-
1Simfonia tehnologieiIMPLANTURI COHLEARE MED-EL
Particulariti tehnice i tehnologice ale implanturilor
cohleare moderne
Cum funcioneaz implantul cohlear
Un implant cohlear este format din dou mari pri:
un dispozitiv implantabil Un procesor vocal extern
Principiile implantului cohlearPrin amabilitatea MED-EL
G.m.b.H.
Partea implantabilPrin amabilitatea MED-EL G.m.b.H.
Cum funcioneaz implantul cohlear
Partea implantabil (X-Ray)Prin amabilitatea D.I. Ewald THURNER,
MED-EL G.m.b.H.
Electrozi de stimulare n cohlee Prin amabilitatea Prof. W.
GSTTTNER, MD, PhD, Vienna, Austria
-
2Cum funcioneaz implantul cohlear
Sistemul de implant cohlear este indicat pentru cohleele
nefuncionale, la care abilitatea de a descompune sunetele n benzi
spectrale nu poate fi folosit
Aceast sarcin este executat artificial n procesorul vocal
Rezultatul este codificat i moduleaz o frecven purttoare, care
este trimis la antena de transmisie, printr-un cablu flexibil i
protejat
Purttoarea este apoi transmis transcutanat ctre implant
Perspectiv:Implantul secolului XXI: PULSARCI100
Noua platform electronic I100Noua generaie aduce cu sine:
precizie, fiabilitate i
eficien energeticFlexibilitatea maxim a designului deschide
noi
perspective ale strategiilor de codificare a
vorbiriiTransformata Hilbert nlocuiete transformata Fourier
discretOfer o platform pentru dezvoltri ulterioarePlatforma
hardware necesar implementrii acestor
concepte este deja disponibil!
Implantul cohlearPULSARCI100:
Noul electrod de referin Electrodul de mas
Receptor/stimulator n carcasceramic, cu grosime de maximum 4
mm
Matricea electrozilor activi cuadncime de inserie de 31.5 mm
-
3Platforma electronic I100
Design 100% pe cipComponente de nalt tehnologie,
pe vafe de siliciuSoluia plasrii electronicii pe o
singur vaf de siliciu asigur o eficien energetic foarte
ridicat
Implantul cohlear PULSARCI100
Platforma electronic I100Stimulare de precizie24 de surse
independente de curent,
de calitate superioarElectronic I100 capabil de
stimulare de precizie cu liniaritate maxim
Curen
t uti
lizat
Curent eliberat
Implantul cohlear PULSARCI100
Eficien energetic maxim pentru aplicaiile curente i platform
pentru dezvoltri ulterioareDurata de via a bateriei este de 3-5
zile, cu
procesorul vocal Tempo+Posibilitatea utilizrii att cu baterii,
ct i cu
acumulatoriFr compromisuri la reglajele de:
Volum Viteza de stimulare Strategia de codificare a vorbirii
Performan
Platforma electronic I100Implantul cohlear PULSARCI100
-
4Trusa de diagnostic pentru audiologiMonitorizarea funcionrii
implantului Telemetria impedanei i a cmpului (IFT)
Dezvoltat cu privire la viitor MED-EL cerceteaz i dezvolt noi
metode pentru
evaluarea funcionalitii implantului Platforma hardware suport
proiectele actuale de
cercetare, componentele necesare fiind deja implementate
ART al MED-ELTransfer static i dinamic al informaiilorTelemetrie
de precizie a cmpului i a impedanei (IFT)
Implantul cohlear PULSARCI100
Compatibilitate i siguran la investigaiile RMN de 0.2, 1.0,
1.5T
Implantul cohlear PULSARCI100
Implantul PULSARCI100 este compatibil cu RMN de 0.2, 1.0 i 1.5
TeslaNu este necesar ndeprtarea chirurgical a
magnetului intern Implicit, nu este necesar re-operareaCa atare,
nu apar riscurile aferente ndeprtrii i
reamplasrii acestuiaNu apar ntreruperi n nvarea vorbirii
Designul electronic i filosofia sa
MED-EL ofer cea mai mare adncime de inserie din lume
Distana mare dintre electrozii standard minimizeaz interaciunea
dintre canalele adiacente
Implantul cohlear PULSARCI100
-
5Opiunile pentru electrozii MED-EL
Implantul cohlear PULSARCI100
Exist cinci opiuni pentru electrozii MED-EL, care satisfac
necesitile specifice ale fiecrui tip de cohlee Standard: adncime de
inserie de 30 mm, destinat cohleei
tipiceMediu: adncime de inserie de 20 mm, destinat cohleelor
cu fibroze, reimplantrilor sau altor cazuri speciale Scurt:
adncime de inserie de 12 mm, destinat cohleelor cu
fibroze, reimplantrilor sau altor cazuri speciale Bifurcat: Doi
electrozi pentru cazuri de osificare
semnificativ a cohleeiMatrice comprimat: Destinat cohleelor cu
malformaii
Mondini sau de alt natur
Telemetria rspunsului nervului auditiv (ART)
MED-EL cerceteaz cu metode i tehnici moderne nregistrarea direct
a rspunsului nervului auditiv la stimulare
Cercetrile cu patentata Modulaie adaptiv Sigma-Delta () au dus
la creterea preciziei n prelucrarea i nregistrarea
informaiilorCercetri cu privire la acele aspecte
care conduc la creterea vitezei de stimulare i a vitezei de
reacie (1,2 megaeantioane pe secund)Cercetri cu privire la diverse
metode
de reducere a artefactelor
PULSARCI100
Implantul PULSARCI100 este dezvoltat special pentru a susine
aceste concepte
Pacienii care au obinut deja un implant cohlear PULSARCI100 au
fcut deja un mare pas decisiv spre viitor
Perspectiv: Cercetarea i dezvoltarea tehnologiilor Compensarea
Interaciunii dintre Canale (Channel Interaction Compensation) i
Structura Fin (Fine Structure)
-
6V mulumesc pentru atenie!
Parametrii implanturilor cohleare moderne i impactul lor asupra
percepiei auditive
Dr.ing. Antonius STANCIU Departamentul de Calculatoare a
Universitii Politehnica Timioara
Dr.ing. Antonius STANCIU Departamentul de Calculatoare a
Universitii Politehnica Timioara
Congresul ORL cu Participare InternaionalTimioara, 36 mai
2006
Cuprins
Adncime de inserie Numr de electrozi i spaierea lor Moduri de
stimulare:Stimulare monopolar sau bipolarStimulare secvenial sau
paralelVitez de stimulare
Strategii de codificare Concluzii
-
7Adncimea de inserie
Tonotopie
Adncimea de inserie
Sursa: G. Wright, PhD & P. Roland, MDUTSW Dallas, USA
Cohlee cu peretele scalei vestibuli ndeprtat
Cohleostomie
Exist celule spiroganglionare care inerveaz regiunea apical
SGC
Adncimea de inserie
Energia spectral a vorbirii
Sursa: The Chatterbox, I.H. Witten, P.H.C.MadamsWireless World,
December 1978
-
8Adncimea de inserie
Sursa: DHI
Interpretarea parametrilor fizici din punct de vedere al
percepiei subiective
Adncimea de inserie
05
1015202530
mm
NucleusContour
ABCHiFocus
MXMConvex
MED-ELstandard
la matricele de electrozi ale celor patru fabricani
Adncimea de inserie
0
0.5
1
1.5
2
2.5
mm
NucleusContour
ABCHiFocus
MXMConvex
MED-ELstandard
Separarea electric i mecanic a contactelor la cei patru
productori
Distanele mai mici dintre electrozi favorizeaz stimularea
aceluiai grup de celule neurosenzoriale de ctre semnale
diferite
-
9Adncimea de inserie
0
20
40
60
80
100
% co
rrec
t mon
osylla
bles
numbers sentences sentences in noise12 channels 31mm n=6 6
channels 31mm n=66 channels 20mm n=5
Rezultatele studiului Clinicii ORL din ST. Plten (Alexander
NAHLER, Klaus BHEIM, Max SCHLGEL, Ingrid SCHRATTENHOLZER
Adncimea de inserie
1000
16000 Hz
4000
500
2000
8000
250
5 mm
1030
20
1828
25
15
Hart tonotopic adaptat dup Otte et al., 1978
Simulare (inserie de 22 de mm)
Sunet original
Studiu realizat de:
Phillip LOIZOU, PhD University of Texas at Dallas Michael
DORMAN, PhD Arizona State University
Adncimea de inserie
1000
16000 Hz
4000
500
2000
8000
250
5 mm
1030
20
1828
25
15
Hart tonotopic adaptat dup Otte et al., 1978
Simulare (inserie de 25 de mm)
Sunet original
22 mm
Studiu realizat de:
Phillip LOIZOU, PhD University of Texas at Dallas Michael
DORMAN, PhD Arizona State University
-
10
1000
16000 Hz
4000
500
2000
8000
250
5 mm
1030
20
1828
25
15
Adncimea de inserie
Hart tonotopic adaptat dup Otte et al., 1978
Simularea unei inserii de 22 mm
Simularea unei inserii de 25 mm
Studiu realizat de:
Phillip LOIZOU, PhD University of Texas at Dallas Michael
DORMAN, PhD Arizona State University
Numrul electrozilor
Ext 8aExt 8bAll 12
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Ext 8a Ext 8b All 12CONDITION
PERC
ENT
CORR
ECT
MONO
SYLL
ABLE
S
Creterea numrului de electrozi peste valoarea de 8 electrozi nu
aduce mbuntiri semnificative!
Spaierea electrozilor
Basal 8Ext 8aExt 8b
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
Basal 8 Ext 8a Ext 8bCONDITION
PERC
ENT
CORR
ECT
MONO
SYLL
ABLE
S
Este mult mai important spaierea dintre electrozi, astfel nct
semnalele trimise pe canale adiacente s nu excite acelai grup de
celule nervoase.
-
11
Moduri de stimulare
Stimulare secvenial Stimulare paralel
Moduri de stimulare
Stimulare secvenial versus
Stimulare paralel
Moduri de stimulare
Potenialele fiecrui electrodPotenial secvenial
Potenial paralel fr CICPotenial paralel cu CICPO
TEN
IAL
1 2 3 4 5 6ELECTRODApex (Alpha ) ( Beta) Bazal
-
12
Moduri de stimulare
Stimulare paralel unipolar
I3
I2
I1
I = I1+I2+I3Electrod de referin
Scala Tympani
Moduri de stimulare
Stimulare bipolar
Scala TympaniNeurons
I1
I2
I1
Neurons
Stimulare unipolarStimulare unipolar
Viteza de stimulare
Cu ct este mai mare, cu att este mai clar redarea senzaiilor
auditive
Atenie, viteza de stimulare trebuie s fie egal cu cea de
eantionare!!!
-
13
Strategii de codificare
Semnalul la ieirea filtrului trece-band
CIS
Codificarea structurii fine a sunetului
Strategii de codificare
Ce aduce n plus structura fin?
Strategii de codificare
Structura fin Studiile asupra auzitorilor arat c structura
fin
ajut la discriminarea urmtoarelor situaii: Tonalitate
(aprecierea muzicii) nelegerea vorbirii n mediu zgomotos
Localizarea sunetului (auz binaural) nelegerea limbilor tonale
Structura fin Studiile asupra auzitorilor arat c structura
fin
ajut la discriminarea urmtoarelor situaii: Tonalitate
(aprecierea muzicii) nelegerea vorbirii n mediu zgomotos
Localizarea sunetului (auz binaural) nelegerea limbilor tonale
Smith, Z. et al (2000, 2002) Loizou, P. et al (2002) Zeng, F. et
al (2003) Xu, L. and Pfingst, B. (2003)Kong, Y. et al (2004)
Wilson, B. et al (2004)
AnvelopStructura fin
-
14
Concluzii
Matricea de electrozi trebuie s acopere toat lungimea cohleei;
Numrul canalelor trebuie s fie cel puin 8, creterea acestui
numr neavnd un impact semnificativ asupra discriminrii
sunetelor;
Stimularea trebuie s fie monopolar, cea bipolar fiind ineficient
i energofag;
Stimularea paralel aduce mari avantaje asupra percepiei
tonalitilor sau a muzicii;
Viteza de stimulare trebuie s fie ct mai mare, dar egal cu cea
de eantionare
Strategia de codificare trebuie s includ reprezentarea
structurii fine a semnalului audio.
Mici detalii de mare importan la reglarea procesoarelor copiilor
surzi prelinguali
Dr. Antonius N. STANCIU, PhD Universitatea Politehnica din
Timisoara,
Romnia Facultatea de Automatic i Calculatoare
Departamentul de Automatic i Informatic aplicat
[email protected]
Prezentare general
Audiograma i rolul ei n implantarea cohlear Despre sunet i modul
n care acesta este
perceput de creier Alocarea sunetelor n procesor Cteva concluzii
i proiecte pentru viitor
-
15
Audiograma Modalitatea obinuit de a obine o audiogram Totui,
informaii insuficiente
Audiograma
O audiogram mai bun
Furnizeaz cel puin informaii despre gama dinamic
Nicio informaie despre alocare(distribuia nivelurilor de sunet
de intrare peste sunetele de ieire)
E necesar cel puin nc un punct n plus la msurare (MCL)
Audiograma
O audiogram mai bun
Furnizeaz cel puin informaii despre gama dinamic
Nicio informaie despre alocare(distribuia nivelurilor de sunet
de intrare peste sunetele de ieire)
E necesar cel puin nc un punct n plus la msurare (MCL)
-
16
Audiograma
Pacientul B.L., vrsta 4 ani, implantat recent
Audiograma
Pacienta L.M, 11 ani, implantat la vrsta de 7 ani,
prelingual
Audiograma
Pacienta M.V., 39 de ani, implantat la 35 de ani, surd de la
30
-
17
Despre sunete
Energia spectral a vorbirii i formanii vorbirii
Source: The Chatterbox, I.H. Witten, P.H.C.MadamsWireless World,
December 1978
Despre sunete
Corelaie ntreparametrii fizici ai vorbirii i percepia sa
subiectiv
Source: DHI
Despre sunete
Oscilograma unui cuvnt
Courtesy of Bernafon Inc., Switzerland
-
18
Despre sunete
Oscilograma unui cuvnt
Courtesy of Bernafon Inc., SwitzerlandAltered by Author
Despre sunete
Oscilograma unui cuvnt
Courtesy of Bernafon Inc., SwitzerlandAltered by Author
Despre sunete
Comparnd ambele cazuri
Courtesy of Bernafon Inc., Switzerland Altered by Author
-
19
Alocarea sunetelor Schema bloc a unui procesor vocal
Courtesy of MED-EL Elektromedizinische Gerte G.m.b.H.,
Innsbruck, Austria
Alocarea sunetelor
nseamn asocierea de valori la ieire pentru a valori echidistante
ale intrrii
Alocarea sunetelor
Originea alocrii este foarte important
-
20
Alocarea sunetelor Percepia sunetului este neliniar dependent
att de frecvena ,ct i de intensitatea sunetului de intrare
Cteva concluzii
Auto-audiograma este puternic contraindicat!!! Audiograma
acustic s-ar putea s arate lucruri
foarte diferite pentru copiii mici i foarte mici sau pentru cei
care avansai ori nceptori
Ajustarea nu trebuie s fie agresiv la copiii foarte mici
Cteva concluzii
MCL este important pentru senzaia de volum i pentru confortul
general al percepiei sunetului
THR este important pentru calitatea percepiei sunetului
Legea de alocare este important pentru discriminarea sunetelor
de slab intensitate (consoane)
-
21
Proiecte de viitor
Efectuarea testelor standard ntr-un mediu controlat este necesar
pentru validarea rezultatelor empirice:
Aceeai vrst biologicAceeai vrst auditivAceeai coal de
reabilitare i aceleai metode
V mulumesc pentru atenie!
