Contribución libre

“Aportes de la Bioingeniería a la Fonoaudiología“

Bioing. Acevedo, Rubén†; Ing. Aldonate, Julio†; Bioing. Bonell, Claudia†; Bioing. Escobar, Sergio†; Bioing. Gentiletti, Gabriel†; Bioing. Mercuri, Carlos†; Flga. Bordenave, Mariel#; Dr. Varela, Mario#; Dr. Epzstein, Daniel*.

Palabras claves: bioingeniería, hipoacusia, audiometría tonal, potenciales evocados auditivos.

Resumen

La Bioingeniería es una de las disciplinas más jóvenes de la ingeniería, en la que sus principios y herramientas se aplican a los problemas presentados por la biología y la medicina. En particular, los mayores aportes de la ingeniería a la medicina se observan en el desarrollo de herramientas de diagnóstico, tratamiento y/o rehabilitación de las discapacidades motoras y/o sensoriales.Las evaluaciones audiométricas y audiológicas, el diagnostico fonoaudiológico de los trastornos de la comunicación humana, la prevención de las deficiencias auditivas, lingüísticas y fonatorias, el empleo de técnicas reeducativas para la recuperación y rehabilitación de la voz, la audición y el lenguaje; son todos campos de acción de la fonoaudiología que utilizan múltiples herramientas tecnológicas aportadas por la bioingeniería.El Grupo de Instrumentación y Procesamiento de Señales Neurofisiológicas (GIPSN) de la Facultad de Ingeniería de la UNER, tiene como objetivo el desarrollo de alternativas novedosas de tratamiento y diagnóstico de patologías orgánicas y funcionales del sistema nervioso mediante electroencefalograma y potenciales evocados. Una de las líneas de investigación es la estimación de la audición de una persona en poblaciones donde es muy difícil, o directamente imposible, realizar una audiometría tonal; tales los casos de neonatos y personas con discapacidad mental, entre otras. En estas situaciones una alternativa viable para realizar esta estimación es mediante la utilización de potenciales evocados auditivos.Otras de las líneas de investigación, llevada adelante en cooperación con instituciones de salud, es la utilización de potenciales evocados de tronco cerebral (PEATC) en la detección automática de hipoacusias en neonatos. La exploración de la capacidad auditiva para detección de hipoacusias en neonatos (screening) es cada vez más frecuente a nivel internacional; ya sea mediante PEATC ó emisiones otoacústicas. Si bien en la actualidad existen equipos comerciales de detección automática de PEATC, sus costos son muy elevados lo que los hacen prácticamente inaccesibles. Es de interés para la Facultad de Ingeniería de la UNER desarrollar tecnología de punta, confiable y de menor costo, con la posibilidad de realizar transferencia a la industria nacional y al sector público.

† Laboratorio de Ingeniería de Rehabilitación e Investigaciones Neuromusculares y Sensoriales Facultad de Ingeniería UNER.# Servicio de Otorrinolaringología; Hospital Materno Infantil San Roque; Paraná.* Centro Integral de la Audición (CEMAR); Secretaría de Salud, Municipalidad de Rosario.

Dirección de contacto: racevedo@bioingenieria.edu.ar

I. Introducción

La Bioingeniería es una de las disciplinas más jóvenes de la ingeniería en la que los principios y herramientas de la ingeniería, ciencia y tecnología se aplican a los problemas presentados por la biología y la medicina. La formación del Bioingeniero comprende una sólida base en ingeniería conjugada con los conocimientos fundamentales de medicina y biología, complementados con materias específicas de aplicación de tecnología: electrónica, informática, robótica, óptica, entre otras; para satisfacer las demandas de la medicina y la biología. La fabricación, la importación y la exportación de tecnología médica esta hoy en crecimiento en la Argentina, haciendo que la demanda de conocimiento en esta área sea mayor y constituya uno de los polos de mayor desarrollo tanto en el mercado médico tecnológico como en el área de la investigación.En particular, los mayores aportes de la ingeniería a la medicina se observan en el desarrollo de herramientas de diagnóstico, tratamiento y/o rehabilitación de las discapacidades motoras y/o sensoriales.Las evaluaciones audiométricas y audiológicas, el diagnóstico fonoaudiológico de los trastornos de la comunicación humana, la prevención de las deficiencias auditivas, lingüísticas y fonatorias, el empleo de técnicas reeducativas para la recuperación y rehabilitación de la voz, la audición y el lenguaje; son todos campos de acción de la fonoaudiología que utilizan múltiples herramientas tecnológicas aportadas por la bioingeniería.En la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Entre Ríos (FIUNER) funciona desde 1994 el Laboratorio de Ingeniería en Rehabilitación e Investigaciones Neuromusculares y Sensoriales (LIRINS). Uno de los grupos de investigación que trabaja en el LIRINS es el Grupo de Instrumentación y Procesamiento de Señales Neurofisiológicas (GIPSN), que tiene como objetivo el desarrollo de alternativas novedosas de tratamiento y diagnóstico de patologías orgánicas y funcionales del sistema nervioso mediante electroencefalograma y potenciales evocados. En este sentido, el GIPSN ha abordado la aplicación de potenciales evocados auditivos para estimación de audimetría tonal y actualmente se encuentra en ejecución un proyecto de investigación cuyo objetivo es el desarrollo de equipos de potenciales evocados para la detección automática de hipoacusias en neonatos. A continuación se describen ambas líneas de trabajo.

II. Desarrollo

II.a Estimación de audiometrías mediante Potenciales Evocados AuditivosLos métodos audiométricos tienen como objetivo la evaluación de la audición, tanto en umbrales liminales como a través del campo acústico [1-2]. Sin embargo, ningún método mide objetivamente realmente lo que una persona escucha. Procedimientos audiométricos convencionales tales como la audiometría tonal liminal y la logoaudiometría, son métodos subjetivos, que dependen de la respuesta del paciente y del examinador, y que dependerán de la capacidad y predisposición del paciente en brindar la respuesta real y esperada. Los potenciales evocados auditivos en sus distintas modalidades, constituyen una herramienta objetiva para la estimación de la audiometría tonal en poblaciones de personas donde es muy

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difícil, o directamente imposible, realizarla; tales los casos de neonatos, personas con discapacidad mental, personas involucradas en procesos legales, entre otras. Los potenciales evocados auditivos de tronco cerebral (PEATC) constituyen una de las modalidades de potenciales evocados auditivos. Los PEATC se presentan como una sucesión de siete picos evocados por un estímulo acústico determinado, que aparecen dentro de los 10 mseg posteriores a la aplicación del mismo. La señal es extraída del electroencefalograma del paciente mediante técnicas de procesamiento de señales, de las cuales la más utilizada es la promediación coherente [3].Dentro de los picos característicos de los PEATC se encuentra el denominado pico V, el cual en adultos posee una latencia media de 5.8 mseg para una estimulación de 70 dB peSPL. La intensidad a la que desaparece este pico puede ser utilizada como estimación del umbral para el estímulo aplicado. En este sentido, dentro del contexto de proyectos de investigación ejecutados por el GIPSN, se registraron y evaluaron PEATC utilizando estímulos específicos en frecuencias (tonos pip y burst) a distintas intensidades de estimulación, con el objetivo de determinar la intensidad a la cual desaparece el pico V para cada una de las frecuencias utilizadas. Los estímulos aplicados son cortos en duración (10 mseg), lo cual es una es una característica implícita al procedimiento, que implica la estimulación de una región acotada de la cóclea, y en consecuencia los PEATC registrados brindan información solo de esa región. Nuestros resultados indican que los umbrales obtenidos por audiometría tonal por vía aérea son menores que los obtenidos por esta técnica, con una diferencia promedio 10 dB peSPL [6]. Otra alternativa para audiometrías objetivas, es utilizar los potenciales evocados auditivos de latencia media (PEALM), los cuales brindan información de los procesos realizados a nivel de la corteza auditiva primaria. Estos presentan una sucesión de 3 a 4 picos que se encuentran entre los 10 mseg. y 60 mseg. posteriores a la aplicación de un estímulo. Uno de ellos, el pico Na, que posee una latencia media de 26 mseg, es generado por porciones de la corteza auditiva primaria, la cual presenta una organización tonotópica [7]. Esta representación permitiría establecer en personas normo oyentes un patrón de distribución de amplitudes del mencionado pico para distintas frecuencias e intensidades de estimulación. En este sentido, el GIPSN ha desarrollado trabajos los cuales se ampliarán a futuro [8].

II.b Detección de hipoacusias en neonatos mediante PEATCActualmente, una de las líneas de investigación del GIPSN comprende el diseño y validación clínica de equipos de potenciales evocados, en los cuales se incorporan herramientas de análisis de señales específicas destinadas al procesamiento de la señal PEATC. Estas son herramientas matemáticas, estadísticas y de inteligencia artificial que pueden aplicarse a los fines de determinar la presencia o no de los picos característicos del registro de PEATC, y que es utilizado para la detección automática de hipoacusias. En particular, esta detección automática es de utilidad en la detección de hipoacusias en neonatos, y constituye la aplicación particular en la cual se ha enfocado el desarrollo del equipo. Si bien en la actualidad existen equipos comerciales de detección automática de PEATC, sus costos son muy elevados lo que los hacen prácticamente inaccesibles. Es de interés para la FIUNER desarrollar tecnología de punta, confiable y de menor costo, con la posibilidad de realizar transferencia a la industria nacional y al sector público.Numerosos autores han sugerido que el período crítico para el desarrollo del sistema auditivo y el lenguaje comienza desde el nacimiento y continúa su desarrollo hasta los dos años. [9-10]. Las experiencias lingüísticas específicas en los primeros seis meses de vida, antes de progresos significativos en el lenguaje, afecta la percepción de los sonidos por parte del infante y su capacidad para aprender. Se ha demostrado que las hipoacusias moderadas a severas en el primer

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año de vida comprometen la voz y la adquisición del lenguaje, así como también impactan en el desarrollo cognitivo y social. Las hipoacusias leves o unilaterales también afectan, pero en menor grado, el desarrollo del lenguaje y el comportamiento del chico. Por todo esto es importante realizar la intervención temprana (es decir, la detección y rehabilitación de las discapacidades auditivas en neonatos menores a 3 meses o en otros casos menores a 6 meses) y de esta manera favorecer la adquisición de la voz y el lenguaje, disminuir la necesidad de educación especial y mejorar la calidad de vida. [11-13]La prevalencia de hipoacusias de moderadas a profundas en recién nacidos, incluyendo pérdidas sensoriales o conductivas, está en el rango de 1 a 3/1000 [12]. Esta prevalencia es sustancialmente mayor si se toman solamente aquellos recién nacidos que presentan algún factor de riesgo al nacer. [14-16]. Es por esto que internacionalmente se apoya, recomienda y/o es mandatoria, la exploración universal de la capacidad auditiva en neonatos para detección de hipoacusias (universal newborn hearing screening) [11-13, 17-19].Los PEATC se han propuesto como una de las herramientas factibles de ser utilizadas para la detección temprana de hipoacusias, con buena especificidad y sensibilidad. La presencia de un PEATC detectable (y en particular de algunas de sus ondas características) es considerada indicativa de la percepción del sonido. El nivel de estímulo mas bajo que evoca esta respuesta detectable es un estimador del valor real del umbral perceptual para el sonido. Existe además una correlación muy alta entre la discapacidad auditiva en los infantes y la alteración en los patrones del PEATC. Muchos estudios han demostrado que PEATC registrados en respuesta a un estímulo del tipo click en la infancia es un muy buen predictor de los umbrales auditivos para los tonos puros en el rango de 2.000 a 4.000 Hz. [21-30]Los PEATC automáticos (ó AABR por su sigla en inglés) es una modificación de los PEATC convencionales, en donde la evaluación se realiza por un nivel de estímulo único (normalmente entre 30 a 40 dB nHL) el cual representa el umbral de audición (normal hearing level) a los clicks en adultos normales. La señal eléctrica es registrada por medio de tres electrodos colocados en la cabeza, la cual luego es procesada por algoritmos matemáticos que extraen la señal útil. Esta señal obtenida es procesada luego para determinar cuando constituye una señal de PEATC válida o no. El empleo de este procesamiento matemático de la señal elimina la necesidad de contar con un observador entrenado en la interpretación de la forma de onda del PEATC, lo cual también impacta en el tiempo de evaluación y costos. [21-25]En el año 2004 se inició un proyecto de investigación y desarrollo en la FIUNER denominado ´“Sistema de Detección Precoz de Hipoacusias en Neonatos´. Este proyecto tiene por objetivo principal el diseño, desarrollo y validación clínica de un equipo de PEATC destinado a la detección automática de hipoacusias en neonatos; el cual puede ser utilizado en un programa de screening auditivo neonatal. Este proyecto se lleva adelante en colaboración con el Hospital Materno Infantil San Roque de la ciudad de Paraná y el Centro de la Audición del Centro de Especialidades Médicas Ambulatorias de la ciudad de Rosario, entidades con quienes la UNER ha establecido convenios para la realización de dichas actividades.

III. Referencias

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