Plaatsgebaseerde cochleaire implantaatmapping

Het slakkenhuis is een spiraalvormig gehoororgaan in het binnenoor waar akoestische trillingen worden ontleed in verschillende frequenties om elektrische signalen te creëren die audio-informatie naar de hersenen sturen. Het basilaire membraan (BM), een interne component van zacht weefsel van het slakkenhuis, filtert mechanisch verschillende frequenties op verschillende afstanden langs de spiraalvorm. Door deze scheiding kunnen we verschillende toonhoogtes in geluid onderscheiden. Vanwege individuele anatomische verschillen heeft elke persoon van nature zijn eigen unieke pitch-map, of tonotopische kaart, die zenuwen op specifieke locaties langs het basilaire membraan in kaart brengt met waargenomen frequenties in de hersenen.

Wanneer het slakkenhuis niet goed functioneert, is cochleaire implantatie een succesvolle behandeling om het gevoel voor geluid te herstellen. Een cochleair implantaat (CI) is een neuraal-prothetisch apparaat dat bestaat uit een uitwendig gedeelte dat achter het oor zit en een chirurgisch geïmplanteerde reeks elektroden die langs het slakkenhuis zijn ingebracht. Na de operatie worden implantaten geprogrammeerd met behulp van een proces dat pitchmapping wordt genoemd, waarbij aan elke geïmplanteerde elektrode een specifieke stimulatiefrequentie wordt toegewezen. Een CI moet de gehele lengte van het slakkenhuis beslaan en stimuleren met de juiste pitch-map (wat betekent dat de juiste zenuwen en locaties worden gestimuleerd met de juiste frequenties) om een ​​volledig en nauwkeurig gehoor te produceren. Wanneer een gegeneraliseerde pitch-mapping-benadering wordt gebruikt, zal elke elektrode binnen een CI-array stimuleren met een vooraf gespecificeerde frequentie, onafhankelijk van de individuele tonotopie van een patiënt of de postoperatieve elektrodelocatie. Gegeneraliseerde pitchmapping kan resulteren in een mismatch tussen plaats en toonhoogte van meer dan een octaaf. Deze mismatch belemmert de perceptie van de toonhoogte die nodig is voor complexe luistertaken, zoals het horen van muziek of spraakherkenning. Door neurale plasticiteit kan de auditieve perceptie zich in de loop van de tijd aanpassen om het effect van pitchmapfouten van het cochleair implantaat te verminderen. Dit vereist echter lange gewenningsperioden, is afhankelijk van de leeftijd en de omgeving van de ontvanger en kan alleen pitchmapfouten van bepaalde grootte verhelpen. Aanpassing van CI pitch-maps kan de revalidatietijd en de behoefte aan implantaatacclimatisering verminderen.

Er worden patiëntspecifieke pitchmaps geproduceerd door nauwkeurig de cochleaire ductlengte (CDL) van elke patiënt, of meer specifiek de BM-lengte, te bepalen op basis van diagnostische beelden. Eerdere methoden om CDL te bepalen bevatten van oudsher onzekerheden aan het begin- en eindpunt van de BM, grotendeels als gevolg van visualisatiebeperkingen in de gebruikte beeldvormingsmodaliteit. Het meten van een onnauwkeurige BM-lengte kan een foutieve verschuiving in alle tonotopische frequenties veroorzaken. Met behulp van een verbeterde beeldvormingstechniek heeft ons team onlangs een algoritme ontwikkeld om CDL automatisch en nauwkeurig te schatten, de BM te segmenteren en CI-elektrodelocaties te bepalen op basis van computertomografie (CT)-scans van individuele patiënten om aangepaste CI-pitch-maps te produceren, genaamd gebaseerde mapping (Helpard et al., 2021).

Het primaire doel van deze studie is om te evalueren of een plaatsgebonden kaart de gehoorresultaten voor dragers van een cochleair implantaat verbetert. We zullen de auditieve vaardigheden, spraakherkenning en ruimtelijk horen (spraakherkenning in ruimtelijk gescheiden ruis en lokalisatie van geluidsbronnen) vergelijken voor proefpersonen die willekeurig zijn toegewezen om uitsluitend te luisteren met een standaardkaart versus onze nieuwe plaatsgebaseerde kaart. We veronderstellen dat de meerderheid van de CI-ontvangers een snellere spraakherkenning en ruimtelijke gehoorgroei zal ervaren wanneer hun cochleair implantaat in kaart wordt gebracht om de elektrische stimulatie af te stemmen op de tonotopische plaatsfrequentie (d.w.z. met behulp van de plaatsgebaseerde kaart).