en TECNOLOGÍA

Durante más de 20 años, nos hemos sentido orgullosos que nuestros usuarios tienen la tranquilidad de recibir  implantes excepcionalmente fiables.

Pero, ¿cómo fabrica MED-EL los implantes cocleares más fiables? Cada implante MED-EL es elaborado con precisión por expertos en nuestras oficinas centrales, en Innsbruck, Austria. Sin embargo, nuestra fiabilidad no solo surge de la calidad sobresaliente de nuestra fabricación. En lo que respecta a crear los implantes cocleares más fiables, lo importante es lo de adentro.

Hoy veremos unos de los mecanismos de seguridad y fiabilidad más importantes de los implantes cocleares MED-EL: los capacitores de seguridad independientes. ¿Qué son los capacitores de seguridad? En esencia, son un resguardo que asegura que la estimulación del implante esté siempre correctamente controlada.

De hecho, son tan importantes que dedicamos casi la mitad del espacio dentro de nuestros implantes a los capacitores de seguridad. Hay 14 capacitores en total, uno para cada canal de electrodo independiente, y dos más para los electrodos de referencia.

Entonces, ¿cómo funcionan los capacitores de seguridad y por qué son tan importantes para la fiabilidad y la seguridad a largo plazo? Siga leyendo, en unos minutos será un experto en capacitores de seguridad.

Estimulación del implante coclear

Empecemos con lo básico. Los implantes cocleares funcionan enviando pulsos eléctricos a los contactos de los electrodos que están en la cóclea. Estos pulsos eléctricos activan estructuras nerviosas en la cóclea y desencadenan la respuesta del nervio auditivo. El nervio auditivo lleva la información al cerebro, donde las señales nerviosas son percibidas como sonido. Simple, ¿no?

Veamos más de cerca dónde la tecnología se encuentra con la biología. En los contactos de los electrodos que se encuentran en la cóclea, la energía eléctrica se transfiere a estructuras neurales de una forma muy específica. A través del desplazamiento de la corriente eléctrica hacia adelante y atrás, la estimulación modifica momentáneamente al equilibrio de energía natural de las células que rodean al contacto del electrodo.

Este cambio en la energía activa una respuesta en las células nerviosas alrededor del electrodo. La señal es transmitida rápidamente como una señal nerviosa a través del nervio auditivo, y esto transforma la energía eléctrica en una señal que el cerebro pueda entender.

Sin embargo, es importante restablecer el equilibrio natural en la cóclea. Si no se revierte inmediatamente el cambio en la carga eléctrica, se puede dañar las células nerviosas de alrededor. Esto puede suceder cuando la estimulación no está equilibrada; cambios momentáneos pueden volverse permanentes.1,2

Corriente alterna: Estimulación segura

Es por eso que los implantes cocleares utilizan «pulsos bifásicos». Unos nanosegundos después de la fase negativa se utiliza una fase con carga positiva igual, pero con dirección opuesta, para revertir el cambio en los iones. Este mecanismo es fundamental para equilibrar las cargas.

Este flujo de corriente de un lado a otro es conocido como corriente alterna (CA). Con CA balanceada, se puede estimular la cóclea con seguridad durante muchos, muchos años. Por eso es esencial que los implantes cocleares solo utilicen corriente alterna y eviten cualquier flujo de corriente continua (CC).1,2

Corriente continua: Fuga de corriente dañina

Si se acaba de aplicar una carga eléctrica en la cóclea, rápidamente se crea un desequilibrio químico. Cuando la energía se desplaza en un solo sentido, se la conoce como corriente continua (CC). La corriente continua no es revertida por una carga opuesta, lo que rápidamente puede causar un desequilibrio de iones. Desafortunadamente, esto puede alterar el pH del fluido intracoclear alrededor de los contactos de electrodos, y hacerlo más básico o más ácido.1,2

La corriente continua no es intencional en la estimulación de un implante coclear. Es un efecto secundario que ocurre cuando los pulsos de estimulación de CA bifásicos no están controlados con precisión. Por ejemplo, si el impulso de estimulación arrastra 10 electrones y luego invierte la carga arrastrando 11 electrones, hay un electrón de más fluyendo solo en una dirección. Este desequilibrio en la carga generalmente es conocido como «corriente de fuga».1,2

¿Por qué es tan problemática la corriente continua? Estudios han demostrado que un desequilibrio en la carga por corriente continua puede causar problemas graves, como:

  • Daños en el tejido neuronal1,2
  • Disolución (desintegración) de los contactos de electrodos de platino3

Claramente, hay que evitar la corriente continua en los implantes cocleares. Entonces, ¿cómo puede prevenirse?

Capacitores de seguridad: Seguridad a largo plazo

Buenas noticias: El flujo de corriente continua es básicamente imposible con los implantes cocleares MED-EL. Los circuitos de nuestros implantes están diseñados para bloquear completamente el flujo de CC en cada electrodo individual con filtros especiales llamados «capacitores de seguridad».

¿Cómo funciona un capacitor de seguridad? Básicamente, un capacitor funciona como una barrera de alta tecnología. El flujo de corriente alterna equilibrada y segura puede moverse de un lado a otro a través del capacitor, pero la CC dañina es bloqueada. Esto permite un flujo de corriente increíblemente preciso, lo que hace posible muchos años de estimulación segura.4,5

MED-EL utiliza capacitores de seguridad independientes en cada canal de electrodo, más dos extras para los electrodos de referencia. Esto suma 14 capacitores de seguridad en total. Si parece que son muchos capacitores de seguridad, es así, ocupan casi la mitad de la placa de circuitos dentro de nuestros implantes.

El «cerebro» de los implantes cocleares MED-EL: Chips Ti100 en proceso de prueba de confiabilidad, con 14 capacitores de seguridad visibles en cada placa de circuito azul del implante. Los capacitores son los rectángulos plateados y beige que cubren casi todo el chip.

Ingeniería de precisión

¿Por qué son tan importantes los capacitores de seguridad independientes y por qué destinamos tanto de nuestro hardware a la seguridad?

Con los capacitores de seguridad independientes protegiendo cada canal, nuestros implantes pueden proporcionar estimulación segura más rápido y por más tiempo, junto con codificación de sonido más avanzada. Los capacitores de seguridad son como controladores muy precisos que constantemente gestionan cada canal de electrodo individual.4

Cada canal de electrodos de MED-EL, en la guía, puede funcionar independientemente o incluso de manera conjunta para crear la percepción de tonos intermedios entre dos contactos de electrodo. Es como tocar con precisión un piano de 250 teclas con 12 dedos que funcionan todos juntos al mismo tiempo.

Por eso, podemos ofrecer tantas tecnologías exclusivas de codificación de sonido que otros implantes no pueden igualar. Incluso, pulsos trifásicos y codificación de sonido de estructura fina con frecuencia variable para la región apical de la cóclea. No se preocupe, aun siendo un hardware tan poderoso, siguen siendo los implantes cocleares de titanio más pequeños.

Este hardware increíblemente avanzado también es lo que hace que los implantes cocleares MED-EL estén listos para el futuro. Con los precisos capacitores de seguridad en cada canal de electrodo independiente, hay mucho potencial para innovaciones futuras en relación con la tecnología de codificación de sonido.

Cortocircuito de electrodos

¿Todas las marcas de implantes cocleares utilizan capacitores de seguridad independientes en todos los canales? No, esta tecnología avanzada no se encuentra en todos los implantes cocleares. Entonces, ¿cómo hacen los implantes sin capacitores de seguridad independientes para evitar los efectos dañinos de la CC y el desequilibrio de carga?

Una estrategia común es generar un cortocircuito entre los electrodos. Al crear un cortocircuito entre todos los electrodos en la cóclea, se disemina el desequilibrio de CC en una región más amplia de la cóclea. Esto puede descargar pasivamente la CC dañina, pero no evita activamente que se cree la CC. Se utiliza un par de capacitores compartidos en estos circuitos para reducir la acumulación de corriente continua.4,5,6

Lo importante es notar que con este método, generalmente, es necesario que todos los contactos de electrodos se desactiven durante el ciclo de descarga. Cada vez que un contacto solo es estimulado, todos los otros contactos deben desactivarse por un período de tiempo. Este método de arranque-y-parada, limita la velocidad de la estimulación; si la estimulación es muy rápida, se puede acumular CC dañina más rápido de lo que se descarga. Esto haría muy difícil implementar la estimulación paralela y otras estrategias avanzadas de codificación de sonido.

Estos implantes se promocionan diciendo que tienen «la mayor cantidad de electrodos activos de la industria: 22». Sin embargo, incluso los implantes más nuevos tienen hardware limitado que utiliza estrategias básicas de codificación de sonido secuencial. Imagine tocar un piano con solo 22 teclas y utilizando un solo dedo a la vez. Además, si el hardware de un implante no es capaz de gestionar estrategias avanzadas de codificación de sonido, con alta velocidad de estimulación, puede haber mucho menos potencial para futuras actualizaciones en tecnología.4,5,6

Más de 20 años de fiabilidad

Ahora entiende por qué nos importan tanto los capacitores de seguridad independientes: son esenciales para la seguridad a largo plazo y el rendimiento excepcional para nuestros usuarios.

Hemos estado utilizando capacitores de seguridad independientes en todos nuestros implantes cocleares multicanal por más de 20 años. Esto significa que nuestros usuarios de los antiguos implantes C40 también se benefician de la seguridad a largo plazo, y pueden actualizar a las últimas estrategias de codificación de sonido.

Cuando una persona elige MED-EL, puede estar tranquilo sabiendo que siempre estamos cuidando su futuro.

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¿Tiene alguna pregunta sobre capacitores de seguridad y fiabilidad en implantes cocleares? ¿Quiere saber más sobre otra tecnología para implantes de parte de nuestros expertos? ¡Envíenos un mensaje a PMLatinoamerica@medel.com!

*No todos los productos, indicaciones y características exhibidas están disponibles en todas las áreas. Contacte a su representante local de MED-EL para más información.
Referencias

  1. Tykocinski, M., Shepherd, R.K., & Clark, G. (1995). Electrophysiologic effects following acute intracochlear direct current stimulation of the guinea pig cochlea (Efectos de la electrofisiología a partir de la estimulación intracoclear aguda con corriente continua de la cóclea de un conejillo de Indias). Ann Otol Rhinol Laryngol (166): 68–71.
  2. Huang, C.Q., Carter, P.M., & Shepherd, R.K. (2001) Stimulus induced pH changes in cochlear implants: an in vitro and in vivo study (Cambios de pH inducidos por estímulos en implantes cocleares: un estudio in vitro e in vivo). Ann Biomed Eng. 29(9):791–802.
  3. Black, R.C., & Hannaker, P. (1980). Dissolution of smooth platinum electrodes in biological fluids (Disolución de electrodos de platino lisos en fluidos biológicos). Appl Neurophysiol. 42(6):366–374.
  4. Huang, C.G., Shepherd, R.K, Seligman, P.M, & Clark, G.M. (1998) Reduction in excitability of the auditory nerve following acute electrical stimulation at high stimulus rates: III. Capacitive versus non-capacitive coupling of the stimulating electrodes (Reducción de la excitabilidad del nervio auditivo a partir de estimulación eléctrica aguda a frecuencias altas: III. Conexión capacitiva y no capacitiva de los electrodos de estímulo). Hear Res. 116(1-2): 55-64.
  5. Clark, G. (2003). Cochlear Implants: Fundamentals and Applications (Implantes cocleares: Principios básicos y aplicaciones). Nueva York: Springer.

Shepherd, R.K., Wise, A.K., Enke, Y.L., Carter, P.M, & Fallon, J.B. (2017) Evaluation of focused multipolar stimulation for cochlear implants: a preclinical safety study (Evaluación sobre estimulación multipolar enfocada para implantes cocleares: un estudio preclínico de seguridad). J Neural Eng. 14(4):046020

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