Radiologische Bestimmung der Position von Cochlea-Implantat-Elektroden und deren Frequenzzuordnung nach unterschiedlichen Modellen

Radiological determination of the position of cochlear implant electrodes and their frequency assignment according to different models

Hannah-Lina Neumayer, Youssef Adel, Uwe Baumann
Audiologische Akustik, Klinik für HNO-Heilkunde, Universitätsklinikum Frankfurt, Frankfurt am Main

Zusammenfassung: Cochlea-Implantate (CI) sind heute das Mittel der Wahl, um bei ertaubten oder hochgradig schwerhörigen Patienten die Hörfunktion in Teilen wiederherzustellen. Durch den in die Cochlea eingebrachten Elektrodenträger können Spiralganglienneurone elektrisch stimuliert werden. Der von den Reizelektroden überspannte Stimulationsbereich hängt stark von der Elektrodenlänge, der Elektrodenbauform und den individuellen anatomischen Verhältnissen der Cochlea ab. Die Verteilung der den einzelnen Elektroden zugeordneten Bandpassfilterfrequenzen zeigt im Vergleich zur regulären Verteilung der Elektrodenposition-Frequenzzuordnung (Ep-Fz) auf der Basilarmembran einen Frequenzversatz (FV), der von der erreichten Insertionstiefe des Elektrodenträgers abhängt.

In der vorliegenden Arbeit wurden zur Untersuchung des FV postoperative digitale Volumentomographie-Aufnahmen (DVT) genutzt, welche zur Lagekontrolle des Elektrodenträgers (MED-EL FLEX28, Innsbruck, Österreich) bei N = 32 Ohren angefertigt wurden. Des Weiteren wurden die individuellen Einstellungen der CI-Prozessoren (MED-EL Sonnet) bezüglich der Zuordnung der Bandpassfilterfrequenzen herangezogen. Zur Bestimmung der individuellen Länge des ductus cochlearis (cochlear duct length, CDL) wurden mehrere Schichtbilder übereinandergelegt. Nach der Bestimmung der Referenzpunkte nach Escudé.et.al. (2006) [2] wurde individuell der CDL berechnet. Die in dieser Arbeit ermittelten CDL-Daten sind in Bezug auf die Verteilung mit den Ergebnissen von Escudé et al. vergleichbar. Ebenfalls konnten aus den DVT-Schnittbildern die Insertionswinkel der einzelnen Elektrodenkontakte bestimmt werden. Ãœber die Insertionswinkel wurde die Ep-Fz mithilfe der Greenwood-Modellfunktion [4] der einzelnen Kontakte unter Zuhilfenahme der Modelle von Escudé et al. [2] sowie Stakhovskaya et.al. (2007) [3] berechnet. Der Vergleich der auf diese Weise ermittelten Ep-Fz mit der Frequenzbandzuordnung der individuell angepassten CI-Prozessoren zeigte einen FV zwischen 175,8 Hz und 5,48 kHz, der im apikalen stärker als im basalen Bereich ausfiel.

Insgesamt zeigte sich, dass mit der Berechnung nach Stakhovskaya et al. [3] mit Bezugspunkt Corti-Organ der Interquartilabstand der Ep-Fz-Differenz am geringsten ausfiel, was einer geringeren Streuung im Vergleich zum individualisierten Modell nach Escudé entspricht. Hieraus lässt sich schließen, dass für die untersuchte Elektrodenbauform (Elektrodenkontakte in Nähe der lateralen Wand) mit dem Bezugspunkt Corti-Organ eine individuellere Bestimmung der Ep-Fz möglich ist.

Stichwörter: Cochlea-Implantate, Cochlea-Implantat-Elektroden, Frequenzzuordnung

Abstract: Cochlear implants (CIs) are currently the therapy of choice to regain hearing sensation in patients with severe or complete hearing loss. The electrode carrier inserted into the cochlea can electrically stimulate auditory nerve fibers at different locations. The stimulated population depends on the length and design of the electrode, as well as the individual anatomical variations of the cochlea. The frequency mismatch between the bandpass filter frequency assigned to each electrode and the normal tonotopic distribution of characteristic frequencies along the basilar membrane depends mainly on the insertion depth of the electrode array.

In this study, cone-beam CT was collected from 32 ears after cochlear implantation (MED-EL FLEX28, Innsbruck, Austria) to assess electrode placement. CT images were analyzed to determine electrode positions and to calculate individual frequency mismatch. An overlay of selected slices was used to estimate individual cochlear duct length (CDL). CDL was calculated after setting reference points according to Escudé et al. (2006) [2]. CDL results were generally comparable with the data presented by Escudé et al. [2]. Furthermore, insertion angles of all electrodes were measured. Using the insertion angles, the tonotopic assignment according to Greenwood [4] (electrode position to frequency map, Ep-Fm) of the individual electrode contacts was determined using the models of Escudé et al. [2] as well as Stakhovskaya et al. (2007) [3]. The comparison of these results with the frequency band assignment of the individual CI processor fitting (MED-EL SONNET) showed a frequency mismatch between 175.8 Hz and 5.48 kHz, which was higher in the apical than in the basal region.

The results of this study showed that the calculation proposed by Stakhovskaya et al. [3] with the organ of Corti as the reference point yielded the minimal interquartile range of the Ep-Fm difference from the individualized model according to Escudé. Thus it can be concluded that for electrode locations close to the lateral wall this method allows a more accurate determination of characteristic frequency allocations.

Keywords: cochlear implants, cochlear implant electrodes, frequency assignment

^{*  Online Erstveröffentlichung im GMS Z Audiol (Audiol Acoust). doi: 10.3205/zaud000006}

Audiovisuelle Realisierung des subjektiven Höranstrengungsmessverfahrens ACALES

Audiovisual realization of the subjective listening effort measurement method ACALES

Saskia Ibelings^1,2, Michael Schulte^1,3, Melanie Krüger^1,3, Inga Holube^2,3
1 Hörzentrum Oldenburg GmbH, Oldenburg, Deutschland
² Institut für Hörtechnik und Audiologie, Jade Hochschule, Oldenburg, Deutschland
³ Exzellenzcluster „Hearing4all“, Oldenburg, Deutschland

Zusammenfassung: Das Sprachverstehen kann durch die Kombination von auditiven und visuellen Sprachmerkmalen positiv beeinflusst werden. Dabei profitieren nicht nur Personen mit einer Hörbeeinträchtigung von den zusätzlichen Informationen durch das Mundbild, sondern auch Normalhörende. Hinsichtlich der Höranstrengung ergaben sich bisher jedoch unterschiedliche Ergebnisse. So zeigt eine Studie eine Abnahme, eine andere hingegen eine Zunahme der Höranstrengung bei zusätzlicher Präsentation des Mundbildes. Ziel der vorliegenden Studie war die Messung der subjektiven Höranstrengung bei audiovisueller Darbietung im Vergleich zur rein akustischen Präsentation. Als Messverfahren wurde die adaptive Skalierungsmethode ACALES (Adaptive CAtegorical Listening Effort Scaling, siehe Krueger et al. [15]) verwendet. Da ACALES bisher nur für rein akustische Stimuli genutzt wurde, war vorab eine Erweiterung des Verfahrens um die Wiedergabe audiovisueller Stimuli notwendig. Sowohl in der akustischen als auch in der audiovisuellen Kondition wurden Sätze des Oldenburger Satztestes (OLSA) bei Anwesenheit verschiedener Hintergrundgeräusche dargeboten. Zusätzlich wurde in der audiovisuellen Kondition das entsprechende Mundbild der Sprecherin auf einem Bildschirm gezeigt. Die Messungen wurden mit 15 jungen Personen mit normalem Hörvermögen und zehn älteren Personen mit Hörbeeinträchtigung durchgeführt. Basierend auf den Messungen der Höranstrengung in der akustischen und audiovisuellen Kondition für verschiedene Maskierer wurden die intra- und interindividuelle Standardabweichung sowie die Test-Retest-Reliabilität bestimmt. Für beide Konditionen ergab sich eine Abhängigkeit vom Maskierer. Neben einem signifikanten Unterschied zwischen audiovisueller und akustischer Kondition wurde ein signifikanter Unterschied zwischen den Probandengruppen ermittelt. Das Messverfahren eignet sich zur Erfassung interindividueller Unterschiede in der Bewertung der Höranstrengung und weist eine gute Reliabilität auf.

Stichwörter: Höranstrengung, ACALES, audiovisuell, Hörbeeinträchtigung, Sprache im Störgeräusch

Abstract: Speech intelligibility can be positively influenced by the combination of auditory and visual speech information. Not only do people with hearing difficulties benefit from the additional information provided by the mouth image, but also those with normal hearing. However, the results regarding listening effort have so far been ambiguous. Although one study showed a decrease in listening effort, another showed an increase in listening effort when the mouse image was also presented. The aim of the current study was to measure subjective listening effort in an audiovisual situation when compared to a purely acoustic presentation. The adaptive scaling method ACALES (Adaptive CAtegorical Listening Effort Scaling, see Krueger et al. [15]) was used. Since ACALES has previously only been used for purely acoustic stimuli, it was first necessary to extend the method to play videos. In the acoustic as well as in the audiovisual condition, sentences of the Oldenburg sentence test (OLSA) were presented in the presence of different background noises. Additionally, in the audiovisual condition the corresponding mouth image of the speaker was shown on a screen. The measurements were performed with 15 young participants that had normal hearing and ten older participants with hearing impairment. Besides measuring listening effort in acoustic and audiovisual conditions for different maskers, the intra- and interindividual standard deviation, as well as the test-retest-reliability, were determined. A dependence on the masker was found for both conditions. In addition to a significant difference between audiovisual and acoustic conditions, there was also a significant difference between the subject groups. The measurement method is suitable for recording interindividual differences in the evaluation of listening effort and has a good reliability.

Keywords: listening effort, ACLES, audiovisual, hearing impairment, speech in noise

^{*  Online Erstveröffentlichung im GMS Z Audiol (Audiol Acoust). doi: 10.3205/zaud000008}

Breitbandige Immittanz-Messungen Teil II: Möglichkeiten und Besonderheiten bei Kindern

Wideband immittance measurements – part 2

Alexander Mewes¹, Thomas Wiesner²
¹ Phoniatrie und Pädaudiologie, Werner Otto Institut, Hamburg; ² Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Klinik für Hals-Nasen-Ohrenheilkunde, Kopf- und Halschirurgie, Kiel

Zusammenfassung: Wie im ersten Teil des Tutorials dargestellt, liefert die Breitband-Tympanometrie von 226 bis 8 000 Hz – bei vergleichbarer Messdauer – mehr Daten über die Mittelohrfunktion als die klassische Tympanometrie mit einzelnen Frequenzen. Die gemessene Reflektanz ist unabhängig von der Platzierungstiefe der Sonde im Gehörgang, sodass eine Kompensation des Luftvolumens zwischen Sonde und Trommelfell entfällt. Die Darstellung der Messergebnisse als Energie-Absorbanzkurve erfordert darüber hinaus kein Umdenken des Betrachters im Vergleich zur etablierten Darstellung der Compliance in der klassischen Tympanometrie. Damit kann die Breitband-Tympanometrie auch im pädaudiologischen Bereich wertvolle Zusatzinformationen bei der Differenzialdiagnose von Schallleitungs- und Schallempfindungskomponenten sowie bei der Einschätzung des Ausmaßes von Mittelohrbelüftungsstörungen bereitstellen. Insbesondere im ersten Lebensjahr ist mit der Breitband-Tympanometrie die Entscheidung zur Wahl der besten Sondenfrequenz elegant gelöst, so dass mehrere einzelne Messungen bei unterschiedlichen Sondenfrequenzen vermieden werden können.

Stichwörter: Pädaudiologie, Tympanometrie, Reflektanz, Absorbanz, Sondernfrequenz

Abstract: The first part of this tutorial demonstrated that wideband tympanometry from 226 to 8000 Hz provides more data about the middle ear function than tympanometry with single probe frequencies, while still needing the same amount of time for the measurement. Since the measured reflectance is independent of the insertion depth of the probe in the outer ear canal, no compensation for the ear canal volume is necessary. Presenting the measurement results in terms of energy absorbance does not require a rethinking of the clinician compared to the established compliance with the conventional tympanometry. Thus, wideband tympanometry can also provide additional information for differentiating conductive and sensorineural hearing loss as well as diagnosing Eustachian tube dysfunctions in the pediatric audiology. Especially in the first year of life, wideband tympanometry solves the question of choosing the best measurement frequency and can avoid multiple measurements with different probe frequencies.

Keywords: pediatric audiology, tympanometry, reflectance, absorbance, probe frequencies