Pulstreinen als basis voor een nieuwe luidheidscoderingsstrategie bij Cochleaire Implantaten

Bij ernstig perceptief gehoorverlies of doofheid zijn cochleaire implantaten de
beste manier om functioneel gehoor te herstellen via directe elektrische
stimulatie van de gehoorzenuw. Via software worden op vaste plekken in het
slakkenhuis (cochlea) de spirale ganglioncellen van de gehoorzenuw
gestimuleerd.
Bij current steering (CS) ontstaat er door stimulatie van twee aangrenzende
electrodes een geluidspercept welke qua frequentie tussen de frequenties van de
twee electrodes in zit. Door het aandeel van de stroom te variëren tussen de
twee electrodes verschuift de toonhoogte van het percept. Onder andere
Snel-Bongers et al. (2012) heeft aangetoond dat deze virtuele electrodes zich
hetzelfde gedragen als fysieke electrode contacten.
In een modelstudie van Frijns et al. (2009) bleek uit een simulatie dat voor CS
de twee electroden niet per se tegelijkertijd gestimuleerd hoeven te worden
voor het creëren van één percept, er kan ook een kleine vertraging tussen
zitten. Door electroden na elkaar te stimuleren in plaats van tegelijkertijd
wordt er minder stroom verbruikt.
Klassiek wordt er gebruik gemaakt van enkele bifasische pulsen voor spraak- en
luidheidscoderingsstrategiën. Door pulstreinen aan te bieden in plaats van
enkele pulsen kan luidheid geïnduceerd worden zonder de hoeveelheid stroom per
puls te moeten verhogen. Meerdere kleine pulsen kunnen akoestisch gehoord
worden als één grote stimulus (van Wieringen et al. 2006). Er zal ook meer
luidheid geïnduceerd worden wanneer een pulsfase niet direct teniet wordt
gedaan door de compenserende pulsfase, zoals in de conventionele bifasische
stimulatie de norm is (Deeks et al. 2018).
In deze studie zullen we meerdere varianten van pulstreinen aanbieden aan
deelnemers met CI*s en de luidheidscurves van deze nieuwe modaliteiten
evalueren. Deze modaliteiten hebben we reeds getest in het computermodel van de
cochlea in onze kliniek. De optimale kenmerken (aantal pulsen, volgorde van
pulsfasen, duur van pulsfasen, interpulse interval, en interpuls-interval) van
deze pulstreinen voor luidheidsinductie zijn nog onbekend. We trachten een
groter controleerbaar luidheidsbereik te creëren voor patiënten met een CI via
de mogelijkheden van sequentiële current steering.

1. Snel-Bongers J, Briaire JJ, Vanpoucke FJ, Frijns JHM. Spread of excitation
and channel interaction in single-and dual-electrode cochlear implant
stimulation. Ear Hear. 2012;33(3):367-76.
2. Frijns JHM, Kalkman RK, Vanpoucke FJ, Bongers JS, Briaire JJ. Simultaneous
and non-simultaneous dual electrode stimulation in cochlear implants: evidence
for two neural response modalities. Acta Otolaryngol. 2009 Jan 8;129(4):433-9.
3. van Wieringen A, Carlyon RP, Macherey O, Wouters J. Effects of pulse rate
on thresholds and loudness of biphasic and alternating monophasic pulse trains
in electrical hearing. Hear Res. 2006 Oct 1;220(1-2):49-60.
4. Deeks JM, Carlyon RP, Epp B, Guérit F, Marozeau J. Effects of the relative
timing of opposite-polarity pulses on loudness for cochlear implant listeners.
J Acoust Soc Am. 2018 Nov 9;144(5):2751-63.

1. We evalueren of verscheidene modaliteiten van pulstreinen kunnen leiden tot
controleerbare luidheidsopbouw bij patiënten met een CI.
2. We gaan de luidheidsopbouw van pulstreinen vergelijken met de
luidheidsopbouw van conventionele monopolaire stimulatie.
3. We evalueren of verscheidene modaliteiten van pulstreinen kunnen leiden tot
spraakverstaan bij patiënten met een CI.

Het betreft een prospectieve cohortstudie uitgevoerd in het LUMC met drie losse
testdagen. Pulstreinen worden aangeboden op een basaal, een mediaal en een
apicaal electrodepaar. De luidheidsopbouw wordt in kaart gebracht door in
toenemende mate stroom aan te bieden en het luidheidspercept te beoordelen
middels de gestandaardiseerde luidheidsschaal van Potts (2007). De modaliteiten
met het grootste luidheidsbereik zullen vergeleken worden met de
luidheidsopbouw van monopolaire stimulatie. Indien de pulstreinen een
controleerbare luidheidsopbouw hebben zullen alle electrodeparen gefit worden
met pulstreinen en zullen spectrale, temporele en spraaktesten uitgevoerd
worden.

1. Potts LG, Skinner MW, Gotter BD, Strube MJ, Brenner CA. Relation between
neural response telemetry thresholds, T- and C-levels, and loudness judgments
in 12 adult nucleus 24 cochlear implant recipients. Ear Hear. 2007
Aug;28(4):495-511.

Pulstreinen zullen worden gecreëerd met het Bionic Ear Data Collection System (BEDCS) van Advanced Bionics (Valencia, CA) en via een Harmony CI Research Processor (CE0123, Valencia, CA) aangeboden worden aan de deelnemer. De stimuli blijven binnen de grenzen van de limieten van de processor.

Patiënten hebben reeds een cochleair implantaat en zijn gewend aan directe
elektrische stimulatie van de gehoorzenuw. De belasting van luidheidstesten als
psychofysica zijn lichte hoofdpijn na intensief naar tonen geluisterd te hebben
en eventuele tijdelijke terugkeer van reeds onderdrukte tinnitus. Door de focus
op zacht geluid kan de tinnitus weer tijdelijk opspelen, na afronding van het
onderzoek verdwijnt de tinnitus dan ook weer binnen enkele uren tot dagen.