Warum MED-EL-versorgte Kinder besser lokalisieren können

von Peter Schleich

Catherine Killan konnte zeigen, dass Kinder, die bilateral mit MED-EL Cochlea- Implantaten versorgt sind, ein besseres räumliches Empfinden haben, als Kinder, die AB oder COCHLEAR Geräte nutzen (Killan et al., 2018).

Killans Studie sollte die Auswirkungen simultaner bzw. sequentieller bilateraler Cochlea-Implantationen und des zeitlichen Abstands zwischen vollständiger Ertaubung und Implantation auf die Geräuschlokalisation bei Kindern untersuchen.

Bereits frühere Studien haben die Auswirkungen von auditorischer Deprivation und demographischen Faktoren erforscht und auf die Vorteile einer schnell auf die erste folgenden zweiten Implantation hingewiesen.

Killan und Kollegen analysierten retrospektiv die Daten von 127 Kindern (65 MED-EL, 55 COCHLEAR und 7 AB). 65 Kinder erhielten beide Implantate gleichzeitig, die Intervalle bei den anderen Implantationen betrugen zwischen 0 und mehr als 10 Jahre.

Was fanden die Autoren der Studie heraus?

Sowohl das Intervall zwischen den Implantationen als auch der Beginn der Ertaubung standen in engem Zusammenhang mit der Fähigkeit, die Richtung einer Schallquelle zu orten.

Kinder, die beide Implantate gleichzeitig erhielten, waren bei der Richtungsbestimmung um 7,9° genauer als Kinder, die erst später ein zweites Implantat bekamen. Die Auswirkungen einer längeren Pause zwischen den Implantationen waren mit durchschnittlich 1,7° pro Jahr relativ gering.

Der Einfluss der Zeitspanne von Beginn der Taubheit bis zur Implantation auf die Geräuschlokalisierung war ähnlich. Kinder, die von Geburt an taub waren, konnten Schallquellen um 7,9° schlechter lokalisieren als Kinder, die erst später ihr Gehör verloren oder unter einem progressiven Hörverlust litten.

Ein unerwartetes Ergebnis der Studie von Killan und Kollegen jedoch war, dass das Hörsystem – oder besser gesagt der Hersteller des Systems – einen Einfluss auf die Lokalisationfähigkeit hat. Kinder mit MED-EL Implantaten waren um 5,8° genauer als Kinder mit COCHLEAR Implantaten und 9,2° genauer als Kinder mit AB Implantaten.

Was könnte der Grund für das bessere Abschneiden von MED-EL Implantaten sein?

Die Autoren vermuten den Grund dafür in den unterschiedlichen Konfigurationen der AGCs (automatic gain control). In allen drei Systemen komprimiert die AGC die akustischen Signale vor der weiteren Signalanalyse. Die Unterschiede der jeweiligen Konfiguration sind detailliert in einer Publikation von Vaerenberg beschrieben (Vaerenberg et al., 2014).

Warum ist die Konfiguration der AGC so wichtig für bilateral versorgte Cochleaimplantatnutzer?

Um eine Schallquelle zu orten, werden üblicherweise zwei verschiedene akustische Eigenschaften genützt: der Unterschied in der Intensität, mit der eine Schallwelle auf beide Ohren trifft – die interaurale Pegeldifferenz (ILD) und der interaurale Laufzeitunterschied (ITD), der die Zeit angibt, in der eine Schallwelle den Weg von einem Ohr zum anderen zurücklegt. Nach derzeitigem Wissensstand nutzen CI-Träger hauptsächlich ILDs zur Lokalisation. Neuesten Erkenntnissen zufolge werden auch ITDs genutzt, sofern das Cochlea-Implantat-System die tieffrequente zeitliche Feinstruktur überträgt (Eklöf & Tideholm, 2018).

Die AGC komprimiert die Intensität eines Geräusches und beeinflusst so die Übertragung von ILDs.

Welche Unterschiede gibt es zwischen den AGCs der verschiedenen Hersteller?

Das gesunde auditorische System komprimiert ähnlich dem MED-EL System akustische Signale moderat über einen weiten Dynamikbereich (Robles & Ruggero, 2001). D. h., die AGC im MED-EL-System übt über einen großen Pegelbereich eine geringe Kompression aus, wie bei Vaerenberg beschrieben. Über einem Schwellenwert, den wir Sensibilität nennen, komprimiert das MED-EL System Schallpegel mit einem Verhältnis von 3:1. Die Pegeldifferenz (ILD) wird dadurch ebenfalls komprimiert. Das geschieht jedoch konsistent über einen großen Bereich.

Im Gegensatz dazu komprimiert die AGC im AB-System den Schall erst ab einer deutlich höheren Schallintensität und muss daher eine viel höhere Kompression von typischerweise 12:1 auf die lauteren Geräusche anwenden. Leise und mittlere Geräusche werden überhaupt nicht komprimiert, ebenso die ILDs in diesem Bereich. Über der Kompressionsschwelle wird die Pegeldifferenz stark komprimiert. Diese von der ursprünglichen Lautstärke abweichende Abbildung der Pegeldifferenzen führt dazu, dass ein bilateral versorgter Nutzer die Schallquelle nicht oder nur schlecht anhand der wahrgenommenen Pegeldifferenzen orten kann. Leise Geräusche werden mit einer größeren ILD durch die Cochlea Implantate angeboten als laute.

Auch das COCHLEAR-System komprimiert Geräusche bei relativ hohen Intensitäten, mehr noch als das AB-System. Der Ausgangspegel wird über einer Schwelle, die normaler Konversation entspricht, begrenzt und darüber konstant gehalten. Bei dieser extremen Konfiguration werden ILDs nur unter der Kompressionsschwelle bei niedrigen und mittleren Schallintensitäten übertragen, nicht aber bei höherer Schallintensität.

Zum Weiterlesen:

Killan, Scally, Killan, Totten, Raine (2018). Factors Affecting Sound-Source Localization in Children with Simultaneous or Sequential Bilateral COCHLEAR Implants. Ear Hear. 2018 Oct 5.

Vaerenberg, Govaerts, Stainsby, Nopp, Gault, Gnansia (2014). A uniform graphical representation of intensity coding in current-generation COCHLEAR implant systems. Ear Hear. 2014 Sep-Oct; 35(5):533-43.

Eklöf, Tideholm (2018). The choice of stimulation strategy affects the ability to detect pure tone inter-aural time differences in children with early bilateral cochlear implantation. Acta Otolaryngol. 2018 Jun;138(6):554-561.

Robles, Ruggero (2001). Mechanics of the mammalian cochlea. Physiol Rev. 2001 Jul;81(3):1305-52.

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