WO2010009681A1 - Metodología y aparato para la detección objetiva de trastornos auditivos. - Google Patents
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Classifications
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- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
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- A61B5/121—Audiometering evaluating hearing capacity
Definitions
- the present invention relates to the field of objective evaluation of hearing by means of electrical brain responses caused by sound stimulation, known as auditory evoked potentials of steady state, for use in newborns, young children and subjects who do not collaborate in an examination conventional audiometric
- the transient physiological responses to short acoustic stimuli have serious limitations to evaluate bone sensitivity. It is recognized that the technological process of obtaining and identifying these responses to bone stimulation is more complicated, requires a lot of experience from the evaluator to correctly identify the threshold response and there are no effective procedures for its automation, which is essential for use in a universal neonatal screening.
- Stable hearing potentials PEAEE that have been known since (Cohen LT, Richards FM; Clark GM. A comparison of steady state evoked potentials in awake and sleeping humans J. Acousti. Soc. Am. 1991) constitute a valid alternative for evaluate the auditory sensitivity in an objective way.
- These responses are continuous periodic signals in time that can be caused by long-lasting tonal stimuli modulated in amplitude and / or frequency (between 70 and 110Hz). Because these PEAEE are generated in the brainstem, they are not affected by sedation or sleep, which facilitates their use in newborns. Due to their periodic nature, the PEAEE caused by modulated tones can be better analyzed in the frequency domain (Fourier analysis) being represented as spectral peaks circumscribed to the modulation frequencies used. This facilitates its automatic detection using different statistical methods calculated in the frequency domain (Valdés JL, Pérez-Abalo M. C, Martin V, Savio G, Sierra C, Rodr ⁇ guez E, Lins O.
- the objective of the present invention is to propose an easy-to-operate automated apparatus and methodology that, through the recording and analysis of auditory evoked potentials of a stable state, allows discriminating between normal and abnormal hearing, and in the latter case, identifying whether the auditory disorder It is conductive or sensorineural.
- an apparatus and methodology that integrates the following elements: 1) means to independently generate two different continuous acoustic stimuli and present them to the subject simultaneously by electroacoustic bone and air transducers at different intensities; 2) means to measure the environmental noise and in correspondence with the level measured regulate the carrying out of the screening test, as well as the intensity of stimulation by the airway; 3) means to continuously evaluate the contact of the electrodes or sensors with which the brain electrical activity is recorded; 4) means to control the process of acquiring the subject's bioelectric activity, synchronously with the sound stimuli generated; 5) means for wireless digital transmission of the bioelectrical activity acquired to a computer.
- the device can be used in neonatal mass screening, it introduces a computerized methodology for the efficient detection of both responses (bone and air) that improves the signal-to-noise ratio and minimizes the duration of the auditory test and an automatic operation procedure that, based on the presence of both responses (bone-aerial) and / or the selective absence of one or the other discriminates between normal-hearing children and those with conductive or sensorineural hearing loss.
- the proposed system uses an original methodology of selective averaging with independent evaluation of the signal-to-noise ratio and application of a statistical autoregressive model GARCH (acronym in English of " Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity " ) to achieve the most efficient detection of responses brain, which is an essential aspect according to the purposes of this invention. It is also original the methodology used where from the result of the detection of one or another PEAEE response (aerial and bone) a conclusion of the primary test can be reached that differentiates between normal or abnormal hearing and identifies in the latter case the type of anomaly and / or the validity of the result.
- PEAEE response aerial and bone
- Figure 1 shows the proposed system for the objective detection of hearing disorders in newborns through evoked potentials of stable status.
- the system consists of: an apparatus with the necessary means for simultaneous stimulation through acoustic electros transducers corresponding to the bone and airways, and for synchronous recording of the subject's neuro-electrical activity caused by said stimuli.
- the device has two-way wireless digital communication media with a computer or laptop (preferably a PDA, an acronym for " personal digital assistant " ).
- the computer is used to perform both the control functions of the device, as well as the processing of neuro-electrical data, following a methodology of its own automatic operation, which is claimed in this invention.
- FIG. 2 details the block diagram of the apparatus.
- the apparatus has a control block that allows two different stimuli to be digitally generated and the necessary means to present them independently and simultaneously to the subject at different intensities, by means of electro-acoustic transducers for the air and bone pathways.
- the acoustic stimulus used is generated with the following expression:
- A Amplitude of the modulated tone
- P Depth of the modulation
- F c Carrier frequency
- F M Modulating frequency
- Parameter A is used to weigh the amplitude of the modulated tone.
- at least one low frequency tone is generated for the bone pathway ( ⁇ 500 ⁇ 1000 Hz) amplitude modulated (100% depth) with a modulation frequency of 90 Hz and at least one other high frequency tone is generated simultaneously ( ⁇ 2000 Hz ⁇ 4000 Hz) for the airway that is modulated in amplitude (100% depth) with a frequency of 110 Hz.
- These stimuli are weighted in intensity according to the electroacoustic characteristics of each transducer (bone and air) presenting the subject at fixed intensities (but different) in each way.
- the apparatus also has a channel for the acquisition of neuro-electrical activity (active element G1 in Figure 2) that is captured from the subject through 2 sensors or recording electrodes, which are placed on the scalp in places specific.
- This channel has the necessary means to differentially amplify and filter within the frequency band of interest, said neuro-electrical activity.
- a third recording electrode neutral
- G2 second active element
- the element itself (G2) that is used to actively govern the neutral electrode (or "patient ground”) is also used to introduce to the subject by said neutral electrode, a signal generated internally in the apparatus, whose purpose is the evaluation of The contact impedance of the recording electrodes (Za and Zb) and the neuro electrode (Zt) itself.
- the output (S1) of the active element G2 is recorded by another signal acquisition channel of the apparatus and is used as the basis for the continuous impedance control methodology claimed as part of this invention.
- the device has a microphone that captures the level of ambient noise which is recorded through the active element by the G3 channel.
- control block of the apparatus allows the synchronization between the process of generating the stimuli and the acquisition of the neuroelectric activity, so that in each window or digitalized time interval of the said neuroelectric activity there are a number of exact cycles of the tonal stimuli generated, to facilitate the subsequent detection of the signal or PEAEE.
- This block also controls the real-time, bidirectional and wireless transmission between the device and the computer.
- the methodology used in this invention guarantees the automatic operation of this device, so that it can be used in newborns for the evaluation of auditory sensitivity and the early detection of anomalies and their diagnostic differentiation (if present) consists of the following steps :
- Steps 1 through 5 are carried out by means of the apparatus and steps 6 through 9 are carried out by programming a proprietary methodology in a portable general purpose computing medium.
- This facilitates the updating and / or improvement of the methodology used in this invention for the detection of responses.
- the selective averaging methodology used in this invention consists of accumulating and averaging independently for each response or PEAEE, only those neuroelectric registers with adequate signal-to-noise ratio. It is a distinctive element of this methodology that from the spectral analysis of each interval that is recorded, the validity of the registration is determined independently for each PEAEE, comparing the amplitude of the spectral component of the response (at the corresponding modulation frequency) with that of the residual noise that It is measured from N spectral components in its environment.
- the rejection criterion is based on a signal to noise ratio lower than the unit. This is made independent for each PEAEE (bone and air) so that the same acquired neuroelectric register can be valid for one signal and rejected for the other.
- a method is used for modeling the noise present in the averaged neuro-electrical registers free of artifacts, based on an autoregressive statistical model: AR / GARCH.
- the response is modeled on the average of the N artifact-free segments using the formula:
- the next step of the method consists in the detection of the signal. Having estimated the coefficients of the model, we can separate the autoregressive process, from the GARCH process responsible for the background noise. In this way, if we calculate the spectrum of the autoregressive process only, we obtain a free spectrum of the background noise, which simplifies the identification of the signal.
- the spectrum is calculated as:
- T2H Hotelling T2 statistic
- PDAEE stimulation modulation frequency
- the present invention methodology is used as criteria for the culmination and final conclusion of the following auditory test: 1) if both signals (bone and air) reach stable statistical significance (in n successive determinations) by means of a Hotelling T2 statistic, it is concluded that the auditory sensitivity is normal; 2) If the response by bone is significant and the air is absent, it is concluded that the anomaly or hearing loss is conductive, 3) if both responses are absent, it is concluded that the hearing loss is sensorineural and 4) if the bone response is absent and the aerial is present the result is questionable and it is recommended to repeat the test.
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Abstract
Metodología y aparato para la detección objetiva de trastornos auditivos, mediante el registro de potenciales evocados de estado estable a estimulación acústica simultánea por vía ósea y área, para ser utilizado en recién nacidos. El aparato cuenta con los medios necesarios para la generación independiente de dos estímulos sonoros diferentes, que se presentan al sujeto en forma simultánea a través de transductores electro-acústicos óseo y aéreo, la recogida sincrónica de la actividad eléctrica cerebral del sujeto, la evaluación continua del contacto de los electrodos, la medición interactiva de los niveles de ruido ambiental y la transmisión digital inalámbrica de la actividad bioeléctrica hacia una computadora. Dispone de una metodología propia para procesar y detectar estadísticamente los potenciales provocados por la estimulación ósea-aérea que brinda automáticamente un resultado final categórico, según la presencia o no de un trastorno en la sensibilidad auditiva, el tipo de trastorno (conductivo o sensorineural) y la validez del resultado.
Description
METODOLOGÍA Y APARATO PARA LA DETECCIÓN OBJETIVA DE TRASTORNOS
AUDITIVOS.
Campo o rama de Ia técnica
La presente invención se relaciona con el campo de Ia evaluación objetiva de Ia audición mediante respuestas eléctricas cerebrales provocadas por estimulación sonora, conocidas como potenciales evocados auditivos de estado estable, para su empleo en recién nacidos, niños pequeños y sujetos que no colaboran en un examen audiométrico convencional.
Arte Previo
Existe una amplia gama de equipamiento comercial portátil, de funcionamiento automático, que permite Ia evaluación "objetiva" de Ia sensibilidad auditiva mediante el registro y procesamiento de respuestas fisiológicas transitorias provocadas por estímulos acústicos breves. Estos equipos utilizan comúnmente los potenciales evocados auditivos de tronco cerebral (PEATC) conocidos desde Jewett DL, Romano MN, Wilson JS. (Human auditory evoked potentials: Possible brainstem components detected on the scalp. Science 1970; 167: 1517-8) y/o las oto-emisiones acústicas generadas en el receptor auditivo (OEA) descritas por
Kemp D. (Stimulated acoustic emissions from within the human auditory system. J Acoust Soc
Am 1978; 64: 1386-9).
Sin embargo, estos equipos y metodologías tienen aun limitaciones que deben ser resueltas.
Un problema importante por solucionar es Ia elevada cifra de "falsos positivos" en el examen auditivo inicial del recién nacido, que se realiza durante su estadía en Ia maternidad. Muchos de estos recién nacidos (clasificados como falsos positivos) presentan pérdidas auditivas de tipo transitorio, por problemas en Ia conducción del sonido a través de las estructuras del oído medio y no por daño neural del receptor (oído interno) que es el objeto central del pesquisaje.
Las pérdidas conductivas transitorias del neonato (por fluido seroso en el oído medio) resuelven en pocos días espontáneamente. Su remisión innecesaria a una segunda prueba confirmatoria, genera gran ansiedad en los padres, complica el seguimiento por el gran volumen de casos que implica y ha llegado a poner en cuestionamiento Ia propia implementación de los programas de pesquisaje universal.
Para poder resolver el problema y diferenciar entre ambos tipos de trastornos (pérdidas conductivas y sensori-neurales) no es suficiente con determinar Ia sensibilidad auditiva a un sonido que se presenta de forma natural por el conducto auditivo externo (vía aérea). En un trastorno auditivo que ocurre por problemas en Ia conducción del sonido a través del oído externo y/o medio (pérdida conductiva) las vibraciones sonoras pueden percibirse bien si se transmiten directamente al receptor neural (oído interno) a través del hueso (vía ósea) ya que en este caso no atraviesan por las estructuras afectadas del oído externo y medio. Esto posibilita que al evaluar Ia sensibilidad auditiva con sonidos presentados por ambas vías, se pueda discriminar entre un trastorno conductivo (donde Ia vía ósea es normal y Ia vía aérea
esta afectada) y los que ocurren por daño permanente en el receptor o Ia vía neural (donde Ia sensibilidad auditiva está igualmente afectada independientemente de Ia vía de conducción sonora que se utilice).
Las respuestas fisiológicas transitorias a estímulos acústicos breves (PEATC y EOA) tienen serias limitaciones para evaluar Ia sensibilidad ósea. Se reconoce que el proceso tecnológico de obtención e identificación de estas respuestas a estimulación por vía ósea, es más complicado, requiere de mucha experiencia del evaluador para identificar correctamente Ia respuesta umbral y no se cuenta con procedimientos efectivos para su automatización, Io que resulta imprescindible para su uso en un pesquisaje universal neonatal. Los potenciales auditivos de estado estable (PEAEE) que se conocen desde (Cohén LT, Richards FM; Clark GM. A comparison of steady state evoked potentials in awake and sleeping humans J. Acousti. Soc. Am. 1991) constituyen una alternativa valida para evaluar Ia sensibilidad auditiva en forma objetiva. Estas respuestas son señales periódicas continuas en el tiempo que pueden ser provocadas por estímulos tonales de larga duración modulados en amplitud y/o frecuencia (entre 70 y 110Hz). Debido a que estos PEAEE se generan en el tronco cerebral, no se afectan por sedación ni sueño, Io que facilita su empleo en recién nacidos. Por su naturaleza periódica los PEAEE provocados por tonos modulados pueden ser mejor analizados en el dominio de Ia frecuencia (análisis de Fourier) quedando representados como picos espectrales circunscritos a las frecuencias de modulación empleadas. Esto facilita su detección automática mediante diferentes métodos estadísticos calculados en el dominio de Ia frecuencia (Valdés J. L., Pérez-Abalo M. C, Martin V, Savio G, Sierra C, Rodríguez E, Lins O. "Comparison of Statistical Indicators for the Automatic Detection of 80 Hz Auditory Steady Responses". 18 (1997): 420 - 429. Sep. 11 1997). A partir de Lins OG y Picton TW. (Auditory steady-state responses to múltiple simultaneous stimuli. Electroencephalogr. Clin. Neurophysiol. 1995; 96: 420-32) se conoce también que se pueden obtener múltiples PEAEE a estímulos tonales presentados en forma simultánea con Io que se reduce el tiempo de Ia prueba auditiva.
Por estas ventajas varias patentes recientes (US 7,014613 B2; US 6,778, 955 B2; US 6, 524,258 B1 ) proponen distintas alternativas de métodos y aparatos, para facilitar el uso de PEAEE en Ia estimación objetiva de Ia audición. Como estas respuestas son de muy baja amplitud sobre todo a edades tempranas y están oscurecidas por una mayor cantidad ruido, las patentes US 7,014613 B2 y US6, 524,258 B1 reivindican nuevos tipos de estímulos acústicos, presentados por vía aérea, para generar respuestas de mayor amplitud, que sean más fácilmente detectables. La patente US #7,014613 B2 reivindica también métodos para hacer mas eficiente Ia estimación del PEAEE, y proponen usar Ia promediación ponderada de manera que los registros más ruidosos, tienen menos peso en Ia estimación del PEAEE
múltiple. Sin embargo, esta metodología sólo es útil para reducir los efectos de Ia contaminación por ruido de tipo transitoria (no estacionario) y no resulta adecuada para otras fuentes de ruido que se mantienen constantes en el tiempo (estacionarias) y que están presentes también en el PEAEE. Por otra parte Ia forma en que se estima Ia amplitud del ruido (en toda Ia ventana de interés entre 70 y 110 Hz) no permite conocer con precisión Io que ocurre en Ia vecindad de cada una de las señales evocadas o PEAEE múltiples. En ese caso puede reducirse por igual el peso relativo de un registro bioeléctrico adquirido que es adecuado para unas señales y no para otras. La patente (US 6 778 955 B2) plantea otra metodología para Ia estimación más eficiente de respuestas con baja relación señal-ruido, aplicable tanto a respuestas transientes (EOA) como de estado estable (PEAEE) pero igualmente solo considera aquellas respuestas generadas por estimulación sonora presentada al sujeto por vía aérea.
Por tanto, ninguna de estas soluciones tecnológicas y metodológicas permite utilizar el PEAEE múltiple para una prueba primaria de audición que discrimine en forma rápida y efectiva el tipo de trastorno auditivo (conductivo o sensorineural) si presente. De hecho todos los equipos de pesquisaje auditivo automático existentes, brindan un resultado en forma binaria (audición normal o anormal). Tampoco se cuenta actualmente con aparatos comerciales de PEAEE automáticos y de fácil operación, que puedan ser empleados en un programa de pesquisaje universal neonatal. Divulgación de Ia invención
El objetivo de Ia presente invención es proponer un aparato y metodología automatizada de fácil operación, que mediante el registro y análisis de potenciales evocados auditivos de estado estable, permita discriminar entre audición normal y anormal, e identificar en este ultimo caso, si el trastorno auditivo es de tipo conductivo o sensorineural. Para poder emplear Ia técnica de PEAEE múltiple en el pesquisaje auditivo neonatal discriminando el tipo de trastorno auditivo (si presente) se propone un aparato y metodología que integra los siguientes elementos: 1 ) medios para generar de forma independiente dos estímulos acústicos continuos diferentes y presentarlos al sujeto en forma simultánea por transductores electroacústicos óseo y aéreo a intensidades distintas; 2) medios para medir el ruido ambiental y en correspondencia con el nivel medido regular Ia realización de Ia prueba de pesquisaje, así como Ia intensidad de estimulación por Ia vía aérea; 3) medios para evaluar continuamente el contacto de los electrodos o sensores con los que se registra Ia actividad eléctrica cerebral; 4) medios para controlar el proceso de adquisición de Ia actividad bioeléctrica del sujeto, en forma sincrónica con los estímulos sonoros generados; 5) medios para Ia transmisión digital inalámbrica de Ia actividad bioeléctrica adquirida hacia una computadora. Para que el aparato se pueda utilizar en el pesquisaje masivo neonatal, se
introduce una metodología computarizada para Ia detección eficiente de ambas respuestas (ósea y aérea) que mejora Ia relación señal ruido y minimiza Ia duración de Ia prueba auditiva y un procedimiento de funcionamiento automático que, basado en Ia presencia de ambas respuestas (ósea-aérea) y/o Ia ausencia selectiva de una u otra, discrimina entre niños normo- oyentes y aquellos con pérdidas auditivas de tipo conductivo o sensorineural.
Novedad de Ia invención
Es un elemento novedoso de esta invención el empleo de Ia estimulación simultánea por vía aérea y ósea, como base de un sistema de potenciales evocados auditivos de estado estable para poder realizar una prueba primaria de audición (pesquisaje) en recién nacidos que discrimine entre una pérdida auditiva conductiva y sensorineural (si presente). Es también novedosa en Ia concepción del aparato y Ia metodología que se propone, Ia forma en que se supervisan continuamente las condiciones de registro (niveles de ruido ambiente e impedancia de contacto de los electrodos) para interactuar con el operario y/o con el funcionamiento del aparato. En particular, el emplear el propio circuito eléctrico activo del electrodo neutro para Ia medición continua de impedancia es una solución tecnológica original para este propósito. Asimismo, el sistema propuesto utiliza una metodología original de promediación selectiva con evaluación independiente de Ia relación señal-ruido y aplicación de un modelo estadístico autoregresivo GARCH (siglas en inglés de "Generalized Autoregressive Conditional Heteroskedasticity") para lograr Ia detección más eficiente de las respuestas cerebrales, que es un aspecto esencial de acuerdo con los propósitos de esta invención. Es también original Ia metodología empleada donde a partir del resultado de Ia detección de una u otra respuesta de PEAEE (aérea y ósea) se puede llegar a una conclusión de Ia prueba primaria que diferencia entre audición normal o anormal e identifica en este último caso el tipo de anomalía y/o Ia validez del resultado. Finalmente, Ia forma particular que adopta el sistema con un aparato electrónico de propósito especifico que se encarga de Ia interacción con el sujeto y que se comunica inalámbricamente con una computadora portátil o asistente personal de computo (PDA siglas en inglés) donde se incluye por programa toda Ia metodología necesaria para Ia realización eficiente de Ia prueba primaria de audición, es una solución tecnológica novedosa. Descripción del aparato y metodología para Ia detección objetiva de trastornos auditivos.
La figura 1 muestra el sistema propuesto para Ia detección objetiva de trastornos auditivos en recién nacidos mediante potenciales evocados de estado estable. El sistema consta de: un aparato con los medios necesarios para Ia estimulación simultánea a través de transductores electros acústicos correspondientes a las vías ósea y aérea, y para el registro sincrónico de Ia actividad neuro-eléctrica del sujeto provocada por dichos estímulos. El aparato dispone de medios de comunicación digital inalámbrica bidireccional con una computadora u ordenador portátil (preferiblemente una PDA, siglas en ingles de "personal digital assistant"). La
computadora se utiliza para efectuar tanto las funciones de control del aparato, como el procesamiento de los datos neuro-eléctricos, siguiendo una metodología de funcionamiento automático propia, que se reivindica en esta invención.
La figura 2 detalla el diagrama de bloques del aparato. El aparato tiene un bloque de control que permite generar digitalmente dos estímulos diferentes y los medios necesarios para presentarlos de forma independiente y simultánea al sujeto a intensidades diferentes, mediante transductores electro-acústicos para las vías aérea y ósea. El estímulo acústico utilizado se genera con Ia siguiente expresión:
S,= A- Sm(F0 • t) * (1 + p • sin(FM • t)) Donde:
A: Amplitud del tono modulado P: Profundidad de Ia modulación Fc: Frecuencia portadora FM: Frecuencia moduladora
El parámetro A es empleado para ponderar Ia amplitud del tono modulado. Preferiblemente se genera al menos un tono de baja frecuencia para Ia vía ósea (≥ 500 < 1000 Hz) modulado en amplitud (100% profundidad) con una frecuencia de modulación de 90 Hz y se genera simultáneamente al menos otro tono de alta frecuencia (≥ 2000 Hz < 4000 Hz) para Ia vía aérea que se modula en amplitud (100% profundidad) con una frecuencia 110 Hz. Estos estímulos se ponderan en intensidad según las características electroacústicas de cada transductor (óseo y aéreo) presentándose al sujeto a intensidades fijas (pero diferentes) en cada vía. El aparato cuenta además con un canal para Ia adquisición de Ia actividad neuro-eléctrica (elemento activo G1 en Ia figura 2) que es captada del sujeto a través de 2 sensores o electrodos de registro, los cuales se colocan sobre el cuero cabelludo en sitios específicos. Este canal dispone de los medios necesarios para amplificar diferencialmente y filtrar dentro de Ia banda de frecuencias de interés, dicha actividad neuro-eléctrica. Como se muestra en Ia figura 2 un tercer electrodo de registro (neutro) se conecta a través de un segundo elemento activo (G2) para atenuar Ia interferencia provocada por Ia red de distribución de energía eléctrica. El propio elemento (G2) que se utiliza para gobernar activamente el electrodo neutro (o "tierra del paciente") se utiliza también para introducir hacia el sujeto por dicho electrodo neutro, una señal generada internamente en el aparato, cuyo fin es Ia evaluación de Ia impedancia de contacto de los electrodos de registro (Za y Zb) y del propio electrodo neuro (Zt). La salida (S1 ) del elemento activo G2, es registrada por otro canal de adquisición de señales del aparato y se utiliza como base para Ia metodología de control continuo de impedancia que se reivindica como parte de esta invención. El aparato dispone de un
micrófono que capta el nivel de ruido ambiental el cual es registrado a través del elemento activo por el canal G3. Por último el bloque de control del aparato permite Ia sincronización entre el proceso de generación de los estímulos y Ia adquisición de Ia actividad neuroeléctrica, de manera que en cada ventana o intervalo de tiempo digitalizado de Ia susodicha actividad neuroeléctrica exista un número de ciclos exactos de los estímulos tonales generados, para facilitar así Ia posterior detección de Ia señal o PEAEE. Este bloque controla también Ia transmisión en tiempo real, bidireccional y de forma inalámbrica entre el aparato y Ia computadora. La metodología que se utiliza en esta invención garantiza el funcionamiento automático de este aparato, de manera que pueda emplearse en recién nacidos para Ia evaluación de Ia sensibilidad auditiva y Ia detección temprana de anomalías y su diferenciación diagnóstica (si presente) consta de los siguientes pasos:
1 ) Colocación al sujeto de los electrodos de registro y de los transductores electro acústicos para estimulación ósea y aérea. 2) Encendido y auto calibración del aparato.
3) Medición continúa de Ia impedancia de los electrodos de registro, y el nivel de ruido ambiental.
4) Chequeo interactivo de condiciones adecuadas para Ia realización de Ia prueba en base a Ia información que se obtiene en el paso anterior. 5) Estimulación ósea-aérea simultánea con registro sincrónico de Ia actividad neuroeléctrica.
6) Transformación de cada registro neuroeléctrico obtenido en el paso anterior al dominio de Ia frecuencia, mediante un análisis de Fourier.
7) Promediación selectiva independiente para cada respuesta espectral o PEAEE mediante un análisis interactivo de cada registro según su relación señal-ruido.
8) Determinación estadística de Ia presencia o ausencia de cada una de las respuestas obtenidas por estimulación por vía ósea y aérea.
9) Decisión diagnostica acerca de Ia normalidad de Ia sensibilidad auditiva o el tipo de trastorno auditivo (si presente) en base a Ia presencia de ambas respuestas y/o a Ia ausencia selectiva de una u otra.
Los pasos del 1 al 5 son efectuados mediante el aparato y los pasos 6 al 9 se realizan por programación de una metodología propia en un medio portátil de cómputo de uso general. Esto facilita Ia actualización y/o perfeccionamiento de Ia metodología empleada en esta invención para Ia detección de las respuestas. La metodología de promediación selectiva que se emplea en esta invención consiste en acumular y promediar de forma independiente para cada respuesta o PEAEE, sólo aquellos registros neuroeléctricos con adecuada relación señal ruido. Es un elemento distintivo de esta
metodología que a partir del análisis espectral de cada intervalo que se registra, se determina Ia validez del registro de forma independiente para cada PEAEE, comparando Ia amplitud del componente espectral de Ia respuesta (a Ia frecuencia de modulación correspondiente) con Ia del ruido residual que se mide a partir de N componentes espectrales en su entorno. El criterio de rechazo está basado en una relación señal ruido inferior a Ia unidad. Esto se hace independiente para cada PEAEE (óseo y aéreo) de manera que un mismo registro neuro- eléctrico adquirido puede ser válido para una señal y rechazarse para Ia otra. Con el objetivo de mejorar Ia relación señal ruido del PEAEE, se emplea un método para Ia modelación del ruido presente en los registros neuro eléctricos promediados libres de artefactos, basado en un modelo estadístico autoregresivo : AR/GARCH.
En este caso se modela Ia respuesta en el promedio de los N segmentos libres de artefactos usando Ia formula:
Donde yt es Ia señal, c es Ia media, φ¡ son los coeficientes autoregresivos φ¡ , c y εt las innovaciones. La varianza de las innovaciones es:
Y consideramos que sigue un proceso GARCH:
Entonces pasamos a estimar los parámetros del modelo (0.1 , 0.2, 0.3) utilizando el método de Máxima Verosimilitud.
El siguiente paso del método consiste en Ia detección de Ia señal. Habiendo estimado los coeficientes del modelo, podemos separar el proceso autoregresivo, del proceso GARCH responsable del ruido de fondo. De esta manera, si calculamos el espectro solo del proceso autoregresivo, obtenemos un espectro libre del ruido de fondo, Io cual simplifica Ia identificación de Ia señal. El espectro se calcula como:
Donde v son las frecuencias.
En el último paso, utilizamos el estadígrafo T2 de Hotelling (T2H) con grados de libertad modificados según el número de componentes espectrales que se utilizan en Ia estimación, para determinar si el componente espectral a Ia frecuencia de modulación del estímulo
(PEAEE) es significativamente diferente de los componentes espectrales adyacentes (ruido para esa señal) y de esta manera determinar Ia presencia o ausencia de respuesta. Finalmente en Ia metodología presente invención se emplea como criterios para Ia culminación y conclusión final de Ia prueba auditiva Io siguiente: 1 ) si ambas señales (ósea y aérea) alcanzan significación estadística estable (en n determinaciones sucesivas) mediante un estadígrafo T2 de Hotelling, se concluye que Ia sensibilidad auditiva es normal; 2) Si Ia respuesta por vía ósea es significativa y Ia aérea está ausente se concluye que Ia anomalía o pérdida auditiva es de tipo conductiva, 3) si ambas respuestas están ausentes se concluye que Ia pérdida auditiva es sensorineural y 4) si Ia respuesta ósea está ausente y Ia aérea está presente el resultado es cuestionable y se recomienda repetir Ia prueba.
Claims
1. Metodología y aparato para Ia evaluación objetiva de Ia audición mediante respuestas cerebrales o potenciales auditivos de estado estable, caracterizado por disponer de los medios necesarios para presentar al sujeto en forma simultánea estímulos diferentes a través de transductores electroacústicos de vía ósea y vía aérea, adquirir en forma sincrónica Ia actividad neuro-eléctrica del sujeto, procesarla y analizarla de forma tal que permita Ia obtención de un resultado final de Ia prueba primaria de audición donde se identifica Ia anomalía auditiva si presente, se diferencia si es de tipo conductiva o sensorineural y/o se evalúa Ia validez del resultado.
2. Aparato que de acuerdo a Ia reivindicación 1 está caracterizado por poseer un elemento para captar y medir el nivel de ruido ambiente.
3. Aparato que de acuerdo con Ia reivindicación 1 está caracterizado por utilizar un tercer electrodo gobernado por un circuito activo reductor de modo común (DRL) para Ia función adicional de medir Ia impedancia de contacto de los electrodos en tiempo real, durante el proceso de adquisición del potencial auditivo de estado estable.
4. Aparato que de acuerdo con Ia reivindicación 1 está caracterizado por poseer 2 canales de audio independientes para generar al menos 2 estímulos sonoros de composición espectral diferente y presentarlos al sujeto en forma simultánea a través de transductores electroacústicos para Ia vía ósea y aérea con distintas intensidades en cada vía.
5. Aparato que de acuerdo a Ia reivindicación 4 genera por un canal de audio un estímulo formado por uno o varios tonos portadores mezclados de baja frecuencia modulados en amplitud, con una frecuencia de modulación M1 , para presentarlo por el transductor óseo y por el otro canal de audio uno o varios tonos portadores mezclados de alta frecuencia, modulado en amplitud con una frecuencia de modulación M2 para presentarlo por el transductor de Ia vía aérea, y registra en forma sincrónica Ia actividad bioeléctrica provocada por Ia estimulación ósea y aérea simultánea.
6. Método de acuerdo con Ia reivindicación 2 que logra reajustar Ia intensidad del estímulo sonoro a partir del nivel de ruido ambiental medido y se decide si hay que interrumpir Ia prueba primaria de audición.
7. Método de acuerdo con Ia reivindicación 1 donde se promedian selectivamente, de forma independiente para cada uno de los potenciales de estado estable provocados por Ia estimulación ósea y aérea, los registros bioeléctricos con adecuada relación señal-ruido según criterio previamente determinado.
8. Método de acuerdo con Ia reivindicaciones 1 y 7, donde se utiliza un modelo auto regresivo con estadística GARCH para analizar el ruido espectral calculado en el entorno del componente espectral que representa a cada uno de los potenciales de estado estable provocados por Ia estimulación ósea y aérea, como recurso para mejorar Ia relación señal-ruido de dichas respuestas.
9. Método de acuerdo con las reivindicaciones 1 , 7 y 8 donde a partir de Ia detección estadística de un potencial de estado estable en una o ambas vías de estimulación se obtiene un resultado final de Ia prueba primaria de audición diferenciando entre sensibilidad auditiva normal y anormal, el tipo de anomalía conductiva o sensorineural si presente y/o Ia validez del resultado.
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