4 MODULO: Il sistema impiantabile osteointegrato

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1 4 MODULO: Il sistema impiantabile osteointegrato Il Sistema impiantabile osteointegrato Cos è, Come funziona? La protesi impiantabile osteointegrata è un sistema che elabora il suono e lo trasforma in vibrazioni rendendo possibile l ascolto mediante conduzione ossea diretta. Il sistema funziona combinando un elaboratore del suono con un pilastro ed un piccolo impianto in titanio collocato nel cranio dietro l orecchio Figure 25: Rappresentazione di un sistema impiantabile osteointegrato Il sistema si basa sull osteointegrazione, attraverso cui il tessuto osseo biologico si integra con il titanio. Il Sistema consta infatti di due parti: una esterna, il processore del suono vero e proprio, ed una impiantata, il sistema di fissaggio alla parete laterale della testa. Il sistema di fissaggio è composto da una piccola vite in titanio, analoga a quelle utilizzate in ambito dentale/odontoiatrico, che si inserisce nella parete laterale della testa del paziente, dove si integra definitivamente all osso, e da un pilastro fissato alla vite, su cui si applica l elaboratore del suono, che viene così distanziato di pochi millimetri dalla cute. 48

2 Il Processore del suono può essere collocato e rimosso in ogni momento dal paziente stesso mediante un semplice sistema a pressione. L intervento, eseguito in anestesia locale o generale, si realizza tramite un incisione retroauricolare e successiva fresatura della squama temporale per l alloggio della vite in titanio (4,5 mm di diametro). La protesi osteointegrata è indicata nei casi di pazienti con ipoacusia trasmissiva o mista derivante, a titolo esemplificativo, da otiti esterne, otiti medie non secche, operazioni radicali dell orecchio, malformazioni congenite con assenza del canale uditivo (atresia) ma con coclea funzionante oppure nei casi di pazienti con anacusia (Single Sided Deafness). Esempi di audiogrammi di pazienti con indicazioni per protesi osteointegrata Processori del suono per via ossea ed elaborazione del segnale I processori sono dispositivi digitali di alta gamma che sfruttano una processazione del segnale e una tecnologia di trasduzione di ultima generazione dedicati ai pazienti all interno delle indicazioni sopra descritte. Il processore è costituito da una sezione di ingresso (due microfoni omnidirezionali adattivi o ingressi audio), una sezione di elaborazione digitale del suono, un vibratore elettromagnetico, una sezione di pulsanti per il controllo, una batteria e un connettore per l accoppiamento con la protesi osteointegrata. 49

3 Figure 26: Esempio di processore per via ossea Principali caratteristiche: La prescrizione: è una regola di fitting dedicata alla conduzione ossea. Assume che la coclea sia generalmente intatta, che la loudness cresca molto più velocemente attraverso le ossa che attraverso l aria, tiene in considerazione la funzione di trasferimento del cranio e l attenuazione interaurale. Un compensatore di posizione risulta fondamentale per permettere al paziente di percepire una loudness simmetrica nonostante la posizione retroauricolare del processore, utilizzando due microfoni adattivi e bilanciando i suoni provenienti da dietro e da davanti. Tecnicamente si modifica il time delay tra i due microfoni, enfatizzando le frequenze acute sul microfono anteriore rispetto al microfono posteriore. A differenza di quanto avviene per un Impianto Cocleare e similarmente alle protesi acustiche, un sistema di soppressione del feedback sarà necessario. Possono inoltre essere implementati sistemi per migliorare il rapporto segnale rumore mutuati dal mondo delle protesi acustiche e adattati per la stimolazione per via ossea. I sistemi osteointegrati a conduzione ossea adottano sistemi avanzati di processazione del segnale uditivo come le moderne protesi acustiche digitali. A titolo esemplificativo possiamo menzionarne alcuni dei più importanti: 50

4 Sistema di gestione del rumore per sottrazione spettrale: il segnale del rumore è identificato e ridotto prima dell amplificazione. Questo si verifica in 4 fasi: 1. Stima della potenza del segnale 2. Detezione del parlato e del rumore 3. Sottrazione del rumore stimato dal segnale del parlato 4. Amplificazione del rimanente segnale pulito Figure 27: Riduzione del rumore per sottrazione spettrale, le 4 fasi Il sistema di gestione del feedback: quelli di ultima generazione distinguono il feedback in 2 categorie, quello causato dalla posizione e dall orientamento della protesi e quello causato da cambiamenti improvvisi come accostare il telefono alla protesi o indossare un cappello. Il percorso del feedback viene costantemente monitorato e misurato e il sistema si adatta ad ogni cambiamento nel tempo. 51

5 Figure 28: Gestione del feedback doppia traccia, la traccia lenta tiene conto della posizione e orientamento della protesi, mentre la traccia veloce tiene conto dei cambiamenti improvvisi del percorso del feedback, ad esempio indossare un cappello. Oltre a quanto visto i sistemi attuali utilizzano i più evoluti sistemi protesici, nel caso di queste protesi per via ossea sono disponibili sistemi che utilizzano doppi microfoni adattivi che permettono di ridurre l incidenza del rumore nella comprensione del parlato. 52

6 Ovviamente i software permettono di regolare il microfono in modalità omnidirezionale, fissa o adattiva in base al rumore. Il classificatore ambientale identifica degli scenari sonori con diverse caratteristiche di processazione a cui il sistema protesico possa fare riferimento nelle varie condizioni di ascolto quotidiano del paziente. Un sistema di questo genere misura il livello dell input sonoro e il rapporto segnale-rumore per definire l ambiente acustico del paziente, categorizza il segnale in una delle scene sonore disponibili e fornisce informazioni ai sistemi di gestione del rumore e ai microfoni direzionali per ottimizzare le regolazioni per l ambiente di ascolto. Figure 29: grafico delle scene sonore pre definite in base al rapporto SNR e al livello del segnale di input. 53

7 Il classificatore ambientale fornisce informazioni anche al data logging per supportare il fine tuning nelle visite di follow up, vediamo più in dettaglio il suo funzionamento. Grazie alla maggiore potenza e memoria dei nuovi microprocessori, è possibile immagazzinare grandi quantità di dati, come ad esempio i dati di utilizzo della protesi da parte del paziente: Informazioni sull utilizzo del processore Ore di accensione Ore di accensione rapportate al reale utilizzo Ambienti sonori in cui il paziente ha vissuto Durata delle batterie Andamento di tutte le precedenti informazioni nel tempo e nei vari controlli. Queste informazioni sono estremamente importanti per ottimizzare il fitting, in quanto liberano l operatore dal margine di errore determinato dal paziente quando cerca di spiegare le varie problematiche relazionandole alle varie situazioni ambientali, è importante ricordare che il paziente non ha il nostro background e pertanto potrebbe dare informazioni non corrette in maniera assolutamente involontaria ed inconsapevole. Sistema impiantabile Il Sistema impiantabile attualmente utilizzato è costituito da una fixture in titanio rivestita di Ossido di Titanio che permette di avere una superficie tale da facilitare il processo di osteointegrazione e da un pilastro di connessione che a seconda dei casi può essere trattato, ad esempio rivestito da idrossiapatite, un minerale già presente in natura e nel corpo umano che stimola le cellule ad adattarsi e a legarsi, dando modo al tessuto molle in contatto con la superficie del pilastro di rimanere adesa per, evitare così la formazione di tasche epidermiche in cui possono proliferare i batteri. 54

8 Figure 30: Rappresentazione del sistema impiantabile Contrariamente a quanto si possa pensare, la gestione dell impianto dal punto di vista igienico è estremamente semplice quanto importante per la prevenzione di irritazioni cutanee: sarà necessario che il paziente pulisca quotidianamente la zona intorno al pilastro con salviette umidificate prive di alcool. Non ci sono limitazioni per quanto riguarda le attività quotidiane (es. doccia, bagni etc, rimuovendo il processore) Trasmissione transcutanea del suono Il Sistema a conduzione ossea osteointegrato è un sistema impiantabile che può essere provato prima della chirurgia. Il paziente può indossare il processore mediante fascia elastica o archetto e provare la sensazione uditiva sebbene questa sia filtrata dalla cute. Il sistema percutaneo con pilastro di connessione è una soluzione molto efficace dal punto di vista della trasmissione poiché bypassa il filtro dato dalla cute garantendo una performance più stabile, di contro richiede la presenza di un pilastro che attraversa la cute. Un sistema transcutaneo consentirebbe di eliminare le eventuali complicanze cutanee date dall esposizione del pilastro ma di contro la cute non consentirebbe di ottenere la stessa potenza e la stessa qualità di suono che può offrire l interfaccia diretta del pilastro e per compensare tale limitazione sarebbe necessario aumentare la pressione sulla cute pertanto si ripresenterebbero gli stessi problemi caratteristici delle protesi tradizionali per via ossea. Per ovviare a questi limiti è necessario focalizzare l attenzione sulla parte interna e sulla distribuzione della pressione sulla cute. I dispositivi transcutanei attualmente sul mercato contano una parte interna magnetica fissata da più viti da osteointegrazione e da un 55

9 magnete esterno in materiale plastico a cui si collega il processore del suono. Questa combinazione comporta le seguenti limitazioni: La parte interna fissata con più viti fa disperdere il suono e quindi risulta poco efficace. Il magnete esterno in materiale rigido non permette di distribuire uniformemente la pressione, ciò può comportare problemi alla cute se vi è eccessiva pressione, oppure poca ritenzione e bassa performance se si alleggerisce troppo la pressione del magnete sulla cute. Pertanto i dispositivi transcutanei attualmente in commercio con queste limitazioni non forniscono una performance all altezza dei dispositivi per via ossea con pilastro percutaneo. Stimolazione per via ossea: considerazioni Il sistema protesico impiantabile per via ossea, come abbiamo detto, trasmette attraverso la mastoide la vibrazione direttamente alla coclea al fine di fornire una giusta amplificazione ed un corretto guadagno protesico. In passato questi sistemi non tenevano conto della posizione in cui erano applicati e quindi non consideravano che il microfono si trovava in una zona che distava circa 6 cm dal condotto uditivo esterno, pertanto in questo avevano un grosso handicap rispetto alle prosi tradizionali. Inoltre venivano regolate basandosi sulla via ossea del paziente misurata in cabina, col tempo si è visto che potevano esserci delle differenze tra la via ossa ipotetica (misurata in cabina col vibratore osseo) e quella reale che era rappresentata dalla reale percezione sonora direttamente sull osso e sul sito dell impianto. I sistemi moderni permettono di verificare la via ossea reale utilizzando la protesi come misuratore per la via ossea stessa. 56

10 Figure 31: Schermata di software di programmazione con la funzione di misurazione della via ossea direttamente dal processore applicato alla vite Il valore ottenuto dalla misura della via ossea Reale può essere utilizzata per la regolazione della protesi per via ossea, è importante ricordare che a differenza delle protesi ad occhiale questi sistemi stimolano direttamente l osso e non subiscono attenuazioni da parte della cute o del tessuto sottocutaneo, pertanto l amplificazione richiesta è più bassa. La possibilità di effettuare tali misure, come abbiamo detto, riduce il margine di errore di regolazione determinato dalla posizione stessa, infatti la risposta in frequenza può variare a seconda del punto di inserimento. 57

11 Figure 32: varia la risposta in funzione delle frequenze e del posizionamento della vite. 58

12 Figure 33: variabilità di risposta in db su vari soggetti e suddiviso in frequenze. (Nolan M, Lyon DJ. Transcranial attenuation in bone conduction audiometry. J Laryngol Otol 1981;95: ) Inoltre un elemento importante è determinato dal fatto che l applicazione sia IPSI o CONTROLATERALE, anche in questo caso i sistemi attuali ne tengono conto calcolando nel mappaggio l attenuazione transcraniale. 59