Dissertation (Metadaten)
Titel (original):Messungen am elektrisch stimulierten Hörnerv zur Anpassung von Cochlea-Implantaten
(übersetzt):Measuring the electrically evoked auditory nerve to fit cochlear implant speech processors
 
Autor:André Morsnowski
 
URN:NBN:urn:nbn:de:gbv:8-diss-26565
 
Fakultät:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
DDC Sachgebiet:530 Physik
 
Datum der mdl. Prüfung:01.11.2007
 
Referent(in):Prof. Dr. G. Pfister
Korreferent(en) Korreferentin:Prof. Dr. H. G. Schuster
 
Beschreibung (original):Bei erloschener oder stark eingeschränkter Innenohrfunktion kann zumeist ein Cochlea-Implantat das Ohr ersetzen und direkt elektrisch an den Hörnerv ankoppeln. Die betroffenen Patienten erreichen mit einem solchen Implantat mehrheitlich ein gutes Sprachverstehen in Ruhe, aber nur ein eingeschränktes im Störschall. Sehr gute Rehabilitationserfolge haben vor allem resthörig oder taub geborene Kleinkinder. Für diese benötigt man objektive Verfahren zur Festlegung der Parameter des Sprachprozessorprogramms. Diese sind vor allem die Hörschwelle und die Schwelle noch angenehmer Lautheit für jede intracochleäre Elektrode. Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung und Verbesserung der Methoden bei telemetrischen Messungen der elektrisch stimulierten Hörnervantworten mit dem Cochlea-Implantat. Ziel war, das Sprachverstehen der Patienten zu verbessern. Die Sprachprozessoranpassung mit objektiven Methoden, die auf den Einsatzschwellen der Hörnervantworten bei Elektrostimulation beruhen, erwies sich im Akutexperiment als gleichwertig mit der psychoakustischen Anpassung bei geringerer Anpaßzeit. Dies unterstreicht die Wichtigkeit der Sprachprozessoranpassung mit objektiven Methoden im klinischen Alltag. Die automatische Detektion konnte zwar zumeist die Entscheidungen erfahrener Auswerter reproduzieren; vereinzelt wurden jedoch sehr starke Abweichungen bei der Schwellenschätzung beobachtet, so daß der erfahrene Auswerter nicht vollständig ersetzt werden kann. Zu dessen Unterstützung wurde ein Extraktions- und Bewertungsalgorithmus erfolgreich eingeführt. Der Einfluß der Steigung der Amplitudenwachstumsfunktion auf das Sprachverständnis wurde nachgewiesen. Dieser ist schwächer als der ebenfalls nachgewiesene Einfluß der intracochleären Elektrodenverteilung, wobei die Verteilungsform über eine vorgeschlagene Distributionszahl beschrieben werden konnte. Die Analyse der Varianz der Hörnervantwort, welche bisher nicht direkt berechnet wurde, ergab für die Praxis eine optimale Anzahl von Meßwiederholungen. Es wurden zwei Korrelate zur Varianz gefunden, aus denen aber kein nutzbarer Schätzer für die Varianz abgeleitet werden konnte. Weiter wurde ein auf der Varianz basierender Algorithmus vorgeschlagen, der Steigung und Einsatzschwelle der Amplitudenwachstumsfunktion stabil schätzt. Abschließend wurde der Einfluß des Refraktärverhaltens des Hörnervs auf die Schwellenschätzung untersucht. Eine geeignete Parametrisierung der Erholungsfunktion wurde eingeführt. Damit konnten für die Praxis relevante Empfehlungen für die Parameterwahl gegeben werden. Die mittlere Zeitkonstante und die absolute Refraktärzeit der Erholungsfunktion des elektrisch stimulierten menschlichen Hörnervs wurden geschätzt. Die Erholungsfunktion erwies sich als von der Stimulationsstromstärke abhängig. Die Zeitkonstante der Erholungsfunktion ist mit der Differenz der Hörschwelle und der Einsatzschwellen der Hörnervenantworten signifikant korreliert, höchstwahrscheinlich unabhängig von der Stimulationsstärke. Dies beruht auf einem Meßartefakt, der durch die vormals übliche Parameterwahl induziert wurde. Dies unterstreicht die obige Empfehlung für die Parameterwahl, welche bei einem kommerziellen Meß- und Auswerteprogramm bereits berücksichtigt wurde. Die Meßmethode wurde erfolgreich optimiert. Teile der Arbeit wurden bereits publiziert und die Untersuchung zum Refraktärverhalten des Hörnervs wurde mit dem ADANO-Innovationspreis 2006 ausgezeichnet.
 
(übersetzt):Patients suffering from sensorineural hearing loss can benefit from a cochlea-implant that bypasses the ear and stimulates the auditory nerve directly. Most post-lingual deafened implantees achieve good speech intelligibility in quiet, but only limited speech recognition in noise. Toddlers are the group of patients reaching the best rehabilitative success. Especially for toddlers, objective measures are needed to estimate the parameters of their speech processor programme correctly. These are the auditory threshold and the level of comfortable loudness of each intracochlear electrode. It is the aim of this thesis to study and improve these objective methods. We investigate telemetrical measurements of the stimulated auditory nerve with the cochlear implant. The target is to optimise the patient's speech intelligibility. It is demonstrated that speech processor programmes based on objective methods result in similar performance as programmes with psycho-acoustically fitted levels. Additionally, less time is needed to fit a programme with objective methods. This underlines the importance of objective methods for clinical use. The performance of automatic routines was compared with the performance of experienced clinicians. The algorithm was roughly able to mimic the clinician. But some detections of auditory nerve response thresholds were completely different. By this, the experienced clinician is always needed to control these thresholds. An automatic algorithm was introduced that successfully supports the clinician evaluating the thresholds. It was proven that the slope of the auditory nerve's response amplitude growth function affects speech intelligibility of cochlear implant recipients. This influence is smaller than the effect of the distribution of active intra-cochlear electrodes. To study this effect we suggested a distribution number to describe the spread of the distribution. An optimal number of iterative measurements was obtained with the analysis of variance of the auditory nerve's response. Since the variance itself is not estimated with standard cochlear implant measurement software, two correlates of this variance were discovered. But these correlates have too poor functional relations to estimate the variance. A stable algorithm to estimate slope and threshold of the amplitude growth function was introduced. Finally, the influence of the refractoriness of the auditory nerve on the levels of the patient's speech processor is explored. A suitable parametrisation of the recovery function could be given as well as parameter recommendations of clinical relevance. Mean time constant and absolute refractory period of the refractoriness of the human auditory nerve were obtained. The recovery function depended strongly on the stimulation current. Presumably independent from this finding, the time constant of the refractoriness of the auditory nerve is significantly correlated to the difference between the auditory hearing threshold and the threshold of the amplitude growth function measured with the cochlear implant. This could be explained by a measurement artefact due to a wrong measurement parameter setting. This underlines the importance of the parameter recommendations made before. These recommendations were already incorporated in a commercial recording software. The objective method was optimised successfully. Parts of the thesis were already published, and the study on the refractoriness of the auditory nerve was awarded the ADANO-Innovationspreis 2006.
 
Schlagworte:Cochlea-Implantat, auditorischer Nerv, Neural Response Telemetry
cochlear implant, auditory nerve, Neural Response Telemetry
 
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