In-vivo-Untersuchungen eines piezoelektrischen implantierbaren H�rger�tewandlers an der Katze

Abstract

Recently, we presented an implantable piezoelectrical hearing aid transducer. Its characteristics make it suitable for implantation in patients with sensorineural hearing loss. The transducer transmits micromechanical vibrations instead of sound into the hearing organ. Efficiency of the transducer implant was investigated in ten cat ears. After determining preoperative (acoustical) BERA threshold, the middle ear was opened and the piezoelectrical transducer coupled to various ossicles or the perilymph. BERA responses were recorded following stimulation of umbo, long incus process, stapes head, stapes foot plate, and vestibulum. By comparing the acoustical and mechanical threshold, a correlation was found between the stimulus level of acoustical and mechanical stimulation. An electrical transducer voltage of 1 Vrms was equivalent to sound-pressure levels between 100 and 128 dB SPL at the tympanic membrane. To judge hearing impression, stimulus-dependent latencies of the early acoustically and mechanically evoked potentials (waves P1 to P5) and their thresholds were analyzed. After coupling the piezoelectrical transducer to the long incus process, latencies corresponded well to stimulation. They were almost completely similar when the equivalent sound-pressure level of 100 dB SPL was achieved by the transducer voltage level.

Intraoperative Beurteilung der Übertragungseigenschaften von Prototypen implantierbarer Hörgerätewandler am Menschen

“…Der gleiche Prototyp des piezoelektrischen Hörgerätewandlers wie bei den vorliegenden intraoperativen Versuchen am Menschen wurde von Plinkert et al [31] bei In-vivo-Untersuchungen an der Katze verwendet. Die quantitativ annähernd gleichen Hörschwel-lendaten bei Ankopplung des Wandlers an unterschiedliche Orte der Ossikelkette bei der Katze werden durch die vorliegenden Ergebnisse am Menschen weitgehend bestätigt (vgl.…”

“…Eine vergleichende Betrachtung von akustischer und mechanischer Stimulation des Gehörs der Katze aufgrund objektiver, hirnstamm-audiometrischer Daten ergab bei Plinkert et al [31] [24], ergeben sich aufgrund des Auslenkungsanstiegs des Wandlers im höheren Frequenzbereich wesentlich größere äquivalente Ausgangspegel als bei ebenem Wandlerfrequenzgang. 2.…”

“…Die Ergebnisse der intraoperativen Einschätzung des Wandlerprototypen bestätigen somit zumindest qualitativ die theoretischen Erwartungswerte insbesondere im Vergleich zu elektromagnetischen Systemen, deren Energiebedarf um einen erheblichen Faktor über dem piezoelektrischen Wandler liegt [25]. Der stastistisch nicht signifikante Unterschied der Hörschwellendaten bei Ankopplung an unterschiedliche Orte der Ossikelkette entspricht weitgehend den mit dem gleichen Wandler bei Katzen gefundenen Ergebnisse [31]. Damit ist die Basis für die Realisierung eines für die klinische Anwendung geeigneten elektromechanischen Wandlers gegeben; dies gilt insbesondere wegen der niedrigen elektrischen Leistungsaufnahme für vollständig implantierbare Hörgeräte zur Rehabilitation von mittleren bis schweren Innenohrschwerhö-rigkeiten vorzugsweise im Mittel-und Hochtonbereich.…”

“…Bei Invivo-Versuchen an Katzen hatte sich gezeigt, daß die Stimulation der Gehör-knöchelchenkette mittels des Wandlers zu keiner kurzzeitigen oder dauerhaften Schädigung des Gehörs führte und die Ankopplung an die Gehörknöchel-chenkette reversibel möglich war. Die dabei erreichte, mittels BERA bestimmbare zentrale Anwort war mit der bei direkter akustischer Stimulation des Ohrs vergleichbar [31]. Für die hier dargestellte Anwendung am Menschen wurden mehrere sterilisierbare Funktionmodelle gebaut und bei Patienten mit kombinierter Mittel-und Innenohrschwerhörigkeit bei anstehenden Mittelohroperationen an Gehörknö-chelchen angekoppelt.…”

“…110 dB SPL bei hohen Frequenzen um 8-10 kHz. Dieser Wert ist dem von Plinkert et al[31] im Tiermodell angegebenen Wert von 100 dB SPL sehr ähnlich. Diese grundlegende Äqui-valenzbetrachtung zur Bestimmung des maximalen Wandlerausgangspegels, der den quantitativen Vergleich mit konventionellen, elektroakustischen Hör-gerätewandlern gestattet, ist aufgrund der Streuungen der gemessenen Hör-schwellendaten jedoch noch vorläufig und qualitativ zu sehen.In Leysieffer et al[25] wird eine theoretische Abschätzung des maximal erreichbaren äquivalenten Wandlerpegels angegeben, die auf realen Auslenkungsmessungen des hier verwendeten Wandlerimplantates basiert.…”