Onderzoek naar Dual Electrode Stimulation

electrode

Jorien Snel-Bongers onderzocht tijdens haar promotie-traject

In cochleaire implantaten wordt monopolaire of “single electrode stimulation” (SES) het meest gebruikt. Hierbij worden de afzonderlijke contacten snel achter elkaar gestimuleerd om elektrische interactie te voorkomen (ook wel “continuous interleaved sampling”, CIS, genoemd). De toonhoogte die door de patiënt wordt waargenomen hangt af van de plaats van het gestimuleerde elektrodecontact. De laagste toonhoogte wordt bepaald door de tonotopische positie van het diepste (apicaal) elektrodecontact in het slakkenhuis. Wanneer deze twee elektrodecontacten tegelijkertijd gestimuleerd worden, spreken we van simultane “dual electrode stimulation” (DES); de patiënt neemt dan een toonhoogte waar passend bij een positie tussen de twee gestimuleerde contacten in. Door de verhouding van de stroom door deze twee elektrodecontacten te variëren kan deze positie en daarmee de precieze toonhoogte aangepast worden.

In het proefschrift is het werkingsmechanisme van DES zowel psychofysisch in patiënten als in een computermodel van de slakkenhuis onderzocht, gevolgd door een klinische trial, met als belangrijkste doel om te corrigeren voor defecte elektrodecontacten.

Allereerst hebben ze bevestigd, dat  de meeste patiënten (+/- 70%) in staat zijn te discrimineren tussen verschillende stroomverhoudingen en dus baat kunnen hebben bij DES. Ondanks uitgebreide analyses is helaas geen klinische voorspeller gevonden voor het aantal extra toonhoogtes dat in een individuele patiënt gecreëerd kan worden. Wel hebben we aangetoond dat DES en SES niet significant verschillend zijn in termen van de gestimuleerde zenuwvezels en kanaalinteractie. Daarom kan DES waarschijnlijk gebruikt worden in een spraakprocessor met een CIS-strategie zonder achteruit gang van spraakverstaan.

Een bijzondere toepassing van DES is om toonhoogten te creëren die passen bij een positie apicaal van de elektrodearray. Dit wordt fantoomstimulatie genoemd, waarvoor gebruik gemaakt wordt van een puls met tegenovergestelde polariteit op het basale elektrodecontact van het paar. Het blijkt dat alle geteste patiënten hiermee een lagere toonhoogte kunnen percipiëren dan met SES op het meest apicale elektrodecontact, overeenkomend met ongeveer een verschuiving naar apicaal van 1.1 mm langs het basilair membraan. Fantoomstimulatie heeft wel meer stroom nodig om gelijke luidheid te bereiken. Deze bevindingen worden bevestigd in het computermodel, dat bovendien voorspelt dat de maximale toonhoogteverschuiving kleiner is voor elektrodecontacten in mediale positie in de scala tympani (ruimte in het slakkenhuis, waar de elektrode array in ligt).

Als DES gebruikt gaat worden in een spraakcoderingsstrategie, is het ook van belang wat er gebeurt op of net boven de stimulatiedrempel. Dit is zowel psychofysisch als in het computermodel onderzocht. Het bleek dat DES mogelijk is op lagere stroomniveaus, zonder dat het nodig is om de stroom te corrigeren om te compenseren voor luidheids variaties. Daarnaast heeft vergelijking van de resultaten in patiënten met die voor drie zenuwvarianten in het computermodel geleid tot de hypothese dat degeneratie van de apicale gehoorzenuwvezels in mensen voornamelijk het verlies van “unmyelinated terminals” (onderdeel van de zenuwuitloper) betreft en niet het volledige verlies van complete zenuwuitlopers.

Uit psychofysische experimenten bleek dat defecte elektrodecontacten overbrugd kunnen met DES op omliggende elektrodecontacten (spanning). Dit kan tot op 4.4 mm, maar met toenemende afstand tussen de elektrodecontacten is meer stroom nodig voor gelijke luidheid en neemt de precisie in toonhoogtediscriminatie af. De toonhoogte varieert bovendien lineair met de stroomverhouding van DES.

Tenslotte hebben ze in een “take home” trial met een implementatie van spanning in een spraakverwerkingsstrategie, aangetoond, dat het spraakverstaan en de geluidskwaliteit in het dagelijkse leven behouden blijft, zelfs met twee keer drie defecte elektrodecontacten naast elkaar. Dit heeft geleid tot het mogelijk maken van spanning in de klinische fitting-software van het HiRes90K implantaat.

Bron: CI Stichting Leiden

Dual Electrode Stimulation (DES) bij mensen met een cochleair implantaat.

Deel dit bericht via : Share on FacebookTweet about this on Twitter