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. Über 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