BR112018009825B1 - Aparelho para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo - Google Patents

Aparelho para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo Download PDF

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Ross O'neill
Brendan Conlon
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Abstract

APARELHO PARA USO NO TRATAMENTO DE UM DISTÚRBIO NEUROLÓGICO DO SISTEMA AUDITIVO. Um aparelho para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo uma unidade de processamento de som, uma unidade de estimulação sonora e uma unidade de estimulação somatossensorial; em que a dita unidade de processamento de som compreende: um processador operável para analisar um sinal de áudio e gerar um sinal de áudio modificado e uma pluralidade de sinais de atuação do mesmo representativa do dito sinal de áudio; e em que a dita unidade de estimulação somatossensorial compreende: uma matriz de estimuladores cada um dos quais pode ser independentemente atuado para aplicar uma estimulação somatossensorial a um sujeito e uma entrada para receber a pluralidade de sinais de atuação a partir da dita unidade de processamento de som e direcionar sinais de atuação individuais em um padrão predeterminado a estimuladores individuais na matriz; e em que dita unidade de estimulação sonora compreende uma entrada para receber dito sinal de áudio modificado a partir da unidade de processamento de som e uma saída para transmitir uma estimulação sonora para o sujeito, o sinal de áudio modificado compreendendo uma pluralidade de impulsos de tom de períodos (...).

Description

Campo da invenção
[001] A presente invenção refere-se à transmissão de um estímulo bimodal a um sujeito que sofre de um distúrbio neurológico do sistema auditivo.
Fundamentos da Invenção
[002] O zumbido subjetivo é uma condição intrusiva e debilitante, mais comumente descrita como “zunido nos ouvidos”, que afeta significativamente até 5% da população global. Muitos portadores de zumbido relatam sentir-se angustiados com seus sintomas e relatam uma resultante diminuição na qualidade de vida e na de suas famílias. Os pacientes encontram mais frustração em uma falta percebida de opções de tratamento. Os tratamentos atualmente disponíveis (discutidos abaixo) são limitados, com a grande maioria dos pacientes sendo informados de que não há opções de tratamento e que devem “aprender a conviver com o zumbido”. Isso resultou em desilusão generalizada com as profissões clínicas e demanda reprimida do mercado por uma alternativa de tratamento viável. Os principais especialistas em zumbido reconheceram que os tratamentos atuais são ineficazes e que existe uma necessidade clínica ainda não satisfeita. Eles também enfatizaram que um tratamento que produzisse um efeito pequeno, mas significativo, teria um enorme impacto terapêutico nesse enorme e crescente mercado subatendido.
[003] Tratamentos farmacológicos e não farmacológicos são atualmente usados para controlar os sintomas do zumbido. Estes variam de fármacos não indicados, como Serc, através de diferentes formas de aconselhamento psicológico, incluindo Terapia de Retreinamento do Zumbido (TRT) e Terapia Comportamental Cognitiva (TCC), para dispositivos médicos, como Aparelhos Auditivos, Mascaradores de Ruído e Estimuladores Elétricos. Terapias atuais tendem a prover apenas alívio sintomático temporário e são geralmente escolhidas com base na gravidade da condição. Tratamentos farmacológicos incluem; antidepressivos, vasodilatadores, lidocaína intravenosa, barbitúricos, anti-histamínicos, beta histamina e benzodiazepinas. No entanto, é preferível que tratamentos farmacológicos sejam usados para tratar sintomas coexistentes, como depressão e ansiedade. Geralmente, a ineficácia dos tratamentos farmacológicos foi reconhecida e documentada pelos principais especialistas em zumbido.
[004] O zumbido tem uma faixa diversificada de etiologias, mas é comumente acompanhado por uma perda auditiva de alta frequência ou perda auditiva neurossensorial (SNHL). Há um corpo crescente de evidências científicas de que a perda auditiva causa aumento da excitabilidade neural espontânea e impulsionada por estímulo no tronco e no córtex auditivos, e que essa atividade aumentada está ligada à percepção dos sons ilusórios do zumbido. Duas modalidades reconhecidas podem ser estimuladas para suprimir essa hiperatividade neuropatológica: • Estimulação Auditiva • Estimulação Somatossensorial
[005] EP2 842 530 A1 e EP2 658 491 A1 ambos combinam estimulação auditiva e somatossensorial no tratamento do zumbido. Ao aplicar a neuromodulação multimodal, teorizou-se que estimular as vias neurais dos pacientes por meio dos sentidos somático e auditivo com a mesma informação, sincronizada em tempo, pode aumentar o benefício ao paciente ao longo do tempo, pois pode facilitar o cérebro a aprender qual parte do som percebido é real, e qual parte é ilusória (o zumbido patológico). No entanto, existe uma necessidade de prover um dispositivo melhorado que ofereça vantagens significativas em termos de desempenho e usabilidade quando comparado com a técnica anterior e os tratamentos de zumbido comercialmente disponíveis descritos acima. A presente invenção resolve este problema através de uma transformação alternativa entre as estimulações auditiva e somatossensorial.
Sumário da invenção
[006] É aqui descrito com referência às reivindicações anexas um aparelho e método para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo.
[007] De acordo com a invenção, é proporcionado um aparelho para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo uma unidade de processamento de som, uma unidade de estimulação de áudio e uma unidade de estimulação somatossensorial; em que a dita unidade de processamento de som compreende: um processador operável para analisar um sinal de áudio e gerar um sinal de áudio modificado e uma pluralidade de sinais de atuação do mesmo representativos do dito sinal de áudio; e em que a dita unidade de estimulação somatossensorial compreende: uma matriz de estimuladores, cada um dos quais pode ser atuado independentemente para aplicar uma estimulação somatossensorial a um sujeito, e uma entrada para receber a pluralidade de sinais de atuação da dita unidade de processamento de som e dirigir sinais de atuação individuais em um padrão predeterminado para estimuladores individuais na matriz; e em que a dita unidade de estimulação de áudio compreende uma entrada para receber o dito sinal de áudio modificado da unidade de processamento de som e uma saída para transmitir uma estimulação de áudio ao sujeito, o sinal de áudio modificado compreendendo uma pluralidade de impulsos de tom entre 2ms e 500ms com frequências cobrindo uma banda crítica de audição na faixa de 500Hz e 16kHz.
[008] A estimulação sonora transmitida e a simulação somatossensorial aplicada podem ser aplicadas simultaneamente ao sujeito.
[009] O processador pode compreender adicionalmente um filtro de reforço de banda conformado de acordo com um perfil de modificação predeterminado e em que o processador pode ser operável para modificar de forma espectral o dito sinal de áudio passando o sinal de áudio através do filtro de reforço de banda para gerar o sinal de áudio modificado.
[0010] O perfil de modificação predeterminado pode basear-se em uma inversão de um audiograma do sujeito, em uma frequência de correspondência do zumbido ou pode ser definido de tal que a frequência central do filtro seja correspondente com o aumento de atenuação mais pronunciado de um audiograma do sujeito. O processador pode compreender um filtro corta-faixa de banda calibrado de acordo com um perfil de modificação predeterminado, e em que o processador pode ser operável para modificar de forma espectral o dito sinal de áudio passando o sinal de áudio através do filtro corta-faixa de banda para gerar o sinal de áudio modificado.
[0011] O perfil de modificação predeterminado pode ser arranjado para definir o filtro corta-faixa de banda de modo que o entalhe seja arranjado na frequência de correspondência do zumbido.
[0012] O perfil de modificação predeterminado pode ser definido por um médico.
[0013] O processador pode ser operável para modificar de forma espectral o dito sinal de áudio com base em uma inversão de um audiograma do sujeito.
[0014] Os ditos impulsos de tom podem ser repetidos de forma pseudoaleatória ou como padrões complexos.
[0015] O dito sinal de áudio pode ser de forma espectral amplo ou tipo ruído.
[0016] O dito sinal de áudio modificado pode compreender uma pluralidade de segmentos e em que a unidade de estimulação de áudio pode ser arranjada para reproduzir cada segmento no máximo uma vez dentro de um período de tempo.
[0017] O dito período de tempo pode ser uma vez por mês ou uma vez a cada seis meses.
[0018] O processador pode ser operável para gerar a pluralidade de sinais de atuação como uma sequência variável de tempo de padrões de matriz de saída, em que cada padrão de matriz de saída pode compreender um conjunto de sinais de atuação a serem aplicados à matriz por um período de tempo discreto.
[0019] O padrão de matriz de saída pode compreender um padrão de estimulação aleatório ou um padrão de saída determinístico.
[0020] O processador pode ser arranjado para sincronizar o padrão de matriz de saída com a estimulação sonora.
[0021] O padrão de matriz de saída pode consistir em um padrão de estimulação aleatório compreendendo uma pluralidade de pulsos tendo um período de interpulsos aleatório.
[0022] O padrão de matriz de saída pode compreender uma pluralidade de padrões aleatórios independentes e cada estimulador na matriz de estimuladores pode ser atuado independentemente em resposta ao padrão de matriz de saída.
[0023] Cada padrão de matriz de saída pode ser exclusivo.
[0024] O padrão de matriz de saída pode compreender uma pluralidade dos mesmos padrões de estimulação aleatórios replicados.
[0025] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para aplicar a estimulação somatossensorial continuamente durante um tratamento do sujeito ou em impulsos durante uma sessão de tratamento.
[0026] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser configurada para empregar um marca-espaço de 1 segundo a 1 segundo ou, mais preferivelmente, 1 segundo a 0,1 segundo ou, mais preferivelmente, 5 segundos a 0,5 segundo.
[0027] A unidade de estimulação sensorial pode ser configurada para empregar uma razão de marca-espaço variável, a dita marca variando na faixa de 0,5 segundo a 5 segundos, e o dito espaço variando na faixa de 0,1 segundo a 1 segundo durante um tratamento do sujeito.
[0028] O padrão de matriz de saída pode ser determinístico, o dito padrão tendo um período interpulsos entre 1 e 20 ms e, preferivelmente, entre 2 e 3 ms ou entre 15 e 20 ms.
[0029] O padrão de matriz de saída pode ser determinístico e a estimulação somatossensorial aplicada pode ter um padrão de impulso compreendendo pelo menos quatro pulsos por quadro, em que o número de pulsos pode variar como um padrão com uma média de dois pulsos por quadro ou preferivelmente, o dito padrão pode compreender um máximo de oito pulsos por quadro, em que o número de pulsos pode variar como um padrão com uma média de quatro pulsos por quadro.
[0030] O padrão de matriz de saída pode ser determinístico e em que a estimulação somatossensorial aplicada pode ter uma taxa de quadros entre 20 e 100 quadros por segundo e, de um modo preferido, 43 quadros por segundo.
[0031] O processador pode ser operável para incluir um atraso fixo entre o sinal de áudio modificado e a estimulação somatossensorial.
[0032] O dito atraso fixo pode estar na região de +/- 50 ms.
[0033] O dito processador pode ser operável para configurar o atraso fixo com base em uma resposta auditiva do tronco cerebral do sujeito e respostas auditivas de latência intermediária do sujeito em resposta às estimulações somatossensorial e sonora combinadas.
[0034] O atraso fixo pode ter durações aleatórias variáveis durante um tratamento.
[0035] O processador pode ser operável para programar a pluralidade de sinais de atuação quando a amplitude do sinal de áudio ou o sinal de áudio modificado aumenta para mais do que uma fração predeterminada da amplitude de pico normalizada, em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95.
[0036] O processador pode ser operável para programar a pluralidade de sinais de atuação de modo que o número de sinais de atuação ao longo de um período predeterminado seja proporcional à amplitude do sinal de áudio modificado dentro de uma mesma banda crítica.
[0037] O sinal de áudio pode compreender um primeiro componente de sinal de áudio e um segundo componente de sinal de áudio.
[0038] O primeiro componente de sinal de áudio pode compreender áudio compreendendo uma largura de banda de -3 dB que abrange 50 Hz a 20 kHz ou 500 Hz a 4 kHz.
[0039] O segundo componente de sinal de áudio pode compreender uma paisagem sonora para manter a atenção do sujeito, por exemplo, uma obra musical ou uma gravação de fala humana.
[0040] O segundo componente de sinal de áudio pode ser selecionável pelo sujeito.
[0041] O aparelho pode compreender adicionalmente um misturador para combinar o primeiro e o segundo componentes de sinal de áudio.
[0042] O aparelho pode compreender adicionalmente meios para modificar de forma espectral o sinal de áudio.
[0043] Os meios para modificar de forma espectral o sinal de áudio podem compreender um filtro de reforço de banda tendo uma frequência central correlacionada com uma frequência de queda de um audiograma do sujeito.
[0044] A saída da unidade de estimulação de áudio pode compreender pelo menos um dos auscultadores ou altifalantes localizados próximo ao paciente, transdutores de condução óssea, implantes cocleares, transdutores de áudio intra-auriculares, tais como, auscultadores intra-auriculares ou aparelhos auditivos ou transdutores de áudio auriculares.
[0045] Os auscultadores podem ser arranjados para transmitir áudio com uma frequência na faixa de 20 Hz a 20 kHz, em estéreo de 16 bits com amplitude variável ao longo de uma faixa de 75 dB.
[0046] A unidade de estimulação de áudio pode compreender adicionalmente controles de amplitude para controlar a amplitude da saída da unidade de estimulação de áudio.
[0047] A unidade de estimulação de áudio pode ser arranjada para aplicar a saída como um estímulo monoaural ao sujeito.
[0048] A unidade de estimulação de áudio pode ser arranjada para aplicar a saída como um estímulo binaural ao sujeito.
[0049] O aparelho pode compreender adicionalmente meios para modificar cada canal do estímulo binaural em amplitude e de forma espectral em resposta a um audiograma do ouvido ipsilateral.
[0050] A dita matriz de estimuladores pode ser um arranjo de estimuladores m x n espaçados regularmente.
[0051] A matriz de estimuladores pode ser arranjada aleatoriamente.
[0052] A matriz de estimuladores pode ser arranjada em um padrão de varredura, de modo que cada estimulador no padrão de varredura seja arranjado do bin de menor frequência para o bin de maior frequência.
[0053] A matriz de estimuladores pode ser arranjada em um padrão espiral do bin de menor frequência no interior para o bin de maior frequência no exterior.
[0054] A dita matriz de estimuladores pode incluir entre quatro e sessenta e quatro estimuladores e em que o dito estímulo pode ser um estímulo terapêutico e, de um modo preferido, 32 locais de estimulação, ou, mais preferivelmente, 16 locais de estimulação.
[0055] A dita matriz de estimuladores pode compreender uma matriz adicional de estimuladores configurados para transmitir um pseudoestímulo ao sujeito.
[0056] A matriz adicional de estimuladores pode compreender pelo menos um estimulador e, preferivelmente, dois estimuladores.
[0057] A matriz de estimuladores pode ser configurada como uma matriz dividida tendo dois grupos simétricos de estimuladores configurados para arranjo em lados opostos da linha média da língua.
[0058] A unidade de estimulação somatossensorial pode estar na forma de um corpo dimensionado para ser colocado por via transcutânea ou transmucosa no sujeito.
[0059] A unidade de estimulação somatossensorial pode estar na forma de um corpo arranjado para prover estimulação eletromagnética sem contato com o sujeito.
[0060] A unidade de estimulação somatossensorial pode estar na forma de um corpo dimensionado para ser implantável no sujeito.
[0061] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser dimensionada para ser colocada no ramo maxilar, no ramo mandibular, no ramo oftálmico, no ramo submandibular do Nervo Trigêmeo ou ao longo do nervo Vago ou no nervo acessório ou nos nervos espinhais cervicais, C1 e C2.
[0062] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser dimensionada para ser colocada na região dorsal anterior da língua, na região ventral anterior da língua ou nas gengivas do sujeito.
[0063] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para aplicar estimulação eletromagnética sem contato transorbitalmente, para os núcleos cocleares ou para o córtex auditivo ou para o ramo maxilar, o ramo mandibular, o ramo oftálmico, o ramo submandibular do Nervo Trigêmeo, ao longo do nervo Vago ou para o nervo acessório, ou nervos espinhais cervicais, C1 e C2.
[0064] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para implante no nervo coclear, nos núcleos cocleares, nos núcleos trigeminais, no córtex auditivo ou no nervo Vago.
[0065] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser operável para aplicar uma pluralidade de sinais de atuação na forma de um estímulo elétrico, mecânico, óptico ou térmico.
[0066] O aparelho pode compreender adicionalmente um sistema de monitoração de tratamento.
[0067] O sistema de monitoração do tratamento pode ser arranjado para gravar um ou mais parâmetros do tratamento, os ditos parâmetros selecionáveis a partir de uma lista incluindo duração do uso, hora e data de uso, dados de identificação para identificação única do paciente, parâmetros e medições de estímulos somatossensoriais, parâmetros de áudio e medições ou medições de respostas provocadas.
[0068] O distúrbio neurológico pode incluir zumbido, hiperacusia, misofonia ou fonofobia.
[0069] Uma modalidade adicional da invenção inclui um método de tratamento de sujeitos para um distúrbio neurológico do sistema auditivo compreendendo: aplicar um estímulo auditivo a um sujeito através de uma saída de áudio; e simultaneamente representando o dito estímulo auditivo como uma pluralidade de sinais de atuação em uma unidade de estimulação somatossensorial compreendendo uma matriz de estimuladores, cada um dos quais é independentemente atuável em resposta à pluralidade de sinais de atuação para aplicar uma estimulação somatossensorial ao sujeito.
[0070] O dito tratamento pode ocorrer durante um período por dia entre 5 minutos e 240 minutos, preferivelmente entre 15 minutos e 60 minutos e mais preferivelmente 30 minutos.
[0071] O tratamento pode ser aplicado todos os dias durante pelo menos quatro semanas, preferivelmente todos os dias durante pelo menos 10 semanas e mais preferivelmente todas as datas durante pelo menos seis meses.
[0072] O método pode compreender adicionalmente a obtenção de resposta do paciente no final de cada tratamento.
[0073] O método pode compreender adicionalmente a aplicação do dito estímulo auditivo e estímulo somatossensorial simultaneamente ao sujeito.
[0074] O método pode compreender adicionalmente a obtenção de um audiograma do sujeito.
[0075] O dito estímulo auditivo pode compreender uma pluralidade de impulsos de tom simples ou complexos de períodos entre 2ms e 500ms através de bandas críticas entre 500Hz e 16 kHz.
[0076] Os impulsos de tom são repetidos pseudoaleatoriamente ou como padrões complexos.
[0077] O dito estímulo auditivo pode ser de forma espectral amplo ou tipo ruído.
[0078] O dito estímulo auditivo pode compreender uma pluralidade de segmentos, e em que cada segmento pode ser reproduzido uma vez dentro de um período de tempo. Em uma modalidade, o segmento pode ser reproduzido não mais do que uma vez dentro de um período de tempo.
[0079] O dito período de tempo pode ser uma vez por mês ou uma vez a cada seis meses.
[0080] A pluralidade de sinais de atuação pode compreender uma sequência variável de tempo de padrões de matriz de saída, em que cada padrão de matriz de saída pode compreender um conjunto de sinais de atuação a serem aplicados à matriz por um período de tempo discreto.
[0081] O padrão de matriz de saída pode compreender um padrão de estimulação aleatório ou um padrão de saída determinístico.
[0082] O método pode compreender adicionalmente a sincronização do estímulo auditivo e estímulo somatossensorial.
[0083] O método pode compreender adicionalmente aplicar a estimulação somatossensorial continuamente durante um tratamento do sujeito ou em impulsos durante uma sessão de tratamento.
[0084] A estimulação somatossensorial pode empregar uma marca- espaço de 1 segundo para 1 segundo ou, mais preferivelmente, 1 segundo para 0,1 segundo ou, mais preferivelmente, 5 segundos a 0,5 segundo.
[0085] A estimulação somatossensorial pode incluir uma razão de marca-espaço variável, a dita marca variando na faixa de 0,5 segundo a 5 segundos e o dito espaço variando na faixa de 0,1 segundo a 1 segundo durante um tratamento do sujeito.
[0086] O método pode ainda incluir um atraso fixo entre o sinal de áudio modificado e a estimulação somatossensorial.
[0087] O dito atraso fixo pode estar na região de +/- 50 ms.
[0088] O método pode compreender adicionalmente a configuração do atraso fixo com base nas respostas do tronco cerebral auditivo/somatossensorial e potenciais relacionados com o evento auditivo/somatossensorial dos estímulos auditivo e somatossensorial combinados. Por exemplo, o atraso pode ser baseado em uma resposta auditiva do tronco cerebral do sujeito e respostas auditivas de latência intermediária do sujeito em resposta à estimulação somatossensorial e ao estímulo auditivo.
[0089] O atraso fixo pode ter durações aleatórias variáveis durante o tratamento.
[0090] O método pode compreender adicionalmente a programação da pluralidade de sinais de atuação quando a amplitude do sinal de áudio ou o sinal de áudio modificado aumenta para uma fração predeterminada da amplitude de pico normalizada, em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95.
[0091] O método pode compreender adicionalmente a programação da pluralidade de sinais de atuação de modo que o número de sinais de atuação ao longo de um período predeterminado possa ser proporcional à amplitude do sinal de áudio modificado dentro de uma mesma banda crítica.
[0092] O estímulo auditivo pode compreender um primeiro componente de sinal de áudio e um segundo componente de sinal de áudio.
[0093] O primeiro componente de sinal de áudio pode compreender áudio compreendendo uma largura de banda de -3 dB que abrange 50 Hz a 20 kHz ou 500 Hz a 4 kHz. O segundo componente de sinal de áudio pode compreender uma paisagem sonora para manter a atenção do sujeito, por exemplo, uma obra musical ou uma gravação de fala humana.
[0094] O segundo componente de sinal de áudio pode ser selecionável pelo sujeito.
[0095] A saída de áudio pode compreender pelo menos um dos auscultadores ou altifalantes de alta fidelidade localizados próximos ao paciente, transdutores de condução óssea, implantes cocleares, transdutores de áudio intra-auriculares, como auscultadores intra-auriculares, som da tecnologia de ultrassom ou aparelhos auditivos ou transdutores de áudio auriculares.
[0096] O método pode compreender adicionalmente o controle da amplitude da saída de áudio.
[0097] A aplicação do estímulo auditivo pode compreender a aplicação do estímulo como um estímulo monoaural ao sujeito ou um estímulo binaural ao sujeito.
[0098] O estímulo aplicado pode ser um estímulo binaural e pode compreender adicionalmente a modificação de cada canal do estímulo binaural em amplitude e de forma espectral em resposta a um perfil de áudio do ouvido relevante do sujeito.
[0099] A estimulação somatossensorial pode compreender um pseudoestímulo.
[00100] A estimulação somatossensorial pode compreender estimulação eletromagnética sem contato.
[00101] O método pode compreender adicionalmente a localização da unidade de estimulação somatossensorial nos ramos maxilares, mandibulares, oftálmicos do Nervo Trigêmeo, do ramo submandibular do Nervo Trigêmeo, do nervo acessório, dos nervos da coluna cervical C1 e C2 ou ao longo do nervo Vago.
[00102] O método pode compreender adicionalmente a localização da unidade de estimulação somatossensorial na região dorsal anterior da língua, na região ventral anterior da língua ou nas gengivas do sujeito.
[00103] O método pode compreender adicionalmente a aplicação de estimulação eletromagnética sem contato, como rTMS, transorbitalmente, para os nervos cranianos listados acima ou para os núcleos Trigeminais, núcleos cocleares ou o córtex auditivo.
[00104] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para implante no nervo coclear, nos núcleos cocleares, nos núcleos Trigeminais, no córtex auditivo ou no nervo Vago.
[00105] Os sinais de atuação podem estar na forma de um estímulo elétrico, eletromagnético, mecânico ou térmico.
[00106] O método pode compreender adicionalmente prover um sistema de monitoração de tratamento.
[00107] O sistema de monitoração do tratamento pode ser arranjado para gravar um ou mais parâmetros do tratamento, os ditos parâmetros selecionáveis a partir de uma lista incluindo duração do uso, hora e data de uso, dados de identificação para identificação única do paciente, parâmetros e medidas do estímulo trigeminal, parâmetros e medidas de áudio, parâmetros e medidas audiológicas e psicoacústicas (MML, TLM, correspondência do zumbido, LDL, SOAE, EOAET, EOAPD) ou medidas de respostas provocadas.
[00108] O distúrbio neurológico pode incluir zumbido, hiperacusia, misofonia ou fonofobia.
[00109] Uma modalidade adicional da invenção inclui um dispositivo programado para implementar um tratamento para um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo: meios para aplicar um estímulo auditivo a um sujeito através de uma saída de áudio; e meios para representar simultaneamente o dito estímulo auditivo como uma pluralidade de sinais de atuação em uma unidade de estimulação somatossensorial compreendendo um conjunto de estimuladores, cada um dos quais é atuável de forma dependente em resposta à pluralidade de sinais de atuação para aplicar uma estimulação somatossensorial ao sujeito.
[00110] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para aplicar os ditos estímulo auditivo e estímulo somatossensorial simultaneamente ao sujeito.
[00111] O dito estímulo auditivo pode compreender uma pluralidade de impulsos de tom simples ou complexas de períodos entre 2ms e 500ms através de bandas críticas entre 500Hz e 16 kHz.
[00112] Os impulsos de tom são repetidos pseudoaleatoriamente ou como padrões complexos.
[00113] O dito estímulo auditivo pode ser de forma espectral amplo ou tipo ruído.
[00114] O dito estímulo auditivo pode compreender uma pluralidade de segmentos, e em que cada segmento pode ser reproduzido uma vez dentro de um período de tempo.
[00115] O dito período de tempo pode ser uma vez por mês ou uma vez a cada seis meses.
[00116] A pluralidade de sinais de atuação pode compreender uma sequência variável de tempo de padrões de matriz de saída, em que cada padrão de matriz de saída pode compreender um conjunto de sinais de atuação a serem aplicados à matriz por um período de tempo discreto.
[00117] O padrão de matriz de saída pode compreender um padrão de estimulação aleatório ou um padrão de saída determinístico.
[00118] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para sincronizar o estímulo auditivo e o estímulo somatossensorial.
[00119] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para aplicar a estimulação somatossensorial continuamente durante um tratamento do sujeito ou em impulsos durante uma sessão de tratamento.
[00120] A estimulação somatossensorial pode empregar uma marca- espaço de 1 segundo para 1 segundo ou mais, preferivelmente de 1 segundo a 0,1 segundo, ou mais preferivelmente de 5 segundos a 0,5.
[00121] A estimulação somatossensorial pode empregar uma razão marca-espaço variável, a dita marca variando na faixa de 0,5 segundo a 5 segundos, e o dito espaço variando na faixa de 0,1 segundo a 1 durante um tratamento do sujeito.
[00122] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para incluir um atraso fixo entre o sinal de áudio modificado e a estimulação somatossensorial.
[00123] O dito atraso fixo pode estar na região de +/- 50 ms.
[00124] O atraso fixo pode ter durações aleatórias variáveis durante um tratamento.
[00125] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para programar a pluralidade de sinais de atuação quando a amplitude do sinal de áudio ou o sinal de áudio modificado se eleva a mais do que uma fração predeterminada da amplitude de pico normalizada, em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95.
[00126] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para programar a pluralidade de sinais de atuação de modo que o número de sinais de ativação ao longo de um período predeterminado possa ser proporcional à amplitude do sinal de áudio modificado dentro de uma mesma banda crítica.
[00127] O estímulo auditivo pode compreender um primeiro componente de sinal de áudio e um segundo componente de sinal de áudio.
[00128] O primeiro componente de sinal de áudio pode compreender áudio compreendendo uma largura de banda de -3 dB que abrange 50 Hz a 20 kHz ou 500 Hz a 4 kHz. O segundo componente de sinal de áudio pode compreender uma paisagem sonora para manter a atenção do sujeito, por exemplo, uma obra musical ou uma gravação da fala humana.
[00129] O segundo componente de sinal de áudio pode ser selecionável pelo sujeito.
[00130] A saída de áudio pode compreender pelo menos um dos auscultadores ou altifalantes de alta-fidelidade localizados próximo ao paciente, transdutores de condução óssea, implantes cocleares, transdutores de áudio intra-auriculares, como auscultadores intra-auriculares ou aparelhos auditivos ou transdutores de áudio auriculares.
[00131] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para controlar a amplitude da saída de áudio.
[00132] Meios para aplicar o estímulo auditivo podem compreender meios para aplicar o estímulo como um estímulo monoaural ao sujeito ou um estímulo binaural para o sujeito.
[00133] O estímulo aplicado pode ser um estímulo binaural e pode compreender adicionalmente meios para modificar cada canal do estímulo binaural em amplitude e de forma espectral em resposta a um perfil de áudio do ouvido relevante do sujeito.
[00134] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para ajustar dinamicamente a amplitude do estímulo binaural baseado no MML.
[00135] A estimulação somatossensorial pode compreender um pseudoestímulo.
[00136] A estimulação somatossensorial pode compreender estimulação eletromagnética sem contato.
[00137] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para a localização da unidade de estimulação somatossensorial nos ramos maxilares, mandibulares e oftálmicos do Nervo Trigêmeo, o ramo submandibular do Nervo Trigêmeo, nervo acessório, nervos da coluna cervical C1 e C2 ou ao longo do nervo Vago.
[00138] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para localizar a unidade de estimulação somatossensorial na região dorsal anterior da língua, na região ventral anterior da língua ou nas gengivas do sujeito.
[00139] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para aplicar a estimulação eletromagnética sem contato, tal como rTMS, transorbitalmente, aos nervos cranianos listados acima ou aos núcleos do trigêmeo, núcleos cocleares ou córtex auditivo.
[00140] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para implante no nervo coclear, nos núcleos cocleares, nos núcleos trigeminais, no córtex auditivo ou no nervo Vago.
[00141] Os sinais de atuação podem estar na forma de um estímulo elétrico, eletromagnético, mecânico ou térmico.
[00142] O dispositivo pode compreender adicionalmente meios para prover um sistema de monitoração de tratamento.
[00143] O sistema de monitoração do tratamento pode ser arranjado para gravar um ou mais parâmetros do tratamento, os ditos parâmetros selecionáveis a partir de uma lista incluindo duração do uso, hora e data de uso, dados de identificação para identificação única do paciente, parâmetros e medições do estímulo trigeminal, parâmetros e medições de áudio, parâmetros e medições audiológicos e psicoacústicos (MML, TLM, correspondência do zumbido, LDL, SOAE, EOAET, EOAPD) ou medidas de respostas provocadas.
[00144] O distúrbio neurológico pode incluir zumbido, hiperacusia, misofonia ou fonofobia.
[00145] Uma modalidade adicional da invenção inclui uma unidade de estimulação sonora para tratar um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo: uma entrada para receber um sinal de áudio de uma unidade de processamento de som; um processador para modificar o sinal de áudio recebido para prover uma estimulação sonora; e uma saída para aplicar a estimulação sonora com base no dito sinal de áudio recebido para um sujeito.
[00146] O processador pode compreender adicionalmente um filtro de reforço de banda conformado de acordo com um perfil de modificação predeterminado, e em que o processador pode ser operável para modificar de forma espectral o dito sinal de áudio passando o sinal de áudio através do filtro de reforço de banda para gerar a estimulação de áudio.
[00147] O perfil de modificação predeterminado pode basear-se em uma inversão de um audiograma do sujeito, em uma frequência de correspondência do zumbido ou pode ser definido de modo que a frequência central do filtro seja correspondente com o aumento de atenuação mais pronunciado de um audiograma do sujeito.
[00148] O processador pode compreender um filtro corta-faixa de banda calibrado de acordo com um perfil de modificação predeterminado, e em que o processador pode ser operável para modificar de forma espectral o dito sinal de áudio passando o sinal de áudio através do filtro corta-faixa de banda para gerar a estimulação de áudio.
[00149] O perfil de modificação predeterminado pode ser arranjado para calibrar o filtro corta-faixa de banda, de modo que o entalhe possa ser arranjado na frequência do entalhe do zumbido.
[00150] O perfil de modificação predeterminado pode ser definido por um médico.
[00151] A dita estimulação de áudio pode compreender uma pluralidade de impulsos de tom simples ou complexas de períodos entre 2ms e 500ms através de bandas críticas entre 500Hz e 16Hz.
[00152] Os impulsos de tom são repetidos pseudoaleatoriamente ou como padrões complexos.
[00153] A dita estimulação de áudio pode ser de forma espectral ampla ou tipo ruído.
[00154] A dita estimulação de áudio pode compreender uma pluralidade de segmentos, e em que a unidade de estimulação de áudio pode estar arranjada para produzir cada segmento uma vez dentro de um período de tempo.
[00155] Esse período de tempo pode ser uma vez por mês ou uma vez a cada seis meses.
[00156] O sinal de áudio pode compreender um primeiro componente de sinal de áudio e um segundo componente de sinal de áudio.
[00157] O primeiro componente de sinal de áudio pode compreender áudio compreendendo uma largura de banda de -3 dB que abrange 50 Hz a 20 kHz.
[00158] O segundo componente de sinal de áudio pode compreender uma paisagem sonora para manter a atenção do sujeito, por exemplo, uma obra musical ou uma gravação da fala humana.
[00159] O segundo componente de sinal de áudio pode ser selecionável pelo sujeito.
[00160] A unidade de estimulação de áudio de acordo com qualquer uma das reivindicações 201 a 203 pode compreender adicionalmente um misturador para combinar os primeiro e segundo componentes de sinal de áudio.
[00161] A unidade de estimulação de áudio pode compreender adicionalmente meios para modificar de forma espectral o sinal de áudio.
[00162] Os meios para modificar de forma espectral o sinal de áudio podem compreender um filtro de reforço de banda tendo uma frequência central correlacionada com uma frequência de queda.
[00163] A saída pode compreender pelo menos um dos auscultadores ou altifalantes de alta-fidelidade localizados próximos ao paciente, transdutores de condução óssea, implantes cocleares, transdutores de áudio de ouvido, como auscultadores intra-auriculares, som da tecnologia de ultrassom ou aparelhos auditivos transdutores.
[00164] A unidade de estimulação de áudio pode compreender adicionalmente controles de amplitude para controlar a amplitude da estimulação sonora.
[00165] A unidade de estimulação de áudio pode compreender um estímulo monoaural.
[00166] A estimulação de áudio pode compreender um estímulo binaural.
[00167] A unidade de estimulação de áudio pode compreender adicionalmente meios para modificar cada canal do estímulo binaural em amplitude e de forma espectral em resposta a um perfil de áudio do ouvido relevante.
[00168] O distúrbio neurológico pode incluir zumbido, hiperacusia, misofonia ou fonofobia.
[00169] Uma modalidade adicional da invenção inclui uma unidade de estimulação somatossensorial para tratar um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo: uma entrada para receber uma pluralidade de sinais de atuação, os ditos sinais de atuação representativos de um sinal de áudio; e uma matriz de estimuladores, cada um dos quais pode ser atuado independentemente com base na entrada recebida para aplicar uma estimulação somatossensorial a um sujeito em um padrão predeterminado reflexivo da entrada recebida.
[00170] A unidade de estimulação somatossensorial pode compreender ainda um processador operável para gerar uma pluralidade de sinais de atuação baseados em um sinal de áudio recebido como uma sequência variável de padrões de matriz de saída, em que cada padrão de matriz de saída pode compreender um conjunto de sinais de atuação a ser aplicado à matriz por um período de tempo discreto.
[00171] O padrão de matriz de saída pode compreender um padrão de estimulação aleatório ou um padrão de saída determinístico.
[00172] O processador pode ser configurado para sincronizar o padrão de matriz de saída com uma estimulação de áudio derivada do sinal de áudio recebido.
[00173] O padrão de matriz de saída pode consistir em um padrão de estimulação aleatório compreendendo uma pluralidade de impulsos tendo um período de interpulsos aleatórios.
[00174] O padrão de matriz de saída pode compreender uma pluralidade de padrões aleatórios independentes e cada estimulador na matriz de estimuladores pode ser atuado independentemente em resposta ao padrão de matriz de saída.
[00175] Cada padrão de matriz de saída pode ser exclusivo.
[00176] O padrão de matriz de saída pode compreender uma pluralidade dos mesmos padrões de estimulação aleatórios replicados.
[00177] A estimulação somatossensorial pode ser aplicada continuamente durante um tratamento do sujeito ou em impulsos durante uma sessão de tratamento.
[00178] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser configurada para empregar uma marca-espaço de 1 segundo a 1 segundo ou, mais preferivelmente, 1 segundo a 0,1 segundo ou, mais preferivelmente, 5 segundos a 0,5 segundo.
[00179] A unidade de estimulação sensorial pode ser configurada para empregar uma razão de marca-espaço, a dita marca variando na faixa de 0,5 segundo a 5 segundos, e o dito espaço variando na faixa de 0,1 segundo a 1 segundo durante um tratamento do sujeito.
[00180] O padrão de matriz de saída pode ser determinístico, tendo o dito padrão um período interpulsos entre 1 e 20 ms e, preferivelmente, entre 2 e 3 ms ou entre 15 e 20 ms.
[00181] O padrão de matriz de saída pode ser um determinístico e a estimulação somatossensorial aplicada tendo um padro de impulso compreendendo pelo menos quatro pulsos por quadro, em que o número de pulsos varia como um padrão com uma média de dois pulsos por quadro ou preferivelmente, ou o dito padrão pode compreender em menos oito pulsos por quadro, em que o número de pulsos varia como um padrão com uma média de quatro pulsos por quadro.
[00182] O padrão de matriz de saída pode ser determinístico, e em que a estimulação somatossensorial aplicada tem uma taxa de quadros entre 20 e 100 quadros por segundo e, de um modo preferido, 43 quadros por segundo.
[00183] O processador pode ser operável para incluir um atraso fixo entre a estimulação de áudio derivado do sinal de áudio recebido e a estimulação somatossensorial.
[00184] O dito atraso fixo pode estar na região de +/- 50 ms.
[00185] O dito processador pode ser operável para configurar o atraso fixo com base em uma resposta auditiva do tronco cerebral do sujeito e respostas auditivas de latência intermediária do sujeito em resposta às estimulações somatossensorial e sonora.
[00186] O atraso fixo tem durações aleatórias variáveis durante um tratamento.
[00187] O processador pode ser operável para programar a pluralidade de sinais de atuação quando a amplitude do sinal de áudio ou da estimulação de áudio derivada aumenta para uma fração predeterminada da amplitude de pico normalizada, em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95.
[00188] O processador pode ser operável para programar a pluralidade de sinais de atuação de modo que o número de sinais de atuação ao longo de um período predeterminado possa ser proporcional à amplitude da estimulação de áudio derivada dentro de uma mesma banda crítica.
[00189] A matriz de estimuladores pode ser arranjada aleatoriamente.
[00190] A matriz de estimuladores pode ser arranjada em um padrão de varredura, de modo que cada estimulador no padrão de varredura possa ser arranjado do bin de menor frequência para o bin de maior frequência.
[00191] A matriz de estimuladores pode ser arranjada em um padrão espiral.
[00192] A dita matriz de estimuladores pode incluir entre quatro e sessenta e quatro estimuladores, e em que o dito estímulo pode ser um estímulo terapêutico e, de um modo preferido, 32 locais de estimulação, ou, mais preferivelmente, 16 locais de estimulação.
[00193] A dita matriz de estimuladores pode compreender uma matriz adicional de estimuladores configurados para fornecer um pseudoestímulo ao sujeito.
[00194] A matriz adicional de estimuladores pode compreender pelo menos um estimulador e, preferivelmente, dois estimuladores.
[00195] A matriz de estimuladores pode ser configurada como uma matriz dividida tendo dois grupos simétricos de estimuladores configurados para arranjo em lados opostos da linha mediana da língua do sujeito.
[00196] A unidade de estimulação somatossensorial pode estar na forma de um corpo dimensionado para ser colocado por via transcutânea ou transmucosa no sujeito.
[00197] A unidade de estimulação somatossensorial pode estar na forma de um corpo arranjado para fornecer eletroestimulação sem contato ao sujeito.
[00198] A unidade de estimulação somatossensorial pode estar na forma de um corpo dimensionado para ser implantável no sujeito.
[00199] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser dimensionada para ser colocada no ramo maxilar, no ramo mandibular, no ramo oftálmico, no ramo submandibular ou ao longo do nervo Vago.
[00200] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser dimensionada para ser colocada na região dorsal anterior da língua, na região ventral anterior da língua ou nas gengivas do sujeito.
[00201] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para aplicar eletroestimulação sem contato transorbitalmente, nos núcleos cocleares ou no córtex auditivo.
[00202] A unidade de estimulação somatossensorial pode ser arranjada para implante no nervo coclear, nos núcleos cocleares, nos núcleos trigeminais, no córtex auditivo ou no nervo Vago.
[00203] A estimulação somatossensorial na forma de um estímulo elétrico, mecânico, óptico ou térmico.
[00204] Uma modalidade adicional da invenção inclui um aparelho para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo uma unidade de geração de estímulo e uma unidade de estimulação somatossensorial; a unidade de geração de estímulo operável para analisar um sinal de áudio, o dito sinal de áudio compreendendo um primeiro componente compreendendo um componente de banda larga ou ruído branco e um segundo componente compreendendo uma pluralidade de impulsos de tom de períodos entre 2ms e 500ms e com frequências cobrindo uma banda crítica de audição na faixa de 500Hz e 16kHz, e gera uma pluralidade de sinais de atuação representativos de pelo menos um do primeiro ou do segundo componente do dito sinal de áudio e ainda modifica de forma espectral o dito sinal de áudio para gerar um sinal de áudio modificado binaural para transmitir a um sujeito; e em que a dita unidade de estimulação somatossensorial compreende uma matriz de estimuladores, cada um dos quais pode ser atuado independentemente para aplicar uma estimulação somatossensorial ao sujeito com o sinal de áudio modificado, e uma entrada para receber a pluralidade de sinais de atuação da dita unidade de geração de estimulo e direcionando sinais de atuação individuais em um padrão predeterminado para estimuladores individuais na matriz.
[00205] A unidade de geração de estímulos pode ser ainda configurada para introduzir um atraso entre a pluralidade de sinais de atuação representativos do dito sinal de áudio e o sinal de áudio modificado binaural. Uma modalidade adicional inclui um método de tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo, compreendendo: analisar um sinal de áudio, o dito sinal de áudio compreendendo um primeiro componente compreendendo um uma componente de barda larga e de ruído branco e um segundo componente compreendendo uma pluralidade de impulsos de tom complexas, e gerando uma pluralidade de sinais de atuação representativos do dito sinal de áudio e acionando independentemente uma matriz de estimuladores para aplicar uma estimulação eletrotátil a um sujeito; e modificando de forma espectral o dito sinal de áudio para gerar um sinal de áudio modificado binaural para transmissão ao sujeito; em que a estimulação somatossensorial e o sinal de áudio modificado são aplicados de forma sincronizada ao sujeito; e introdução de um atraso entre a pluralidade de sinais de atuação representativos do dito sinal de áudio e o sinal de áudio modificado binaural.
Breve descrição dos desenhos
[00206] Várias modalidades não limitativas da tecnologia aqui descrita não serão descritas com referência específica às figuras seguintes. Deve ser apreciado que as figuras não são necessariamente desenhadas em escala.
[00207] A figura 1 é um sistema de acordo com a presente invenção.
[00208] A Figura 2 é um dispositivo intraoral de acordo com um aspecto da presente invenção.
[00209] A Figura 3 é uma configuração de microcontrolador de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00210] A Figura 4 é um esboço de amostra de uma matriz dividida de acordo com a presente invenção.
[00211] A Figura 5 é um esboço de amostra de uma matriz única de acordo com a presente invenção.
[00212] A Figura 6 é uma visão geral dos padrões de estímulo eletrotáteis de acordo com um aspecto da invenção.
[00213] A Figura 7 é um diagrama de amostra de um sistema implementado por microcontrolador de acordo com uma modalidade da invenção.
[00214] As Figuras 8 a 14 ilustram a transformação entre estimulações sonora e somatossensorial e ilustram como um dos canais binaurais é transformado para uso em uma topologia de estimulador de matriz dividida de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00215] A Figura 15 ilustra o desempenho em resposta ao tratamento ao longo de um período de tratamento de 10 semanas em resposta a ensaios clínicos realizados de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00216] A Figura 16 é um método de tratamento de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00217] A Figura 17 é um esquema de um áudio ao mapeamento somatossensorial de acordo com uma modalidade da presente invenção.
[00218] A Figura 18 é um diagrama de temporização de um áudio para mapeamento somatossensorial de acordo com uma modalidade da presente invenção.
Descrição Detalhada dos Desenhos
[00219] Os aspectos da tecnologia mencionados acima, bem como aspectos adicionais, serão agora descritos em maior detalhe. Os aspectos podem ser usados individualmente, todos juntos ou em qualquer combinação de dois ou mais, pois a tecnologia não é limitada a esse respeito.
[00220] A presente invenção combina estimulação bimodal auditiva e somatossensorial para melhorar os sintomas de um distúrbio neurológico do sistema auditivo. Os distúrbios neurológicos do sistema auditivo incluem, por exemplo, zumbido, hiperacusia, misofonia ou fonofobia. Por conveniência apenas, o zumbido é referido nos exemplos abaixo, no entanto, será apreciado que os sistemas descritos podem ser estendidos a qualquer um dos distúrbios. Um sistema de amostra de acordo com a invenção e como mostrado na Figura 1, incluindo uma unidade de geração de estímulo 101 ou controlador e uma unidade de estimulação somatossensorial 102. O controlador recebe um sinal de áudio como uma entrada e gera uma pluralidade de sinais de atuação representativos do sinal de áudio. Esta pluralidade de sinais de atuação é transmitida à unidade de estimulação somatossensorial 102. O controlador 101 também gera um sinal de áudio modificado binaural correspondente à transmissão a um sujeito a ser tratado. A transmissão do sinal de áudio modificado pode ser realizada usando auscultadores ou transdutores de áudio 103 como mostrado na Figura 1. Enquanto mostrado como parte do sistema na figura 1, este é apenas um exemplo e o sistema pode ser fornecido sem os auscultadores. Enquanto estes auscultadores são apresentados por cima dos auscultadores auriculares, será apreciado que qualquer outro mecanismo de transmissão de áudio pode ser utilizado, por exemplo, altifalantes localizados proximamente ao paciente, transdutores de condução óssea, implantes cocleares, transdutores de áudio de ouvido, como auscultadores intra- auriculares ou aparelhos auditivos, tecnologia de som a partir de ultrassom ou transdutores de áudio auriculares. Os auscultadores mostrados na Figura 1, em uma modalidade preferida, são arranjados para fornecer áudio estéreo com uma resposta de frequência de -3dB de 20 Hz a 20 kHz, e uma faixa dinâmica de > 90dB.
[00221] As estimulações auditiva e somatossensorial são transmitidas substancialmente simultaneamente a um paciente. Esta transmissão simultânea introduziu um atraso fixo entre áudio e somatossensorial (até +/-50 ms). Alternativamente, uma variação aleatória no atraso entre estímulos auditivos e somatossensoriais (até +/- 50 ms) com uma função de densidade de probabilidade retangular, ou até um desvio padrão de 20ms para uma função de densidade de probabilidade Gaussiana) pode ser introduzida para cobrir uma ampla faixa de latências ao longo de uma sessão de tratamento.
Unidade de estimulação somatossensorial
[00222] A unidade de estimulação somatossensorial em uma modalidade preferida é referida como tonguetip® e é um dispositivo intraoral (IOD). O IOD da Figura 1 está dimensionado para ser localizado na ponta (região dorsal anterior) da língua do sujeito em tratamento. Será apreciado, no entanto, que o dispositivo também pode ser dimensionado para estar localizado em qualquer parte do sujeito, em que um nervo relevante para o tratamento do distúrbio neurológico pode ser estimulado, por exemplo • Transcutâneo, por exemplo no i. Bochecha (ramo maxilar do Nervo Trigêmeo) ii. Mandíbula (ramo mandibular do Nervo Trigêmeo) iii. Testa (ramo oftálmico do Nervo Trigêmeo) iv. Pescoço (ramo submandibular do Nervo Trigêmeo) v. Ouvido /pavilhão auricular (nervo Vago.) vi. Lábios (ramo mandibular do Nervo Trigêmeo) vii. Ombros e Pescoço (Nervo Acessório, nervos da coluna cervical C1 e C2) • Transmucosa i. Região dorsal anterior da língua (ramo lingual mandibular do Nervo Trigêmeo) ii. Região anteroventral da língua (nervo hipoglosso) iii. Gengivas (ramo maxilar do Nervo Trigêmeo) • Sem contato, no entanto, isso se aplica somente a uma estimulação eletromagnética (por exemplo, por exemplo, Estimulação Magnética Transcraniana Repetitiva, (rTMS)) • Como acima (ambos os sítios transcutâneos e transmucosais) OU • Núcleos do trigêmeo • Núcleos cocleares • córtex auditivo • Implantável • Como acima (ambos os sítios transcutâneos e transmucosas) OU • nervo coclear/auditivo • Núcleos cocleares • Núcleos do trigêmeo • Córtex auditivo • nervo Vago.
[00223] Na modalidade mostrada na Figura 1, a unidade de estimulação somatossensorial é referida como um tonguetip® e é um dispositivo intraoral (IOD). A configuração mostrada na Figura 1 refere-se a uma primeira modalidade em que a unidade de geração de estímulo localizada remotamente do IOD na unidade de controle 101. Nos exemplos abaixo, esta configuração é referida como MB1. Em uma configuração alternativa, referida como MB2, a unidade de geração de estímulo pode estar localizada localmente ao IOD 102, por exemplo, utilizando um microcontrolador ou outro dispositivo programável para gerar os estímulos.
[00224] O IOD ou unidade de estimulação somatossensorial inclui uma matriz de estimuladores 1022, cada um dos quais pode ser atuado independentemente para aplicar uma estimulação somatossensorial a um sujeito de forma sincronizada com o sinal de áudio modificado. Na configuração MB1 em que o IOD é controlado pelo controlador 101, será apreciado que seja necessário um comparador para cada estimulador no arranjo, de modo a acionar cada estimulador ou eletrodo. Estes comparadores podem estar localizados na placa de circuito no controlador 101. Na configuração MB2, o microcontrolador é configurável para acionar os eletrodos ou estimuladores diretamente, o dito microcontrolador e componentes de suporte podem estar localizados na placa de circuito impresso 1021. Esta configuração minimiza o componente contar e, assim, o custo. A PCB 1021 e a matriz 1022, como mostrado na Figura 2, são encapsuladas dentro de uma unidade moldada 1023. Em uma modalidade, a unidade moldada é sobre moldada. Um tal processo de moldagem é adequado para um processo de moldagem por injeção, minimizando assim o custo do IOD. Será apreciado que, para vedar o IOD, um revestimento de Parileno C, por exemplo, pode ser aplicado à PCB antes da moldagem para vedar o mesmo. Parileno é um microfilme de polímero hidrofóbico aplicado por deposição de Vapor Químico. Os dímeros de parileno são vaporizados e convertidos em um monômero a 690°C. É então introduzido em uma câmara de vácuo onde forma um revestimento de polímero em temperatura ambiente. Aplicar uma camada de Parileno C de 12-15μm veda o IOD e mitiga os riscos associados ao ingresso de saliva na PCBA, lixiviação de toxinas, nova saída e ser ingerida pelo sujeito.
[00225] Para gerar uma percepção ou sensação forte usando a estimulação da matriz de IOD na configuração do MB2, uma tensão de pico de condução de pelo menos 5V pode ser necessária. Um arranjo microcontrolador exemplificativo é mostrado na Figura 3. O microcontrolador 301 é um microcontrolador de 16 bits, no entanto, pode também ser um microcontrolador de 8 ou 32 bits, um FPGA, chip personalizado ou semelhante. O microcontrolador inclui uma pluralidade de entradas e uma pluralidade de saídas 302 arranjadas para acionar cada eletrodo individual na matriz de estimulador. Os eletrodos podem ser eletrodos de aço inoxidável. Cada linha que conduz os eletrodos tem um elemento capacitivo 303 na mesma para impedir que correntes contínuas fluam através do sujeito.
[00226] Na configuração do MB1, a fonte de alimentação fornecida à entrada de tensão do IOD é fornecida pelo controlador ou pela unidade de geração de estímulo remota do arranjo. Na configuração alternativa do MB2, se o IOD for alimentado pelo controlador, nenhum circuito de regulação adicional é necessário dentro do próprio IOD e, consequentemente, o custo e o requisito do componente para o IOD são reduzidos. Uma capacitância de desacoplamento local (não mostrada) pode ser fornecida na linha de acionamento da MCU para fornecer os piores transientes fundidos devido à comutação do acionamento do eletrodo. Na configuração proposta, a MCU 301 aciona cada eletrodo por meio do capacitor em série 303 na linha de acionamento do GPIO para o eletrodo. Essa configuração facilita a ativação de um subconjunto de eletrodos em qualquer instância no tempo, permitindo que todos os outros eletrodos atuem como um trajeto de retorno atual do estímulo.
[00227] O IOD pode ser destacável do controlador ou pode estar integrado no mesmo. Um Barramento Serial Universal, USB, opcionalmente com sobremoldagem personalizada ou outro conector pode ser fornecido para conexão com o controlador. Este outro conector pode não fazer interface com os equipamentos não médicos. A superfície superior do conjunto de eletrodos dentro do encapsulamento 1023 que entra em contato com a membrana mucosa é mascarada de modo que uma interface eletrodo-membrana não seja afetada pelo processo de revestimento. Será apreciado que o material de mascaramento deve ser biocompatível. Parileno C como descrito acima é quimicamente inerte e biocompatível.
[00228] Embora aqui descrito como intraoral, será apreciado que uma matriz adequada possa compreender duas ou mais matrizes. Essas matrizes podem estar contidas em dispositivos separados e, por exemplo, podem estar localizadas na parte de trás do pescoço, ou divididas entre um lado da face (mandíbula) e a face oposta lado do rosto. Em uma modalidade adicional, a unidade de estimulação somatossensorial compreende também uma segunda matriz que compreende pelo menos dois estimuladores (não mostrados nas figuras). Esses estimuladores estão em um arranjo, arranjados em relação à matriz de estimuladores e configurados para fornecer um pseudoestímulo ao sujeito. Este pseudoestímulo inclui canais de estímulos adicionais que são configuráveis para prover uma sensação de um efeito ao paciente, mas que não fazem parte do estímulo terapêutico. O objetivo destes é nos casos em que o principal estímulo emitido pela primeira matriz não é perceptível, ou fracamente perceptível. O pseudoestímulo pode ser ativado para melhorar ou aumentar a sensação percebida pelo paciente. Além disso, esta instalação auxilia em ensaios clínicos nos quais é necessário um tratamento “falso”. Este pseudoestímulo pode ser implementado com um único estímulo ou dois canais de estímulo, no entanto, qualquer número de canais de estímulo pode ser facilitado. Em uma configuração, o pseudoestímulo é assíncrono para qualquer estímulo auditivo. Além disso, pode ter um ciclo de pouco trabalho em relação ao estímulo terapêutico. Além disso, o pseudoestímulo pode estar bloqueando naturalmente.
[00229] Em uma modalidade alternativa, o dito pseudoestímulo pode ser induzido através do IOD 102 sem quaisquer estimuladores adicionais. Isto é conseguido através da multiplexação no tempo do pseudoestímulo com o estímulo do tratamento. Neste cenário, uma razão de marca:espaço de no máximo 10% seria necessária para transmitir percepção de estímulo significativa ao sujeito, enquanto dispensa o estímulo de tratamento por pelo menos 90% da duração da sessão de tratamento.
[00230] As principais restrições no projeto de um sinal de áudio adequado para a estimulação auditiva de um sujeito são apresentadas na tabela 1 abaixo.
[00231] Em um primeiro exemplo (MB1), foram escolhidas duas faixas de áudio, nomeadamente “Forest Raindrops” de Relax With Nature como primeiro plano, som de banda larga e Erik Satie, “Gnossiennes” e “Gymnopodies” interpretadas por Reinbert de Leeuw. A mixagem foi realizada da seguinte maneira: Ambas as trilhas de áudio foram extraídas para arquivos wav de 16 bits a 44.1kHz e normalizadas para -0.1dB. Compressor Waves L3 pode ser usado em ambos, com um ajuste de limite de -12dB, sem pontilhamento, outras configurações padrão. A amplitude do Satie foi reduzida em 18dB, aplicou-se extra reverberação (para intensificar a ilusão da música vinda da distância) e foi então misturada com os Forest Raindrops com um ganho geral de -1dB para evitar a saturação durante a mixagem. A mixagem resultante foi truncada para 30 minutos, e um curto terminal de entrada crescendo e terminal de saída decrescendo, antes de ser exportada como um arquivo wav de 16 bits de 44.1kHz.
[00232] Em um exemplo alternativo (MB2), as duas bandas sonoras escolhidas incluíram “Forest Raindrops” de Relax With Nature como primeiro plano, som de banda larga e Erik Satie, “Gnossiennes” e “Gymnopodies” interpretadas por Therese Fahy (a requerente encomendou Therese Fahy para realizar estas obras, que foram gravadas no RTE Radio Studio 1 nos dias 7 e 8 de janeiro de 2015, em um piano de cauda Steinway. A mixagem foi realizada da seguinte forma: As duas faixas de áudio foram extraídas para arquivos wav de 16 bits a 44.1kHz e normalizadas para -1dB (para pré-compensação da redução de ganho geral de -1 dB aplicada na mixagem de áudio da primeira configuração). Compressor Waves L3 foi usado em ambos, com um ajuste de limite de -12dB, sem dither, outras configurações padrão.
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Tabela 1.
[00233] Quatro versões da trilha sonora foram criadas: • Com o Satie misturado a uma amplitude de -12dB • Com o Satie misturado a uma amplitude de -15dB • Com o Satie misturado a uma amplitude de -18dB • Sem componente musical na mixagem
[00234] As mixagens resultantes foram truncadas para 31,5 minutos, e um curto terminal de entrada crescendo e decrescendo, antes de serem exportadas como arquivos wav de 44 bits de 16 bits.
[00235] Os arquivos acima são apenas exemplos e será apreciado que outras combinações de estímulos de áudio possam também ser implementadas desde que satisfaçam os critérios de concepção definidos acima. O sistema, conforme descrito acima, também pode ter a facilidade de selecionar um dentre vários arquivos. Esses arquivos podem ser selecionáveis pelo sujeito.
[00236] Após a determinação da entrada de áudio, uma filtragem adicional de estímulo de áudio é implementada. A maioria dos pacientes com zumbido sofre de perda auditiva em uma ou mais frequências, com o zumbido mais comumente associado ao lado ipsilateral à sua perda auditiva. Para garantir a estimulação auditiva adicional nas bandas de frequência de maior perda auditiva e/ou na frequência de correspondência do zumbido, é implementado um filtro de reforço para facilitar a compensação das bandas de frequência relevantes.
[00237] As restrições da filtragem incluem: • ter a frequência central configurável pelo médico quando o dispositivo estiver sendo instalado no paciente, onde o conjunto de frequências de configuração disponíveis também é coberto por um audiômetro padrão de alta frequência (250, 500, 750, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 6000, 8000, 10000, 12500 Hz, etc.) • para compensar o ganho do áudio em 12 dB na frequência central (para que uma implementação de filtro biquad padrão possa ser usada) • para ter uma largura de banda de impulso fixa (em proporção à frequência central), de metade da frequência central.
[00238] Assim, um conjunto de filtros é configurável. Para atender o conjunto de restrições acima os filtros são configuráveis como a seguir na Tabela 2 (este exemplo representa a configuração MB2).
[00239] A filtragem de estímulo de áudio na configuração MB1 é a mesma, exceto que as bandas de 10kHz e 12.5kHz não foram utilizadas, porque o tempo utilizado apenas um audiômetro padrão (avaliações audiológicas realizadas até e incluindo 8kHz).
[00240] Os filtros acima são apenas exemplos e, nesse caso, projetados para facilitar a implementação e a baixa potência de processamento para implementar. Esses filtros modificam de forma espectral a entrada de áudio para compensar um déficit no perfil de audição. Por exemplo, aplicar um filtro de reforço de banda com frequência central correlacionada à frequência de queda, conforme determinado pelo audiograma do paciente, compensará o déficit. Um filtro de reforço de banda pode ser calibrado de acordo com o maior afastamento do audiograma do paciente com metade da largura de banda do filtro de reforço entre 0.5 e 1.5 oitavas normalizadas para a frequência central, e com uma magnitude de reforço de pelo menos 12dB.
[00241] Alternativamente, o filtro pode ser um filtro de reforço calibrado com base no inverso do audiograma do sujeito no ouvido ipsilateral e o filtro pode ser configurado para compensar déficits de pelo menos 30dB e operáveis no intervalo de 500 Hz a 16kHz. Será apreciado que outras implementações de filtro podem ser implementadas que são melhores em compensar a perda de audição do sujeito.
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Tabela 2
Método de estimulação auditiva
[00242] Será apreciado que o uso de auscultadores de alta fidelidade sobre a ouvido, juntamente com o processamento de sinal necessário, é um método adequado de fornecimento de estímulo auditivo de acordo com a presente invenção, devido à ampla tolerância dos usuários/pacientes aos mesmos e ao alto grau de conforto que proporcionam ao paciente. Em situações particulares, pode ser preferível usar outros transdutores, incluindo aparelhos auditivos, altifalantes próximo e implantes cocleares. A tabela a seguir descreve cenários em que outros transdutores podem ser necessários.
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Tabela 3
[00243] Dos muitos métodos de distribuição da estimulação somatossensorial ao nervo craniano V (trigêmeo), a estimulação elétrica (vulgarmente referida por estimulação eletrotátil, ETS) é implementada de acordo com a presente invenção pelas seguintes razões: • É altamente versátil • Um alto grau de controle das despolarizações nervosas é possível, controlando o tempo, amplitude, topografia e modo de entrega (tensão versus modo de corrente) do estímulo elétrico. • Dispositivos que transduzem eletricamente o estímulo somatossensorial podem ser fabricados de forma econômica (em comparação com os métodos eletromecânicos de transdução, por exemplo) • Outros métodos de estimulação somatossensorial também podem ser usados, por exemplo • Transdução de vibração (por exemplo, através de um conjunto de pinos vibratórios) • Transdução de força (por exemplo, através de uma matriz de pinos controlados por força, semelhante a um visor em Braille eletrônico) Tais métodos podem ser usados em situações em que a estimulação elétrica não é viável, por exemplo • durante investigações em que os efeitos da estimulação precisam ser avaliados simultaneamente à fMRI. • em situações em que não é possível determinar se o nível de estimulação elétrica é muito alto (superestimulação) ou muito baixo (estimulação de sublimiar). Isto é especialmente pertinente se o MOA estiver principalmente nos níveis subcorticais, onde o nível ótimo de estímulo elétrico pode de fato ser menor do que aquele que é perceptível (já que a percepção ocorre no nível cortical). Também é pertinente quando a frequência do estímulo elétrico é tão alta que mantém as fibras nervosas alvo em um estado constante de despolarização (mas ainda induz uma percepção devido ao efeito de parestesia), ou onde a amplitude do estímulo elétrico é tão alta que a intensidade de campo sob eletrodos adjacentes ao eletrodo ativo que fibras nervosas não alvo estão sendo despolarizadas.
[00244] A estimulação mecânica pode ser facilmente ajustada a um nível que não seja nem muito alto, nem muito baixo, já que o nível qualitativo de percepção que o paciente relata será proporcional ao grau de impulsos nervosos que passam pelas estruturas subcorticais.
[00245] De acordo com as modalidades da presente invenção, a estimulação somatossensorial é aplicada à superfície ântero-dorsal da língua. Será apreciado que a língua é uma superfície da mucosa que é revestida com um eletrólito de reenchimento (saliva) que aumenta a estimulação elétrica transcutânea. Além disso, a superfície ântero-dorsal da língua possui uma das mais altas densidades de nervos somáticos no corpo humano e, como resultado, tem uma representação desproporcionalmente grande no homúnculo somatossensorial. Ao contrário de muitas tecnologias de neuromodulação atualmente existentes para tratamento de condições neurológicas (por exemplo, estimulação do nervo Vago para o tratamento do Zumbido, (De Ridder, Dirk, et al. “Safety and efficacy of vagus nerve stimulation paired with tones for the treatment of tinnitus: a case series.” Neuromodulation: Technology at the Neural Interface 17.2 (2014): 170-179.), a língua pode ser estimulada sem qualquer intervenção cirúrgica.
[00246] O ramo lingual do Nervo Trigêmeo inerva a superfície anterior da língua. Estudos demonstraram que existem importantes conexões anatômicas e funcionais entre o Nervo Trigêmeo e estruturas auditivas centrais, como os núcleos cocleares.
[00247] No entanto, embora aqui descrito com referência à superfície ântero-dorsal da língua, outros locais de estimulação podem ser utilizados, em particular locais que permitem a estimulação transcutânea de vários ramos do Nervo Trigêmeo, nervo Vago ou nervos C1/C2.
[00248] Um dos principais parâmetros no que se refere à implementação de sistemas de neuromodulação bimodal é o da largura de banda do sinal representada. Por exemplo, a taxa de informação do estímulo auditivo pode ser definida muito alta, uma vez que o aparelho auditivo humano é capaz de decodificar sons muito complexos.
[00249] A codificação perceptual de sinais auditivos complexos só pode alcançar alta fidelidade com 64kbits/s ou superior para faixa dinâmica de 16 bits, largura de banda de 12kHz (taxa de amostragem de 24.050kHz e cobertura de 8 faixa de oitava de cerca de 50 Hz a 12 kHz), mesmo quando se utiliza os mais avançados algoritmos de codificação perceptual (por exemplo, AAC, Vorbis/OGG).
[00250] Como será descrito mais adiante, a faixa dinâmica de codificação perceptual para amplitude via eletroestimulação na língua é de aproximadamente 9 níveis, incluindo zero (que pode ser representado digitalmente com 4 bits de informação), e a faixa de frequência de operação limitada entre 500Hz e 8kHz (uma faixa que abrange 4 oitavas).
[00251] Portanto, um mínimo de 8 kBits/s (== 64kBits * (4/16) bits * (4/8) oitavas) de informação equivalente precisaria ser codificado no domínio somatossensorial para estimulação de alta informação.
Áudio para mapeamento somatossensorial
[00252] Vários tipos de mapeamento entre o estímulo sonoro e sensorial são possíveis, alguns dos quais são descritos na tabela 4. O MB1 e o MB2 utilizam transformações espectrais com alta resolução temporal e de baixa frequência, devido à resolução de frequência limitada requerida (bandas críticas de acordo com a escala Bark, ver abaixo) e a eficiência de implementação resultante._Será apreciado que o mapeamento temporal e espectral do áudio para a estimulação somatossensorial maximiza a probabilidade de alta eficácia.
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Mapeamento Espectral
[00253] A informação espectral pode ser mapeada para informações somatossensoriais de várias maneiras, incluindo: • Codificação de posição de pulso dos sinais ETS • Codificação de amplitude de pulso dos sinais ETS • Mapeamento Tonotópico - um eletrodo atribuído a cada região de frequência
[00254] O MB1 e o MB2 utilizam um mapeamento tonotópico, semelhante ao que ocorre na cóclea (onde frequências diferentes causam uma disseminação tonotópica da estimulação de células ciliadas).
[00255] A esse respeito, o estímulo auditivo é analisado como um número discreto de segmentos de frequência, e cada bin de frequência é atribuído a um de uma multiplicidade de eletrodos na matriz, cobrindo a faixa de frequências que são tipicamente afetadas na perda de audição relacionada à idade e induzida por ruído (como mostra a pesquisa que na maioria dos casos o zumbido tonal subjetivo ocorre em uma banda de frequência próxima à frequência de imersão (perda auditiva induzida por ruído) ou frequência de corte (para perda auditiva neurossensorial relacionada à idade ou ototoxicidade) do paciente.
Arranjo Espacial de Eletrodos
[00256] Dois arranjos espaciais separados dos eletrodos são considerados, cada um com vantagens sobre o outro, conforme mostrado na Tabela 4. Para o MB1, como usado nas investigações clínicas em 2012, a abordagem de matriz única é usada. A abordagem de matriz única também é utilizável para a configuração do MB2, no entanto, o MB2 também pode ser configurado para utilizar a configuração de matriz dividida.
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Tabela 5 Estimulação Somatossensorial - Codificação Espectral Dado que há um número finito de eletrodos possíveis no projeto do hardware, a codificação espectral é tal que cada eletrodo é mapeado para um determinado bin de frequência. A escolha de uma divisão e alcance apropriados que esses segmentos de frequência abranjam é de importância crítica para o projeto do sistema. Quatro escolhas possíveis para o espaçamento dos segmentos de frequência são consideradas: • Linear • Logarítmica (base2) • Perceptiva (como uma escala Mel) • Escala de Bark (baseada em bandas críticas)
Codificação espectral linear Codificação espectral linear
[00257] A codificação espectral usando escala linear não é a ideal porque nenhuma parte do sistema auditivo humano, seja em tom ou amplitude, opera em uma escala linear (nossa percepção de tom e volume sonoro está em escalas logarítmicas). Uma escala linear é muito ineficiente em representar tons que se estendem ao longo de uma faixa tão significativa da nossa audição, e como resultado resultaria em um peso altamente desproporcional para as frequências mais altas em nossa faixa auditiva do que as frequências mais baixas.
Codificação espectral logarítmica (base2)
[00258] Uma escala logarítmica (base2) é mais adequada que uma escala linear, especialmente onde o estímulo de áudio é composto de música harmônica. No entanto, não combina muito bem com a fisiologia da cóclea (conforme a teoria do lugar), especialmente em frequências mais altas (onde as escalas perceptuais são mais apropriadas). Uma vantagem, no entanto, é que os acordes ou harmônicos em qualquer componente musical se alinhariam com os padrões dos eletrodos, enquanto que na escala perceptual (como escala Mel ou Bark) apenas os acordes dissonantes se alinhariam com os padrões dos eletrodos.
Codificação espectral perceptual (escala Mel)
[00259] Uma das escalas perceptivas mais populares para representar a faixa de frequência humana é a escala Mel (uma escala em que os tons são perceptivamente equidistantes um do outro) (Stevens, Stanley S. “On the psychophysical law.” Psychological review 64.3 (1957): 153; Stevens, Stanley S., and John Volkmann. “The relation of pitch to frequency: A revised scale.” The American Journal of Psychology (1940): 329-353). Baseia-se em experiências psicoacústicas em humanos, onde as etapas resultantes na escala são julgadas equidistantes no tom. Não é linear em relação à escala log (base2) e, como tal, os harmônicos dentro de tons simples ou complexos não se alinharão com segmentos de frequência espaçados de acordo com a escala Mel, especialmente nas frequências mais altas.
Escala de Bark (bandas críticas psicoacústicas)
[00260] Uma escala perceptiva menos popular para representar a faixa de frequência humana é a escala Bark (uma escala em que os tons são perceptivamente equidistantes entre si) (Wicker, Eberhard. “Subdivision of the audible frequency range into critical bands (Frequenzgruppen).” The Journal of the Acoustical Society of America33 (2) (1961): 248.). Como a escala Mel, ela é baseada em experimentos psicoacústicos em humanos, onde as etapas resultantes na escala são julgadas equidistantes no tom. No entanto, ao contrário da escala Mel, ela é dividida nitidamente nas bandas críticas da audição humana (a banda crítica é a faixa de frequências de áudio na qual um segundo tom interferirá na percepção do primeiro tom pelo mascaramento auditivo).
[00261] De acordo com as modalidades aqui descritas, segmentação de frequências base das modalidades MB1 e MB2 nas bandas críticas da escala Bark quando existem eletrodos limitados disponíveis (como no desenho de matriz dividida), e uma escala logarítmica (base2) quando há menos de uma limitação no número de eletrodos (como no projeto de matriz única).
Limites do Bin Espectral do Estímulo Somatossensorial
[00262] Para fazer o uso mais eficiente dos recursos disponíveis (em termos de complexidade do sistema, o número de eletrodos disponíveis, etc.), a faixa, ou limites, sobre os quais os segmentos de frequência são distribuídos, é necessário considerar. Começando na frequência mais alta, quando o teste é realizado acima de 8 kHz, os casos de sujeitos com zumbido sem perda auditiva são bastante raros (Salvi, R. J., Lobarinas, E. & Sun, W., (2009), “Pharmacological Treatments for Tinnitus: New and Old”, Drugs of the Future, 34, 381-400). Assim, para ambas as configurações, MB1 e MB2, o limite superior foi limitado a 8kHz. A frequência mais baixa foi escolhida como a frequência mia potência de 1 porcento da população que sofre de perda auditiva neurossensorial (Congênita, NHIL, presbiacusia, perda auditiva induzida ototóxica, etc.), aproximadamente 500Hz (Congenital cytomegalovirus (CMV) infection & hearing deficit (Fowler, Boppana) 2005, Fowler ; CMV A Major Cause of Hearing Loss in Children (2008), http://www.cdc.gov/nchs/data/series/sr 11/sr11 011acc.pdf (página 7 , fig 5)).
Arranjo dos segmentos de frequência
[00263] Para um estimulador de matriz dividida (dividida pela linha mediana da língua), e de acordo com as modalidades aqui descritas é necessário um mínimo de 16 x 2 eletrodos (32 eletrodos). Com as restrições acima (cobrindo todas as bandas críticas na faixa de 500Hz a 8kHz), os seguintes segmentos de frequência são necessários (conforme a Escala Bark) [Hz]: 570 700 840 1000 1170 1370 1600 1850 2150 2500 2900 3400 4000 4800 5800 7000
[00264] Uma matriz de tamanho de 32 eletrodos foi escolhida para o projeto do MB1 para acomodar o projeto de matriz dividida. Uma banda morta pode ser incluída entre os estimuladores do lado direito e do lado esquerdo. Isso é ilustrado na Figura 4. A região dorsal anterior da língua, onde a resolução espacial e a sensibilidade são as mais altas, pode acomodar facilmente os 32 eletrodos em um espaçamento de 2 mm. Para um projeto de matriz única, para fazer uso de todos os 32 eletrodos, o espaçamento entre segmentos de frequência é diminuído de modo que haja 8 bandas por oitava, dividindo assim a faixa de frequência necessária em 32 bandas logaritmicamente uniformemente espaçadas em toda a faixa de frequência de interesse (500Hz a 8kHz). Os segmentos de frequência são separáveis equidistantes em uma escala de log (base 2) para manter uma relação harmônica de consoantes entre os segmentos de frequência. Dentro dessas restrições (frequência máxima de 8kHz e 8 posições por oitava e aproximadamente 500Hz para a posição mais baixa), os seguintes segmentos de frequência são necessários [Hz]: 545 595 648 707 771 841 917 1000 1091 1189 1297 1414 1542 1682 1834 2000 2181 2378 2594 2828 3084 3364 3668 4000 4362 4757 5187 5657 6169 6727 7336 8000
[00265] Essas frequências são mapeadas como mostrado na Figura 5 (vistas do lado do eletrodo do IOD) e são ambos mapeamentos adequados usados nas configurações MB1 e MB2. Como mostrado, as frequências mais tipicamente afetadas em pacientes com zumbido relacionado à perda auditiva (as frequências mais altas) estão situadas nas duas fileiras inferiores - isso corresponde à região que está mais próxima da ponta da língua e, como tal, é a área de densidade de inervação de fibras do nervo somatossensorial mais alta.
Neuromodulação, percepção e parestesia.
[00266] A estimulação somatossensorial pode ser um estímulo eletrotátil transmucosal ou transcutâneo (ETS). Do ponto de vista da neuromodulação, e se o mecanismo de ação (MOA) é baseado em regiões subcorticais do cérebro, o ato de despolarizar fibras nervosas somatossensoriais pode ser suficiente para que o dispositivo seja efetivo, uma vez que a despolarização das fibras do nervo deve resultar em impulsos neurais atingindo uma ou mais estruturas subcorticais no cérebro. No entanto, a despolarização de fibras nervosas somatossensoriais nem sempre é suficiente para ilicitar uma percepção e, portanto, não se pode presumir que uma percepção seja essencial para que a estimulação seja eficaz.
[00267] Por outro lado, se o MOA é principalmente nos níveis corticais (por exemplo, de uma perspectiva perceptiva), então é quase certamente essencial que o paciente perceba o estímulo para o tratamento ser eficaz.
[00268] Mesmo que o MOA esteja apenas em níveis subcorticais, será apreciado que é importante que o paciente possa perceber a estimulação pelas razões descritas na tabela 6.
[00269] Os dois principais mecanismos de percepção da estimulação eletrotátil são:
1. Estimulação direta das fibras nervosas que inervam os nociceptores e mecanorreceptores, provocando sensações de vibração, pressão ou dor.
[00270] 2. Excesso de estimulação das fibras nervosas, mantendo-as assim em um estado de despolarização constante ou quase constante, resultando em um efeito de parestesia (a sensação surgindo devido à inibição da série de pulsos neurais basais, comumente conhecido como “alfinetes e agulhas”).
[00271] É muito difícil estimar a intensidade do estímulo percebida somente a partir da teoria, uma vez que os mecanismos de percepção da ETS variam de acordo com muitos parâmetros (amplitude, largura de pulso, taxa de repetição de pulso, etc., ver abaixo para detalhes). Embora existam dados significativos já disponíveis na literatura, é essencial que os valores dos parâmetros relativos aos níveis de intensidade do estímulo percebido sejam baseados em testes in vivo.
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Tabela 6
[00272] Na implementação das modalidades da presente invenção, realizou-se o teste in vivo utilizando a configuração MB1 antes do uso em uma investigação clínica de 2012 e os dados foram coletados eletronicamente durante os mesmos. Outros testes in vivo também foram realizados na configuração do MB2 como parte dos processos de projeto e validação clínica.
Controle de Amplitude de Estimulação Somatossensorial
[00273] O controle da amplitude global é essencial para acomodar a variação natural dos fatores fisiológicos, físicos e genéticos que afetam a sensibilidade, a condutividade e as características perceptuais da população de pacientes, incluindo • A idade do sujeito • A secura da superfície da mucosa os eletrodos fazem contato com • A concentração de íons no fluido da superfície da mucosa • Variações genéticas e físicas, como espessura relativa da camada de epitélio. • Adaptação a médio e longo prazo
[00274] A fim de compensar a variação da sensibilidade, é necessário incluir um método de controle da amplitude da estimulação para que a intensidade da estimulação possa ser ajustada por paciente. A amplitude pode estar sob controle direto do paciente, em que estes dispositivos sejam capazes de sensorear a estimulação e o ajuste da intensidade a um nível confortável, por exemplo, ajustando os controles no Dispositivo de Controle, 101.
[00275] Em uma modalidade preferida, o sistema aqui descrito inclui também o controle da amplitude da estimulação, de modo que a intensidade da estimulação possa ser ajustada por paciente. Existem vários métodos pelos quais a intensidade do estímulo perceptivo pode ser variada, controlando os valores dos parâmetros de estímulo incluindo: 1. A energia do estímulo individual pulsa ou variando o o Magnitude da tensão/corrente dos pulsos o Largura dos pulsos o Polaridade dos pulsos (anódica versus catódica) 2. O número de pulsos consecutivos dentro da janela multissensorial de simultaneidade (normalmente não mais do que 50ms para somatossensorial auditivo).
[00276] Dos demais métodos de controle de intensidade (largura de pulso/amplitude de pulso e número de pulsos consecutivos), é o número de pulsos que é usado para variar a amplitude do estímulo em uma alta resolução temporal, para aumentar a largura de banda efetiva do estímulo.
Controle de amplitude de configuração MB1
[00277] Na atual configuração do MB1, uma decisão de projeto para implementar esse controle de amplitude da estimulação global foi variar a tensão dos pulsos eletrotáteis. Isso limita o custo e a complexidade do dispositivo, exigindo apenas o controle da tensão de alimentação nos circuitos da unidade ETS.
[00278] O número mínimo de etapas necessários para o controle da amplitude global do estímulo é dito por dois parâmetros: • A diferença apenas perceptível para a discriminação da amplitude da estimulação elétrica na região anterior dorsal da língua em humanos • O desvio padrão da intensidade perceptiva devido à estimulação elétrica na região anterior dorsal da língua em toda a população de pacientes.
[00279] A faixa dinâmica geral para a estimulação elétrica tátil da região dorsal anterior da língua foi de 17,39dB (DP = 2,3dB), onde a faixa dinâmica é definida como a diferença entre a intensidade no limiar do desconforto e a intensidade no limiar da percepção. O JND correspondente dentro dessa faixa foi 12,5% da faixa dinâmica em média, de modo que 8 diferentes níveis de amplitude pudessem ser discriminados entre o limiar de percepção e o limiar de desconforto (~ 2,4dB por etapa), mas tão baixo quanto 1,5dB por etapa para determinadas partes do intervalo de percepção.
[00280] Além disso, a faixa do limiar de percepção variou em 10dB em todos os 8 sujeitos nos experimentos. Tomando o tamanho de degrau inferior de 1,5dB e dividindo-o na faixa total necessário (17,39dB + 10dB) resulta em um mínimo de 18 etapas necessárias.
[00281] Assim, há 18 níveis de amplitude de estímulo global no desenho MB1, aproximadamente linearmente espaçados em termos de fornecimento de energia, mas com o menor nível diferente de zero em um pedestal levantado (porque níveis de energia mais baixos estavam abaixo do limiar de percepção para todos os 5 sujeitos testado durante experimentos psicofísicos internos no dispositivo MB1).
[00282] Os pulsos no MB1 eram de largura constante (17,7us), e a tensão variava de acordo com a configuração de amplitude (sob o controle do paciente), isto é, baseando o circuito de acionamento do estímulo no controle do modo de tensão. Os níveis de tensão utilizados, juntamente com o produto resultante em volt-segundo (potencial para despolarizar) estão detalhados na tabela abaixo.
Controle de Amplitude da Configuração MB2
[00283] Na configuração atual do MB2, o desenho eletrônico e as restrições econômicas levam a um pivô no método de ajuste da amplitude global, onde a amplitude global é controlada principalmente pela variação das larguras de pulso (e manutenção da amplitude da tensão de pulso em uma faixa mais restrita).
[00284] Esta mudança no circuito de acionamento do eletrodo somatossensorial deve-se à necessidade de migrar o circuito de acionamento do eletrodo do Dispositivo de Controle para o Dispositivo Intraoral. Essa necessidade se origina do fato de que o IOD passivo no MB1 exigia um cabo de 32 núcleos para o dispositivo de controle. O custo deste cabo e dos conectores associados é muito alto, e a confiabilidade e a flexibilidade do arranjo são inferiores ao ideal. Mover o circuito de acionamento eletrônico do dispositivo de controle para o IOD no projeto MB2 resulta em um produto de menor custo e maior confiabilidade.
[00285] Devido a restrições práticas, o MB2 é baseado em uma unidade microcontroladora (MCU) de baixo custo, com suas saídas capacitivas acopladas diretamente aos eletrodos. Esta alteração no circuito eletrônico da unidade requer que o nível de tensão do inversor no MB2 seja limitado a 4,35 V (portanto, um conversor de compensação de baixo custo pode ser usado a partir de uma bateria de polímero de lítio de 4,2 V) e 5,85 V (abaixo do limite de tensão de alimentação máxima absoluta do MCU), enquanto no MB1 é ajustável de 3V a 11V. Isso requer que a faixa de larguras de pulso no projeto MB2 seja aumentada para compensar a mudança na faixa da tensão de pulso. Em particular, para manter a equivalência entre a estimulação no MB2 em relação à configuração do MB1, é necessário assegurar que os níveis de energia do pulso, em configurações máximas de amplitude de estímulo, geram subjetivamente a mesma intensidade perceptiva e que os níveis de estímulo mais baixos subjetivamente geram pelo menos tão baixa quanto uma intensidade perceptiva.
Desenho dos Padrões de Estímulo ETS para a Configuração MB2.
[00286] Dadas as restrições acima, existem dois candidatos potenciais para os perfis de pulso do ETS 1) Usar uma fenda de pulso por eletrodo por quadro, e variar a largura de pulso dos pulsos como uma função da amplitude do estímulo global E do nível de amplitude dinâmica 2) Usar 8 fendas de pulso por eletrodo por quadro, como na configuração MB1, e variar a largura de pulso de acordo com a configuração de largura de pulso global.
[00287] No caso da opção 1, a largura máxima do pulso seria 23,2196 ms/32 eletrodos = 725,6us
[00288] Isso é muito longo para o hardware atual para suportar, uma vez que há um limite físico no tamanho dos capacitores de bloqueio de CC da série de eletrodos (atualmente o limite é de cerca de 100nF). Larguras de pulso maiores que 100us farão com que o capacitor da série 100nF seja mais de 20% descarregado até o final do pulso, e assim, o 100us é um limite superior realístico para a largura de pulso. Além disso, pulsos mais longos aumentarão o risco de irritação e sensibilização à superfície da mucosa devido a subprodutos de eletrólise sob os eletrodos, porque quanto mais longa a primeira fase do pulso, menos os subprodutos da reação de eletrólise serão revertidos pela 2a fase (fase de polaridade oposta) do pulso.
[00289] Além disso, do ponto de vista energético, um pulso de 100us deve fornecer significativamente mais energia (desprezando o efeito dos capacitores de bloqueio de CC) do que os pulsos de 17,6us usados na configuração do MB1.
[00290] Indo para a opção 2) acima, é necessário comprimir 8 fendas de pulso para cada um dos 32 eletrodos no período do quadro.
[00291] O requisito é definir a largura de pulso mais baixa (diferente de zero) para obter a mesma injeção de carga que a configuração de menor amplitude no MB1.
[00292] No MB1, o produto de volt-segundo era 17.7us * 3V = 53.1 Vus
[00293] No MB2, com a tensão definida para 4,35V, a menor largura de pulso necessária é, portanto,
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[00294] Como indicado na observação acima, a carga máxima de pulso para o MB2 era obrigada a ser maior do que para o MB1, e um valor de 66% maior é usado. Isso equivale a
Figure img0011
[00295] Na prática, para acomodar pacientes com sensibilidade muito alta, duas etapas são adicionadas abaixo do nível de 12, e o número restante de etapas (15 de) é estendido para 78us, com uma curva ligeiramente exponencial.
[00296] A largura de pulso do ETS pode ser modificada para uma das várias configurações discretas (18 no total, para cobrir a faixa de MB1 de 18 etapas), conforme mostrado na tabela abaixo. Com base na retroalimentação de pacientes usando o dispositivo MB2 (n = 120), em três casos, houve situações em que o paciente só pôde perceber o estímulo somatossensorial de forma fraca, mesmo com o nível ajustado ao máximo. Para atender a esses pacientes, mais 3 etapas estão incluídas na extremidade superior para aumentar o alcance. Essas etapas adicionais são acomodadas incrementando a tensão de pulso (de 4.35V a 4.85V a 5.35V a 5.85V), mantendo a largura de pulso no máximo de 78us. Essas etapas adicionais são destacadas em negrito na tabela abaixo.
[00297] A largura do pulso está sob o controle direto do paciente. Por exemplo, pode ser ajustado pressionando os botões de controle da amplitude do estímulo, por exemplo, (Par de botões PARA CIMA/PARA BAIXO) no Dispositivo de Controle 101.
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Tabela 8 - Parâmetros do pulso elétrico em função dos níveis globais de estímulo para o MB2 e o MB1
[00298] A fim de validar a faixa de largura de pulso necessária para atingir a intensidade de estímulo similar no MB2, comparado ao MB1, o teste in vivo do MB2 ETS foi realizado com Vpico = 4,35V, o capacitor de bloqueio de CC em série Cs = 47nF e eletrodos 316L de seção transversal circular de 1mm de diâmetro. Com essas configurações, a tensão em Cs aumentaria em 1,35 V em média entre os sujeitos no final do período de pulso. Portanto, a carga transmitida, q, = CV = 47nF * 1,35V = 63,5nC. Estes testes foram conduzidos em 10 adultos (5 homens, 5 mulheres, idade média de 42 anos) e os resultados foram: • A largura de pulso mínima perceptível foi de 10us (faixa de 5 a 15μs) • A largura de pulso mínima necessária para provocar uma sensação forte foi de 50us (intervalo de 35 a 65)
[00299] Esses resultados são consistentes com as faixas de ajuste de amplitude do estímulo usadas no projeto do MB2.
Controle de Amplitude Dinâmico de Estimulação Somatossensorial
[00300] O controle dinâmico da amplitude da estimulação somatossensorial é utilizável como um meio de codificar a amplitude relativa do estímulo de áudio do qual o estímulo somatossensorial é derivável. Será apreciado que isto facilita grandemente o aumento da taxa de informação do estímulo somatossensorial, de modo que possa corresponder mais de perto à taxa de informação do estímulo de áudio a partir do qual é derivado. O aumento na taxa de informação que pode ser alcançado é essencialmente limitado pela faixa dinâmica perceptiva somatossensorial da língua humana.
[00301] Estudos prévios sobre a ETS da língua humana mostraram que a faixa dinâmica perceptiva típica é da ordem de 17,39dB +/- 2,3dB, desde o limiar mínimo de percepção até o nível máximo sem desconforto. Verificou- se também que a Diferença de Discriminação média (JND) para a discriminação de amplitude é de aproximadamente 2,4 dB (Lozano, Cecil A., Kurt A. Kaczmarek e Marco Santello. “Electrotactile stimulation on the tongue: Intensity perception, discrimination, and cross-modality estimation.” Somatosensory & motor research 26.2-3 (2009): 50-63). Portanto, cerca de 8 etapas de amplitude discreta (não incluindo zero) são tudo o que é necessário para representar a faixa dinâmica perceptual completa.
[00302] Cada um dos três métodos pelos quais a amplitude perceptual da estimulação tátil pode ser modulada é detalhado na tabela 9.
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Tabela 9
Método de Controle de Contagem de Pulso
[00303] O controle de contagem de pulsos é realizável na prática simplesmente variando o número de pulsos elétricos em qualquer eletrodo, em qualquer quadro. Isto corresponde a um número discreto, ou contagem, de pulsos em um impulso, onde o impulso é menor que o comprimento do quadro de análise. Enquanto a duração do quadro é menor ou igual ao período de integração sensorial (período de simultaneidade tátil), os pulsos são largos o suficiente para despolarizar as fibras nervosas, e os pulsos são espaçados o suficiente (isto é, os neurônios podem repolarizar a tempo antes do próximo pulso), a amplitude percebida do estímulo é proporcional ao número de pulsos até e incluindo 6 ou 7 pulsos (Kaczmarek, Kurt, John G. Webster, and Robert G. Radwin. “Maximal dynamic range electrotactile stimulation waveforms.” Biomedical Engineering, IEEE Transactions on 39.7 (1992): 701-715).
Transformação temporal de componentes de frequência de áudio para estímulo somatossensorial
[00304] As Figuras 8 a 14, inclusive, servem para ilustrar a transformação entre as estimulações sonora e somatossensorial, mas é generalizada em termos do número de posições de frequência (n) e do número de níveis de amplitude quantificados (q).
[00305] Estas figuras ilustram como um dos canais binaurais é transformado para uso em uma topologia de estimulador de matriz dividida. Para a topologia de estimulador de matriz unificada usada nos MB1 e MB2, os canais de áudio esquerdo e direito são misturados antes da transformação (com o áudio mantido como estéreo para entrega ao paciente por meio dos auscultadores).
[00306] Como exemplo apenas, o padrão de pulsos é ilustrado apenas para um eletrodo (eletrodo # 3 neste caso, que corresponde ao bin de frequência # 3).
[00307] De acordo com os requisitos acima, o áudio para o processo de transformação somatossensorial implementável para o MB1 e o MB2 é resumido da seguinte forma: • O sinal de áudio estéreo para toda a sessão de tratamento (normalmente 30 minutos de áudio) é primeiro o convertido para monoaural, somando os canais esquerdo e direito e depois normalizando para a configuração de matriz única OU o Para a modalidade da matriz dividida, o áudio é normalizado sem conversão para monoaural. • O áudio resultante é então dividido em seções sobrepostas de duração tw, correspondendo a duas vezes a duração do quadro, tp • Uma função de afunilamento Blackman (janela) é então aplicada a cada uma das seções de áudio • Então, uma transformada de tempo-> frequência é computada em cada uma das seções de áudio em janelas, para gerar sinais de domínio de frequência o Para o MB 1 e o MB2, uma transformada discreta de Fourier é utilizável, no entanto, os filtros de faixatons ou transformadas wavelet podem ser usados em modalidades alternativas. • Os sinais de domínio de frequência resultantes são analisados de acordo com os segmentos de frequência predeterminados (por exemplo, conforme as bandas críticas da escala de Bark como delineado acima), para produzir uma matriz de n valores de magnitude tal que cada valor de magnitude corresponda à amplitude do sinal do domínio da frequência para cada uma das categorias de frequência individuais. • A matriz de valores de magnitude é normalizada de acordo com os valores de pico em todo o conjunto de sinais para toda a sessão de tratamento, de modo que para cada bin de frequência, os valores de magnitude são normalizados para o nível máximo. • Os valores de magnitude normalizados resultantes são posteriormente quantificados em q níveis discretos. • Os sinais quantificados resultantes são armazenados de forma que possam ser usados para controlar o número de pulsos para cada bin de frequência (mapeado para um eletrodo individual) dentro de cada período de frame, tp.
[00308] Para implementar essa transformação na prática, vários valores de parâmetro usados no MB2 e no MB1 devem ser escolhidos, incluindo: • O período de quadros, tp • O período de fenda de pulso, tps que também determina a largura de pulso máxima do ETS, tpw • A taxa de amostragem de áudio, Fs
[00309] As seções a seguir detalham as razões, restrições e cálculos a partir dos quais esses valores de parâmetro são definidos para os dispositivos MB1 e MB2.
Cálculo Ideal de Resolução Temporal
[00310] Existem vários fatores a serem considerados ao calcular a resolução temporal ideal da transformação de áudio para estimulação tátil. Muitos desses fatores já foram elucidados nas seções acima, estas são descritas nas seguintes tabelas:
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*Geffen, Gina, Virginia Rosa, and Michelle Luciano. “Sex differences in the perception of tactile simultaneity. ” Cortex 36.3 (2000): 323-335. **Burgess, PR T., and E. R. Perl. “Cutaneous mechanoreceptors and nociceptors. ” Somatosensory system. Springer Berlin Heidelberg, 1973. 29-78. Tabela 10
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Tabela 11
[00311] Além disso, vários outros fatores limitam o desenho do mapeamento auditivo ao somatossensorial, incluindo: • A natureza e o desenho dos componentes eletrônicos de estimulação eletrotátil (componentes eletrônicos de IOD). • O nível máximo de energia de pulso que os eletrodos podem tolerar antes que a corrosão seja definida entre em ação galvânica, em vez de ação farádica. • A tensão disponível, ou energia, por pulso (uma função da topologia de desenho eletrônico) • A taxa de amostragem de áudio do estímulo auditivo original a partir do qual o estímulo somatossensorial será derivado.
[00312] Mapeamentos auditivos e somatossensoriais alternativos são mostrados nas Figuras 17 e 18.
Topologia de eletrodos
[00313] Nas configurações MB1 e MB2, a topologia do eletrodo é configurada de acordo com diversas considerações. Para reduzir o número total de eletrodos e facilitar a complexidade dos componentes eletrônicos do inversor, o MB2 e o MB1 são projetados de modo que os mesmos eletrodos também atuem como eletrodos de trajeto de retorno. Em outras palavras, um eletrodo de retorno dedicado não é necessário, mas sim configurar todos os eletrodos para além do eletrodo ativo em um determinado ponto no tempo para atuar como eletrodos de retorno da articulação.
[00314] Uma consequência disso é que há menos escopo para pulsos de sobreposição (simultâneos) - o paradigma de estimulação ideal é não ter pulsos sobrepostos, ou seja, que apenas um eletrodo está sempre ativo em um determinado ponto no tempo. Isso garante que todos os outros eletrodos possam ser configurados como o trajeto de retorno para a corrente de estímulo, e com 32 eletrodos no total, haverá 31 para o trajeto de retorno.
[00315] Isso resulta na maior intensidade de campo elétrico diretamente abaixo do eletrodo ativo, com uma fração dessa força de campo sob os eletrodos adjacentes (retorno). Quando o nível de energia do estímulo é ajustado corretamente, apenas as fibras nervosas dentro de uma pequena região de propagação ao redor do eletrodo ativo serão ativadas. No entanto, se o nível de energia do estímulo estiver muito alto, haverá a chance de estimular as fibras nervosas sob os eletrodos adjacentes.
Cálculos de resolução temporal Fendas de Pulso
[00316] Para manter a sincronização com os dados de áudio, uma consideração é que os pulsos somatossensoriais devem ocorrer na mesma resolução de tempo que as amostras de áudio, ou seja, com uma resolução de 1/44100s (22.6uS). Para acomodar isso, o eixo do tempo é dividido em “Fendas de Pulso” do período tps.
[00317] Foi determinado através de experimentos de validação que uma largura de pulso de 22.6us era mais que suficiente, mesmo em baixas tensões do inversor, para disparar os nervos sensoriais na ponta da língua. No entanto, também foi encontrado durante a validação que o número resultante de pulsos eletrotáteis proporcionou uma sensação muito forte, às vezes desagradáveis. Outra restrição ou consideração que coloca um limite inferior na faixa de fixa de pulso está relacionada ao período de repolarização neural (2 ms). Permitindo 25% de espaço livre, e como há 32 eletrodos a serem atendidos, as fendas de pulso associadas podem ser distribuídas para cobrir todo o período de repolarização de 2,5 ms. Portanto, o período mínimo de fenda de pulsos deve ser de 2,5 ms/32 = 78us. O próximo valor de período mais alto que também é um múltiplo da taxa de amostragem de áudio é de 90,7us, que resulta em uma fenda de pulso para cada 4 amostras de áudio. Então o período de tempo de pulso, tps = 4/44100 = 90.7us. Na prática, é preciso haver algum tempo morto entre as fendas de pulso, já que o microcontrolador que gera os pulsos terá alguma sobrecarga. Verificou-se experimentalmente que são possíveis larguras de pulso de até 78us com um MCU de 16 bit de baixo custo operando a 0,5 MIPS, mesmo quando o período de fenda de pulsos tps = 90,7 us. Portanto, esta escolha de tps é adequada para uso no MB2, o que requer que o MCU no IOD seja de baixo custo e de eficiência energética.
Cálculo de Período do quadro
[00318] No cálculo do período mínimo de quadros, as seguintes restrições ou considerações são levadas em consideração. Cada quadro deve ser capaz de acomodar 8 pulsos (amplitude dinâmica), vezes 32 eletrodos vezes o período de fenda de pulso (90,7us). Portanto, o período de quadro
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90.7us = 23.219 ms em que tp = o período do quadro. n é o número de eletrodos (32) q é o número de posições de amplitude em que a amplitude é quantificada para (8)
[00319] Como 32 pulsos podem ocorrer para cada fenda de pulso dentro de um determinado período de quadro, o período de interpulso em qualquer eletrodo dado deve ser um mínimo de
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[00320] Isso é maior do que o período nominal de repolarização de 2ms e, portanto, atende ao requisito crítico de que pulsos subsequentes em qualquer eletrodo determinado só ocorram após as fibras nervosas terem tido tempo suficiente para repolarizar-se após a despolarização anterior.
Temporização da Fenda de Pulso
[00321] Com base nos valores dos parâmetros, o padrão de tempo dos pulsos táteis é gerado. Há um total de 256 fendas de pulsos por quadro. Cada eletrodo é atribuído a um subconjunto das fendas de tempo disponíveis, conforme diagrama na Figura 6. Essa figura descreve o padrão das fendas de pulso para um único quadro (quadro 0) e um quadro no quadro (quadro 1).
[00322] O número total de slots que um eletrodo é definido como ativo em qualquer quadro determinado é determinado pela amplitude desse bin de frequência no quadro. Por exemplo, se o nível de amplitude for 2, as duas primeiras fendas do eletrodo serão ativadas e os restantes serão mantidos desativados. No exemplo mostrado na Figura 6, há 8 pulsos para cada um dos eletrodos # 1, # 2 e # 32 no Quadro 0.
Morfologia do pulso de ETS
[00323] Será apreciado que as configurações MB1 e MB2 usem impulsos pseudobifásicos, anódicos (positivos), conforme esquematizado em “Detalhe de Pulso B” da figura 14.
[00324] Pulsos pseudobifásicos são gerados usando uma fonte de tensão de onda retangular, com um capacitor em série para o eletrodo ativo. Como a carga líquida através do capacitor sempre soma zero (um capacitor ideal tem impedância infinita para dirigir a corrente), o pulso é efetivamente bifásico. Isso resulta em produtos de eletrólise mínimos gerados nas interfaces da superfície do eletrodo/mucosa, mantendo assim a integridade dos eletrodos e minimizando o risco de sensibilização ou interação para o paciente.
[00325] Os resultados de experimentos in vivo com pulsos anódicos demonstraram uma redução significativa no limiar de percepção de pulsos anódicos em vez de pulsos catódicos. Por conseguinte, os impulsos anódicos são implementados de acordo com as modalidades aqui descritas, no entanto, não são restringidos como tal.
Controle de modo de pulso ETS
[00326] Para eletroestimulação, existem dois métodos principais de controle, a. controle de modo de tensão b. controle de modo de corrente
[00327] As vantagens e desvantagens relativas de cada uma são descritas na Tabela 12:
Figure img0019
Tabela 12
[00328] Embora o controle do modo de corrente seja preferível em muitos cenários, será apreciado que, devido à necessidade de estimular a superfície da mucosa da língua, o controle do modo de tensão é preferível pelas seguintes razões: • Risco reduzido de riscos de sobressalto, por exemplo, em um cenário em que os eletrodos interrompem temporariamente o contato da superfície da mucosa, a tensão aumenta para compensar e, quando os eletrodos fazem contato novamente, a tensão mais alta causa um “choque” inicial antes de a malha de controle de modo de re-estabilizar. • A disponibilidade de um eletrólito constante (saliva) resulta em uma interface elétrica estável, compensando parcialmente a necessidade de controle do modo de corrente. • O custo e a complexidade de um circuito de controle de modo de corrente de 32 canais seria significativo em comparação com um circuito de controle de modo de tensão.
Controle de modo atual de pulsos de estimulação
[00329] Nas configurações MB1 e MB2 aqui descritas, a estimulação é assumida como sendo controle do modo de tensão, no entanto, será apreciado que o controle do modo de corrente também possa ser utilizado. Com base em testes in vivo, com largura de pulso de 50us, a tensão em um capacitor de bloqueio da matriz 47nF caiu de 0V para 1,35V, em média, em todos os usuários. A corrente necessária é portanto
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[00330] Portanto, se o controle de modo de corrente constante for usado em vez do controle de modo de tensão, então uma corrente constante de 1,27 mA deve ser usada, com a tensão limitada a qualquer lugar entre 6V e 12V.
[00331] A faixa de carga transmitida neste cenário será de
Figure img0021
[00332] Uma desvantagem potencial com o mapeamento de áudio para somatossensorial descrito acima em relação às configurações propostas para a configuração MB2 e MB1 é que pode haver uma marca temporal significativa de eventos auditivos quando transformados em sinais somatossensoriais, particularmente em frequências mais altas, porque: • as janelas de análise são fixadas em 23,2 ms, para todas as bandas de frequência • há 50% de sobreposição nas janelas de análise (para atender a aplicação das funções da janela antes de calcular as DFTs (Transformadas de Fourier Discretas) • a amplitude dos eventos auditivos é mapeada para uma série de pulsos em vez de um único pulso e, portanto, o evento somatossensorial que é derivado de um evento auditivo pode ser distribuído por um período de até 8 pulsos a até 2,5 ms de intervalo entre os pulsos (isto é, dispersão por uma janela temporal de duração de até 20 ms).
[00333] Na prática, isso resulta em correlatos de eventos auditivos de alta frequência sendo até +/- 11 ms deslocados no tempo em relação ao primeiro pulso dos eventos somatossensoriais correspondentes, onde o deslocamento de tempo tem uma distribuição normal truncada.
[00334] Uma transformação alternativa é delineada abaixo, que rompe com as limitações de compromisso de resolução de frequência temporal da análise de Fourier padrão, analisando cada banda de frequência a uma taxa proporcional à frequência central da banda, ou seja, analisando cada banda de frequência a uma taxa diferente, a fim de reduzir a mancha temporal do resultado.
[00335] As Figuras 18 e 19 abaixo mostram as formas de onda esquemáticas e temporais de blocos de alto nível da transformação alternativa.
[00336] O esquema mostra apenas dois dos n canais de frequência da transformação e apenas um lado da configuração de matriz dividida. A este respeito, apenas o canal de áudio esquerdo é mostrado. O componente de estímulo auditivo (incluindo os mecanismos relacionados às modificações espectrais e ajuste de amplitude) não é mostrado neste esquema, pois é o mesmo para as configurações de MB1 e MB2 detalhadas acima.
[00337] O diagrama de tempo indica o tempo típico para um dos n canais. Dois quadros de análise mostram como exemplo, o primeiro quadro indica um cenário em que há energia suficiente na banda de frequência relevante para gerar um pulso somatossensorial, enquanto que no segundo quadro há energia insuficiente e, portanto, um pulso somatossensorial não é gerado.
[00338] Os filtros passa banda são projetados de tal forma que eles têm frequências centrais e larguras de banda de acordo com as larguras de banda críticas da escala Bark. Um banco de filtros de faixatons seria adequado a este respeito, uma vez que a resposta do filtro corresponde de perto à resposta da membrana basilar na cóclea.
[00339] O algoritmo opera da seguinte maneira: • O sinal de áudio a ser transformado é dividido em n ramos diferentes, um ramo para cada um dos canais somatossensoriais (segmentos de frequência). • O sinal passa por um filtro passa-banda, com frequências centrais, preferivelmente nas frequências centrais da banda crítica da escala Bark. • O sinal é então retificado (isto é, o valor absoluto é calculado). • O sinal retificado é então integrado ao longo de um período, tf[x], para calcular a energia do sinal dentro desse período. • O sinal integral (Iout [x]) é comparado com o nível limite, Limiar[x], no comparador, onde a saída do comparador faz a transição alta quando a magnitude do sinal integral é maior que o valor limite e vice-versa. • Um flip-flop do tipo D é usado para gerar o pulso somatossensorial com base na saída do comparador (Cout[x]) e dois sinais de temporização da fenda de pulso, PulseSet[x] e PulseReset[x], onde um pulso é gerado com o largura de pulso apropriada se, e somente se, a saída do comparador estiver alta no instante em que a ranhura do pulso começa (ou seja, no instante em que o sinal PulseSet[x] transita alto).
[00340] Os sinais de tempo, IntReset[x], PulseSet[x] e PulseReset[x] são arranjados de modo que • não haja sobreposição nas fendas de pulso associadas aos eletrodos que são topograficamente adjacentes entre si (isto é, assegurar que cada pulso apresentado a um eletrodo tenha todos os eletrodos adjacentes ao dito eletrodo disponíveis como o trajeto de retorno atual). • Em uma versão desta implementação, nunca haja qualquer sobreposição nas fendas de pulso (como é o caso do MB1 e do MB2), em cujo caso todos, exceto um dos eletrodos, podem assumir o papel dos trajetos de retorno da corrente. • Em outra versão desta implementação, há sobreposição em slots de pulso, mas somente com relação a pulsos que são destinados a eletrodos que não são topograficamente adjacentes entre si. Na prática, um máximo de 2 a 4 pulsos simultâneos pode ser suportado sem violar este requisito não adjacente. • O período de análise (período do quadro tf [x]) deve ser maior que o período refratário somatossensorial (que pode ser da ordem de 1ms a 2,5ms, o valor real deve ser elucidado por experimentos in vivo). Isto é para evitar a possibilidade de pulsos subsequentes que ocorram antes que as fibras nervosas alvo sejam repolarizadas após o pulso anterior. • O período de análise (período de quadro tf [x]) também deve ser maior que a resposta ao impulso dos filtros auditivos. Por exemplo, se usar filtros de faixatons, a resposta ao impulso pode ser representada em cerca de 10 ciclos da frequência do centro do filtro e, portanto, o período de análise deve ser maior que isso. • O período de análise (período do quadro tf [x]) também não deve ser substancialmente maior que a resposta ao impulso dos filtros auditivos, pois isso sacrificará desnecessariamente a resolução temporal da transformação. Para as bandas de frequência mais altas, entretanto, espera-se que o período refratário seja o fator limitante em relação a isso. • Para maximizar o período de integração dentro de uma determinada janela de análise, o sinal PulseSet [x] deve ocorrer o mais próximo possível do final da janela de análise (por exemplo, deixando tempo suficiente para que o pulso Q [x] seja concluído antes da próxima a janela de análise é iniciada, embora também seja possível que o pulso continue no próximo período de janela de análise). • As janelas de análise podem ser temporalmente consecutivas ou podem se sobrepor. Para as bandas de frequência mais baixas, onde o período de análise, tf [x], é maior que o dobro do período refratário, é preferível que as janelas se sobreponham, pois isso melhora a resolução temporal nessas bandas. Nas bandas de frequência mais altas, o período de análise é inferior ao dobro do período refratário, é preferível que as janelas de análise sejam temporalmente consecutivas. O diagrama de tempo abaixo mostra apenas um exemplo em que as janelas de análise são temporalmente consecutivas.
[00341] O atraso global entre os estímulos auditivos e somatossensoriais pode ser configurado estabelecendo um atraso no sinal de áudio ao paciente (se for necessário que o estímulo somatossensorial conduza o estímulo auditivo), ou incluindo uma linha de atraso nas linhas de sinal somatossensoriais (Q [x]) se for necessário que o estímulo auditivo conduza o estímulo somatossensorial.
[00342] A transformação pode ser implementada nos domínios analógico ou digital, pois não há elementos do sistema que requeiram um processador de sinal digital. No entanto, será apreciado que, para reduzir o custo da electrónica associada, seria preferível implementar a transformação no domínio digital.
[00343] Os sinais de temporização, IntReset[x], PulseSet[x] e PulseReset[x], onde x e {0: n-1} devem ser gerados com jitter baixo e, como tal, esta implementação é mais acessível a uma implementação digital.
[00344] É possível que essa transformação seja executada off-line, como seria o caso na configuração do MB2, ou on-line. A vantagem do primeiro é que a implementação tem menor potência e prolonga a vida útil da bateria em modalidades portáteis do sistema. A configuração do MB2 do sistema pode ser programada para implementar essa transformação apenas por meio de alterações de software.
[00345] Em um arranjo exemplificativo dessa configuração alternativa, os comprimentos de janela de análise ótimos para cada compartimento de frequência listado (filtro), enquanto atende às restrições descritas acima são mostrados abaixo. Neste exemplo: • O período de repolarização é assumido como sendo 2,5 ms e, portanto, a transformação resultante não produzirá um pulso subsequente no mesmo eletrodo até que este tempo tenha decorrido. • Os filtros escolhidos são filtros de faixatons, com frequências centrais iguais às bandas críticas da escala Bark, conforme utilizadas na configuração de matriz dividida MB2. Nesse caso, os filtros de faixatons são truncados para um período de 10 períodos da frequência central relevante do filtro. • O comprimento da janela de análise varia de acordo com a frequência do filtro, no entanto, eles são definidos para múltiplos inteiros do período mínimo de repolarização. Isto é para assegurar que o arranjo temporal dos pulsos possa ser tal que os requisitos de sobreposição de pulsos sejam atendidos (veja acima). • O deslocamento da janela de análise (ou seja, o período em que a janela de análise se desloca para cada etapa de análise) é definido de modo a ser maior ou igual ao período refratário e superior a 2,5 períodos da frequência central do filtro.
[00346] Como pode ser visto no exemplo na Tabela 13, a resolução temporal da transformação aumenta à medida que a frequência de áudio aumenta. A resolução temporal é limitada apenas pelo período mínimo de repolarização para a modalidade somatossensorial utilizada, ou para as frequências mais baixas pelo comprimento da resposta ao impulso do filtro.
[00347] Em certas circunstâncias, este período de repolarização pode ser de 1ms ou inferior, o que facilitaria uma resolução temporal ainda mais elevada para as bandas de frequência mais elevadas do que a conseguida no exemplo acima.
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Tabela 13
Visão geral
[00348] Uma visão geral de um sistema de acordo com a invenção é mostrada na Figura 7. As entradas de áudio duplas como descrito acima são amostradas pela unidade de processamento central, CPU, 705, e transformadas para o estímulo somatossensorial como descrito acima. Será apreciado que esta CPU pode ser qualquer dispositivo de computação, tal como um microcontrolador incorporado, um FPGA, um dispositivo de computação pessoal (telefone, tablet, PC, etc.). Uma vez completada a transformação, os dados resultantes podem ser armazenados na memória local, por exemplo, o cartão micro SD, 706, para poupar energia de ter que voltar a transformar o áudio para as sessões de tratamento subsequentes. Será apreciado que outros dispositivos de memória possam ser usados. A CPU transforma o áudio no estímulo somatossensorial necessário e exibe esse estímulo nas matrizes de estímulos somatossensoriais 708 substancialmente em sincronização com o áudio 709, que é transmitido através de um conjunto de auscultadores (embora transdutor de condução óssea, altifalantes, aparelhos auditivos ou implantes cocleares ou outros transdutores de áudio também possam ser usados como descrito acima). Parâmetros-chave relativos à transmissão do estímulo ao paciente são gravados no arquivo e armazenados na memória, como o cartão 706. Esses parâmetros incluem, mas não estão limitados a, a seguir: • duração do uso • hora e data de uso • dados de identificação (número de matriz do hardware, versões de software) para rastrear resultados para pacientes únicos • parâmetros de estímulo • medição de energia de estímulo • configurações do nível de estímulo de áudio • configurações do nível de estímulo somatossensorial • seleção de faixa de áudio (para sistemas multifaixas)
[00349] Também é fornecida uma interface de usuário para fornecer retorno ao paciente, como um teclado, interface de tela sensível ao toque, interface de dispositivo de computação móvel, aplicativo de computador ou similar que facilitaria um clínico interagindo com o sistema para configurar os parâmetros chave, tal como: • Configurações de filtro, conforme o audiograma do paciente ou frequência de correspondência do zumbido • Controle de distribuição do volume de áudio, conforme o audiograma do paciente.
[00350] Além dessa interface clínica, uma interface de paciente 703 também é fornecida para permitir que o paciente ajuste os níveis de estímulo e o início e o final das sessões de tratamento. Eventos como baixa potência ou bateria fraca também podem ser relatados ao paciente. Novamente, esta pode ser qualquer exibição visual ou tátil e pode incluir unidades de exibição visual, dispositivos de computação móvel e aplicativos executados nos mesmos ou semelhante.
[00351] Nos sistemas aqui descritos, o circuito do dispositivo de eletrodo pode estar localizado de forma remota ou no local do dispositivo Intraoral, conforme descrito nas configurações MB2 e MB1 descritas acima. A principal mudança na migração entre MB1 e MB2 é que um controle de nível de estímulo global é preferivelmente controlado variando a largura de pulso do estímulo na configuração MB2 versus variando o nível de tensão de pico de pulso na configuração MB1. Na configuração do MB2, a tensão do inversor também pode ser menor do que na configuração do MB1. Por exemplo, na configuração local ou MB2, o nível de tensão do inversor pode ser fixado entre 4.2V e 5.8V, enquanto que em uma configuração remota ou MB1, a tensão do inversor pode ser ajustável de 3V a 11V. Isso requer que a faixa de larguras de pulso na implementação local tenha que ser aumentada para compensar a mudança na faixa da tensão do estímulo.
[00352] Será apreciado que a configuração MB2, em que o controle está localizado localmente à matriz de estimuladores, proporciona um desenho de hardware eficiente, sendo ainda mais confiável. Por exemplo, em tal configuração é possível usar um conector de 4 polos (por exemplo, um conector micro-USB) para conectar ao controlador de processamento de sinal em vez de um conector de 32 polos onde os estímulos são gerados remotamente da matriz. Microcontroladores de baixo custo também podem ser usados para evitar a despesa e a complexidade exigidas dos circuitos de acionamento de alta tensão em uma configuração remota.
[00353] Será apreciado que, em qualquer configuração, a unidade de geração de estímulo, a unidade de estimulação auditiva e a matriz de estímulos podem se comunicar sem fio uma com a outra em vez de por ligações com fio. Na configuração do MB1, todos os componentes são conectados juntos, na configuração do MB2, o dispositivo de estimulação auditiva se comunica sem fio com a unidade de geração de estímulo.
Estudo Clínico Alívio do zumbido através da estimulação sensorial
[00354] O material a seguir descreve o ensaio clínico do dispositivo MB1, como descrito acima. O ensaio foi realizado em um ambiente clínico com participantes que sofrem de zumbido.
Materiais e métodos Sujeitos
[00355] Este estudo piloto prospectivo de braço único foi conduzido com aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Nacional da Irlanda, Maynooth e The Hermitage Medical Clinic, Dublin. Os pacientes auto-referenciados que preencheram os critérios de inclusão/exclusão (ver abaixo) foram recrutados na ordem em que se apresentaram na clínica e não foram pré-selecionados de forma alguma. Sessenta e quatro participantes foram selecionados para elegibilidade e consentimento informado por escrito foi obtido de 54 participantes adequados (19 mulheres; média = 45 anos, faixa 28-64 anos, 35 homens; média = 47 anos, faixa 21-64 anos) com zumbido subjetivo e crônico. A definição exata do zumbido crônico varia na literatura, mas geralmente refere-se ao zumbido que não se resolve em curto a médio prazo, ou seja, seis meses, e o zumbido persistente refere-se ao zumbido presente todos os dias. Os participantes foram informados de que a participação no estudo era inteiramente voluntária, e eles estavam livres para se retirar do estudo a qualquer momento sem ter que dar uma razão. O processo de recrutamento permitiu aos participantes tempo adequado para considerar plenamente a participação. A participação foi anônima. A elegibilidade dos participantes do estudo foi determinada pelos seguintes critérios de inclusão e exclusão: Critério de inclusão: • Idade <65 anos • Sofrendo de zumbido subjetivo persistente por pelo menos os 6 meses anteriores • Perda auditiva Sensorineural relacionada à idade ou ao ruído (> 25 dBNA em pelo menos um ouvido). • Ter conhecimentos de leitura, compreensão e escrita em inglês • Capaz e arranjado a participar do estudo por um período total de 14 semanas • consentimento informado Critério de exclusão: • Ulceração da cavidade oral ou língua, mucosa oral ou doença intraoral significativa - para mitigar o risco de agravamento adicional destes sintomas • Doença de Meniere - devido à perda auditiva flutuante normalmente associada à condição • Casos médicos atuais relacionados a zumbido ou audição - para evitar qualquer conflito de interesse • Atualmente em tratamento com base farmacológica ou eletroestimulante para o zumbido - a fim de medir com precisão o efeito independente da intervenção • Marcapassos - devido ao potencial de interferência eletromagnética
[00356] Os participantes que não foram considerados elegíveis na pré- triagem para participar neste estudo em particular foram encaminhados de volta ao seu clínico geral (ou seja, médico de cuidados primários) e receberam uma carta formal de recusa.
Projeto de estudo
[00357] Este foi um estudo piloto de braço único de 14 semanas para avaliar a viabilidade da estimulação bimodal auditivo e somatossensorial e seu efeito sobre as medidas de desfecho do zumbido. A população do estudo não foi fortalecida por ser um estudo observacional. Os participantes visitaram a clínica a cada duas semanas durante a duração do estudo, isto é, 14 semanas (V0 na semana 0, V1 na semana 2, etc.). Os participantes foram triados sem qualquer intervenção em um ambiente clínico para as três primeiras visitas de triagem, duas semanas entre cada uma, para estabelecer medidas clínicas de referência de gravidade do zumbido (pré-tratamento). O participante não foi obrigado a realizar nenhuma tarefa entre essas visitas. Os participantes foram avaliados empregando as medidas de zumbido psicoacústico e psicométrico mais comumente usadas, incluindo: Nível Mínimo de Mascaramento (MML), Correspondência de Volume do Zumbido (TLM) e Inventário de Dificuldades do Zumbido (THI). As avaliações de triagem foram realizadas durante períodos sem qualquer estimulação do dispositivo.
[00358] Existem vários fatores fora do tratamento da condição que podem afetar o benefício percebido de qualquer tratamento do zumbido. Hesser et al (The effect of waiting: A meta-analysis of wait-list control groups in trials for tinnitus distress. J Psychosom Res. 2011 Apr;70(4):378-84) revisou as taxas de resposta dos participantes em uma lista de espera para tratamentos de zumbido e verificou que o sofrimento do participante pode reduzir em períodos de espera curtos. Esta melhoria pode ser atribuída à atenção e confiança que o participante recebe do investigador e/ou um profissional experiente, fatores conhecidos por contribuir para o alívio dos sintomas do zumbido. A fase de triagem neste estudo foi empregada para abordar melhorias na gravidade dos sintomas alcançados devido a este efeito antecipado da participação no estudo. Pontuações de avaliação da terceira visita de triagem foram definidas como valores de linha de base. Esperava-se que qualquer melhoria do efeito terapêutico da participação no estudo fosse mitigada pela terceira visita.
[00359] Na terceira visita, os participantes receberam o dispositivo de neuromodulação para levar para casa durante o restante do estudo e pediram para usá-lo entre 30 e 60 minutos todos os dias pelas próximas 10 semanas. Os participantes foram mostrados como usar o dispositivo e disseram para definir o áudio e a estimulação da língua para os níveis mais confortáveis para eles. Os participantes foram convidados a retornar à clínica a cada duas semanas, a fim de repetir as avaliações realizadas no período de triagem. Onde não foi possível para os participantes retornarem à clínica, eles completaram a versão em papel do THI remotamente e enviaram a cópia para o site do investigador. Os participantes foram aconselhados a encerrar o uso do dispositivo e a entrar em contato com o investigador caso sofressem efeitos colaterais ou eventos adversos. Eles também foram instruídos a contatar um membro da equipe de pesquisa a respeito de qualquer mau funcionamento do dispositivo.
[00360] O estudo foi conduzido por um audiologista clínico que está registrado na Sociedade Irlandesa de Fonoaudiólogos e na Academia Irlandesa de Audiologia, sob a supervisão clínica de um cirurgião otorrinolaringologista sênior consultor que é membro da Associação de Pesquisa em Otorrinolaringologia, Academia Europeia de Otologia e Neurotologia, Sociedade Real de Medicina: Otologia, Laringologia e Rinologia, Sociedade Prosper Meniere, Sociedade Irlandesa de Otorrinolaringologia e Sociedade Americana de Auditoria. O mesmo fonoaudiólogo realizou todas as avaliações. Pontuações de avaliação foram gravadas em um sistema baseado em papel, o que significa que o fonoaudiólogo não foi cegado pelos resultados anteriores. No entanto, o fonoaudiólogo não se referiu a pontuações de avaliação prévias durante a avaliação.
Critérios de Monitoração de Adesão e Inclusão de Dados
[00361] A adesão do participante com a administração do tratamento foi determinada tecnologicamente usando a função de perfilação de dados no dispositivo de tratamento. Os seguintes eventos, juntamente com sua data e hora, foram gravados na memória não volátil: • ligar/desligar e iniciar/pausar/reiniciar eventos de tratamento • volume de áudio e configurações de intensidade de estímulo somatossensorial • magnitude da corrente elétrica fornecida pelos eletrodos (usada para determinar o contato do participante) • nível de tensão da bateria • eventos de erro
[00362] A segurança do participante foi avaliada em cada visita clínica. Embora não haja prescrição definitiva para a duração do tratamento, as 10 semanas de tratamento empregadas neste estudo foram baseadas em um estudo similar de neuromodulação por Tyler et al (Tyler, R., Haskell, G., Preece, J. and Bergan, C. (2001) Nurturing patient expectations to enhance the treatment of tinnitus. Seminars in Hearing, 22, 15-21). No caso de os participantes não completarem a avaliação final, foram utilizadas pontuações da penúltima avaliação.
[00363] O protocolo exigia que os participantes usassem o dispositivo entre 30 e 60 minutos por dia, 7 dias por semana. A adesão neste contexto refere-se ao número de dias ao longo do tratamento em que a duração da sessão, ou seja, durante quanto tempo o dispositivo foi utilizado continuamente, foi de pelo menos 30 minutos. Em estudos clínicos de produtos farmacêuticos, os participantes são considerados compatíveis se sua adesão for maior que 80%. As propriedades de duração exata deste tratamento ainda estão sob investigação e, portanto, um coorte um pouco mais generoso para a conformidade foi empregado, ou seja, 66%; o coorte foi dividido entre aquelas que são consideradas “compatíveis” e aquelas consideradas “não compatíveis” de acordo com esse limite.
Análise
[00364] O conjunto de dados para este estudo consistiu em dados de THI, TLM e MML de 44 participantes durante 10 semanas de tratamento. Dados sobre a adesão com o protocolo do estudo, bem como configurações de estimulação sonora e somatossensorial utilizadas pelos participantes ao longo das dez semanas também foram coletados. Os dados dos participantes foram incluídos na análise se as pontuações dos sintomas do zumbido estivessem disponíveis para a linha de base (V2) e pelo menos a penúltima visita e se tivessem acesso ao dispositivo por pelo menos 8 semanas, ou seja, não devolvessem o dispositivo precocemente. A análise deste artigo investiga se qualquer melhora estatística nas três avaliações dos sintomas do zumbido foi observada após 10 semanas de tratamento com o dispositivo.
[00365] As pontuações do THI não são normalmente distribuídas, então o teste dos postos sinalizados de Wilcoxon foi empregado para testar a significância estatística entre a linha de base (V2) e a visita final. Verificou-se que os conjuntos de dados TLM e MML estavam normalmente distribuídos e um teste t pareado foi empregado para testar as diferenças estatisticamente significativas entre a linha de base (V2) e V7. Além da análise da diferença estatística, a proporção de participantes que alcançaram diferenças clinicamente significativas foi avaliada. Jastraboff et al (Jastreboff PJ, Hazell JW, Graham RL. Neurophysiological model of tinnitus: dependence of the minimal masking level on treatment outcome. Hear Res. 1994 Nov;80(2):216- 32) relataram que uma diminuição de 5,3 dB na escala MML correlacionou-se significativamente com pacientes relatando melhorias no zumbido. Enquanto Zeman et al (Zeman F, Koller M, Figueiredo R, Aazevedo A, Rates M, Coelho C, Kleinjung T, de Ridder D, Langguth B, Landgrebe M. Tinnitus handicap inventory for evaluating treatment effects: which changes are clinically relevant? Otolaryngol Head Neck Surg. 2011 Aug;145(2):282-7) demonstrou que uma queda de 7 pontos na pontuação de THI também reflete uma melhora clinicamente significativa. Uma redução não clinicamente significativa para a TLM pode ser encontrada na literatura, de modo que os 5,3dB para o MML foram empregados. Os participantes foram classificados como melhoradores ou não melhoradores com base nas diferenças nas suas pontuações de sintomas desde o início (V2) até V7 em referência a esses valores para significância clínica.
[00366] Os arquivos de perfil forneceram informações sobre o uso do dispositivo, bem como os níveis de estímulo durante o tratamento, para estímulos auditivos e somatossensoriais. A análise secundária examinou padrões de estímulos auditivos e somatossensoriais para investigar qualquer percepção do uso do dispositivo pelo participante.
Registro de estudo
[00367] O Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Nacional da Irlanda, Maynooth ou o Centro Médico Hermitage não exigiram registro em um registro de ensaios clínicos antes da aprovação. O estudo foi considerado um estudo de viabilidade e, portanto, isento de registro sob o FDAAA 801. Resultados
[00368] Como detalhado acima, o impacto da estimulação multimodal auditiva e somatossensorial, nas medidas de resultado do zumbido crônico, foi determinado medindo-se a mudança nas pontuações de THI, MML e TLM ao longo do tempo. Um coorte de 54 participantes foi recrutado como parte deste estudo, cada participante foi solicitado a completar 3 avaliações de triagem sem intervenção e 5 avaliações subsequentes durante o uso do dispositivo.
[00369] Dois participantes abandonaram por conta própria. Os arquivos de perfil dos dispositivos de seis participantes adicionais mostraram muito pouco uso do dispositivo durante o período de estudo, com <10% de adesão. Dois participantes adicionais foram excluídos da análise; enquanto seus arquivos de perfil correspondentes mostraram uso ativo do dispositivo, eles não retornaram para nenhuma visita de avaliação após a avaliação da V3. No total, dez participantes foram excluídos da análise final.
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Tabela 3: perfil demográfico dos participantes x Escala Analógica Visual auto-classificada, escala 1-10
[00370] As pontuações de sintomas avaliados sem intervenção em V0, V1 e V2 são empregadas para melhor entender a variabilidade e melhorias nos sintomas que podem ser atribuídos a influências não interventivas. Os coeficientes intrasujeitos médios, COVs, para as pontuações de THI, TLM e MML ao longo das três visitas de triagem, ou seja, monitoração não interventiva, são de 21%, 16% e 13%, respectivamente. Os valores de linha base para análise foram retirados da 3a visita de triagem, ou seja, V2, variação média e padrão podem ser vistos na Tabela 5. As mudanças nas pontuações médias de THI, TLM e MML, para o coorte completo ao longo do tempo, são apresentadas na Figura 1.
[00371] A Tabela 4 apresenta o número de participantes que alcançaram melhorias clinicamente significativas, conforme discutido na seção de análise, por sintoma, para aqueles que são considerados compatíveis e não compatíveis. A maior proporção de melhoradores é vista na escala MML, 73% dos 30 participantes demonstram uma melhora clinicamente significativa no MML.
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A Tabela 4 apresenta o número de melhoradores/não melhoradores para cada sintoma de zumbido em cada classe de adesão; ¥ Melhoradores atingem uma queda mínima de 7 pontos na escala THI § Melhoradores atingem uma queda mínima de 5,3 dB na escala TLM 1 Os melhoradores alcançam uma queda mínima de 5,3 dB na escala MML
[00372] A Tabela 5 apresenta as pontuações médias de THI, TLM e MML para a linha de base (V2) e V7 para o coorte completo e quando o coorte é dividido em duas classes; compatíveis e não compatíveis.
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Tabela 5. Valores médios dos sintomas do zumbido para a consulta inicial e final, *p<0,05, **p<0,01, ***p<0,001
[00373] Os arquivos de perfil do dispositivo forneceram informações sobre os padrões de uso dos parâmetros de estimulação usados pelos participantes. Os dados de três participantes foram excluídos desta análise devido a erros no sistema de perfilação eletrônico. Nos dias em que o dispositivo foi usado, a duração média da sessão para todos os participantes foi de 47 minutos (DP = 20 minutos).
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[00374] Os ajustes médios dos estímulos somatossensorial e sonoro após a primeira semana de uso foram 6pt (DP = 4,2) (min 0 e max 17) e - 8,5dB (SD = 8,1dB), respectivamente. O ajuste médio de estímulo somatossensorial e sonoro extraído dos arquivos de log para a semana final foi de 7,4pts (DP = 5,4) e -16dB (DP = 6,6dB), respectivamente. Não houve diferença estatística entre o ajuste do estímulo no início e no final do tratamento. Os participantes conseguiram modificar o volume do áudio e a intensidade do estímulo somatossensorial durante as 10 semanas de tratamento. A partir dos dados de log, observou-se que os participantes variaram o estímulo somatossensorial muito mais do que o estímulo sonoro; O coeficiente de variação foi calculado para cada participante ao longo das 10 semanas de intervenção, o COV em toda o coorte foi de 35% e 15% para configurações de estímulo somatossensorial e auditivo, respectivamente. Não houve relação significativa definida entre os ajustes de estímulo e as mudanças nas pontuações de sintomas para os melhoradores ou não. Embora nenhuma avaliação específica de facilidade de uso e tolerabilidade tenha sido realizada, nenhum participante relatou desconforto significativo durante as avaliações no local do investigador.
Modalidades adicionais
[00375] As modalidades descritas acima incorporam um dispositivo, para o tratamento do zumbido e/ou hiperacusia, misofonia, fonofobia onde • o estímulo auditivo é dado ao paciente O composição áudio O impulsos de tom simples de períodos entre 2ms e 500ms através de bandas críticas entre 500Hz e 16kHz, e padrões repetidos pseudoaleatoriamente ou complexos (isto poderia, por exemplo, ser música monofônica) O preferivelmente, os impulsos de tom complexas de períodos entre 2ms e 500ms através de bandas críticas entre 500Hz e 16kHz, e padrões repetidos pseudoaleatoriamente ou complexos (isto pode ser, por exemplo, música polifônica) O mais preferivelmente um sinal de ruído de banda larga O mais preferivelmente, o dito ruído de banda larga, incluindo uma mistura de fala, para melhorar ainda mais a atenção ao estímulo durante o tratamento e intensificar a adesão, em que a dita fala é um tópico de interesse para o paciente. • Podcasts documentais • Revistas de áudio • Livros de áudio de ficção ou não ficção O Ainda mais preferível uma mistura de ruído de banda larga e impulsos de tom complexas (ou música) O De composição tal que o mesmo segmento de estímulo não se repita dentro de um determinado período de tempo • Repetido não mais de uma vez por mês • Preferivelmente repetido não mais de uma vez a cada 6 meses O De composição tal que o componente de música ou fala possa ser selecionado pelo paciente, e em uma modalidade a dita música pode ser transmitida continuamente de seu próprio dispositivo de reprodução de música (por exemplo, telefone, laptop, computador tablet) O De composição tal que instila uma sensação de calma no paciente (para promover o relaxamento). O De uma amplitude (volume) que • É ajustado para um nível confortável pelo paciente • Preferivelmente, deve ser ajustado para um nível que não ofusque o zumbido do paciente, onde o nível de mascaramento do paciente é determinado por uma avaliação audiológica do Nível Mínimo de Mascaramento (MML) ou Correspondência de Volume de Zumbido (TLM). • Preferivelmente, é ajustado para um nível em que o zumbido ainda seja audível de forma marginal. O Com modulação de amplitude (volume) que • Aumento em rampa até a amplitude nominal dentro de 5 a 10 segundos e, em seguida, é constante durante todo o restante da sessão de tratamento • Como acima, mas também diminua em rampa (diminuindo) a amplitude do nível nominal para um nível proporcional o nível de audição do sujeito entre 2 minutos e 5 minutos antes que a sessão de tratamento termine O é modificado de forma espectral • Definir com um filtro de reforço de banda • De frequência central ajustada para a frequência de correspondência do zumbido do sujeito OU que seja compatível com o aumento de atenuação mais pronunciado do audiograma do paciente • Com largura de banda de meia potência entre 0,5 e 1,5 oitavas normalizadas para a frequência central • Com magnitude de reforço de pelo menos 12dB • Ajustar com uma pluralidade de filtros de compensação de banda • Um filtro corta-faixa de frequência central definido para a frequência de correspondência do zumbido do sujeito, e com uma largura de banda de meia potência entre 0,25 e 1 oitava normalizada para a frequência central e com uma profundidade de corte de pelo menos 36 dB. • Dois filtros de corte com profundidade de 36 dB e largura de banda de meia potência entre 0,25 e 1 oitava, centrados entre 0,5 e 1,5 oitavas acima e abaixo da frequência de partida do zumbido. • Para compensar o déficit no audiograma dos pacientes (ou seja, uma resposta audiograma inversa) O Tem canais de áudio • Estímulo de canal único (monoaural) transmitido a ambos os ouvidos • Preferivelmente, canais duplos (binaural) transmitidos a ambos os ouvidos • Preferivelmente, canais duplos (binaurais) com cada canal modificado adicionalmente em amplitude e de forma espectral para compatibilização com o perfil de áudio do ouvido ipsilateral, onde a dita modificação na amplitude é ajustada dinamicamente para rastrear o volume do zumbido do paciente (MML) O É transmitida (transduzida) por • Transdutores de condução óssea • Implantes cocleares • Altifalantes localizados no mesmo espaço que o paciente • Som da tecnologia de ultrassom https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_from_ultrasound • Preferivelmente por transdutores de áudio intra-auriculares • Telefones intra-auriculares • Aparelhos auditivos • Preferivelmente, por transdutores de áudio sobre o ouvido (auscultadores) E / OU • estímulo somatossensorial dado ao paciente, • estímulo transmitido como pluralidade de canais paralelos: • estímulo terapêutico • Pelo menos um canal/local de estimulação e até 64 canais/locais • Preferivelmente, entre pelo menos 4 e 32 canais/locais de estimulação • O mais preferivelmente pelo menos 16 canais/locais de estimulação • estímulo Indicador • Canais de estímulo adicionais são projetados para prover uma sensação de efeito ao paciente, mas que não fazem parte do estímulo terapêutico: • Finalidade: • Nos casos em que os canais primários de estímulo transmitem um estímulo somatossensorial que não é perceptível, ou fracamente perceptível ao paciente (por exemplo, a amplitude ótima do estímulo está abaixo do limiar de percepção do sujeito, mas é essencial que o paciente esteja ciente de que a estimulação é ativa, de modo que seja mais provável que cumpra o regime de tratamento) • Para facilitar a realização de investigações clínicas em que é necessário um braço de tratamento simulado (por exemplo, para um RCT duplo cego) • Número de canais: • Pelo menos um canal de pseudoestímulo • Preferivelmente, pelo menos dois canais pseudoestímulos (para estimulação bilateral), de modo que possam ser arranjados simetricamente em relação à matriz de estimuladores OU • Multiplexar o tempo do pseudoestímulo com o estímulo do tratamento, de forma que o pseudoestímulo possa ser administrado através dos eletrodos do estímulo do tratamento, com a proporção de marca:espaço não superior a 10%. • Propriedades de estimulação: • Estimulação para ser assíncrona a qualquer estímulo auditivo • Estimulação para ter um baixo ciclo de trabalho em relação ao estímulo terapêutico • Estimulação é bloqueada na natureza, ou seja, a estimulação compreende uma série de pulsos periódicos menor que o período de repolarização da fibra nervosa relevante, mantendo assim a fibra nervosa em um estado constante de despolarização, que geralmente provoca sensação de formigamento (pasastesia) no sujeito, e com o dito estímulo não sincronizado de alguma forma ao estímulo de áudio. O O tipo de estímulo é um dos seguintes: • estimulação aleatória • Período interpulsos (tipp): • randomizado entre 5ms e 105ms (distribuição gaussiana, período interpulsos médio 55ms) OU • Preferivelmente, randomizado entre 5 e 55 ms (distribuição gaussiana, período médio interpulsos 30 ms) OU • Preferivelmente, randomizado entre 5ms e 25ms (distribuição gaussiana, período médio interpulsos de 15ms) • Sincronicidade/assincronicidade de canal • Todos os canais de estímulo atuando como atuadores independentes e exibindo padrões aleatórios independentes • Todos os canais de estímulo exibindo o mesmo padrão de pulso aleatório • Preferivelmente, todos os canais de estímulo exibindo padrões aleatórios únicos • Ciclo de trabalho: • estímulo sempre ativo durante a sessão de tratamento • estímulo transmitido em impulsos durante a sessão de tratamento para reduzir a habituação e aumentar a conscientização e a atenção do paciente • Marca-espaço de 1 segundo a 1 segundo • Preferivelmente, marca-espaço de 1 segundo a 0,1 segundo • Mais preferivelmente, marca-espaço de 5 segundos a 0.5 segundos • Ainda mais preferivelmente com valores de marca-espaço que variam aleatoriamente (marca variando na faixa de 0.5s a 5s, espaço variando na faixa de 0.1s a 1s) ao longo do tratamento • Estimulação periódica padronizada (determinística) • Período interpulsos (tipp): • entre 1ms e 20ms • Preferivelmente entre 2ms e 3ms para superestimulação (bloqueio) ou entre 15ms e 20ms para estimulação sem bloqueio • Padrão de ruptura • Pelo menos 4 pulsos por quadro, número de pulsos variando como um padrão com média de 2 pulsos por Quadro • Preferivelmente no máximo 8 pulsos por quadro, número de pulsos variando como um padrão com média de 4 pulsos por quadro • Taxa de quadros • entre 20 e 100 quadros por Segundo • preferivelmente 43 quadros por Segundo • o mais preferivelmente estimulação síncrona (sincronizada com o estímulo de áudio) • Onde a entrada de áudio para a transformação para somatossensorial é • um ou mais dos componentes do estímulo de áudio transmitido(s) ao sujeito, por exemplo, o componente de padrão de impulso de tons complexo ou o componente de música OU • o estímulo de áudio transmitido ao sujeito de modificação pré-espectral OU • Preferivelmente, o estímulo de áudio entregue à modificação pós-espectral do paciente • Com áudio para atraso tátil • Atraso fixo entre áudio e somatossensorial (até +/- 50ms) • Variação aleatória no atraso entre áudio e somatossensorial (com função de densidade de probabilidade retangular com limites de até +/- 50 ms, ou com função de densidade de probabilidade Gaussiana de desvio padrão até 20ms), para cobrir uma ampla faixa de latências ao longo de uma sessão de tratamento • Atraso fixo, onde o atraso é diferente para cada um dos canais de estímulo (na modalidade de múltiplas frequências), com uma variável de atraso entre -500 e + 500 ms, de modo a inibir seletivamente ou intensificar a atividade nas bandas de frequência desejadas. • Com número de canais de estimulação somatossensorial (eletrodos de estimulação) • Pelo menos um canal de estimulação • Preferivelmente pelo menos 8 canais para cobrir bandas críticas de escala de Bark de 2kHz a 8kHz • Mais preferivelmente pelo menos 16 canais de estimulação por lado (para cobrir bandas críticas de escala de Bark de 500Hz a 8kHz ou bandas críticas de escala de Bark de 1kHz a 13,5kHz) • O mais preferivelmente, pelo menos, 24 canais de estimulação por lado (para cobrir bandas críticas de escala de Bark de 60Hz a 13,5kHz) • Como alternativa, com um pequeno número de canais (entre 4 e 8), de modo que os canais cubram as bandas críticas que • Correspondam às regiões de frequência onde o zumbido é dominante E/OU • Correspondam às regiões de frequência de maior perda auditiva no paciente (dentro da faixa de 250Hz a 13,5kHz) • Com a transformação entre áudio e tátil • Pulsos somatosenssoriais ocorrem quando a amplitude do áudio se eleva acima de uma fração predeterminada da amplitude do pico normalizado (canal único), em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95 • Preferivelmente pulsos somatossensoriais ocorrem quando a amplitude dentro de cada banda crítica se eleva acima de uma fração predeterminada da amplitude de pico normalizada dentro da mesma banda crítica (para estimulação de multicanais), em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95 • Mais preferivelmente, um número de pulsos táteis ocorre em proporção à amplitude dentro de cada banda crítica (para estimulação de multicanais) • ... onde a janela de análise tem um período (período de quadro, tp) • período de quadro fixo • O sinal de áudio é analisado em quadros sobrepostos (entre 10% e 50%) de duração entre 2ms e 100ms (preferivelmente 23.2ms), em que o período da estrutura é o mesmo para todos os segmentos de frequência • 2ms é o limite inferior, pois frequências abaixo de 500Hz não podem ser analisadas para quadros de áudio mais curtos • 100ms é o limite superior, de tal forma que haveria um máximo de +/- 50ms de manchas temporais do estímulo táctil em relação ao estímulo de áudio • Período de quadro variável • O sinal de áudio é analisado em períodos de quadros sobrepostos, nos quais os períodos de quadros são diferentes para cada bin de frequência, de forma que a transformação para o domínio de frequência mantenha alta resolução temporal • Período de quadros definido para no máximo 20 períodos da caixa de frequência correspondente • Preferivelmente, o período de quadro ajustado para não mais do que 10 períodos do bin de frequência correspondente • Mais preferivelmente, o período de quadro definido para não mais de 4 períodos do bin de frequência correspondente • A segmentação de amplitude é pelo menos 8 níveis discretos 2. O local de estímulo é ■ Transcutânea ■ Bochecha (ramo maxilar do Nervo Trigêmeo) ■ Mandíbula (ramo mandibular do Nervo Trigêmeo) ■ Testa (ramo oftálmico do Nervo Trigêmeo) ■ Pescoço (ramo submandibular do Nervo Trigêmeo) ■ Ouvido/pavilhão do ouvido (nervo Vago.) ■ Lábios (ramo mandibular do Nervo Trigêmeo) ■ Ombros e Pescoço (Nervo Acessório, nervos da coluna cervical C1 e C2) ■ Transmucosa ■ Região dorsal anterior da língua (ramo mandibular lingual do Nervo Trigêmeo) ■ Região ântero-ventral da língua (nervo hipoglosso) ■ Gengivas (ramo maxilar do Nervo Trigêmeo) ■ Sem contato (somente eletromagnético, por exemplo, rTMS) ■ Como acima (ambos os sítios transcutâneos e transmucosas) OU ■ Núcleos do trigêmeo ■ Núcleos cocleares ■ Córtex auditivo ■ Implantável ■ Como acima (os locais transcutâneos e transmucosais) OU ■ Nervo coclear/auditivo ■ Núcleos cocleares ■ Núcleos do trigêmeo ■ Córtex auditivo ■ nervo Vago 3. A modalidade de estímulo é • Elétrico • Do tipo de pulso • Anódico - de CA acoplado • Mais preferivelmente Catódico - de CA acoplado • Ainda mais preferivelmente bifásico, de condução Anódica • Mais preferivelmente bifásico, de condução Catódica • De energia de pulso • Para mucosa da língua (região dorsal anterior) • Para controle de modo de tensão (CA ou CC acoplado) • Ajustável entre 50 Volts-microssegundos e 500 Volts- microssegundos • Preferivelmente ajustável entre 15 Volts-microssegundos e 1000 Volts-microssegundos • Para controle de modo de corrente (CA ou CC acoplado) • Ajustável entre 10nC (nano-Coloumbs) a 100Nc • Preferivelmente ajustável entre 5nC (nano-Coloumbs) a 200nC • E com limite de tensão entre 4V e 12V • Largura de pulso ajustável entre 3us e 78us • Para estimulação transcutânea mandibular • Para controle de modo de tensão (CA ou CC acoplada) • Ajustável entre 500 Volts-microssegundos e 5000 Volts- microssegundos • Preferivelmente ajustável entre 100 Volts-microssegundos e 10000 Volts-microssegundos • Para controle de modo de corrente (CA ou CC acoplada) • Ajustável entre 100nC (nano-Coloumbs) a 1000nC • Preferivelmente ajustável entre 50nC (nano-Coloumbs) a 2500nC • E com limitação de tensão entre 40V e 80V • Largura de pulso ajustável entre 10 e 250u • Área de contato • Mucosa da língua • pelo menos 0.5mm2 • Preferivelmente pelo menos 1mm2 • Transcutânea (região mandibular) • pelo menos 5mm2 • Preferivelmente pelo menos 10mm2 • Arranjo Espacial - Topologia de matriz • Centralizado (para estimulação aleatória ou em conjunto com áudio monoaural e de canal único) • Preferivelmente, dividida ao longo da linha média com mapeamento ipsilateral de auditivo para tátil (para estimulação síncrona com áudio) • (para mucosa da língua) Mais preferivelmente, dividida ao longo da linha média com mapeamento ipsilateral do auditivo ao tátil, mas com uma banda morta ao longo da linha média para reduzir a necessidade de centralização exata da matriz na língua - dois lados simétricos do matriz devem estar fisicamente separados por um interstício, onde a largura do interstício é determinada por uma função da densidade do mecanorreceptor da língua (que está na língua é da ordem de 1 neurônio por 0,5-1mm) e dispersão de estimulação de duas vezes o espaçamento intereletrodos para evitar o recrutamento do canal lateral somático de fibras paralelas. • Uma característica táctil, como uma ranhura ou crista, pode ser situada ao longo desta linha média para ajudar o paciente a centralizar o dispositivo em sua língua. • Arranjo Espacial - Canais Individuais Estimuladores • A distância Euclidiana dos elementos estimuladores adjacentes deve ser pelo menos a distância do JND da percepção tátil na população adulta no local do contato do estimulador, que é de aprox. 0,5 - 1 mm) • Preferivelmente, a distância euclidiana dos elementos estimuladores adjacentes deve ser pelo menos 1,5 vezes a distância do JND da percepção tátil na população adulta no local do contato do estimulador “ • Arranjo Espacial - Arranjo do elemento de matriz • Arranjo aleatório de elementos de matriz • Mais preferivelmente, arranjado em padrão de varredura, na ordem de bin de menor frequência para bin de maior frequência • Preferivelmente arranjado em padrão espiral, do bin de menor frequência no interior para o bin de maior frequência no exterior, semelhante ao mapeamento tonotópico na cóclea • Mais preferivelmente, arranjado de modo que as bandas de frequência de maior déficit estão situadas em locais de maior sensibilidade. • Mecânica • Vibração • Frequência de vibração • Entre 10 Hz e 500 Hz • Preferivelmente entre 50 Hz e 150 Hz • Mais preferivelmente 125Hz • Amplitude de Vibração • Variável de amplitude de forma que existam segmentos de amplitude igualmente espaçados entre o limiar de percepção e 50% do limiar de desconforto • Modulação de Amplitude de Vibração • A amplitude variou em pelo menos o número de segmentos de amplitude, na taxa de quadros do Sistema • Área de contato • Mucosa da língua • pelo menos 0.5mm2 • Preferivelmente pelo menos 1mm2 • Transcutânea (região mandibular) • pelo menos 5mm2 • Preferivelmente pelo menos 10mm2 • Arranjo espacial (conforme seções de arranjos espaciais elétricos abaixo) • Força (pressão) • De acordo com a vibração, exceto • Nenhum componente de vibração • Forçar os níveis de amplitude a serem calibrados por sujeito • Forçar a modulação de amplitude a ser calibrada por sujeito • Eletromagnética (estimulação magnética transcutânea e/ou transcraniana) • Intensidade do campo magnético delmT a 10mT • Duração do pulso de campo magnético de 10us a 100us • Período de pulso de 10ms a 200ms (não sincronizado com áudio) • Síncrono com áudio (os pulsos táteis ocorrem quando a amplitude do áudio se eleva acima de uma fração predeterminada da amplitude de pico normalizada (canal único)), em que a dita fração predeterminada está entre 0,05 e 0,95 • Local de estimulação • Mastoides • Locais do nervo mandibular • Locais dos nervos maxilares • Locais do nervo oftálmico O Simetria de estímulo é • Simétrica (o mesmo estímulo é transmitido para ambos os lados) • Preferivelmente assimétrica (o estímulo é transmitido para compatibilização com o áudio no lado ipsilateral) O A duração do estímulo é • Entre 5 minutos e 240 minutos por dia • Preferivelmente entre 15 minutos e 60 minutos por dia • Mais preferivelmente pelo menos 20 minutos por dia O Duração do tratamento é • Todos os dias durante pelo menos 4 semanas • Preferivelmente todos os dias por pelo menos 10 semanas • Mais preferivelmente todos os dias por pelo menos 6 meses E também em conjunto com • Um sistema para gravar os parâmetros e medidas durante o tratamento, incluindo O Duração do uso O Hora e data de uso O Dados de identificação (número de série do hardware, versões do software) para rastrear resultados para pacientes únicos O Parâmetros/medições de estímulo • Ajustes do nível de estimulação sonora • Ajustes do nível de estimulação somatossensorial • Seleção de faixa de áudio (para sistemas multifaixas) O Parâmetros / medições de áudio • Filtragem de áudio (modificações espectrais)
[00376] As modalidades acima descritas da presente tecnologia podem ser implementadas de várias maneiras. Por exemplo, as modalidades podem ser implementadas usando hardware, software ou uma combinação dos mesmos. Quando implementado em software, o código do software pode ser executado em qualquer processador ou conjunto de processadores adequado, seja em um único computador ou distribuído entre vários computadores. Deve ser apreciado que qualquer componente ou coleção de componentes que executam as funções descritas acima podem ser geneticamente considerados como um ou mais controladores que controlam as funções acima discutidas. Um ou mais controladores podem ser implementados de várias maneiras, tais como com hardware dedicado, ou com hardware de finalidade geral (por exemplo, um ou mais processadores) que é programado usando microcódigo ou software para executar as funções citadas acima. A este respeito, deve ser apreciado que uma implementação das modalidades da presente tecnologia compreende pelo menos um meio de armazenamento legível por computador (por exemplo, uma memória de computador, um disquete, um disco compacto, uma fita, uma unidade flash, etc.) codificado com um programa de computador (isto é, uma pluralidade de instruções), que, quando executado em um processador, executa as funções acima mencionadas das modalidades da presente tecnologia. O meio de armazenamento legível por computador pode ser transportável de modo que o programa armazenado nele possa ser carregado em qualquer recurso de computador para implementar os aspectos da presente tecnologia discutida aqui. Além disso, deve ser apreciado que a referência a um programa de computador que, quando executado, executa as funções acima discutidas, não está limitada a um programa de aplicação em execução em um computador hospedeiro. Pelo contrário, o termo programa de computador é aqui utilizado em um sentido genérico para referir qualquer tipo de código de computador (por exemplo, software ou microcódigo) que possa ser empregado para programar um processador para implementar os aspectos da tecnologia acima discutidos.
[00377] Embora várias modalidades inventivas tenham sido descritas e ilustradas aqui, os habilitados na técnica irão prontamente imaginar uma variedade de outros meios e/ou estrutura para realizar a função e/ou obter os resultados e/ou uma ou mais das vantagens aqui descritas., e cada uma dessas variações e/ou modificações é considerada como estando dentro do escopo das modalidades inventivas aqui descritas. Os peritos na técnica reconhecerão, ou serão capazes de determinar utilizando não mais do que experimentação de rotina, muitos equivalentes às modalidades inventivas específicas aqui descritas. Por conseguinte, deve ser entendido que as modalidades anteriores são apresentadas apenas como exemplo e que, dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes, as modalidades inventivas podem ser praticadas de modo diferente do que especificamente descrito e reivindicado. As modalidades inventivas da presente tecnologia são direcionadas para cada característica individual, sistema, artigo, material, kit e/ou método aqui descrito(s). Além disso, qualquer combinação de duas ou mais características, sistemas, artigos, materiais, kits e/ou métodos, se tais características, sistemas, artigos, materiais, kits e/ou métodos não forem mutuamente inconsistentes, está incluída no escopo inventivo da presente descrição. Todas as definições, como definidas e usadas aqui, devem ser entendidas como controle sobre definições de dicionários, definições em documentos incorporados por referência e/ou significados comuns dos termos definidos. Os artigos indefinidos “um” e “uma”, como usados aqui na especificação e nas reivindicações, a menos que claramente indicado em contrário, devem ser entendidos como significando “pelo menos um”.
[00378] A frase “e/ou’, como aqui usada na descrição e nas reivindicações, deve ser entendida como significando “um ou ambos” dos elementos assim conjugados, isto é, elementos que estão conjuntamente presentes em alguns casos e disjuntivamente presentes em outros casos. Múltiplos elementos listados com “e/ou” devem ser interpretados da mesma maneira, isto é, “um ou mais” dos elementos de forma conjunta. Outros elementos podem opcionalmente estar presentes, além dos elementos especificamente identificados pela cláusula “e/ou”, relacionados ou não aos elementos especificamente identificados. Assim, como um exemplo não limitativo, uma referência a “A e/ou B”, quando usada em conjunto com linguagem aberta tal como “compreendendo” pode referir-se, em uma modalidade, apenas a A (opcionalmente incluindo elementos diferentes de B); em modalidade adicional, apenas para B (opcionalmente incluindo elementos diferentes de A); ainda em modalidade adicional, para A e para B (incluindo opcionalmente outros elementos); etc. Como utilizado aqui na especificação e nas reivindicações, “ou” deve ser entendido como tendo o mesmo significado que “e/ou” como definido acima. Por exemplo, ao separar itens em uma lista, “ou” ou “e/ou” devem ser interpretados como inclusivos, ou seja, a inclusão de pelo menos um, mas também incluindo mais de um, de um número ou lista de elementos, e, opcionalmente, itens adicionais não listados. Apenas termos claramente indicados em contrário, como “apenas um ou” “exatamente um”, ou, quando usado nas reivindicações, “consistindo em”, se referirão à inclusão de exatamente um elemento de um número ou lista de elementos. Em geral, o termo “ou”, como usado aqui, somente deve ser interpretado como indicando alternativa exclusiva (isto é, “um ou outro mas não ambos”) quando precedidos por termos de exclusividade, como “qualquer um”, “um de”, “apenas um de” ou “exatamente um de”. “Consistindo essencialmente de”, quando usado nas reivindicações, deve ter seu significado ordinário como usado no campo do direito de patentes. Como aqui usado a especificação e nas reivindicações, a frase “pelo menos um”, em referência a uma lista de um ou mais elementos, deve ser entendida como significando pelo menos um elemento selecionado de qualquer um ou mais dos elementos na lista de elementos, mas não necessariamente incluindo pelo menos um de cada elemento listado especificamente na lista de elementos e não excluindo quaisquer combinações de elementos na lista de elementos permite que os elementos possam opcionalmente estar presentes, além dos elementos especificamente identificados na lista de elementos aos quais a frase “pelo menos um” se refere, relacionados ou não àqueles especificamente identificados. Assim, como um exemplo não limitativo, “pelo menos um de A e B” (ou, equivalentemente, “pelo menos um de A ou B”, ou, equivalentemente “pelo menos um de A e/ou B”) pode referir-se, em uma modalidade, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais de um, A, sem B presente (e opcionalmente incluindo elementos diferentes de B); em modalidade adicional, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais de um, B, sem A presente (e opcionalmente incluindo elementos diferentes de A); ainda em modalidade adicional, a pelo menos um, opcionalmente incluindo mais de um, A, e pelo menos um, opcionalmente incluindo mais que, B (e opcionalmente incluindo outros elementos); também deve ser entendido que, a menos que claramente indicado em contrário, em qualquer dos métodos aqui reivindicados que incluam mais de uma etapa ou ato, a ordem das etapas ou atos do método não é necessariamente limitada à ordem em que a etapas ou atos do método são recitados. Nas reivindicações, bem como na especificação acima, todas as frases de transição tais como “compreendendo”, “incluindo”, “portando”, “tendo”, “contendo”, “envolvendo”, “mantendo”, “composto de” e similares devem ser entendidos como abertos, isto é, para significar incluir, mas não se limitar aos mesmos.
[00379] As palavras “compreende/compreendendo” e as palavras “tendo/incluindo” quando usadas aqui com referência à presente invenção são usadas para especificar a presença de características declaradas, inteiros, etapas ou componentes, mas não impede a presença ou adição de um ou mais outros recursos, inteiros, etapas, componentes ou grupos dos mesmos. É apreciado que certas características da invenção, que são para maior clareza, descritas no contexto de modalidades separadas, podem também ser proporcionadas em combinação em uma única modalidade. Inversamente, várias características da invenção que são, por brevidade, descritas no contexto de uma única modalidade, podem também ser proporcionadas separadamente ou em qualquer combinação adequada.

Claims (16)

1. Aparelho para uso no tratamento de um distúrbio neurológico do sistema auditivo, caracterizado pelo fato de que compreende uma unidade de processamento de som, uma unidade de estimulação sonora e uma unidade de estimulação somatossensorial; em que a dita unidade de processamento de som compreende: um processador operável para analisar um sinal de áudio, o sinal de áudio compreendendo um primeiro componente compreendendo um componente de banda larga ou ruído branco e um segundo componente compreendendo uma pluralidade de impulsos de tom de períodos entre 2ms e 500ms e com frequências cobrindo uma banda crítica de audição na faixa de 500Hz e 16kHz e para modificar de forma espectral o dito sinal de áudio para gerar um sinal de áudio modificado e uma pluralidade de sinais de atuação do mesmo representativa do dito sinal de áudio; e em que a dita unidade de estimulação sensorial compreende: uma matriz de estimuladores, cada um dos quais pode ser atuado independentemente para aplicar uma estimulação somatossensorial a um sujeito, e uma entrada para receber a pluralidade de sinais de atuação da dita unidade de processamento de som e direcionar sinais de atuação individuais em um padrão predeterminado para estimuladores individuais na matriz; e em que a dita unidade de estimulação sonora compreende uma entrada para receber o dito sinal de áudio modificado da unidade de processamento de som e uma saída para transmitir uma estimulação sonora ao sujeito, o sinal de áudio modificado compreendendo uma pluralidade de impulsos de tom de períodos entre 2ms e 500ms com frequências cobrindo uma banda crítica de audição na faixa de 500Hz e 16 kHz.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estimulação sonora transmitida e as simulações somatossensoriais aplicadas são aplicadas simultaneamente ao sujeito.
3. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processador é operável para incluir um atraso fixo entre o sinal de áudio modificado e a estimulação somatossensorial.
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dito atraso fixo está na região de +/- 50 ms ou tem durações aleatórias variáveis durante um tratamento.
5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processador compreende adicionalmente um filtro de reforço de banda conformado de acordo com um perfil de modificação predeterminado e em que modificar de forma espectral o sinal de áudio compreende passar o sinal de áudio através do filtro de reforço de banda para gerar o sinal de áudio modificado.
6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o perfil de modificação predeterminado é baseado em uma inversão de um audiograma do sujeito, em uma frequência de correspondência de zumbido ou é definido de maneira que a frequência central do filtro corresponda ao aumento de atenuação mais acentuado de um audiograma do sujeito.
7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os ditos impulsos de tom são repetidos de forma pseudo-aleatória ou como padrões complexos.
8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o dito sinal de áudio modificado compreende uma pluralidade de segmentos e em que a unidade de estimulação sonora está arranjada para reproduzir cada segmento no máximo uma vez dentro de um período de tempo.
9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito período de tempo é uma vez por mês ou uma vez a cada seis meses.
10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade de estimulação somatossensorial está arranjada para aplicar a estimulação somatossensorial continuamente durante um tratamento do sujeito ou em impulsos durante uma sessão de tratamento.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de estimulação somatossensorial está configurada para empregar uma marca-espaço de 1 segundo para 1 segundo ou mais preferivelmente de 1 segundo para 0,1 segundo ou o mais preferivelmente de 5 segundos para 0,5 segundo.
12. Aparelho de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a unidade de estimulação somatossensorial é configurada para empregar uma razão variável de marca-espaço, a dita marca variando na faixa de 0,5 segundo a 5 segundos, e o dito espaço variando na faixa de 0,1 segundo a 1 segundo durante um tratamento do sujeito.
13. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o processador é operável para agendar a pluralidade de sinais de atuação de maneira que o número de sinais de atuação durante um período predeterminado é proporcional à amplitude do sinal de áudio modificado dentro de uma mesma banda crítica.
14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente de sinal de áudio compreende áudio compreendendo uma largura de banda de -3dB que abrange de 50Hz a 20kHz e em que o segundo componente de sinal de áudio compreende uma paisagem sonora para manter a atenção do sujeito, por exemplo, uma obra musical ou uma gravação da fala humana.
15. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a dita matriz de estimuladores compreende uma matriz de estimuladores adicional configurada para transmitir um pseudoestímulo ao sujeito.
16. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a unidade de estimulação somatossensorial está na forma de um corpo dimensionado a ser colocado transcutaneamente ou transmucosamente no sujeito e/ou em que a unidade de estimulação somatossensorial está na forma de um corpo arranjado para prover estimulação eletromagnética sem contato ao sujeito.
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