Subtiele variatie van de elektrische stimulus onthult functionele veranderingen in de auditieve zenuw

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Subtiele variatie van de elektrische stimulus onthult functionele veranderingen in de auditieve zenuw"

Guido van der Wal
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Subtiele variatie van de elektrische stimulus onthult functionele veranderingen in de auditieve zenuw Dyan Ramekers 1,2, Huib Versnel 1,2, Emma M. Smeets 1, Stefan B. Strahl 3, Sjaak F.L. Klis 1,2, Wilko Grolman 1,2 1 Keel-, Neus- en Oorheelkunde & Heelkunde van het Hoofd-Halsgebied, UMC Utrecht 2 Brain Center Rudolf Magnus 3 MED-EL Research & Development, Innsbruck, Oostenrijk

2 Perceptief gehoorverlies haarcel spirale ganglioncel auditieve zenuw cochleair implantaat

3 Neurodegeneratie bij CI-gebruikers Degeneratie van spirale ganglioncellen (SGCs) is gecorreleerd met de duur van gehoorverlies CI-gebruiker spirale ganglioncellen (E) - 5 jaar doof; 1 jaar CI CI-gebruiker 2-8. spirale ganglioncellen (D) - 24 jaar doof; 4 jaar CI Fayad & Linthicum, 26

4 Cochleair implantaat: stimuleren en meten spirale ganglioncel auditieve zenuw ecap cochleair implantaat

5 ecap-metingen bij CI-gebruikers Per- en postoperatief worden elektrofysiologische metingen verricht met het implantaat (ecaps electrically evoked compound action potentials) ecaps worden gebruikt bij het beoordelen van de insertie van de elektroden amplitude growth functie ecaps worden gebruikt bij het afregelen van de processor ecaps kunnen indicatief zijn voor het auditief functioneren van de patiënt MED-EL ART-Guide, 27 Echter, absolute maten als drempel en amplitude variëren sterk per CI-gebruiker, en hebben daarom weinig voorspellende waarde

6 Nieuwe toepassing ecaps Kunnen we met behulp van ecap-metingen de mate van degeneratie van de auditieve zenuw voorspellen? Prado-Guitierrez et al., 26 (ecaps bij doofgemaakte cavia s): -Langere inter-phase gap (IPG): effectievere stimulatie - IPG-effect is kleiner bij vergevorderde neurodegeneratie bifasische stimulus IPG ecap amplitude kort doof lang doof

7 Vraagstelling Kan met ecap-metingen, waarbij de inter-phase gap wordt gevarieerd, de conditie van de spirale ganglioncellen worden voorspeld? bifasische stimulus IPG

8 Opzet van de studie doofmaken doofmaken acuut experiment normaalhorend, n=6 twee weken na doofmaken, n=6 zes weken na doofmaken, n= experimentele week Doofmaken: 4 mg/kg kanamycine (s.c.) en 1 mg/kg furosemide (i.v.) criterium: >5 db drempelverschuiving (click ABR) Elektrofysiologie: intracochleaire ecap-metingen met een MED-EL PULSARCI 1 implantaat Histologie: grootte en dichtheid van de spirale ganglioncellen

9 Caviamodel van perceptief gehoorverlies orgaan van Corti kanaal van Rosenthal normaalhorend 6 weken na doofmaken

10 Cochleaire implantatie bij cavia s 1 mm 2 mm Roland Hessler, MED-EL

11 Resultaten

12 Effect van doofmaken op SGC populatie SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) gemiddelde SGC grootte (µm 2 ) Significante degeneratie van SGCs Overlevende SGCs zijn significant kleiner

13 Effect van doofmaken op ecap golfvorm Na doofmaken: - Lagere ecap amplitude - Veranderde ecap-morfologie normaalhorend 6 weken na doofmaken 4 8 µa 8 µa ecap signal amplitude (mv) (mv) µa 8 µa time tijd since na start stimulus onset (ms) (ms) time tijd since na start stimulus stimulus onset (ms) (ms)

14 Effect van inter-phase gap op ecap golfvorm Verlenging van de inter-phase gap leidt tot: IPG 2.1 µs: 5 µs IPG - Hogere ecap amplitudes - Lagere drempels IPG 3 µs: 5 µs signal amplitude (mv) amplitude (mv) N 1 P 2 ecap variabelen: amplitude drempel IPG 2.1 µs IPG 3 µs -1. current 5 offset time since stimulus onset (µs) tijd na start stimulus (µs) ecap helling amplitude voor het hoogste stimulatieniveau latentie (8 µa) ecap N -P 2 peak 1 P 2 -piek amplitude (mv) IPG verlenging 1. beïnvloedt al deze variabelen.5 IPG 2.1 µs IPG 3 µs Interactie-effect van groep*ipg stroomsterkte stimulation amplitude level (µa) (µa) duidt op verschil in effectgrootte Input/output functie voor de tussen amplitude groepen van (normaalhorend, de N 1 -P 2 -piek 2 en 6 weken doof)

15 ecap amplitude 5 µs IPG ecap N1P2 amplitude + SEM (mv) IPG 2.1 µs IPG 3 µs normaalhorend NH 2 weken 2WDdoof 6 weken 6WDdoof amplitude 5 µs Significant effect van groep (p <,1) Significant effect van IPG (p <,1) Geen interactie-effect groep*ipg

16 toename in amplitude (% van max) Correlatie amplitude - histologie SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) amplitude Multipele regressie: SGC grootte en dichtheid geen significante predictoren (R 2 =,23; p =,14)

17 ecap N 1 latentie 5 µs IPG ecap N1 latency + SEM (ms) IPG 2.1 µs IPG 3 µs N 1 latentie 5 µs.3 normaalhorend NH 2 weken 2WDdoof 6 weken 6WDdoof Significant effect van groep (p <,5) Significant effect van inter-phase gap (p <,1) Significant interactie-effect groep*inter-phase gap (p <,1)

18 Correlatie N 1 latentie - histologie 3 toename in latentie (µs) SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) N 1 latentie Multipele regressie: SGC grootte en dichtheid significante predictoren (R 2 =,8; p <,1)

19 toename in latentie (µs) Samenvatting van de resultaten R 2 =,8 p <,1 latentie current offset helling SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) current offset (db),5. -,5-1, -1,5 R 2 =,45 p =,12-2, SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) toename in helling (mv/ma) R 2 =,46 p =, SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) Het verlengen 6 van amplitude inter-phase gap leidt tot: drempel toename in amplitude (%) 5 - grotere latentieverschuiving kleinere current offset 2 R 2 =,23 p =, kleinere toename van de helling bij lagere SGC dichtheid en (cellen/mm kleinere 2 ) spirale ganglioncellen drempelverschil (db) -1-2 R 2 =, p = 1, SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) IPG

20 Mogelijk achterliggend mechanisme toename in latentie (µs) R 2 =,8 p <,1 latentie SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) cathodisch eerst Alternerende polariteit voor artefactreductie Amper toename van latentie wijst op excitatie door cathodisch-eerst puls Latentietoename van bijna 3 µs wijst op excitatie door anodisch-eerst puls Bij gelijke bijdrage is de latentieverschuiving ~15 µs IPG µs anodisch eerst

21 toename in latentie (µs) Mogelijkheden voor klinische diagnostiek R 2 =,8 p <,1 latentie current offset helling SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) current offset (db),5. -,5-1, ecap-meting bij CI-gebruiker: -1,5 R 2 =,45 p =,12-2, SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) Vergelijk 2 series ecap-metingen met verschillende inter-phase gap: - latentie gelijk en current offset en helling verschillend? gezond toename in helling (mv/ma) R 2 =,46 p =, SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) - latentie verschillend en current offset en helling gelijk? degeneratie deze informatie kan gebruikt worden bij het fitten van het implantaat bij ernstige degeneratie kan protectieve behandeling met bijvoorbeeld neurotrofe factoren overwogen worden

22 Pulstreinen Voor spraakverstaan is het noodzakelijk dat de auditieve zenuw hoogfrequente stimulatie kan volgen Degeneratie van de zenuw kan het vermogen hiertoe beïnvloeden inter-puls interval (IPI) P 2 N 1 -P 2 amplitude N 1 pulstrein lengte: 1 ms

23 Pulstreinen - recovery De amplitude aan het einde van de 1-ms pulstrein neemt af naarmate het inter-puls interval kleiner wordt Het verloop van deze afname kan worden gekarakteriseerd door de tijdsconstante t +τ, volgend uit: ecap = A max 1 - e - IPI - t τ N 1 -P 2 amplitude (mv) 2, 1,6 1,2,8,4 NH 2WD 6WD inter-puls interval (ms) A max t t +τ 63% van A max

24 Pulstreinen - recovery Recovery is significant sneller voor de langdurig dove groep Multipele regressie: SGC grootte en dichtheid geen significante predictoren (R 2 =,34; p =,68) * * *** 6 NH 2WD 6WD t + τ (ms) 4 2 A max t t +τ 63% van A max SGC dichtheid (cellen/mm 2 )

25 Pulstreinen - latentie N 1 latentie neemt toe naarmate het inter-puls interval kleiner wordt Dit effect wordt kleiner met tijd na doofmaken Multipele regressie: SGC grootte en dichtheid significante predictoren N 1 latentieverschil (µs) (R 2 =,46; p =,19) NH 2WD 6WD SGC dichtheid (cellen/mm 2 ) * **

26 Samenvatting Absolute ecap-maten (amplitude en drempel) zijn weinig informatief vanwege confounders zoals impedanties, plaats van de elektrode en fibrose of ossificatie Variatie van inter-phase gap of inter-puls interval geeft een relatieve maat, waardoor deze confounders omzeild worden Op deze manier kunnen ecap-metingen de conditie van de auditieve zenuw voor 8% voorspellen Bij vergevorderde degeneratie lijdt de auditieve zenuw minder onder hoogfrequente stimulatie (snellere recovery, minder latentietoename)

Vergelijkbare documenten

Interactie van elektrische en akoestische stimulatie in de cochlea van de cavia

Interactie van elektrische en akoestische stimulatie in de cochlea van de cavia H. Christiaan Stronks, Huib Versnel, Vera F. Prijs, Wilko Grolman, Sjaak F.L. Klis Afdeling Keel-, Neus- en Oorheelkunde