Sistema de Detección de Sensibilidad Auditiva

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El Sistema de Detección de Sensibilidad Auditiva (SDSA) consiste en la implementación de un dispositivo electrónico que provea una solución rápida y eficiente para diagnosticar la sensibilidad auditiva de una persona. El SDSA está conformado por la tarjeta de desarrollo TMS32UC6713DSK, un par de audífonos y un PC, que permite la programación de la tarjeta y además funciona como interfaz de manejo para el usuario. El desarrollo de la prueba diagnóstica consiste básicamente en tres bloques:

  • Pruebas de alta frecuencia
  • Pruebas de baja frecuencia
  • Prueba de volumen

El Sistema Detector de Sensibilidad Auditiva ofrece dos características importantes:

  • Es portátil.
  • De fácil manejo.

Historia[editar]

Los orígenes de la otorrinolaringología se remontan al siglo XIX, será hacia la segunda mitad de ese siglo cuando se empiece a hablar de las lesiones dentro de nuestras cavidades, dando paso a la invención del oftalmoscopio y el laringoscopio, claro que antes de ese siglo, ya se tenían descubrimientos en el campo de la anatomía y de la clínica importantes, realizados por médicos no necesariamente especialistas sino estudiosos de múltiples áreas.

A continuación se presentan hechos importantes alcanzados en el Diagnóstico Auditivo:

  • F.C Rein en 1800, en Londres (Inglaterra), inició la fabricación de trompetillas y tubos, para aumentar la capacidad auditiva en pacientes conhipoacusia.
  • Kessel en 1800, posiblemente fue el primer cirujano que realizó intentos para corregir la hipoacusia o sordera de la otosclerosis, fenestrando el conducto semicircular horizontal.
  • Yearsley, en 1850 reportó las primeras adaptaciones en oído medio y externo, además de su "Tímpano Artificial"
  • 1863, Ádám Politzer establece en Viena, Austria, la primera clínica en el mundo dedicada al tratamiento de enfermedades del oído, junto a Josef Gruber.
  • En 1898 la empresa Akouphone comercializó el, tal vez, primer aparato auditivo, el "Akoulallion" a base de carbón para el molde auditivo, el precio era de 400 dólares.
  • 1914, se produjo la audioprótesis. La empresa alemana Siemens presentó su auricular telefónico.
  • 1921, nacieron dos nuevas prótesis auditivas. El Dictógrafo, ideado por Earl C.Hanson, fue comercializado por Globe Aerphone y el Vactuphone, por la Western Electric.
  • Georg von Békésy desarrolló un nuevo tipo de audiómetro (audiometría de Békésy) operado por el propio paciente.

Fundamentación Teórica[editar]

Definición de Onda[editar]

Una onda es una perturbación de alguna propiedad de un medio (densidad, presión, campo eléctrico o campo magnético) que se propaga en el espacio transmitiendo energía y cantidad de movimiento desde el punto en que se origina hasta el punto al que llega. Una onda no transporta materia ya que las partículas vibran en torno al punto de equilibrio pero no viajan con la perturbación.

Tipos de ondas[editar]

Las ondas se clasifican según diferentes cualidades:

En función del medio de propagación:

  • Ondas mecánicas: Requieren alguna fuente que genere la perturbación y un medio físico elástico para propagarse (sólido, líquido o gaseoso), no transmiten energía a través del vacío. Un ejemplo son las ondas sonoras.
  • Ondas electromagnéticas: No tienen necesidad de un medio físico para propagarse en el espacio, por lo cual son capaces de transmitir energía en el vacío. Un ejemplo son las ondas luminosas.
  • Ondas gravitacionales: Consisten en perturbaciones que alteran la geometría misma del espacio-tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado y que generan fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo.


En función de la dirección de la perturbación:

  • Ondas longitudinales: El movimiento de oscilación de las partículas que transporta la onda es paralelo a la dirección de propagación de la onda.
  • Ondas transversales: Las partículas del medio vibran y se mueven de manera perpendicular a la dirección de propagación de la onda.


En función del frente de onda:

  • Ondas unidimensionales: Se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio, es decir sus frentes de onda son planos y paralelos.
  • Ondas bidimensionales: Se propagan en dos direcciones y pueden propagarse en cualquiera de las direcciones de una superficie.
  • Ondas tridimensionales: Se propagan en tres direcciones y se conocen también como ondas esféricas debido a que sus frentes de ondas son esferas concéntricas que emergen de la fuente de perturbación transmitiéndose en todas las direcciones.


En función de la periodicidad:

  • Ondas periódicas: La perturbación que las genera se produce en ciclos repetitivos.
  • Ondas no periódicas: La perturbación que las causa se da aisladamente y con características diferentes.

Características de las ondas[editar]

Todos los tipos de ondas tienen las mismas características y sus variaciones permiten distinguir una onda, las principales son:

  • Amplitud de onda (A): Corresponde a la distancia por encima o por debajo de la línea central de una forma de onda hasta la cresta (el punto que está más alejado de la posición de equilibrio del medio), es la distancia máxima que se puede separar una partícula del medio que oscila.
  • Longitud de onda (λ): Es a la distancia, en línea recta, entre dos puntos de una onda que tienen la misma posición relativa (en el principio y el final de un ciclo). Por ejemplo, entre dos crestas sucesivas.
  • Periodo (T): Mide el tiempo que tarda un punto en completar una oscilación, es decir el tiempo que tarda una onda en propagarse una distancia correspondiente a una longitud de onda.
  • Frecuencia (f): Representa la cantidad de oscilaciones que ocurren en una unidad de tiempo.
  • Velocidad de propagación (v): Establece la distancia que recorre una onda en cada unidad de tiempo.

Ondas sonoras[editar]

Las ondas sonoras son ondas longitudinales, esféricas y mecánicas que transmiten la información asociada al sonido. Este tipo de onda genera una variación local de presión o densidad en el espacio al propagarse por un medio elástico. Dicha propagación se debe a un movimiento en cadena de las moléculas que forman la onda haciéndolas vibrar en el medio dependiendo de sus condiciones (presión, humedad o temperatura), esto produce en el oído humano una sensación definida como sonido.

Las ondas sonoras se clasifican dependiendo de su frecuencia:

  • Ondas audibles: Frecuencias detectables por el oído humano (Entre 20 Hz y 20.000 Hz).
  • Infrasonido: Frecuencias por debajo de la región audible (menores a 20 Hz).
  • Ultrasonido: Frecuencias por encima de la región audible (mayores a 20.000 Hz).

Audición[editar]

La audición se define como la capacidad de percibir ondas sonoras que se propagan en el espacio. En el caso del ser humano el oído es el encargado de percibir las ondas para luego transmitirlas al cerebro. Para el ser humano, dentro de la audición, además de la simple percepción de las ondas sonoras se encuentran ligados también procesos psicológicos derivados del acto consciente de escuchar un sonido, como por ejemplo la función del lenguaje.

El oído[editar]

El oído humano es un órgano especializado en acentuar los sentidos del equilibrio y la audición y se encarga de mantenerlos en armonía. Este sentido permite percibir sonidos, su volumen, tono y la dirección de donde se originan, las vibraciones sonoras son absorbidas por el oído y esas sensaciones son emitidas al cerebro.

El oído humano no puede percibir todos los tipos de ondas sonoras, por lo que existen rangos de frecuencias correspondientes a las ondas que es capaz de distinguir el oído, estos rangos se conocen como espectro audible. Además la percepción del sonido también depende de la intensidad que presente dicho sonido.

Espectro audible[editar]

El espectro audible está conformado por toda la gama de frecuencias que es capaz de distinguir el oído humano. Normalmente un oído sano puede percibir un rango de frecuencias comprendidas entre los 20 Hz y los 20 kHz. Sin embargo este rango puede variar dependiendo de cada persona, de su capacidad auditiva y de su edad.

Tal como se mencionó anteriormente, las frecuencias inferiores a este rango se denominan infrasonidos y las frecuencias por encima son los ultrasonidos, que no pueden ser captadas por el oído humano.

El espectro audible se puede clasificar en función de tonos:

  • Tonos graves: Frecuencias bajas comprendidas entre los 16 Hz a los 256 Hz, corresponden a las 4 primeras octavas.
  • Tonos medios: Frecuencias medias, se encuentran entre los 256 Hz a 2 kHz y equivalen a las octavas quinta a séptima.
  • Tonos agudos: Frecuencias altas que van de 2 kHz a valores un poco mayores los 16 kHz, correspondientes a las últimas tres octavas.

Otra división utilizada del espectro audible es en las denominadas octavas, que lo divide en 11 secciones y que corresponde a la escala musical. Una octava es el intervalo entre dos sonidos cuya relación en frecuencias es de a 1:2 es decir el sonido final tiene el doble de frecuencia que el inicial.

Umbral del dolor[editar]

El umbral de dolor se define como la intensidad de ruido en la cual el sonido causa dolor en el oído. Su valor medio se sitúa por encima de los 120 dB.

Referencia de intensidad de distintos sonidos:

  • Susurro: 10/20 dB
  • Tránsito: 50/60 dB
  • Motocicleta: 90 dB
  • Trueno: 120 dB
  • Bocina de un coche a un metro: 120 dB

Otro aspecto importante a tomar en cuenta es el umbral de audición, esto es la intensidad mínima de sonido capaz de impresionar el oído humano, que no siempre es el mismo para todas las frecuencias que es capaz de percibir el oído humano.

El valor normal se sitúa entre 0 dB audiométrico (equivalentes a 20micropascales) y 25 dB audiométricos, sin embargo, en frecuencias muy bajas, como aproximados a los 20 Hz hasta los casi 80 Hz, este umbral tiende a subir debido a que estas frecuencias poseen un sonido mucho más bajo. El umbral de audición, para la media de los humanos, se fija en 20 µPa (20 micropascales = 0,00002 pascales), para frecuencias entre 2 kHz y 4 kHz. Para sonidos que se encuentren en frecuencias más altas o más bajas él se requiere mayor presión para exitar el oído. Esto quiere decir que la respuesta del oído para diferentes frecuencias es desigual.

El umbral superior de frecuencias es dependiente de la edad. Con el paso del tiempo se deterioran las células capilares del órgano de Corti , lo que tiene como consecuencia que cada vez se perciban menos las frecuencias agudas. Ver: Umbral de Audición

Aplicación[editar]

Generalidades[editar]

Se implementó para el proyecto de Electrónica y Acústica un dispositivo electrónico denominado Sistema de Detección de Sensibilidad Auditiva (SDSA) el cual está basado en utilizar un Sistema de Desarrollo de marca Texas Instrument modelo TMS32UC6713DSK para el desarrollo de una prueba diagnóstica que sea rápida y eficiente para evaluar la sensibilidad auditiva de una persona.

En la parte del hardware SDSA contará con unos audífonos y deberá ser utilizado con un PC el cual funcionará como una interfaz para el manejo del sistema y en el cual se hará la programación de la tarjeta; esta característica hace que el sistema sea portátil (tarjeta y audífonos) sólo necesitando tener un PC cerca y seguir las instrucciones para la conexión del Sistema, además de proveer un fácil manejo tanto para el usuario como quien realiza el diagnóstico.

Pruebas[editar]

Principalmente el diagnóstico consiste en tres pruebas principales:

  • Pruebas de alta frecuencia
  • Pruebas de baja frecuencia
  • Pruebas de volumen

La aplicación toma esencialmente la generación de un tono puro el cual se representa como una onda sinusoidal de parámetros de amplitud (A) y frecuencia (f) variables con los cuales se realizaran las tres pruebas antes mencionadas. Para las pruebas de alta y baja frecuencia se generan tonos puros para frecuencias correspondientes a tonos graves desde 16 Hz hasta 256 Hz y tonos altos de 2 kHz a 16 kHz respectivamente.

Las pruebas realizadas corresponden a valores aleatorios en estas franjas de frecuencias para mayor fiabilidad del diagnóstico. Igualmente, para las pruebas de volumen se toman diferentes de amplitud que oscilan entre 0 dB y valores menores a 120 dB, ya que corresponden al umbral del dolor para los humanos.

Principio de operación[editar]

La programación del SDSA se realizó en el lenguaje de programación C el cual es interpretado y compilado en un software de Texas Instrument. Luego de generar el tono puro, el programa brinda la opción de generar la onda a diferentes frecuencias y diferentes valores de intensidad lo cual es manejado con una combinación específica de switches e indicadores Led incorporados en la tarjeta para que la persona que realice el diagnóstico tenga una referencia de cual valor de frecuencia o amplitud esta suministrándole al usuario de SDSA. La tarjeta generará 16 tonos diferentes tonos para realizar el diagnóstico, escogidos en los rangos antes nombrados.

Funcionamiento[editar]

El diagrama de bloques siguiente describe el funcionamiento del SDSA el cual consta de cuatro bloques principales:

  • Plataforma PC- Interfaz usuario: está encargado de proporcionar un medio de interacción entre la persona que aplica la prueba y la tarjeta de desarrollo. Además permite programar en Lenguaje C el código que genera los tonos y las variaciones necesarias para el diagnóstico.
  • Tarjeta de Desarrollo DSK: se encarga de generar un tono con características específicas y reproducirlo a través de un puerto de salida.
  • Usuario- captación de sonidos: está conformado por el individuo que se quiere diagnosticar. Esta persona utilizará los audífonos e indicara si percibe o no el sonido a través de los audífonos.
  • Prueba Diagnóstica: es el registro de las respuestas generadas por el usuario a partir de la cual se puede generar un resultado.
Diagrama de Bloques SDSA

Diagnóstico[editar]

La forma de realizar el diagnóstico de audio se realiza de la siguiente manera: El operario del SDSA le pone al usuario los diferentes tonos generados por la tarjeta siguiendo una secuencia específica manipulando los switches de la tarjeta, el usuario deberá responder de forma afirmativa o negativa al sonido del tono que se le está poniendo a escuchar. Una vez el usuario responda al estímulo aplicado, el operario deberá registrar en una hoja de respuestas previamente diseñada cual fue la respuesta del usuario a un determinado tono. Finalmente cuando se han realizado las 16 pruebas con cada uno de los tonos se procede a evaluar y determinar el rango de audición que posee el usuario.

Limitaciones[editar]

El diagnóstico realizado con el SDSA posee algunas limitaciones pues es recomendable que el lugar en el cual realicen las pruebas sea tranquilo y silencioso, esto es necesario por ejemplo para las pruebas de volumen pues si el ambiente es ruidoso se podría llegar a obtener resultados erróneos. Igualmente el diagnóstico podría fallar en caso de que el usuario no de sus respuestas de forma honesta, el diagnóstico se debe realizar de forma consciente. Por esta razón es necesario que tanto el operador y el usuario del SDSA sigan las instrucciones de la realización del diagnóstico tal como se les indica por los proveedores del SDSA para tener resultados fiables y confiables.

Ramas del Área, Metodologías de Trabajo ó Tendencias del Conocimiento[editar]

La evaluación del umbral de tonos puros por conducción aérea[editar]

Se han utilizado muchas estrategias para la determinación del umbral auditivo, y en todas es indispensable considerar el ambiente en el cual se realiza la prueba, la señal de prueba, el equipo e instrumental, las características del examinado y los procedimientos de evaluación.

Actualmente, la Asociación Americana de Lenguaje, Habla y Audición, ASHA (American Speech Language Hearing Association), tomando recomendaciones hechas por su Comité de Evaluación Audiológica en 1978 y recomen- daciones del Comité de Educación de la British Society of Audiology de 1978, propone guías para la administración de los exámenes, constituyéndose en el estándar ANSI S3.21, aprobado en 1978 (R 1997).

Estas normas tienen en cuenta también las definiciones de ANSI S3.20-1995 sobre umbral auditivo, definido como el nivel efectivo mínimo de presión sonora de una señal acústica capaz de producir una sensación auditiva en una fracción específica de intentos. Un nivel de sensación es la más baja señal de intensidad detectada en el 50% de las veces cuando hay múltiples presentaciones.

El equipo y la técnica deben estar de acuerdo con los requerimientos prácticos de efectividad y de costos. El tiempo necesario para la administración de la prueba es importante, así que la tarea de evaluación debe ser razonablemente simple, para trabajar de manera rápida y consistente. Dependiendo de la técnica, el umbral puede variar entre el 50% y el 75%. Debido a que el tiempo de aplicación es a menudo limitado, son usados pasos de atenuación de 5 dB para un mínimo de señal de error, teniendo en cuenta que los niveles de tolerancia contenidos en las normas ANSI son de 3 a 5 dB para determinados niveles de presión sonora (SPL). Esta señal de error puede ampliarse hasta 10 ó 15 dB, dependiendo de la sensibilidad fisiológica real del examinado.

En la actualidad se encuentran disponibles comercialmente numerosos audiómetros para evaluación manual de tonos puros, con un amplio rango de frecuencias en múltiples octavas entre 0.25 y 8 kHz, con frecuencias intermedias de 1.5, 3 y 6 kHz, y también con frecuencias por encima de los 8 kHz. Los niveles máximos de audición (HL) van desde 70 hasta 120 dB, dependiendo de la frecuencia específica y del tipo de audiómetro [1].

Procedimientos audiométricos: Evaluación del umbral de tonos puros por conducción aérea[editar]

Conducción aérea:

Transmisión del sonido enviado por un auricular a través del oído externo y del oído medio hasta la cóclea.

Objetivos:

  • Encontrar el nivel de pérdida auditiva del sujeto evaluado.
  • Localizar gruesamente el sitio de lesión con las pruebas de conducción aérea y conducción ósea.
  • Establecer la configuración de la curva audiométrica.
  • Comparar la curva audiométrica con la representación fonética de los sonidos del habla para establecer posibles implicaciones comunicativas.
  • Hacer predicciones para los posibles hallazgos y ajustes en las pruebas de discriminación de las palabras y en las pruebas supraumbral, de comodidad e incomodidad de las sensaciones auditivas por presencia de reclutamiento, o posibles distorsiones en el eje de las frecuencias o en el eje del tiempo, o el posible compromiso de procesos centrales auditivos.
  • Constituir una herramienta útil cuando se está decidiendo la necesidad de una ayuda auditiva.
  • Permitir la interacción con el individuo como ayuda fundamental que facilita establecer metas y estrategias reales frente al caso.


Consideraciones preliminares al realizar la prueba:

  • Revisión de la calibración.
  • Información al oyente o examinado: debe aprovecharse este momento para establecer una adecuada relación con él.
  • Inspección del conducto auditivo externo mediante otoscopia para corroborar la no oclusión de éste.
  • Instrucciones: el oyente debe entender claramente en qué consiste la prueba y qué se espera de él.
  • Estrategia de respuesta: debe establecerse de acuerdo con las condiciones generales del sujeto y las necesidades de la prueba; una respuesta motriz de la mano, si es posible, es un buen indicador.
  • Colocación de audífonos o auriculares.
  • Contaminación de los cojines usados en los audífonos.
  • Selección del oído: si se tiene la posibilidad de establecer el oído más sensible antes de la prueba.
  • Secuencia en la presentación de las frecuencias: usualmente se inicia por la frecuencia 1.000 Hz, por ser familiar y fácil para la determinación del umbral; posteriormente se harán los registros en las frecuencias 2.000, 4.000 y 8.000 Hz; se confirma 1.000 Hz y se continúa a 500 y 250 Hz.
  • Posición del oyente: es ideal tener compartimientos separados para examinado y examinador.
  • Presentación de la señal: Incrementos de 5dB; se inicia con una señal razonablemente alta presentada por 1 ó 2 segundos, hasta provocar una respuesta del sujeto; después se harán atenuaciones en pasos de 5 a 10 dB, y después incrementos hasta escuchar el tono; se repite para cada frecuencia y se determina que la confirmación del umbral se obtiene con la obtención de la respuesta a 3 intentos [1].

Referencias[editar]

  1. Onda Sonora. Disponible en: http://www.soundlogics.com/ONDA%20SONORA.html [Consultado: 12 de septiembre de 2012]
  2. El sonido. Disponible en: http://elruido.com/divulgacion/curso/ondas.htm#ani1 [Consultado: 12 de septiembre de 2012]
  3. Ondas. Disponible en: http://web.educastur.princast.es/proyectos/jimena/pj_franciscga/concytip.htm [Consultado: 14 de septiembre de 2012]
  4. Potencia y Energía de una onda. Disponible en: http://laplace.us.es/wiki/index.php/Potencia_y_energ%C3%ADa_en_una_onda#Onda_viajera_sinusoidal [Consultado: 14 de septiembre de 2012]
  5. Características de una onda. Disponible en: http://www.estudiodegrabacion.es/tecnico_de_sonido/grabacion-en-estudio/el-sonido/caracteristicas-de-una-onda [Consultado: 13 de septiembre de 2012]
  6. Audición Humana. Disponible en: http://personales.unican.es/perezvr/pdf/La%20Audicion%20Humana.pdf [Consultado: 12 de septiembre de 2012]
  7. La Audición. Disponible en: http://www.disca.upv.es/adomenec/IASPA/tema1/LaAudicion.html [Consultado: 12 de septiembre de 2012]
  8. Umbral del dolor. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Umbral_de_dolor [Consultado: 03 de Octubre de 2012 ]
  9. Umbral de Audición. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Umbral_de_audici%C3%B3n. [Consultado: 03 de Octubre de 2012 ]
  10. O. Gómez Gómez (Editora), “Audiología básica”, Universidad Nacional de Colombia Sede Bogotá, 2006.
  11. Otorrinolaringología. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Otorrinolaringolog%C3%ADa [Consultado: 20 de Noviembre de 2012]