Forschung am CI-Zentrum

Im Folgenden möchten wir Ihnen aktuelle Forschungsprojekte am CI-Zentrum rechts der Isar vorstellen:

Diagnostik des Tieftonrestgehörs und Entwicklung von Anpassparametern bei EAS-Systemen

DFG-Projekt JA 597/12 (2008-2010)

Lehrstuhl für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde
(Labor für experimentelle Audiologie)
Lehrstuhl für Realzeit-Computersysteme

Neben völlig gehörlosen Patienten werden auch hochgradig schwerhörige Patienten mit Cochlea-Implantatsystemen versorgt. Bei diesen Implantaten handelt es sich um eine Kombination aus einem Cochlea-Implantat (CI) herkömmlicher Art mit einer speziellen Elektrode, welche den Erhalt des Restgehörs im Tieftonbereich ermöglicht. Im Tieftonbereich erfolgt die Stimulation akustisch und für die höheren Frequenzen elektrisch. Dabei kommt ein Kombinationsprodukt zum Einsatz, das ein konventionelles CI mit einer digitalen akustischen Einheit kombiniert. Diese so genannten EAS-Systeme ermöglichen somit eine elektrische Stimulation der Hörnervenfasern im Hochtonbereich und eine akustische Stimulation vorhandener Reste intakter Hörsinneszellen im Tieftonbereich. EAS ist bei Patienten mit Restgehör im Tieftonbereich indiziert. Nachdem diese Technik bei Erwachsenen etabliert ist, kommt auch eine Anwendung für Kinder in Betracht. Bei Kindern ist eine exakte Diagnostik von Hörstörungen jedoch problematisch. Die Bestimmung der Hörschwelle in der Verhaltensaudiometrie ist unzuverlässig und fehlerhaft. Je nach Alter des Kindes kann die Diskrepanz zwischen der angegebenen und der tatsächlichen Hörschwelle bis zu 50 dB betragen. Auch Hirnstammpotentiale sind wegen der schlechten Synchronisation der Entladungen auf den tieffrequenten Hörnervenfasern nicht in der Lage, den Hörschwellenverlauf im Tieftonbereich mit der erforderlichen Genauigkeit zu bestimmen. Eine genaue Erfassung des Hörvermögens im Tieftonbereich ist auch im Hinblick auf eine exakte Anpassung von Hörgeräten von Bedeutung. Ziel des Forschungsprojektes ist die Bestimmung des Tieftonrestgehörs mit Hilfe von Distorsionsprodukten otoakustischer Emissionen (DPOAE) sowie auditorischen Steady State Antworten (ASSR). Eine höhere Frequenzspezifität dieser Messgrößen lässt eine verbesserte Diagnostik der Tieftonresthörigkeit erwarten. Aus den mit Hilfe der DPOAE und ASSR abgeleiteten Kenngrößen der gestörten Hörfunktion sollen Anpassparameter entwickelt und über eine geeignete Schnittstelle dem Anpasssystem des EAS-Systems übermittelt werden. Hierzu ist eine intelligente Software zur schnellen Steuerung der Messabläufe und Anpassung des Implantats auf der Basis einer vorhandenen Messplattform (DFG Projekt Ja 597/8) zu erstellen und klinisch zu testen.

Einfluss der Cochlea-Implantat Elektrode auf die Schallverarbeitung im Innenohr

Lehrstuhl für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde
(PD Dr. Ing. Frank Böhnke)

In diesem Projekt werden mit bildgebenden Verfahren im µm-Bereich Daten gewonnen, um numerische Modelle des Innenohres zu entwickeln. Die klinische Bedeutung besteht in der zukünftigen Klärung der umstrittenen Frage nach der Eindringtiefe von Cochlea-Implantat- Elektroden in Verbindung mit zusätzlicher akustischer Stimulation bei Patienten mit akustischem Restgehör (Elektro-Akustische Stimulation, EAS). Einerseits wird mit speziell hergestellten kurzen FlexEAS Elektroden (MED-EL) eine das Restgehör schonende Implantationstechnik verfolgt, andererseits wird durch die geringere Eindringtiefe dieser Elektroden nur ein kleinerer Bereich der Nervenendungen mit elektrischen Signalen erreicht. Um diese Kontroverse für ein optimales Hören der CI Patienten aufzulösen, können die Simulationen die jeweiligen operativen Szenarien mit den verwendeten Komponenten der Hörimplantate nachstellen, um so zu reproduzierbaren Analysen der Schallverarbeitung sowohl des gesunden als auch des pathologischen Gehörs zu kommen. Die Analysen erfordern über den gegenwärtigen Stand hinausgehende präzisere anatomische Details, wie auch erweiterte Ansätze der numerischen Mechanik wegen der Erfassung des Fluid-Struktur gekoppelten akustischen Systems.

Cochlea 3D

3D-Rekonstruktion der Cochlea mit implantierter Elektrode

Untersuchungen der Mechanik des Ohres mit Laser-Doppler Vibrometrie (LDV)

Lehrstuhl für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde
(Dr. med. Tobias Strenger, PD Dr. Ing. Frank Böhnke)

Zur Erprobung von Mittelohr-Hörimplantaten (Floating-Mass-Transducer, FMT, Vibrant MED-EL) wurden bisher im Rahmen einer Master- und einer Diplomarbeit Messungen mit der LDV zur Mittelohrmechanik an humanen Felsenbeinen durchgeführt. Die Ergebnisse ergaben Hinweise auf die optimalen Positionierungen der Implantate bei Patienten. Die Untersuchungen sind weiterhin für die Erprobung des Sensors (Projekt Picosens) erforderlich. Das eingesetzte LDV gestattet durch die Möglichkeit der Installation an einem Operationsmikroskop auch die Diagnostik des Mittelohres bei Patienten der HNO-Klinik.

LDV

Messaufbau bei akustischen Felsenbein-Messungen mit LDV
(Diplomarbeit, Martin Reitsberger, Hochschule München, Prof. Dr. N. Stockhausen

Picosens

Lehrstuhl für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde
(PD Dr. Ing. Frank Böhnke)

Das Ziel des Projekts Picosens ist die Bereitstellung eines neuartigen Sensors, der konventionelle Mikrofone bei Hörimplantaten ersetzen soll. Wegen der naturgegebenen Optimierung des Mittelohres zur Aufnahme von Schall wird dieses, wenn möglich, bei den Patienten genutzt, um mit Picosens (kapazitiver Sensor) die höchsten Empfindlichkeiten für eine kontrollierte Reizapplikation bei schwerhörigen Patienten zu erzielen. Damit ist einerseits der Schutz vor schädigenden Reizen bei unkooperativen Patienten gewährleistet, und andererseits, wegen der verbesserten Rauscheigenschaften, eine Erweiterung des nutzbaren Dynamikbereichs bei Patienten mit Hörimplanaten möglich. Darüber hinaus ermöglicht der Sensor durch die Registrierung des Stapediusreflexes eine Einstellung von Cochlea-Implantaten insbesondere bei sehr früh implantierten Kindern. Dieses Projekt erfolgt wegen der erforderlichen biokompatiblen Halbleiter-Technologie in Kooperation mit Industriepartnern und weiteren wissenschaftlichen Instituten.

Medikamente freisetzende Elektrodenträger

Lehrstuhl für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde
(Dr. med T. Stark, K. Niedermeier )

Der Schwerpunkt unserer Forschung liegt auf der Entwicklung und Weiterentwicklung von Cochlea-Implantaten. Unsere aktuellen Forschungsprojekte befassen sich mit Studien zur Wirksamkeit, sowie zur Einheilung neu entwickelter, cortisonfreisetzender Elektroden, welche zur Erhaltung des Resthörvermögens eingesetzt werden könnten. Ein wichtiges Ziel unserer Forschung ist außerdem die Risikoabschätzung neu entwickelter und bestehender Implantat-Typen. Hierfür wurden verschiedene präklinische Modelle entwickelt, die eine histologische und immunhistologische Aufarbeitung unterschiedlicher Fragestellungen ermöglichen und wichtige Hinweise für die klinische Anwendung am Patienten liefern. Weiterhin besteht eine Kooperation mit der experimentellen Audiologie zur 3D-Rekonstruktion implantierter Felsenbeine. Der Schwerpunkt dieses Projekts liegt auf der Darstellung der räumlichen Lage der Implantate in der Gehörschnecke, sowie der Darstellung der gegenüber der Implantation empfindlichen, anatomischen Strukturen.

Im Rahmen des Netzwerkes HöReN wird am CI-Zentrum folgendes Forschungsprojekt durchgeführt:

Verbesserung von Kodierungsstrategien für Cochlea Implantate (CI)

TU-München, Medizintechnik Zentrum IMETUM,
Fachgebiet Bioanaloge Informationsverarbeitung

Im Rahmen von Forschungsprojekten zum Thema Hören wollen wir die derzeitigen Kodierungsstrategien, die im CI-Sprachprozessor programmiert sind, optimieren oder neue Ansätze entwickeln, um das Hören mit CI weiter zu verbessern. Wir untersuchen dabei vor allem grundlegende Eigenschaften des Hörnerven bei elektrischer Stimulation, da diese die Grundlage für eine möglichst gute Signalweiterverarbeitung beim CI-Hören sind. Hierzu führen wir im Klinikum rechts der Isar psychoakustische Messungen sowie Ableitung von Hörnervantworten an CI-Trägern durch.
Ansprechpartner: Dr.-Ing. Sonja Karg, Prof. Dr.-Ing. Werner Hemmert

Webseite: www.bai.ei.tum.de


Hörimplantat-Zentrum
Hals-Nasen-Ohrenklinik
Klinikum rechts der Isar

Prof. H. Bier

Sprache ist ein wesentlicher Bestand­teil menschlicher Kommunikation, Hören eine der Grundlagen zum Verstehen von Sprache. Einschränkungen des Hörvermögens führen häufig zu einer Beeinträchtigung des Sprachverstehens und damit der Kommunikationsfähigkeit. Reichen konventionelle Hörgeräte nicht mehr aus, ein Sprachverständnis zu erlangen, können moderne Innenohrprothesen, sogenannte Cochlea-Implantate (CI) die Funktion des Innenohrs ersetzen. Somit ermöglicht die CI-Versorgung Gehörlosen und ertaubten Patienten wieder ein Hören und damit die Möglichkeit der lautsprachlichen Kommunikation.

Prof. Dr. med Henning Bier

Hals-Nasen-Ohrenklinik
Klinikum rechts der Isar
Technische Universität
Ismaninger Straße 22
D-81675 München
Tel. 089 4140 9090, Fax 089 4140 9091
E-Mail: CIteam@lrz.tum.de