Ortsbasiertes Cochlea-Implantat-Mapping

Die Cochlea ist ein spiralförmiges Hörorgan im Innenohr, in dem akustische Schwingungen in verschiedene Frequenzen zerlegt werden, um elektrische Signale zu erzeugen, die Audioinformationen an das Gehirn übertragen. Die Basilarmembran (BM), die eine interne Weichteilkomponente der Cochlea ist, filtert mechanisch verschiedene Frequenzen in unterschiedlichen Abständen entlang der spiralförmigen Form. Diese Trennung ermöglicht es uns, verschiedene Tonhöhen zu unterscheiden. Aufgrund individueller anatomischer Unterschiede hat jede Person natürlich ihre eigene einzigartige Tonhöhenkarte oder tonotopische Karte, die Nerven an bestimmten Stellen entlang der Basilarmembran auf wahrgenommene Frequenzen im Gehirn abbildet.

Wenn die Cochlea nicht richtig funktioniert, ist die Cochlea-Implantation eine erfolgreiche Behandlung zur Wiederherstellung des Hörsinns. Ein Cochlea-Implantat (CI) ist eine neuronale Prothese, die aus einem externen Teil besteht, der hinter dem Ohr sitzt, und einer chirurgisch implantierten Anordnung von Elektroden, die entlang der Cochlea eingeführt werden. Nach der Operation werden die Implantate mithilfe eines sogenannten Pitch-Mapping-Prozesses programmiert, wobei jeder implantierten Elektrode eine bestimmte Stimulationsfrequenz zugewiesen wird. Ein CI muss die gesamte Länge der Cochlea überspannen und mit der richtigen Pitch-Map stimulieren (was bedeutet, dass die richtigen Nerven und Stellen mit den richtigen Frequenzen stimuliert werden), um ein vollständiges und genaues Hören zu erzeugen. Wenn ein generalisierter Pitch-Mapping-Ansatz verwendet wird, wird jede Elektrode innerhalb eines CI-Arrays mit einer vorab festgelegten Frequenz stimuliert, unabhängig von der individuellen Tonotopie oder der postoperativen Elektrodenposition eines Patienten. Verallgemeinerte Tonhöhenzuordnung kann zu einer Ort-Tonhöhen-Fehlanpassung von über einer Oktave führen. Diese Fehlanpassung hemmt die Tonhöhenwahrnehmung, die für komplexe Höraufgaben wie Musikverständnis oder Spracherkennung erforderlich ist. Die neuronale Plastizität kann es ermöglichen, dass sich die auditive Wahrnehmung im Laufe der Zeit anpasst, um die Auswirkungen von Pitch-Map-Fehlern des Cochlea-Implantats zu verringern. Dies erfordert jedoch lange Akklimatisierungszeiten, hängt vom Alter und der Umgebung des Empfängers ab und kann nur Pitch-Map-Fehler bestimmter Größe überwinden. Die Anpassung von CI-Pitch-Maps kann die Rehabilitationszeit und die Notwendigkeit einer Implantatakklimatisierung reduzieren.

Patientenspezifische Tonhöhenkarten werden erstellt, indem die Cochlea-Gang-Länge (CDL) jedes Patienten oder genauer gesagt die BM-Länge aus diagnostischen Bildern genau bestimmt wird. Frühere Methoden zur Bestimmung von CDL enthielten traditionell Unsicherheiten am Start- und Endpunkt des BM, hauptsächlich aufgrund von Visualisierungsbeschränkungen in der verwendeten Bildgebungsmodalität. Die Messung einer ungenauen BM-Länge kann zu einer fehlerhaften Verschiebung aller tonotopischen Frequenzen führen. Unter Verwendung einer verbesserten Bildgebungstechnik hat unser Team kürzlich einen Algorithmus entwickelt, um CDL automatisch und genau zu schätzen, den BM zu segmentieren und die CI-Elektrodenpositionen aus individuellen Computertomographie (CT)-Scans des Patienten zu bestimmen, um kundenspezifische CI-Pitch-Maps zu erstellen, die als platzierte basierte Kartierung (Helpard et al., 2021).

Das Hauptziel dieser Studie ist es zu bewerten, ob eine ortsbezogene Karte die Hörergebnisse für Cochlea-Implantat-Träger verbessert. Wir werden die auditiven Fähigkeiten, die Spracherkennung und das räumliche Hören (Spracherkennung in räumlich getrenntem Rauschen und Schallquellenlokalisierung) für Testpersonen, die randomisiert wurden, um ausschließlich mit einer Standardkarte zuzuhören, mit unserer neuartigen ortsbasierten Karte vergleichen. Wir gehen davon aus, dass die Mehrheit der CI-Träger eine schnellere Spracherkennung und ein schnelleres räumliches Hörwachstum erleben werden, wenn ihr Cochlea-Implantat so abgebildet wird, dass die elektrische Stimulation mit der tonotopischen Ortsfrequenz übereinstimmt (d. h. unter Verwendung der ortsbasierten Karte).