Cochlear implantation modeling and functional evaluation considering uncertainty and parameter variability

Abstract

Recent innovations in computational modeling have led to important advances towards the development of predictive tools to simulate and optimize surgery outcomes. This thesis is focused on cochlear implantation surgery, technique which allows recovering functional hearing in patients with severe deafness. The success of this intervention, however, relies on factors, which are unpredictable or difficult to control. This, combined with the high variability of hearing restoration levels among patients, makes the prediction of this surgery a very challenging process. The aim of this thesis is to develop computational tools to assess the functional outcome of the cochlear implantation. To this end, this thesis addresses a set of challenges, such as the automatic optimization of the implantation and stimulation parameters by evaluating the neural response evoked by the cochlear implant or the functional evaluation of a large set of virtual patients.

Recientes mejoras en el desarrollo del modelado computacional han facilitado importantes avances en herramientas predictivas para simular procesos quirúrgicos maximizando así los resultados de la cirugía. Esta tesis se focaliza en la cirugía de implantación coclear. Dicha técnica permite recuperar el sentido auditivo a pacientes con sordera severa. Sin embargo, el éxito de la intervención depende de un conjunto de factores, difíciles de controlar o incluso impredecibles. Por este motivo, existe una gran variabilidad interindividual, lo cual lleva a considerar la predicción de esta cirugía como un proceso complejo. El objetivo de esta tesis es el desarrollo de herramientas computacionales para la evaluación funcional de dicha cirugía. Para este fi n, esta tesis aborda una serie de retos, entre ellos la optimización automática de la respuesta neural inducida por el implante coclear y la evaluación numérica de grandes grupos de pacientes.