IMPLANTE COCLEAR

Introducción
Historia
Tipos de Implantes Cocleares Actuales
Estrategias de Codificación del Habla
Partes Internas y Externas del I.C.
Cirugía mínimamente invasiva
Programación del Procesador del Habla
Logros después de seis meses de uso del implante
Bibliografía

Autores: Prof. Dr. Vicente G. Diamante;
Lic. Norma Pallares; Master en Audiología

INTRODUCCION

Los implantes cocleares (I.C) son dispositivos biomédicos de alta tecnología que éctricamente estimulan las fibras nerviosas auditivas remanentes para producir impresiones sonoras en sujetos que son hipoacúsicos severos o profundos y que tienen mínimo o ningún beneficio con formas convencionales de amplificación (uso de audífonos)
En los últimos 20 años los Implantes Cocleares han evolucionado desde los primeros dispositivos de electrodos únicos hasta sistemas muy complejos de múltiples electrodos.

HISTORIA


El convencimiento de que la estimulación eléctrica puede producir sensaciones auditivas se conoce desde el 1800 aproximadamente. En aquella época A. Volta introdujo varillas metálicas en sus oídos las cuales estaban fijadas a un circuito eléctrico de 50 voltios formado por celdas eléctricas recién desarrolladas. Aplicó la corriente y sintió un “bum dentro de la cabeza”. No repitió su experimento pero su observación permaneció en la obscuridad hasta 1957, época en que Djourno y Eyries estimularon eléctricamente el nervio auditivo. Ellos ya habían colocado un estimulador monopolar en el nervio auditivo de un paciente que estaban operando de una parálisis facial por una cirugía previa de colesteatoma. Éste refirió a las altas frecuencias sentir un sonido simalar al de un grillo.

A comienzos de 1960 y durante toda esa década se realizaron investigaciones en implantes cocleares. House y Doyle, y otros autores, describen separadamente el abordaje al nervio auditivo vía escala timpánica colocando electrodos en 1961. Simmons lo realiza en Stanford, y Michelson en San Francisco.

El primero lo realizo aun cuando la tecnología de materiales implantables no estaba lo suficientemente avanzada como para apoyar esta investigación y fueron rechazados varios dispositivos por aislamiento inadecuado.

Hasta que se mejoraron los materiales de implante en la industria de marcapasos cardíacos, la posición de los proyectos de Implante Coclear siguió adelante.

House desarrolló el House 3M, y entre 1972 y 1980 se implantaron aproximadamente 1000 equipos.
Este equipo estaba autorizado a usarse por la FDA en adultos y no en niños.

Los multicanales se introdujeron recién para 1984. Ello representó el mayor avance en la tecnología del implante. Los dispositivos de múltiples canales estimulan las fibras del nervio auditivo en diferentes lugares a lo largo de la cóclea y proveen una mayor diferenciación de altura tonal porque esas fibras están organizadas para responder a diferentes frecuencias a depender de su localización, de forma tal que las altas frecuencias están ubicadas en la base y las bajas en el ápice coclear. A esto lo llamamos tonotopía coclear.

TIPOS DE IMPLANTES COCLEARES ACTUALES


El diseño de los diferentes implantes varía fundamentalmente en el número y posición de los electrodos, la forma de procesamiento de la señal de entrada y la forma transcutánea o percutánea de transmitir la información a los electrodos implantados quirúrgicamente.

Los implantes de múltiples electrodos se refieren al número de electrodos potencialmente activos que el sistema tiene.

El término monocanal y multicanal se refiere al número de electrodos activos a través de los cuales el sistema transmite diferente información.

ESTRATEGIAS DE CODIFICACIÓN DEL HABLA


La codificación de estrategias define la forma en que las señales acústicas son transformadas en señales eléctricas que pueden ser entendidas por nuestro cerebro.

Cuanto más eficiente sea la codificación de la estrategia existe una mejor posibilidad para el cerebro de interpretar la información eléctrica que recibe.

TONOTOPISMO: La serie de electrodos están colocados en la cóclea en determinados lugares determinado (place), enviando la información al nervio auditivo.

La estrategia de codificación divide la señal electrónicamente en diferentes bandas de frecuencia, enviándolas a diferentes lugares a lo largo de la cóclea.

Los sonidos que tienen bajas frecuencias se localizan en el extremo apical de la cóclea, mientras que los de altas frecuencias en la parte basal.

ESTRATEGIAS: las estrategias de estimulación normalmente son nombradas por el tipo de análisis que realizan:

MPEAK: Es una estrategia de extracción de características.
La extracción de características propone extraer las características más importantes del habla dejando de lado la información que no es tan importante para la identificación.
Esta estrategia en un comienzo fue muy exitosa hasta que avances tecnológicos permitieron procesar (analizar) el habla más rápida y eficazmente.
En un sistema de extracción no todos los electrodos disponibles para estimular son activados. Solo los electrodos que están asociados a las características particulares del habla.

CA: Analógica Comprimida
La característica principal de la estimulación analógica es que todos los electrodos
se activan simultáneamente. Un par de filtros separa el habla en dos partes, preservando la relación de amplitud, y envía toda la información a los electrodos dentro de la cóclea.
Es la única estrategia que utiliza este tipo de transmisión.
Existen diversos problemas con esta tecnología, la principal es la interacción no controlada entre los campos eléctricos de los electrodos. Si dos electrodos adyacentes
son estimulados al mismo tiempo, se verán afectados uno al otro de una manera no conocida, la mezcla de amplitudes y la información frecuencial se superpone.
Estas interacciones no pueden ser predecidas ya que cambian de un momento a otro.
La parte de compresión de esta estrategia está relacionada con el ajuste del rango
del habla al rango eléctrico, que es mucho más pequeño.

SPEAK: Extracción de picos máximos espectrales
Esta estrategia transporta la información sonora mediante la estimulación de diferentes sitos a lo largo de la coclea y provee una representación rica y detallada del sonido.
Diferentes electrodos son estimulados para emparejar la variedad de los pitch del sonido entrante. Una vez que el sonido entra en el procesador del habla, es dividido en 20 bandas frecuenciales que están asociados con determinados electrodos dentro de la cóclea.
La estrategia analiza qué filtros tienen la mayor cantidad de energía, selecciona un grupo de electrodos (siempre menor al total de electrodos dentro de la cóclea) y manda una señal a un electrodo por vez. La cantidad de electrodos a ser estimulados va a depender de la complejidad de la señal.
Esta estrategia, selecciona entre 6 – 10 bandas frecuenciales con la mayor información.
Cada banda frecuencial estimula un electrodo específico de la línea de electrodos.
El electrodo estimulado depende de la frecuencia del sonido.
Por ejemplo: el sonido /s/ de alta frecuencia, provoca estimulación de electrodos ubicados cerca de la entrada de la cóclea, dónde las fibras del nervio auditivo responden a los sonidos de alta frecuencia. Los sonidos de bajas frecuencias, /u/ estimulan electrodos más apicales donde las fibras nerviosas responden a sonidos de baja frecuencia.
La velocidad de estimulación promedio es de 250 pulsos p/s por canal; es adaptativa,
significa que los pulsos por segundo por canal va a variar, dependiendo de la señal
de entrada.

CIS: Muestreo Intercalado Continuo
Es una estrategia de codificación que estimula un grupo fijo de electrodos a una alta
velocidad y más allá del cambio del sonido entrante. El sonido es dividido en 4-6-8-12 bandas dependiendo del número de canales usados.
Cada banda estimula un electrodo específico.
Esta estrategia, estimula todos los electrodos seleccionados independientemente del sonido de entrada. Uno detrás del otro NO simultáneamente.
Lo más importante en esta estrategia es la gran velocidad con que es transmitida la información, utilizando el análisis de amplitud para construir la envolvente del sonido
entrante.
Provee una información temporal detallada del habla.

ACE: estrategia flexible
Combina las mejores características de SPEAK y CIS en una estrategia de codificación flexible. ACE ofrece una rica información frecuencial por la estimulación de diferentes sitios y provee una información detallada temporal por la estimulación a altas velocidades.
El sonido es dividido en un máximo de 22 bandas frecuenciales.
ACE selecciona entre 6 – 20 bandas frecuenciales con la mayor información.
Cada banda frecuencial estimula un electrodo específico a lo largo de la línea de electrodos.
El electrodo estimulado depende de la frecuencia del sonido.
Varía la velocidad de estimulación de los electrodos con un máximo total de 14.400 pps.

SAS: Estimulación Analógica Simultánea
Estimula en todos los canales simultáneamente por medio de múltiples circuitos de salida.
Reconstruye en forma digital la forma de onda. 91.000 m/s detecta pequeños cambios de amplitud en el tiempo para obtener información más fina.
Modo de estimulación bipolar, con ella se obtiene mayor selectividad durante la estimulación simultánea. Crecimiento de volumen: como la estimulación bipolar estimula un segmento muy estrecho de nervios, podemos encontrar insuficiente crecimiento de volumen, particularmente en los canales de alta frecuencia.

N of M: números de máximos
Desarrollada por Blake Wilson esta es una estrategia en la cual un total de “m” de bandas de frecuencias son analizadas y sólo el “n” de electrodos correspondientes a las bandas de energía más altas serán seleccionadas para estimular en cada ciclo.

PARTES INTERNAS Y EXTERNAS DEL I.C.

Aunque los diferentes sistemas difieren uno de otro en algunos rasgos fundamentales, existen otros trazos comunes a todos ellos, ya que todos los implantes cocleares tienen partes internas implantables quirúrgicamente y partes externas.
Fig….1: Esquema de un implante coclear multicanal. 1. Procesador del habla. 2.
Bobina transmisora externa. 3. Micrófono. 4. Receptor interno. 5. Electrodos.

Las partes internas implantadas quirúrgicamente constan del receptor estimulador interno para la transmisión transcutánea, y el conjunto de electrodos que se colocan de preferencia en la rampa timpánica del conducto coclear. Algunos sistemas tienen electrodos de referencia colocados fuera de la cóclea haciendo posible el modo de estimulación monopolar.

Las partes externas consisten de un micrófono, que toma las señales acústicas de entrada, las transduce y las convierte en señales eléctricas, a través de un cable esa señal eléctrica analógica es enviada a un procesador del habla.
Este procesador es esencialmente una microcomputadora que extrae diferentes parámetros de la señal, la filtra, digitaliza, antes de enviarla por una bobina externa a través de la piel a las partes internas implantadas.
De allí, el receptor-estimulador interno decodifica la señal transmitida para estimular el o los electrodos colocados dentro o en las proximidades de la cóclea, desde allí la descarga nerviosa de las neuronas auditivas, continúa a través del sistema central auditivo y alcanza el cerebro donde es interpretada como sonido.

Fig…..2: Representación esquemática del funcionamiento de los diferentes componentes de un implante coclear.
1. El sonido es recibido por el micrófono y convertido en señal eléctrica.
2. La señal eléctrica es procesada por el procesador del habla.
3. La señal procesada es enviada a través de la bobina transmisora al receptor estimulador interno y grupo de electrodos.
4. La estimulación desde el grupo de electrodos implantados es transmitida a través del sistema auditivo hasta el cerebro donde es percibida como sensación auditiva.

El procesador del habla es programado individualmente para cada paciente usando una interface y un software especial. El sistema de programación permite al audiólogo, seleccionar el modo de estimulación, la estrategia de codificación y determinar los umbrales mínimos y los umbrales máximos confortables de corriente eléctrica para cada par de electrodos. Estas medidas varían de paciente a paciente y en un mismo paciente a través del tiempo.

Esta información forma parte del código digital que es transmitido al implante coclear a través de la piel por ondas de radio frecuencia y recibida por la bobina receptora interna implantada. El receptor/estimulador decodifica la información digital y envía pulsos balanceados de estimulación eléctrica a pares seleccionados de electrodos.

En nuestro medio varios dispositivos se están utilizando o han sido utilizados, tanto monocanales como multicanales. Entre los primeros figura el 3 M House y el Med-el analógico y entre los segundos el Nucleus 22 y Nucleus 24, el Clarion, el Med-el Combi 40 y Combi 40+, el Ineraid y el Laura.

El tipo de procesamiento realizado por las unidades externas puede ser analógico, digital o una combinación de ambas formas.

CIRUGIA MINIMAMENTE INVASIVA Y ATRAUMATICA

La incisión retroaricular debe ser pequeña, con breve curvatura superior hacia atrás y apenas algún cm más larga de la clásica de la cirugía otológica.
Todos los tejidos deben ser tratados con delicadeza evitando necrosis y fibrosis posterior que los debilita particularmente estando en contacto con una prótesis implantada.
El tiempo de cirugía es en promedio de 2 horas. A mayor tiempo intraoperatorio más probabilidades de bacterias en el campo quirúrgico.
La cóclea debe ser abierta (cocleostomía) con un diámetro lo más pequeño posible para que pase por él el electrodo.
La cocleostomía debe ser atraumática abriendo la capa interna (endostio) con sumo cuidado y preferentemente como lo hacemos con láser de CO2. La apertura tiene que tener una ubicación y forma que permita al electrodo desplazarse fácilmente; una cocleostomía mal posicionada obligará a ejercer presiones sobre el electrodo para que este penetre con la posibilidad de deterioro del mismo y de las estructuras cocleares vivas.
Introducción del electrodo con suavidad es necesaria para preservar las estructuras neurales existentes funcionantes dendritas y cuerpos de las células ganglionares que recibirán el estímulo que llega con el electrodo. Maniobras traumáticas destruyen éstas estructuras que son fundamentales para la transmisión.
Debe realizarse monitoreo intraoperatorio continuo de la función del nervio facial.
La cocleostomía debe ser cerrada en forma hermética para que el oído medio quede absolutamente aislado del interno y evitar así el posible traspaso de infecciones por otitis.
El electrodo una vez introducido debe ser fijado en 1 o 2 sitios de la cavidad de la mastoides para evitar su desplazamiento o eliminación permitiendo al implantado realizar cualquier actividad física.
El receptor interno debe colocarse en una depresión creada en el hueso para que no se produzca un abultamiento de los tejidos que lo cubren, particularmente en niños pequeños. También este debe ser fijado al hueso evitando así su desplazamiento.
El cierre de la incisión debe ser hermético en los distintos planos.
El período de internación es de 24 horas y el post operatorio es indoloro y asintomático.

PROGRAMACION DEL PROCESADOR DEL HABLA


El paciente retorna al Centro de Implantes alrededor de un mes después de la cirugía cuando ha disminuido el edema y ha cicatrizado la herida.
En esta oportunidad los componentes externos del implante son colocados y realiza test psicofísicos utilizando una computadora y una interface con ese objetivo.

Los implantes cocleares varían en los parámetros que deben ser ajustados o medidos pero en general es necesario programar cada electrodo estableciendo un umbral mínimo y un máximo confortable de estimulación evitando una sobreestimulación.
La diferencia entre esos dos niveles medidos determina el rango dinámico.
Esos umbrales varían entre pacientes y entre electrodos en un mismo paciente, como una función de la sobrevivencia neural, siendo que más amplios rangos dinámicos permiten mejores formas de resolución.

El objetivo es lograr la confección de un mapa adecuado y confortable basados en la información a veces mínima que un niño puede proporcionar.

Es importante el control frecuente de las programaciones ya que especialmente los niños tienen variaciones significantes en sus umbrales durante el primer año.

En esta etapa es donde comienzan a utilizarse las diferentes estrategias de codificación mencionadas anteriormente

Logros después de seis meses de uso del implante

En el caso de los niños, responden a sus nombres en un entorno silencioso y reconocenespontáneamente sonidos comunes en el aula escolar.
Para los niños mayores cuyas destrezas de percepción del habla pueden someterse a prueba, exhiben una mejora significante en las pruebas de reconocimiento de palabras de contexto abierto (es decir sin conocimiento previo de su contenido).
Los niños que han recibido un implante coclear, siguen mejorando durante varios años después del implante; estos resultados obtenidos después de 6 meses de uso del implante a largo plazo son verdaderamente impresionantes.

Un alto porcentaje se integran a colegios comunes y hay niños sordos con Implante Coclear, que logran el aprendizaje de otros idiomas, tocan instrumentos musicales, y/o cantan.
La vida de estos niños sería muy diferente si hubieran nacido antes que esta prótesis auditiva pudiera ser utilizada.

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