211service.com
Un implante coclear que se puede recargar de forma inalámbrica
Los implantes cocleares, dispositivos médicos que estimulan eléctricamente el nervio auditivo, han otorgado al menos una audición limitada a cientos de miles de personas en todo el mundo que de otra manera serían totalmente sordas. Sin embargo, las versiones existentes del dispositivo requieren que se coloque un transmisor en forma de disco de aproximadamente una pulgada de diámetro en el cráneo, con un cable serpenteando hasta un micrófono común y una fuente de alimentación que parece un audífono de gran tamaño alrededor del oído del paciente.
Investigadores del MIT Laboratorio de Tecnología de Microsistemas (MTL), junto con médicos de Harvard Medical School y Massachusetts Eye and Ear Infirmary (MEEI), han desarrollado un nuevo chip de procesamiento de señales de baja potencia que podría conducir a un implante coclear que no requiere hardware externo. El implante se recargaría de forma inalámbrica y funcionaría durante unas ocho horas con cada carga.
Foto cortesía de la oficina de noticias del MIT
Los investigadores describen su chip en un artículo que presentarán esta semana en la Conferencia Internacional de Circuitos de Estado Sólido. El autor principal del artículo, Marcus Yip, quien completó su doctorado en el MIT el otoño pasado, y sus colegas Rui Jin y Nathan Ickes, ambos en el MIT, también exhibirán un prototipo de cargador que se conecta a un teléfono celular común y puede recargar el procesamiento de señales. chip en aproximadamente dos minutos.
La idea con este diseño es que podría usar un teléfono, con un adaptador, para cargar el implante coclear, de modo que no tenga que estar enchufado, dice Anantha Chandrakasan, profesora de Electricidad de Joseph F. y Nancy P. Keithley Ingeniería y autor correspondiente del nuevo artículo. O podría imaginar una almohada inteligente, para cargar durante la noche y, al día siguiente, simplemente funciona.
Reutilización adaptable
Los implantes cocleares existentes utilizan un micrófono externo para recopilar el sonido, pero el nuevo implante utilizaría en su lugar el micrófono natural del oído medio, que casi siempre está intacto en los pacientes con implante coclear.
El diseño de los investigadores explota el mecanismo de un tipo diferente de dispositivo médico, conocido como implante de oído medio. Los delicados huesos del oído medio, conocidos como huesecillos, transmiten las vibraciones del tímpano a la cóclea, la pequeña cámara en espiral del oído interno que convierte las señales acústicas en eléctricas. En pacientes con implantes de oído medio, la cóclea es funcional, pero uno de los huesecillos, el estribo, no vibra con la fuerza suficiente para estimular el nervio auditivo. Un implante de oído medio consta de un pequeño sensor que detecta las vibraciones de los huesecillos y un actuador que ayuda a impulsar el estribo en consecuencia.
El nuevo dispositivo usaría el mismo tipo de sensor, pero la señal que genera viajaría a un microchip implantado en el oído, que lo convertiría en una señal eléctrica y la pasaría a un electrodo en la cóclea. Reducir los requisitos de energía del chip convertidor fue la clave para prescindir del hardware montado en el cráneo.
El laboratorio de Chandrakasan en MTL se especializa en chips de baja potencia, y el nuevo convertidor implementa varios de los trucos que el laboratorio ha desarrollado a lo largo de los años, como adaptar la disposición de los filtros y amplificadores de baja potencia a las propiedades acústicas precisas de la señal entrante. .
Pero Chandrakasan y sus colegas también desarrollaron un nuevo circuito generador de señales que reduce el consumo de energía del chip entre un 20 y un 30 por ciento adicional. La clave fue especificar una nueva forma de onda, la señal eléctrica básica emitida por el chip, que se modula para codificar información acústica, que es más eficiente en términos de energía de generar pero que aún estimula el nervio auditivo de la manera adecuada.
Verificación
La forma de onda se basó en una investigación previa que involucró fibras nerviosas simuladas, pero los investigadores del MIT la adaptaron para los implantes cocleares y encontraron una forma de bajo consumo de energía para implementarla en el hardware. Dos de sus colaboradores en MEEI, Konstantina Stankovic, cirujana de oído que codirigió el estudio con Chandrakasan, y Don Eddington, lo probaron en cuatro pacientes que ya tenían implantes cocleares y descubrieron que no tenía ningún efecto sobre su capacidad auditiva. Trabajando con otra colaboradora de MEEI, Heidi Nakajima, los investigadores también han demostrado que el chip y el sensor son capaces de captar y procesar el habla reproducida en el oído medio de un cadáver humano.
Es muy bueno, dice Lawrence Lustig, director del Centro de Implantes Cocleares de la Universidad de California en San Francisco. Existe un estigma mucho mayor de tener una pérdida auditiva que de tener una pérdida visual. Así que la gente estaría muy interesada en perder lo externo solo por esa razón. Pero también está el beneficio funcional adicional de no tener que quitárselo cuando está cerca del agua o preocuparse por la pérdida, la rotura o el robo de componentes. Por tanto, también hay algunas consideraciones prácticas importantes.
Lustig señala que el nuevo implante coclear requeriría una cirugía más compleja que los implantes existentes. Una operación de implante coclear actual lleva una hora, hora y media, dice. Supongo que las primeras cirugías tomarán de tres a cuatro horas. Pero duda que eso sea un gran obstáculo para la adopción. A medida que vayamos mejorando y mejorando, ese tiempo se acortará, dice. Y de tres a cuatro horas sigue siendo una operación relativamente sencilla. No anticipo poner mucho riesgo adicional en el procedimiento.