TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES EN INGENIERÍA BIOMÉDICA CENTRO MEDITERRÁNEO DE LA UNIVERSIDAD DE GRANADA ALMUÑÉCAR, GRANADA 24-28 de Julio de 2006 Órganos artificiales: Implantes Cocleares Ángel de la Torre Vega Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones ETS Ingen. Informática y de Telecomunicaciones Universidad de Granada

Organización: Los órganos de la audición Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Organización: Los órganos de la audición Funcionamiento del implante coclear ¿Cuándo es necesario el implante coclear? Percepción de la voz Comparación audición normal / con I.C. Estrategias de codificación Percepción con el I.C. Posibilidades y limitaciones Programación del implante coclear

cadena de huesecillos nervio auditivo cóclea ventana redonda Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada cadena de huesecillos nervio auditivo cóclea ventana redonda ventana oval tímpano

cóclea cóclea desenrollada Memb. de v. oval Reissner pared estribo Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada cóclea vibración cóclea desenrollada estribo v. oval v. redonda Cel.ciliadas Memb. de Reissner perilinfa coclear Memb. basilar Potenciales de acción pared auditivo nervio

Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada

Imagen Rx de un implante Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Imagen Rx de un implante

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Sistemas de petaca y retroauricular Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Sistemas de petaca y retroauricular

Cuándo es necesario el I.C. Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Cuándo es necesario el I.C. Sordera neurosensorial No en sordera retrococlear Implante de tronco cerebral No en sordera de transmisión (pérdidas moderadas): Prótesis auditivas Reconstrucción cadena huesecillos Timpanoplastia Sordera bilateral profunda (severa) Incapacitante para comprensión de voz I.C. en niños / adultos

Objetivos del implante coclear: Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Objetivos del implante coclear: Proporcionar una representación del sonido que permita la comunicación oral: Identificar, discriminar y reconocer las distintas unidades de la voz: Fonemas Sílabas Palabras Proporcionar percepción de los sonidos Limitaciones: Técnicas Aprendizaje

Interpretación del mensaje Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Percepción de la voz Representación de la voz en el nervio auditivo Adquisición de la voz respuesta Aparato auditivo Interpretación del mensaje Modelo acústico (fonemas) lenguaje (voc+gram) Información contextual Producción de voz Aparato fonador

Percepción de la voz con I.C. Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Percepción de la voz con I.C. Representación de la voz en el nervio auditivo Adquisición de la voz respuesta Implante Coclear Interpretación del mensaje Modelo acústico (fonemas) lenguaje (voc+gram) Información contextual Producción de voz Aparato fonador

Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada La señal de voz /sal/

La señal de voz /s/ /a/ /l/ Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada La señal de voz /s/ /a/ /l/

Espectro de las vocales Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Espectro de las vocales /i/ /a/ /o/ /a/ cerrada /u/ /e/

Formantes 1º y 2º en vocales Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Formantes 1º y 2º en vocales 3000 2500 /e/ /i/ 2000 freq. 2o formante (Hz) 1500 /a/ /u/ /o/ 1000 500 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 freq. 1er formante (Hz)

Espectro de consonantes sonoras Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Espectro de consonantes sonoras /m/ /l/ /n/ /y/ /ñ/ /R/

Espectro de consonantes fricativas Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Espectro de consonantes fricativas /s/ /z/ /sh/ /f/ /ss/ /j/

Fonemas no estacionarios Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Fonemas no estacionarios Fonemas estacionarios: vocales: /a/ /e/ /i/ /o/ /u/ consonantes sonoras: /l/ /y/ /R/ /m/ /n/ /ñ/ consonantes fricativas: /s/ /sh/ /ss/ /z/ /f/ /j/ Fonemas no estacionarios: Plosivas sordas: /p/ /t/ /k/ Plosivas sonoras: /b/ /d/ /g/ Otras consonantes: /ch/ /r/

Espectrograma (representación tiempo - frecuencia) Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Espectrograma (representación tiempo - frecuencia)

Espectrograma (representación tiempo - frecuencia) Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Espectrograma (representación tiempo - frecuencia) m b o i a kom p r a R p a n

Información relevante de la señal de voz: Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Información relevante de la señal de voz: Para reconocimiento de voz: Envolvente espectral (formantes) Evolución temporal de los formantes Información espectral de tiempo corto Información complementaria: Tono fundamental Estructura fina del espectro

Teorías de la percepción sonora Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada 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

Punto de máxima estimulación Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Punto de máxima estimulación 6 kHz 5 kHz 8 kHz 4 kHz 10 kHz 350 Hz 3200 Hz 250 Hz 20 Hz 600 Hz 200 Hz 2500 Hz 12 kHz 800 Hz 80 Hz 150 Hz 1000 Hz 2000 Hz 15 kHz 1400 Hz 20 kHz

Cómo funciona el oído Extrae información de la señal de audio Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Cómo funciona el oído Extrae información de la señal de audio Envía la información al cerebro en forma de estímulos nerviosos Mecanismos de percepción: Tonotópico Patrón temporal de estimulación El implante coclear trata de imitar el mecanismo de conversión del sonido en potenciales de acción

Características del oído humano Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Características del oído humano Configuración de la cóclea: 6.000 células ciliadas internas 40.000 terminaciones nerviosas Repolarización: 2 ms (400 - 500 disparos/seg) Conexión sináptica: sin interacción entre canales Capacidad de un oído entrenado: Resolución espectral: 1/9 tono (450 – 456 Hz) Resolución temporal: 400 - 500 Hz Resolución de intensidad: 1 dB Mecanismos de adaptación

Limitaciones del implante coclear Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Limitaciones del implante coclear No hay conexión sináptica: Un electrodo estimula muchas fibras Si se estimulan simultáneamente varios electrodos hay interferencia entre canales Consecuencias: Pocos electrodos (se representa sólo la envolvente espectral) Alta tasa de estimulación En cada instante sólo se estimula un canal

Estrategias de estimulación Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Estrategias de estimulación Separación de señal de audio en bandas de frecuencia Asignación de bandas a electrodos (tonotópica) Estimulación de los electrodos de acuerdo con la energía en cada banda de frecuencia en cada instante de tiempo (patrón temporal) Las limitaciones - compromisos y soluciones dan lugar a las estrategias de estimulación

Estrategias de codificación Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Estrategias de codificación Analógicas: Compressed Analog Pulsátiles: Extracción de características F0/F1/F2 MPEAK Híbridas: SMSP / SPEAK N-of-M ACE Forma de onda: ACE / CIS / CIS+

Compressed Analog compresion Estim. elec 1 Estim. elec 2 Estim. elec 3 Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Compressed Analog compresion Estim. elec 1 Estim. elec 2 Estim. elec 3 Estim. elec 4 Estim. elec 5 Adquisición de la señal Banco de filtros Ajuste de niveles Estimulación

F0 / F1 / F2 Estima parámetros: Estimula dos electrodos en cada ciclo: Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada F0 / F1 / F2 Estima parámetros: F0: tono fundamental (frecuencia) F1: primer formante (frecuencia y amplitud) F2: segundo formante (frecuencia y amplitud) Estimula dos electrodos en cada ciclo: los correspondientes a las frecuencias F1 y F2 con las amplitudes estimadas para F1 y F2 con la tasa de estimulación asociada a F0

F0 / F1 / F2 F2 1 k - 3 k Generador de pulsos Selección de electrodos Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada F0 / F1 / F2 F2 1 k - 3 k Generador de pulsos Selección de electrodos Adquisición de la señal Estimulación F1 300 - 1 k F0 0 - 270 A2 A1 estímulos Extracción de características Ajuste de niveles

F0 / F1 / F2 F2 1 k - 3 k Generador de pulsos Selección de electrodos Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada F0 / F1 / F2 F2 1 k - 3 k Generador de pulsos Selección de electrodos Adquisición de la señal Estimulación F1 300 - 1 k F0 0 - 270 A2 A1 estímulos Extracción de características Ajuste de niveles Selecciona uno entre canales 6-20 Selecciona uno entre canales 1-5

MPEAK (Multi Peak) Electrodo 20 4 k - 6 k Ajuste de niveles Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada MPEAK (Multi Peak) Electrodo 20 4 k - 6 k Ajuste de niveles Electrodo 17 2.8 k - 4 k Electrodo 14 2 k - 2.8 k Generador de estímulos F2 F2 800 - 4 k A2 F1 F1 300 - 1 k Generador de estímulos A1 F0 0 - 270 Generador de pulsos Adquisición de la señal Extracción de características Selección de electrodos Estimulación

Extracción de características Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Extracción de características Presentan la información esencial para percibir la voz: Tono fundamental (F0) Primer y segundo formante Representación pobre de la voz Sensibilidad a estimación de F0, F1 y F2: Respuesta pobre en condiciones de ruido

SMSP, SPEAK y N-of-M Adquisición de la señal Selección de los Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada SMSP, SPEAK y N-of-M Adquisición de la señal Selección de los N canales con mayor intensidad Ajuste de niveles Selección de electrodos Estimulación Banco de filtros y detecc. envolvente

Implementaciones (alta tasa de estimulación): Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Implementaciones (alta tasa de estimulación): SMSP: en cada ciclo, 6-de-16 canales SPEAK: en cada ciclo, 6-de-20 canales N-of-M: en cada ciclo, 2-de-12 a 11-de-12 Ventajas: Mejor representación que extracción de carac. Menos sensible a ruido de fondo Inconvenientes: Se pierde información (canales con menos energía) Compromiso: Número de canales - tasa de estimulación

CIS: Continuous Interleaved Sampling Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada CIS: Continuous Interleaved Sampling Adquisición de la señal Ajuste niveles Banco de filtros y detecc. envolvente Generación estímulos

Implementaciones (alta tasa de estimulación): Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Implementaciones (alta tasa de estimulación): ACE (Nucleus) CIS (Clarion) CIS+ (Medel) Ventajas: Todos los electrodos estimulados en cada ciclo con alta tasa de estimulación Mejor representación de la señal de audio Mejor resolución en intensidad Mayor sensibilidad

Tendencias en estrategias de codificación: Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Tendencias en estrategias de codificación: Reducir extracción de características Alta tasa de estimulación Todas las estrategias actuales (CA, SPEAK, CIS) proporcionan resultados satisfactorios: Envolvente espectral Resolución temporal Resolución en intensidad Prestaciones: Representación audio suficiente para comprender voz

Percepción con Implante Coclear: Limitaciones Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Percepción con Implante Coclear: Limitaciones Resolución espectral: Pocos electrodos (muchos menos de 6.000) ¿Por qué no más electrodos? Intervalo de frecuencia 200 Hz – 10.000 Hz Resolución temporal: 300 ... 3000 disparos/seg Respuesta a los distintos niveles de intensidad Limitaciones fisiológicas y ausencia de mecanismos de adaptación Limitaciones relacionadas con las habilidades Limitaciones: música y ruido

¿Cómo oye un implantado? Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada ¿Cómo oye un implantado? No se puede saber Sólo unos pocos pacientes están en condiciones de hacer comparaciones Observación indirecta (qué son capaces de hacer) Teniendo en cuenta todo el proceso de estimulación se puede sintetizar la señal “tal y como la oiría un implantado”

Aportaciones del Implante Coclear Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Aportaciones del Implante Coclear Percepción auditiva con calidad suficiente para comprensión del habla (sin ruido) Para ello, antes hay que desarrollar.... habilidades perceptuales habilidades lingüísticas Comprensión de la voz en ruido: difícil Percepción de los distintos sonidos, música proporciona toda la información temporal que un oído normal puede percibir (poca resolución espectral)

Información complementaria Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Información complementaria Descargas: http://www.ugr.es/~atv Presentaciones y cursos Simulación de percepción con implante coclear Investigación: Programación de procesadores Percepción del sonido con implante coclear Medidas electrofisiológicas: Potenciales evocados Reflejo estapedial

Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada ¿Qué es programar el I.C.? Ajustar los parámetros del sistema de implante coclear para que el paciente obtenga un aprovechamiento óptimo: Parámetros de estimulación Parámetros de representación del sonido Que es programar el IC?? Es ajustar los distintos parametros del sistema de IC para que el paciente obtenga un aprovechamiento optimo. Los distintos parametros que hay que ajustar en la programacion se pueden agrupar en: * los parametros de estimulacion * y los parametros que representan la senal

Montaje para programar I.C. Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Montaje para programar I.C. Transmisor El montaje para programar el IC consiste en un ordenador con un programa que se conecta al proceador a traves de un interface. Con el ordenador se mandan los distintos estimulos electricos al IC directamente. Interface Procesador Ordenador para acceder al procesador

Programación del procesador Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Programación del procesador Parámetros ajustables: conexión de electrodos niveles de estimulación en cada electrodo Umbrales de percepción: THR Máximos niveles de confort: MCL parámetros especiales Objetivos: adaptar la estimulación a los valores particulares de cada paciente proporcionar la máxima calidad de audición

Importancia del ajuste Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Importancia del ajuste Electrodos activados: La banda útil se reparte entre los electrodos activos. Si un electrodo no es funcional debe desconectarse Umbrales de percepción: Para tener sensibilidad (20 - 30 dB) y para poder discriminar niveles de volumen Máximos niveles de confort: Para escuchar los sonidos fuertes (80 - 110 dB) fuertes pero sin llegar a sensación de dolor

Dificultades del ajuste Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Dificultades del ajuste Colaboración paciente - programador Capacidad / tiempo de atención del paciente Capacidad de expresión del paciente Descripción del paciente subjetiva Tolerancia del paciente a imprecisión Evolución fisiológica del paciente Objetivos mínimos cubiertos

Influencia de la programación en la capacidad de percepción Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Influencia de la programación en la capacidad de percepción El número de electrodos rango de frecuencia Electrodos no funcionales conectados excepciones transitorias Electrodos con estimulaciones colaterales Sobre-estimación de umbrales Infra-estimación de umbrales Desajustes de MCL

Parámetros ajustables: Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Parámetros ajustables: Parámetros de estimulación: Determinación de electrodos funcionales Rango dinámico de cada electrodo: umbral y máximo nivel de confort Parámetros de representación del sonido: Modo de estimulación Estrategia de codificación Bandas de frecuencia asignadas a electrodos Tasa de estimulación Mapeo de intensidad, volumen, sensibilidad Como he dicho antes los parametros que se ajustan en programacion se pueden clasificar en : - los parametros de estimulacion: se refieren a la corriente insertada por cada electrodo en la coclea * es importante determinar que electrodos son funcionales y cuales no y esto se hace casi siempre en la primera programacion, * y determinar el rango dinamico de cada electrodo: el umbral y el mcl - y parametros de representacion del sonido: que son los parametros de los que ha hablado antes Angel: * como son el modo de estimulacion * la estrategia de codificacion * las bandas de frecuencia asignadas a cada electrodo * la tasa de estimulacion * y el mapeo de intensidad, volumen y sensibilidad

Determinación de electrodos funcionales Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Determinación de electrodos funcionales Electrodos dentro de la cóclea Electrodos dentro de la cóclea en zona poco inervada Electrodos fuera de la cóclea Estimulación colateral En cuanto a la determinacionde los electrodos funcoinales es importante determinar que electrodos estan dentro de la coclea que seran los que daran una buena estimulacion. Los electrodos que esten dentro de la coclea pero esten en una zona poco inervada son susceptibles de ser apagados y los electrodos que estan fuera de la coclea se deben de apagar porque no van a aportar ninguna informacion al paciente y en muchas ocasiones lo que producen es una estimulacion colateral por ejemplo en el facial.

Rango dinámico de cada electrodo Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Rango dinámico de cada electrodo Rango dinámico eléctrico: es el intervalo comprendido entre Umbral (THR): mínima estimulación eléctrica que detecta el paciente Máximo nivel de confort (MCL): máxima estimulación eléctrica que tolera el paciente El rango dinámico debe establecerse para cada electrodo independientemente El rango dinamico electrico es el intervalo comprendido entre: * el umbral (THR): que es la minima estimulacion electrica que detecta el paciente * y el MCL que es la maxima estimulacion electrica que tolera el paciente sin llegar a la sensacion de dolor. El rango dinamico debe de determinarse para cada electrodo independientemente.

20 dB 100 dB THR MCL Rango dinámico acústico eléctrico Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada 20 dB 100 dB THR MCL Rango dinámico acústico eléctrico Mapeo del rango dinámico acústico al eléctrico Es muy imprtante un buen ajuste del rango dinamico electrico para que el mapeo entre este y el rango dinamico acustico sea correcto.

Ejemplo de rango dinámico Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Ejemplo de rango dinámico Ecualización de canales 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 zona apical zona basal Un ejemplo de rango dinamico tipico es el representado. Tenemos 12 electrodos y para cada uno se ha determinado el umbral y el MCL Se observa que los electrodos de la zona basal que es donde se perciben los sonidos agudos, se necesita mas estimulacion. Es muy importante tambien que los distintos canales esten ecualizados de modo que el paciente no perciba mas fuerte los agudos que los graves o al contrario.

Ejemplo de rango dinámico Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Ejemplo de rango dinámico Crecimiento de niveles en zona basal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 zona apical zona basal Aqui se observa el crecimiento de los niveles de estimulacion en la zona basal.

Parámetros relacionados con la representación del sonido: Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Parámetros relacionados con la representación del sonido: Modo de estimulación Estrategia de codificación Bandas de frecuencia asignadas a electrodos Tasa de estimulación Mapeo de intensidad Volumen Sensibilidad Programas para situaciones especiales En cuanto a los parametros relacionados con la representacion del sonido:

Modo de estimulación Configuración eléctrica de los electrodos tierra Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Modo de estimulación Configuración eléctrica de los electrodos tierra comun bipolar bipolar + 1 bipolar +2 Inactivo Activo Referencia monopolar electrodo extracoclear alejado Tenemos el mode de estimulacion, que en algunos procesadores es un parametro mas que se puede modificar pero en otros no. Entre los distintos modos de estimulacion tenemos : * el monopolar: en el que se genera una diferencia de potencial entre un electrodo de referencia externo a la coclea (en azul) y un electrodo activo de la guia de electrodos * la estimulacion de tierra comun: en la que un electrodo es activo y el resto de los electrodos de la guia actuan de electrodos de referencia * estimulacion bipolar en la que hay un electrodo activo y el de referencia es justo el de al lado. * bipolar mas uno o mas dos igual que la bipolar pero dejando uno o dos electrodos inactivos enmedio.

Modo de estimulación Distribución de la corriente eléctrica Inactivo Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Modo de estimulación Distribución de la corriente eléctrica Inactivo Activo Referencia tierra comun bipolar monopolar bipolar + 1 bipolar +2 Aqui se muestra la distribucion de las lineas de corriente o flujo de corriente en los distintos modos de estimulacion electrica.

Estrategia de codificación Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Estrategia de codificación Clarion Compressed Analog CIS Cochlear MPEAK SPEAK ACE Medel N-of-M En algunos procesadores tambien se puede elegir la estrategia de codificacion de las que ha hablado antes Angel

Bandas de frecuencia asignadas a electrodos Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Bandas de frecuencia asignadas a electrodos 20 Hz 200 Hz 2 kHz 20 kHz Rango espectral audición (20 Hz - 20 kHz) Voz (200 Hz - 6 kHz) Tel. (350 Hz - 3.5 kHz) I.C. típ. (300 Hz - 5 kHz) I. C. máx (200 Hz - 10 kHz) Rango espectral Distribución de los filtros en frecuencia: (Ancho de banda y frecuencia central de cada canal) Lineal, logarítmica, lin-log.... Elegida libremente por el programador Un parametro muy importante es la asignacion de las bandas de frecuencia a cada uno de los electrodos que tambien es un parametro que se puede ajustar en la programacion. En el dibujo represento el rango espectral de un aaudicion normal que va de 20 a 20000 Hz, la voz abarca entre 200 y 6000Hz. Por ejemplo atraves del telefono solo pasan frecuencia comprendidas entre350 y 3500Hz, el resto son filtradas. En los IC tipicamente como muy poco abarcan entre 300 y 5000Hz y como mucho entre 200 y 10KHz, pero todos comprenden el rango frecuencia de la voz, que es lo que se pretende. Cada electrodo tiene asignada una banda de frecuencia con una frecuencia central y un anho de banda y normalmente sigue una escala logaritmica aunque esto lo elige el programador.

Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Tasa de estimulación Es el número de estímulos por segundo en cada electrodo Mejor cuanto más alta Tiempo de repolarización: 2ms Conviene que sea superior a 800 o 1000 disparos por segundo Limitada por: Tecnología del procesador Número de electrodos activos en cada ciclo de estimulación Duración de los pulsos eléctricos La tasa de estimulacion es el numero de estimulos por segundo en cada electrodo y cuanto mas alta sea mejor es, por lo que debido al tiempo de repolarizacion de las celulas ciliadas es conveniente que sea superior a 800 o 1000 disparos por segundo. La tasa de estimulacion hoy en dia esta limitada por la tecnologia del procesador por el numero de electrodos activos en cada ciclo de estimulacion, cuantos menos electrodos mayor numero de disparos pueden hacer y mayor es la tasa de estimulacion., y tambien estan limitados por la duracion de los pulsos electricos.

Mapeo de intensidad (maplaw) Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Mapeo de intensidad (maplaw) Rango dinámico acústico 20 dB 100 dB Nivel estim. eléctrico THR MCL El mapeo de intensidad o maplaw sigue una funcion de este tipo,

Mapeo de intensidad (maplaw) Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Mapeo de intensidad (maplaw) Rango dinámico acústico 20 dB 100 dB Nivel estim. eléctrico THR MCL La forma de esta curva se puede modificar por el programador haciendola lineal o con mayor pendiente de manera que la sensacion auditiva del paciente seria distinta. Sonidos de pocos dB dependiendo de la forma de la curva elegida estimularia con mas o menos corriente haciendo que el paciente perciba los ruidos debiles muy fuertes o debiles.

Control de volumen Niveles estimados Nivel de volumen MCL Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Control de volumen MCL MCL utilizado Niveles estimados THR utilizado THR El control de volumen funciona de modo que el 100% de volumen proporcione al paciente un rango dinamico comprendido entre el umbral y el MCL estimados para el paciente. 0% 100% Nivel de volumen

Control de volumen Niveles estimados Nivel de volumen MCL THR 0% 75% Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Control de volumen MCL Niveles estimados THR Y de modo que un 75% de volumen proporcione al paciente un rango dinamico comprencido entre el 75% del THR medido y el 75% del MCL estimado para el paciente. 0% 75% 100% Nivel de volumen

Control de sensibilidad Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Control de sensibilidad Rango dinámico acústico 20 dB 100 dB Nivel estim. eléctrico THR MCL El efecto del control de sensibilidad soble el mapeo en intensidades es el de eliminar los sonidos por debajo de un cierto umbral

Control de sensibilidad Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Control de sensibilidad MCL Nivel estim. eléctrico THR Por ejemplo de 30dB, o... 20 dB 100 dB Rango dinámico acústico

Control de sensibilidad Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Control de sensibilidad MCL Nivel estim. eléctrico THR 40 dB… los sonidos menores de 40dB los mapea al valor del umbral. 20 dB 100 dB Rango dinámico acústico

Información complementaria Dpto. Teoría de la Señal, Telemática y Comunicaciones – Universidad de Granada Información complementaria Descargas: http://www.ugr.es/~atv Presentaciones y cursos Simulación de percepción con implante coclear Investigación: Programación de procesadores Percepción del sonido con implante coclear Medidas electrofisiológicas: Potenciales evocados Reflejo estapedial