NUEVOS AVANCES EN ESTIMULACIÓN ELÉCTRICO ACÚSTICA  Y EN EL PROCESAMIENTO DE LA SEÑAL DE LOS IMPLANTES COCLEARES

Marta Bastarrica Martí. Ing. Superior Electrónico. Dirección de Ingeniería Clínica. Med-El, España.

Cuando se coloca un implante coclear, se aloja en la cóclea un conjunto de electrodos. De acuerdo con el principio tonotópico de la percepción auditiva, a cada uno de los electrodos se le asigna una banda de frecuencia, de modo que el paciente implantado percibe los estímulos de las distintas frecuencias en distintos puntos de la cóclea (en terminaciones nerviosas asociadas a las distintas regiones cocleares), de forma análoga a la percepción en una cóclea sana. Por esta razón, parece importante  que el diseño de la guía permita cubrir la mayor parte posible de la región coclear. Cada uno de los electrodos proporciona una estimulación en cada instante de tiempo de acuerdo con la intensidad que hay en la señal de audio en la banda espectral correspondiente. De este modo, los pacientes implantados reciben una estimulación que les proporciona información espectral, relativa a los niveles de intensidad, y su evolución temporal.

Desde su aparición, los implantes cocleares han experimentado un progreso continuo, incorporando constantemente nuevos avances tecnológicos que han proporcionado mejoras muy importantes tanto en la calidad de la audición como en la comodidad del uso de los equipos. Estas mejoras han sido resultado de una investigación orientada a diversos aspectos de los implantes. Por un lado, se han desarrollado guías flexibles que permitan cubrir la mayor parte de la región coclear. La flexibilidad del electrodo persigue evitar daños en las delicadas estructuras cocleares. Tal y como se demuestra en el trabajo de Gstöttner (1), es posible disminuir el trauma en la inserción con un diseño adecuado de guías de electrodos que disminuya la fuerza necesaria para lograr la inserción en la cóclea. El objetivo es alcanzar suficiente profundidad de inserción sin dañar la membrana basilar, llegando incluso a las áreas más profundas que participan de forma activa en la percepción de sonidos de frecuencias más bajas. Con estos desarrollos se logra disminuir el desplazamiento de frecuencias que existe entre cada una de las bandas de frecuencias que abarca cada uno de los canales de la guía de electrodos del implante y la tonotopicidad natural que existe en la cóclea. Con una cobertura total, se consigue estimular la mayor parte de las fibras del nervio auditivo y, por tanto los tejidos neurales. Como resultado, los pacientes consiguen apreciar un sonido más natural y de mayor calidad, en consecuencia la estimulación de la parte apical de la cóclea es importante para la discriminación de la voz, tal y cómo se demuestra en numerosos trabajos 2,3,4. Las ventajas de la estimulación de toda la región coclear se extienden a aspectos como la percepción de la voz en entornos ruidosos y la percepción de la música. Este último aspecto cobra especial importancia para los pacientes implantados. Lassaletta y cols5 han estudiado  la percepción de la música que hace un paciente implantado y sus repercusiones en la calidad de vida. En este trabajo se expone que los hábitos musicales después de la implantación no están relacionados con la edad de implantación sino que se pone de manifiesto que el desarrollo de los implantes cocleares están centrados en lograr la discriminación de la voz y que información como las pistas temporales de estructura fina de la señal se hacen necesarias para una adecuada percepción de la música. Este hecho está apoyado por los resultados de los estudios realizados con los dispositivos de estimulación electroacústica donde se comprueba la importancia de la información de la estructura fina de la señal de voz para las mejoras en la percepción de la voz en ambientes ruidosos y de la música (6). La estimulación eléctrico acústica consiste en la estimulación combinada de audífono e implante coclear en un mismo oído, el audífono estimula acústicamente la zona apical y el implante coclear, gracias a los desarrollos de guías flexibles (7,8) que, como se ha expuesto, producen menor daño coclear, estimulan con una profundidad de inserción menor a la de una cirugía estándar de implante, el resto de la región coclear.

Los pacientes implantados con estimulación eléctrico acústica poseen una audición “natural” en las frecuencias más bajas que les aporta información temporal como de localización de tono. La percepción en frecuencias más altas, que proporciona el implante coclear aporta información únicamente de localización del tono. Los estudios (9,10,11,12,13,14) demuestran que los pacientes obtenían un mejor resultado, en cuanto a la percepción del lenguaje en entornos ruidosos, así como la apreciación de la música con la estimulación combinada eléctrico acústica cuando comparamos con la situación en la que sólo existe el implante coclear. Parece, por tanto, que una mejor información en estructura fina en las bajas frecuencias mejora la apreciación del lenguaje y de la música en los usuarios de EAS™. De hecho, se sabe que la principal fuente de información de la música es la estructura fina.

Estos resultados han sido el motor para el desarrollo de nuevas estrategias de estimulación de los procesadores externos de los implantes cocleares. Las antiguas estrategias CIS y N de M estaban basadas en la información primaria de la envolvente de la señal. Sin embrago, las estrategias de codificación basadas en la detección de la envolvente no proporcionan información de la estructura fina. Aparecen en la actualidad, nuevas estrategias como FSP, que persiguen una mejor percepción del timbre, proporcionando información de la codificación tonotópica y temporal de la señal sonora. De esta forma el paciente puede beneficiarse en las frecuencias bajas de una información similar a la que le proporcionaría una estimulación acústica que se había omitido en las estrategias de codificación centradas en la detección de la envolvente de la señal.

La información temporal de la señal se utiliza para codificar la estructura temporal de la señal sonora, que es particularmente importante en las frecuencias medias y bajas. La información espectral o de localización tonotópica se logra variando la carga insertada por los distintos pulsos eléctricos entre dos electrodos que barren una determinada región coclear hacia una tercera localización, lo que permite crear la percepción de un nuevo tono en una región intermedia a los dos canales que se están estimulando.

Al proporcionar la información de los cruces por cero, la estrategia FSP, es capaz de proporcionar una mayor información temporal que las estrategias basadas en la detección de la envolvente.

En el presente trabajo se expondrán los resultados de las investigaciones realizadas con los nuevos dispositivos de estimulación eléctrico acústica de la compañía MED-EL y los referidos a la incorporación de nuevas estrategias de codificación en los procesadores externos de los implantes cocleares como la FSP.

Bibliografía

1.Gstöttner W, Plenk H, Franz P, Hamzavi J, Baumgartner W, Czerny C, Ehrenberger K (1997) Cochlear implant deep electrode insertion: extent of insertional trauma, Acta Otolaryngol, 117(2): 274-7.

2. Hochmair I, Arnold W, Nopp P, Jolly C, Müller J, Roland P. Deep electrode insertion in cochlear implants: apical morphology, electrodes and speech perception results. Acta Otolaryngol, 2003; 123: 612 – 617.

3. Hamzavi J & Arnoldner C (2006) Effect of deep insertion of the cochlear implant electrode array on pitch estimation and speech perception, Acta Otolaryngol, 126: 1182-7.

4. Baskent D, Shannon RV (2004) Frequency-place compression and expansion in cochlear implant listeners, J Acoust Soc Am, 116(5): 3130-40.

5. Luis Lassaletta, Alejandro Castro, Marta Bastarrica, Maria Jose de Sarria, Javier Gavilán, Quality of life in postlingually deaf patients following cochlear implantation, Eur Arch Otorhinolaryngol (2006) 263: 267–270.

6. Skarzynski H, Lorens A, Piotrowska A, Anderson I (2006) Partial deafness cochlear implantation provides benefit to a new population of individuals with hearing loss, Acta Otolaryngol, 126(9): 934-40.

7. Roland PS, Gstöttner W, Adunka O (2005) Method for hearing preservation in cochlear implant surgery, Op techIn Otolarynglol, 16(2): 93-100.

8. Adunka O, Kiefer J, Unkelbach MH, Radeloff A, Lehnert T, Gstöttner W (2004) Evaluation of an electrode design for combined electric-acoustic stimulation, Laryngo-Rhino-Otol, 83(10): 653-8.

9. Skarzynski H, Lorens A, Piotrowska A, Anderson I (2007): Partial deafness cochlear implantation in children. Int J Pediatr Otorhinolaryngol. 2007 Jun 25; [Epub ahead of print].

10. Roland PS, Wright CG, Isaacson B (2007): Cochlear implant electrode insertion: the round window revisisted. Laryngoscope 2007 Jun 20; [Epub ahead of print].

11. Li PM, Wang H, Northrop C, Merchant SN, Nadol JB Jr (2007): Anatomy of the Round Window and Hook Region of the Cochlea With Implications for Cochlear Implantation and Other Endocochlear Surgical Procedures. Otol Neurotol. 2007 May 25; [Epub ahead of print].

12. Skarzynski H, Lorens A, Piotrowska A, Anderson I (2007): Preservation of low frequency hearing in partial deafness cochlear implantation (PDCI) using the round window surgical approach. Acta Oto- Laryngologica, 2007, Vol. 127/1: 41-48.

13. Gstoettner W, Helbig S, Maier N, Kiefer J, Radeloff A, Adunka O(2006): Ipsilateral Electric Acoustic Stimulation of the Auditory System: Results of Long-Term Hearing Preservation. Audiology & Neurotology, 2006; 11 (suppl 1): 49-56.

14. Kiefer J, Bohnke F, Adunka O, Arnold W. (2006) Representation of acoustic signals in the human cochlea in presence of a cochlear implant electrode. Hear Res. 2006 Nov; 221(1-2):36-43. Epub 2006

Email: Marta.Bastarrica@medel.com