Vergleich einer Tonotopie-basierten Anpassung bei neuen Cochlea-Implantaten mit oder ohne Feinstrukturcodierung

Einleitung: Die Cochlea-Implantation ermöglicht die Rehabilitation einer hochgradigen beidseitigen Taubheit, die Wiederherstellung der Sprachwahrnehmung und der verbalen Kommunikation, wenn das herkömmliche Hörgerät keinen zufriedenstellenden Hörgewinn mehr bietet (Nimmons et al.).

Ein Cochlea-Implantat beinhaltet ein Elektrodenarray und seine Funktionsweise basiert auf dem Prinzip der Cochlea-Tonotopie: Jede Elektrode kodiert entsprechend ihrer Position in der Cochlea ein Frequenzspektrum (hohe Frequenzen sind den basalen Elektroden und niedrige Frequenzen den apikalen Elektroden zugeordnet). Das Cochlea-Implantat zerlegt also das Frequenzspektrum über Bandpassfilter in eine Anzahl von Frequenzbändern, die der Anzahl der Elektroden im Implantat entspricht. Während der Anpassung können diese Bänder vom Audiologen modifiziert werden.

Die von den Herstellern entwickelte Anpassungssoftware schlug eine Standardanpassung mit einer Untergrenze zwischen 100 und 250 Hz je nach Marke und einer Obergrenze von etwa 8500 Hz vor. Die jeder Elektrode zugeordneten Frequenzbänder folgen einer logarithmischen Skala mit den hohen Frequenzen für die basalen Elektroden und den niedrigen Frequenzen für die apikalen Elektroden. Diese Verteilung berücksichtigt die Anzahl der aktiven Elektroden, berücksichtigt jedoch nicht die Anatomie und die natürliche Cochlea-Tonotopie, die für jeden Patienten spezifisch ist.

Mehrere Studien haben die anatomischen Variationen der Cochlea-Dimensionen analysiert: Die Größe der Cochlea und das Verhältnis zwischen den Kontaktflächen der Elektroden mit der Cochlea sind von Patient zu Patient unterschiedlich (Stakhovskaya O et al., P. Pelliccia et al.) .

Die Insertionstiefe während der Operation ist auch aufgrund von Parametern in Bezug auf die Patienten sowie den Operateur variabel, was sich auf das Sprachverständnis im Störgeräusch auszuwirken scheint (Deep Elektrode Insertion and Sound Cochling in Cochlea Implants – Ingeborg Hochmair et al.).

Mathematische Algorithmen wurden kürzlich entwickelt, um die Cochlea-Tonotopie jedes Patienten anhand einer CT-Scan-Beurteilung abzuschätzen (Jiam et al., Sridhar et al.). Die CT-Bildgebung des implantierten Ohrs in Kombination mit einer 3D-Rekonstruktionssoftware liefert Cochlea-Längenmessungen (Cochlea-Längenbestimmung mit Cone Beam Computed Tomography in a Clinical Setting – Würfel et al.). Unter Verwendung dieses Ansatzes ist es möglich, die Position jeder Elektrode relativ zur Cochlea-Spitze zu messen. Diese Messungen werden auf die modifizierte Greenwood-Gleichung angewendet, um die Tonotopiefrequenz für jede Elektrode zu erhalten und für jeden Patienten eine Anpassung basierend auf der Tonotopie jeder Elektrode zu bestimmen.

Herkömmliche Stimulationsstrategien bei Cochlea-Implantaten (z. Advanced Combination Encoder (ACE), Continuous Interleaved Sampling (CIS)) verwenden den Ort der Elektrode, um die Frequenz zu codieren, indem Niederfrequenzinformationen an die apikalen Elektroden und Hochfrequenzinformationen an die Basalelektroden gesendet werden. Die Stimulationsfrequenz der Elektroden ist konstant. Die Tonhöhe wird von diesen herkömmlichen Strategien nur teilweise übertragen, was die schlechten Ergebnisse von Cochlea-Implantaten bei der Wahrnehmung von Musik erklären würde. Bei der FineHearing-Strategie des MED-EL-Implantats hängt die Stimulationsrate an den Niederfrequenzelektroden von der Frequenz des Schalls ab und ermöglicht es, die Frequenzinformationen zeitlich zu codieren.

Rader & al. 2016 haben den Beitrag untersucht, der tonotopischen Codierung der Frequenz (klassische Strategie) eine zeitliche Codierung der Information durch Variation der Stimulationsrate hinzuzufügen. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass die Bereitstellung dieser Frequenzinformationen durch Zeitcodierung es ermöglicht, eine wahrgenommene Tonhöhe zu erhalten, die viel näher an der erwarteten Tonhöhe (für Normalhörer) liegt und weniger Schwankungen aufweist, insbesondere bei niedrigen Frequenzen. Bei fester Stimulationsfrequenz (klassische Strategie) werden tiefe Frequenzen schlecht kodiert, bei variabler Stimulationsfrequenz hingegen besser. Darüber hinaus haben Landsberger et al. [2018] untersuchten bei sechs Probanden mit einem MED-EL-Implantat die Wahrnehmung einer zeitlichen Kodierung entsprechend der Position der Elektroden bei langer Insertion: mittlere oder apikale Position. Die Ergebnisse scheinen zu zeigen, dass die zeitliche Codierung der Frequenz zuverlässiger wäre als die räumliche Codierung (bezogen auf die Position der Elektrode) am Apex und umgekehrt an den Elektroden in der mittleren Position. Studien haben gezeigt, dass die FineHearing-Strategie Vorteile gegenüber der klassischen HDCIS-Strategie (High-Definition Continuous Interleaved Sampling) bei Aufgaben mit grundlegendem F0 wie Spracherkennung im Störgeräusch (nach einer gewissen Lernzeit) bieten kann [Kleine Punte & al. 2014 ; Vermeire & al. 2010], die Wahrnehmung von Musik [Roy & al. 2015 ; Königlich. 2016] oder die wahrgenommene Tonqualität [Müller & al. 2012].

Die FineHearing-Kodierungsstrategie von MED-EL mit tonotopenbasierter Anpassung könnte daher eine bessere Übertragung der Tonhöhe ermöglichen und insbesondere die Spracherkennung im Störgeräusch verbessern im Vergleich zur gleichen tonotopenbasierten Anpassung ohne FineHearing-Kodierung.

Hauptziel:

Vergleich einer tonotopiebasierten Anpassungsstrategie (TFS) mit Feinstrukturcodierung mit einer tonotopiebasierten Anpassungsstrategie ohne Feinstrukturcodierung (TnoFS) für die Sprachwahrnehmung im Störgeräusch.

Sekundäre Ziele:

Vergleich von TFS zu TnoFS für die Wahrnehmung musikalischer Elemente (Konturtest).

Vergleich von TFS zu TnoFS für die Sprachwahrnehmung in Ruhe

Vergleich von TFS zu TnoFS für die qualitative Präferenz beim Hören von Musikstücken.

Vergleich von TFS zu TnoFS für die Melodieerkennung

Plan der Studie:

Es handelt sich um eine prospektive, offene, monozentrische, randomisierte Crossover-Studie: Messungen werden am Patienten 6 Wochen und 12 Wochen nach der Aktivierung durchgeführt.