capacidad de sincronización
30
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

31
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

32
Curvas de sintonización
A. Fibras aferentes B- C.C. Internas C- Membrana
basilar
33
Curvas de sintonización
Efecto de daño en las células ciliadas externas
34
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

35
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

36
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

37
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

38
Patologías 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

39
Tipos 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

40
Exploraciones audiológicas
  • Infantil
  • Otoemisiones acústicas (OAE) screening
  • Audiometría conductual
  • Potenciales evocados auditivos (EABR)
  • Adultos
  • Audiometría tonal
  • Audiometría verbal
  • EABR

41
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)

42
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

43
transmisor RF
receptor RF y emisor de estímulos
electrodo de referencia
micrófono y procesador
electrodos activos
guía de electrodos
44
Imagen Rx de un implante
45
(No Transcript)
46
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

47
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

48
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

49
Potenciales evocados auditivos
50
Potenciales evocados auditivos
  • Electrococleografía
  • Potenciales del tronco cerebral
  • Potenciales de latencia media
  • Potenciales de estado estable
  • Potenciales de latencia larga-ultralarga
  • Utilidades y limitaciones

51
Procedimiento de registro
52
Equipo de potenciales evocados
53
Potenciales evocados auditivos procedimiento de
registro
54
Registros EABR
55
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

56
Promediación
57
(No Transcript)
58
Variación de los registros en función de la
intensidad
59
Amplitud vs nivel estimulaciónUmbral EABR
60
Latencias
61
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

62
Potenciales de tronco evocados eléctricamente
Configuración típica
63
Registro típico EABR en I.C.
64
Modelado del artefacto de estimulación
  • Circuito RC (resistencia-condensador)
  • Estimulación-relajación exponencial
  • Red compleja de elementos RC
  • Caracterización eléctrica de los tejidos del
    paciente

65
Modelo artefacto de estimulación
66
Tratamiento numérico del artefacto
  • Registro Respuesta Biológica Artef. Estím.
  • Artef. Estím. Comportamiento aprox. exponencial
  • Estimación mediante interpolación polinómica

67
Tratamiento numérico del artefacto
68
Tratamiento numérico del artefacto
69
Ejemplo de registros EABR en I.C.
70
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

71
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
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