¿Qué es la estimulación piezoeléctrica y por qué importa?

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Conducción ósea
febrero 18, 2021

Por George Cire, Director de Proyectos Clínicos de Cochlear™

El corazón de cualquier sistema de conducción ósea es el vibrador o actuador que funciona como un mecanismo para convertir el sonido amplificado en vibración mecánica, lo que a su vez puede hacer que los huesos del cráneo accedan a la vía de conducción ósea hacia la cóclea o el oído interno. 

El sistema Osia® aplica una forma nueva e innovadora de crear un transductor de conducción ósea que producirá altas frecuencias y, por lo tanto, tendrá un impacto positivo en la comprensión del habla.

Evolución de la tecnología de conducción ósea

Históricamente, el actuador es un dispositivo electromagnético que contiene un imán, una bobina y un contrapeso. Mediante la aplicación de una señal de polaridad alterna desde el procesador de sonido al actuador, se produce un campo electromagnético que excita el elemento magnético y el contrapeso. Esto produce movimiento o vibración dentro del actuador para cambiar la señal eléctrica a vibración que puede moverse a través de la vía de conducción ósea para estimular la cóclea, facilitando así la audición.

Es fácil visualizar el complejo diseño de resortes, imanes, bobinas y un contrapeso que forman un sistema de «masa móvil» que facilita la interacción mecánica entre las piezas. El actuador electromagnético se puede colocar contra el cráneo externamente, donde la vibración debe atravesar el tejido blando antes de estimular la vía de conducción ósea, proporcionando un sistema de conducción ósea transcutánea. Este método proporciona ventajosamente una opción no quirúrgica para los candidatos que necesitan o requieren un sistema de amplificación de conducción ósea.

Innovaciones con el Sistema Baha®

El sistema Baha Connect se desarrolló para proporcionar un sistema de acceso de accionamiento directo donde se puede colocar un dispositivo de titanio implantado quirúrgicamente en el hueso donde se osteointegrará. Adjunto a este dispositivo implantado hay un pilar de titanio que sobresale a través de la piel y proporciona un acoplamiento rápido que acepta el procesador de sonido Baha, conocido como sistema percutáneo.

Más tarde, el sistema Baha Attract permitió que un imán de implante se adhiriera a la fijación del implante, colocando el colgajo de tejido en su lugar sobre la fijación y el imán del implante. Luego, el procesador de sonido se puede conectar a un imán externo que se mantiene en su lugar con la atracción magnética entre un «sándwich de tejido» y el imán del implante interno para mantener todo el sistema en su lugar. La vibración del actuador en el procesador de sonido luego pasa a través del sistema a los componentes internos para excitar la misma vía de conducción ósea descrita anteriormente en el sistema Baha Connect.

Forma un sistema transcutáneo alternativo que ofrece a los candidatos para el tratamiento auditivo de conducción ósea un sistema más cosmético que no requiere el mismo régimen de higiene que el sistema Baha Connect. El sistema Baha Connect de accionamiento directo proporciona la transferencia más eficaz de energía vibratoria sin el efecto amortiguador de la piel entre el actuador vibratorio y la vía de conducción ósea.¹’²

El Sistema Osia® y la Tecnología Piezoeléctrica

Como evolución natural de la tecnología de conducción ósea, el sistema Osia se creó para combinar lo mejor del sistema de transmisión directa, el sistema Baha Connect y las ventajas de higiene y cosmética del sistema Baha Attract. El sistema Osia es un nuevo enfoque para un sistema transcutáneo activo. Como otros sistemas de conducción ósea, el actuador es el «corazón» del proceso. Los diseñadores e ingenieros buscaron el uso de tecnología piezoeléctrica para crear un actuador más pequeño y robusto que tuviera claras ventajas sobre la tecnología electromagnética tradicional. ¹’²

En la tecnología piezoeléctrica, un material cristalino se puede formar en obleas compactas que se laminan o unen entre sí. Cuando se aplica una corriente eléctrica a este material cristalino, se crea una contracción y expansión que sigue a la señal eléctrica. Debido a que estas obleas están laminadas, el diseño permite que ocurra una vibración cuidadosamente controlada sin la necesidad de un diseño mecánico complejo que contenga partes móviles y resortes. El tamaño real del actuador piezoeléctrico se puede formar en un paquete para una colocación óptima en el hueso temporal donde se puede acoplar con un dispositivo osteointegrado para aplicar vibración para excitar la vía de conducción ósea. La aplicación de este enfoque se puede lograr con modificaciones a la base de conocimientos existente de la cirugía tradicional Baha.

Sistema Cochlear Osia

Los componentes restantes del sistema de implante Osia incluyen el conjunto de imán / bobina y un demodulador. El procesador de sonido externo Osia contiene un circuito que funciona con baterías que actúa para captar las señales acústicas de interés y luego amplificarlas. Además, este circuito crea un enlace de radiofrecuencia codificado digitalmente que permite la combinación de la señal acústica amplificada a la portadora de RF digital para suministrar energía al implante a través de un enlace inductivo entre dos bobinas (una en el procesador externo y otra en el paquete implantado). Estas dos bobinas se mantienen en su lugar con imanes que solo sirven para proporcionar un acoplamiento y alineación seguros. Este elegante diseño permite mantener la fuente de alimentación crítica en el dispositivo usado externamente.

A través del diseño y la eficiencia de la energía en este sistema, el dispositivo Osia brinda a los médicos la capacidad de tratar hasta un nivel de audición neurosensorial de 55 dB HL¹’². Tiene la ventaja del rendimiento auditivo que se observa en nuestro sistema Baha Connect de transmisión directa combinado con el sistema transcutáneo que no penetra en la piel y que proporciona un enfoque más cosmético para la aplicación de la amplificación de conducción ósea. ¹’²

En general, el sistema Osia, un sistema de implante osteointegrado transcutáneo activo, combina el rendimiento auditivo observado en el sistema Baha Connect y la comodidad y el atractivo del sistema Baha Attract.

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Referencias
¹ Dotevall M. Technical Report: Available gain in Osia vs Baha 5 Power. D1664198. Cochlear Bone Anchored Solutions AB, Sweden 2019
² D1478473 CIR final report 12 month Data, Cochlear Bone Anchored Solutions AB. Sweden October 2019