DE102016009874A1

DE102016009874A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Hörschwellen-adaptierten akustischen Stimulation

Info

Publication number: DE102016009874A1
Application number: DE102016009874.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Alexander Tass; Gerald R. Popelka
Original assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH; Leland Stanford Junior University
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH; Leland Stanford Junior University
Priority date: 2016-08-12
Filing date: 2016-08-12
Publication date: 2018-02-15
Also published as: US20190201657A1; US10933213B2; EP3496807A1; EP3496807A4; WO2018031215A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen mit einer Stimulationseinheit zur Erzeugung von akustischen Stimulationssignalen und einer Steuereinheit zur Steuerung der Stimulationseinheit. Die Steuereinheit ist derart ausgestaltet, dass sie eine Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz eines vorgegebenen Tons als Mittenfrequenz bestimmt, wobei diese Bandbreite eine Referenzbandbreite darstellt, die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und die Stimulationseinheit derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit das erste akustische Therapiesignal erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Hörschwellen-adaptierten akustischen Stimulation.
Subjektiver Tinnitus ist die Wahrnehmung eines Tons oder Geräuschs ohne physikalische Ton- bzw. Geräuschquelle. Der subjektive Tinnitus entsteht im Gehirn des Patienten und kann nur von ihm wahrgenommen werden. Man unterscheidet zwischen einem tonalen Tinnitus, d. h. der Wahrnehmung eines Tons, im Vergleich zu einem atonalen Tinnitus, d. h. der Wahrnehmung eines Geräuschs.
Bei Patienten, die an einer Tinnitus-Erkrankung leiden, sind Nervenzellverbände in umschriebenen Bereichen des Gehirns krankhaft, z. B. übersteigert synchron, aktiv. In diesem Fall bildet eine große Anzahl von Neuronen synchron Aktionspotentiale aus; die beteiligten Neuronen feuern übermäßig synchron. Beim Gesunden hingegen feuern die Neuronen in diesen Hirngebieten qualitativ anders, z. B. auf unkorrelierte Weise.
Zur Behandlung des tonalen Tinnitus wurde die akustische ”Coordinated Reset”(CR)-Stimulation entwickelt, welche gezielt krankhaft synchroner neuronaler Aktivität entgegenwirkt. Bisher wird hierzu die dominante Frequenz f_T, d. h. die Tonhöhe, des von dem Patienten wahrgenommenen Tinnitustons audiologisch, insbesondere durch Tonhöhen-Abgleich, bestimmt (vgl. die in der Literaturliste am Ende der Beschreibung aufgeführten Dokumente D13 und D22). Alle Patienten werden mit vier CR-Tönen desselben fixen Musters relativ zur Tinnitusfrequenz f_T stimuliert: Alle vier CR-Töne mit den Frequenzen f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 haben bei allen Patienten im Vergleich zur Tinnitusfrequenz f_T ein fixes Frequenzverhältnis und überdecken knapp eine Oktave, wobei f_CR1 = 77%·f_T und f_CR4 = 140%·f_T (vgl. Dokumente D9 und D22). Die CR-Töne werden mit knapp überschwelliger Lautstärke, typischerweise bis zu 5 dB oberhalb der Hörschwelle, verabreicht. Der einzige Patienten-spezifische Parameter bei dieser Behandlung ist die audiologisch gemessene Tinnitusfrequenz f_T.
Die auf der Frequenzachse gemessene Breite audiologischer Filter wächst mit zunehmender Schwerhörigkeit (vgl. Dokument D18). Diese Filterbreite entspricht z. B. dem Bereich im primären auditorischen Cortex, der von einem Ton aktiviert bzw. stimuliert wird. Um möglichst wohldefiniert und kontrolliert umschriebene Bereiche im zentralen auditorischen System zu stimulieren, muss die Hörschwellen-abhängige Veränderung der auditorischen Filter bei der Bestimmung der CR-Therapietöne mit berücksichtigt werden. Wird dies nicht getan, kann die akustische Stimulation mit CR-Tönen mit im Vergleich zu f_T fixen Frequenzverhältnissen zu sub-optimalen Effekten führen bzw. sogar völlig wirkungslos sein.
Die CR-Stimulation erfordert typischerweise die Stimulation hinreichend separierter, aber nicht zu weit entfernter neuronaler Subpopulationen. Dementsprechend dürfen die Frequenzdifferenzen, d. h. die Tonhöhen-Abstände, zwischen den einzelnen CR-Therapietönen weder zu groß noch zu klein sein, wobei die optimalen Abstände zwischen den jeweiligen Therapietönen von den zugehörigen Hörschwellen abhängen.
Im Falle mehrerer dominanter Tinnitustöne werden diese sukzessive behandelt. In diesem Fall gilt das oben Angeführte in gleicher Weise: Bei der Behandlung aller dominanten Tinnitustöne sind die CR-Therapietöne jeweils der Hörschwelle anzupassen, um möglichst gute therapeutische Effekte zu erzielen.
Bisher werden nach einem starren Frequenzschema stets vier CR-Töne verwandt. Die Erfindung ermöglicht es, (i) die Abstände der CR-Töne durch Anpassung an die Hörschwelle des jeweiligen Patienten zu personalisieren und (ii) mit der optimalen Anzahl von CR-Tönen zu stimulieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur akustischen Stimulation anzugeben, mit denen sich Patienten, die an Tinnitus oder einer anderen Krankheit leiden, die durch krankhaft synchrone neuronale Aktivität charakterisiert ist, im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren besser behandeln lassen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
1 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer herkömmlichen akutischen CR-Therapie zur Behandluing eines Patienten mit Tinnitus;
2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Bandbreite eines auditorischen Filters in Abhängigkeit von der Frequenz für Patienten mit und ohne Hörminderung;
3 eine schematische Darstellung einer stimulierten Neuronenpopulation im primären auditorischen Cortex eines Patienten mit normalem Hörvermögen;
4 eine schematische Darstellung einer stimulierten Neuronenpopulation im primären auditorischen Cortex eines Patienten mit Hörminderung;
5 eine schematische Darstellung der stimulierten Neuronenpopulation aus 3 mit einem vergrößerten Frequenzabstand zwischen benachbarten Therapietönen;
6 eine schematische Darstellung der stimulierten Neuronenpopulation aus 4 mit einem vergrößerten Frequenzabstand zwischen benachbarten Therapietönen;
7 ein Diagramm zur Veranschaulichung der ERB-Bandbreiten von Standard-Therapietönen in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz für normales Hörvermögen;
8 ein Diagramm zur Veranschaulichung der ERB-Bandbreiten von Standard-Therapietönen in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz für eine Hörminderung von 25 dB HL;
9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der ERB-Bandbreiten von Standard-Therapietönen in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz für eine Hörminderung von 50 dB HL;
10 ein Diagramm zur Veranschaulichung der ERB-Bandbreiten von Standard-Therapietönen in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz für eine frequenzabhängige Hörminderung;
11 ein Diagramm zur Veranschaulichung des relativen ERB-Überlapps in Abhängigkeit von der Frequenz;
12 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen und zur Desynchronisierung von Neuronen mit einer krankhaft synchronen und oszillatorischen Aktivität gemäß einer Ausgestaltung;
13 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung der Vorgehensweise bei der Ermittlung der optimalen Anordnung einer vorgegebenen Anzahl von Therapietönen auf der Frequenzachse;
14 das Diagramm aus 11 mit Schnittpunkten des Graphen mit optimalen Werten für den relativen ERB-Überlapp zur Ermittlung der Frequenzen der Therapietöne;
15 ein Diagramm zur Veranschaulichung der ERB-Bandbreiten von aus 14 ermittelten Therapietönen in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz;
16 ein Diagramm zur Veranschaulichung der personalisierten, Hörschwellen-adaptierten Frequenzen der aus 14 ermittelten Therapietöne in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz;
17 und 18 Flussdiagramme zur Veranschaulichung der Vorgehensweise bei der Ermittlung der optimalen Anzahl von Therapietönen und deren optimaler Anordnung auf der Frequenzachse gemäß einer ersten Variante;
19 und 20 Flussdiagramme zur Veranschaulichung der Vorgehensweise bei der Ermittlung der optimalen Anzahl von Therapietönen und deren optimaler Anordnung auf der Frequenzachse gemäß einer zweiten Variante;
21 ein Diagramm zur Veranschaulichung der ERB-Bandreiten für die personalisierte, Tinnitus-ERB-zentrierte, Hörschwellen-adaptierte und balancierte Anordnung der Therapietöne in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz;
22 ein Diagramm zur Veranschaulichung der personalisierten, Tinnitus-ERB-zentrierten, Hörschwellen-adaptierten und balancierten Frequenzen der Therapietöne in Abhängigkeit von der Tinnitusfrequenz;
23 eine schematische Darstellung einer akustischen CR-Stimulation;
24 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen gemäß einer weiteren Ausgestaltung;
25 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung; und
26 eine schematische Darstellung eines komplexen akustischen Stimulationssignals.
Chronischer subjektiver Tinnitus tritt bei ca. 10 bis 15% der Durchschnittsbevölkerung auf (vgl. Dokument D8). Die Lebensqualität von etwa 2% der Durchschnittsbevölkerung wird durch einen Tinnituserkrankung erheblich reduziert. Dieser Teil der Bevölkerung sucht daher professionelle Hilfe (vgl. Dokumente D5 und D15). Subjektiver Tinnitus ist charakterisiert durch krankhaft synchrone neuronale Aktivität. Chronischer subjektiver Tinnitus ist verbunden mit veränderter spektraler Leistung von EEG(Elektroenzephalografie)- und MEG(Magnetoenzephalographie)-Signalen, die von einem großen Netzwerk von Hirngebieten und insbesondere im temporalen Cortex gebildet werden (vgl. Dokumente D3, D4, D9, D20, D22, D23 und D25).
Tinnitus sowie andere weiter unten beschriebene neurologische oder psychiatrische Erkrankungen, die sich mit Hilfe der vorliegenden Erfindung therapieren lassen, können durch eine Störung der bioelektrischen Kommunikation von Neuronenverbänden, die in spezifischen Schaltkreisen zusammengeschlossen sind, verursacht werden. Hierbei generiert eine Neuronenpopulation im Gehirn und/oder Rückenmark des Patienten anhaltend krankhafte neuronale Aktivität und möglicherweise eine damit verbundene krankhafte Konnektivität (Netzwerkstruktur). Dabei bildet eine große Anzahl von Neuronen synchron Aktionspotentiale aus, d. h., die beteiligten Neuronen feuern übermäßig synchron. Hinzu kommt, dass die kranke Neuronenpopulation eine oszillatorische neuronale Aktivität aufweist, d. h., die Neuronen feuern rhythmisch. Im Fall von neurologischen oder psychiatrischen Erkrankungen liegt die mittlere Frequenz der krankhaften rhythmischen Aktivität der betroffenen Neuronenverbände etwa im Bereich von 1 bis 30 Hz, kann aber auch außerhalb dieses Bereichs liegen. Bei gesunden Menschen feuern die Neuronen hingegen qualitativ anders, z. B. auf unkorrelierte Weise.
Akustische ”Coordinated Reset”(CR)-Stimulation ist eine Therapie mit akustischen Stimulationssignalen zur Behandlung des subjektiven Tinnitus (vgl. Dokument D22). Die akustische CR-Stimulation wirkt der mit dem Tinnitus verbundenen krankhaft synchronen neuronalen Aktivität durch Desynchronisation entgegen. Der Therapieerfolg lässt sich mittels EEG-Messungen verifizieren (vgl. Dokumente D3, D4, D20 und D22). Eine Machbarkeitsstudie (”proof-of-concept trial”) zeigte statistisch und klinisch signifikante therapeutische Effekte der akustischen CR-Therapie (vgl. Dokumente D1, D2 und D22). Die Beobachtungen der Studie konnten anschließend in einer groß angelegten Studie mit 200 Patienten an 23 Klinikstandorten (vgl. Dokument D12) und einer Anwendungsbeobachtung mit 66 Patienten (vgl. Dokument D27) wiederholt werden.
Bei einer akustischen CR-Stimulation werden dem Patienten Therapietöne vorgespielt, die im Innenohr in Nervenimpulse umgesetzt und über den Hörnerv zu dem auditorischen Cortex weitergeleitet werden. Durch die tonotope Anordnung des auditorischen Cortex wird bei der akustischen Stimulation des Innenohres mit einer bestimmten Frequenz ein bestimmter Teil des auditorischen Cortex aktiviert. Daher können bestimmte Bereiche des auditorischen Cortex durch eine geeignete Wahl der Frequenzen der Therapietöne gezielt stimuliert werden.
Die bei der akustischen CR-Stimulation dem Patienten vorgespielten Therapietöne sind so ausgestaltet, dass die zeitversetzte (oder phasenverschobene) Stimulation über mindestens zwei Stimulationskanäle eine Desynchronisation der krankhaft synchronen und oszillatorischen Aktivität der Neuronenpopulation bewirkt. Eine durch die Stimulation bewirkte Senkung der Koinzidenzrate der Neuronen kann zu einer Senkung der synaptischen Gewichte und somit zu einem Verlernen der Tendenz zur Produktion krankhaft synchroner Aktivität führen.
Die von dem Patienten über mindestens ein Ohr aufgenommenen Therapietöne bewirken in der Neuronenpopulation ein Zurücksetzen, einen sogenannten Reset, der Phase der neuronalen Aktivität der stimulierten Neuronen. Durch das Zurücksetzen wird die Phase der stimulierten Neuronen unabhängig von dem aktuellen Phasenwert auf einen oder nahe zu einem bestimmten Phasenwert, z. B. 0°, gesetzt (in der Praxis ist es nicht möglich, einen bestimmten Phasenwert exakt einzustellen, dies ist für eine erfolgreiche CR-Stimulation aber auch nicht erforderlich). Somit wird die Phase der neuronalen Aktivität der krankhaften Neuronenpopulation mittels einer gezielten Stimulation kontrolliert. Da die krankhafte Neuronenpopulation über mehrere Stimulationskanäle an unterschiedlichen Stellen stimuliert wird, können die Phasen der neuronalen Aktivität der durch die unterschiedlichen Stimulationskanäle stimulierten Subpopulationen der krankhaften Neuronenpopulation zu unterschiedlichen Zeitpunkten zurückgesetzt werden, indem die Therapietöne zeitversetzt appliziert werden. Im Ergebnis wird dadurch die krankhafte Neuronenpopulation, deren Neuronen zuvor synchron und mit gleicher Frequenz und Phase aktiv waren, in mehrere Subpopulationen mit unterschiedlichen Phasen aufgespalten. Innerhalb jeder der Subpopulationen sind die Neuronen nach dem Zurücksetzen der Phase weiterhin synchron und feuern auch weiterhin mit derselben pathologischen Frequenz, aber jede der Subpopulationen weist bezüglich ihrer neuronalen Aktivität die Phase auf, die ihr durch den im jeweiligen Stimulationskanal generierten Reiz aufgezwungen wurde. Dies bedeutet, dass die neuronalen Aktivitäten der einzelnen Subpopulationen nach dem Zurücksetzen ihrer Phasen weiterhin einen in etwa sinusförmigen Verlauf mit derselben pathologischen Frequenz haben, aber unterschiedliche Phasen.
Bedingt durch die krankhafte Interaktion zwischen den Neuronen ist der durch die Stimulation erzeugte Zustand mit mindestens zwei Subpopulationen instabil, und die gesamte Neuronenpopulation nähert sich schnell einem Zustand kompletter Desynchronisation, in welchem die Neuronen unkorreliert feuern. Der gewünschte Zustand, d. h. die komplette Desynchronisation, ist somit nach der zeitversetzten (oder phasenverschobenen) Applikation der Therapietöne nicht sofort vorhanden, sondern stellt sich meist innerhalb weniger Perioden oder gar in weniger als einer Periode der pathologischen Frequenz ein.
Eine Theorie zur Erklärung des Stimulationserfolgs basiert darauf, dass die letztlich gewünschte Desynchronisation durch die krankhaft gesteigerte Interaktion zwischen den Neuronen erst ermöglicht wird. Hierbei wird ein Selbstorganisationsprozess ausgenutzt, der für die krankhafte Synchronisation verantwortlich ist. Derselbe bewirkt, dass auf eine Aufteilung einer Gesamtpopulation in Subpopulationen mit unterschiedlichen Phasen eine Desynchronisation folgt. Im Gegensatz dazu würde ohne krankhaft gesteigerte Interaktion der Neuronen keine Desynchronisation erfolgen.
Darüber hinaus kann durch die CR-Stimulation eine Neuorganisation der Konnektivität der gestörten neuronalen Netzwerke erzielt werden, so dass lang anhaltende therapeutische Effekte bewirkt werden können. Der erzielte synaptische Umbau ist von großer Bedeutung für die wirksame Behandlung neurologischer oder psychiatrischer Erkrankungen.
Um der mit dem Tinnitus verbundenen krankhaft synchronen neuronalen Aktivität im zentralen auditorischen System, d. h. dem primären auditorischen Cortex, entgegenzuwirken, wird die herkömmliche akustische CR-Stimulation gemäß den audiologischen Charakteristiken des jeweiligen Patienten zunächst die Frequenz f_T, d. h. die Tonhöhe, des dominanten Tinnitustons ermittelt und anschließend wird die Amplitude, d. h. die Lautstärke, der dem Patienten vorzuspielenden vier CR-Therapietöne abgeglichen. Die Frequenzen der vier CR-Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4, die in der Machbarkeitsstudie (vgl. Dokument D22) und den nachfolgenden Studien verwenden wurden und auch in der klinischen Praxis Anwendung finden, lauten: f_CR1 = c₁f_T = 0,766f_T (1) f_CR2 = c₂f_T = 0,9f_T (2) f_CR3 = c₃f_T = 1,1f_T (3) f_CR4 = c₄f_T = 1,4f_T (4)
Die Frequenzverhältnisse c₁, c₂, c₃ und c₄ sind fest und für alle Patienten unabhängig von deren Hörschwellen identisch.
Alle Therapietöne sind für die Patienten typischerweise gerade oberhalb der Hörschwelle, aber komfortabel hörbar. Die Lautstärke der Therapietöne wird so eingestellt, dass alle vier Therapietöne bei gleichem subjektivem Lautstärkeniveau wahrgenommen werden, welches sich etwas oberhalb der Hörschwelle des Patienten befindet.
Im Flussdiagramm von 1 ist schematisch eine herkömmliche akutische CR-Therapie zur Behandluing des Tinnitus dargestellt. Zunächst wird die dominante oder die am stärksten ausgeprägteste oder die von dem Patienten als am störendsten empfundene Tinnitusfrequenz ermittelt. Die Therapietöne werden dann anhand der festen, für alle Patienten gleichen Frequenzverhältnisse c₁, c₂, c₃ und c₄ berechnet. Ein Lautstärkeabgleich wird durchgeführt, um die Lautstärke der vier Therapietöne gegenseitig aneinander anzupassen. In 1 sind am Patienten durchgeführte Messungen in Boxen mit gestrichelten Linien dargestellt, während Datenanalyse, Signalverarbeitung und Schallerzeugung in Boxen mit durchgezogen Linien dargestellt sind.
Aus numerischen Simulationen ist bekannt, dass die CR-Stimulation optimale Desynchronisationsergebnisse liefert, falls die Reize an unterschiedlichen Stellen im Gehirn verabreicht werden, wodurch unterschiedliche Subpopulationen stimuliert werden (vgl. Dokumente D16 und D21). Dabei sollte der Überlapp zwischen den stimulierten Subpopulationen nicht zu groß sein. Andererseits sollten die Subpopulationen in ausreichender Weise miteinander interagieren, d. h. die Subpopulationen sollten räumlich nicht zu weit voneinander entfernt sein. Im Bereich der direkten elektrischen Hirnstimulation, z. B. der tiefen Hirnstimulation, ist die Abhängigkeit der Ausbreitung des Stimulationsstroms von der Spannung oder dem Strom gut untersucht (vgl. Dokument D7). Dementsprechend konnten wohldefinierte Vorhersagen für die optimalen Stimulationsamplituden gemacht werden (vgl. Dokument D23) und verifiziert werden (vgl. Dokumente D23 und D26).
Für die nicht-invasive auditorische Stimulation ist die Beziehung zwischen dem Reiz und der aktivierten Neuronenpopulation komplizierter. Kortikale rezeptive Bereiche sowie subkortikale Teile der zentralen Hörbahn werden durch die tonotope Organisation des auditorischen Systems und der auditorischen Filtertheorie bestimmt. Die auditorische Filtertheorie basiert auf dem Konzept einer Mittenfrequenz und einer Bandbreite um die Mittenfrequenz. Die Bandbreite der auditorischen Filter kann beschrieben werden basierend auf der äquivalente Rechteckbandbreite, welche in der Fachliteratur als ERB (equivalent rectangular bandwidth) bezeichnet wird (vgl. Dokumente D11 und D17). Im Folgenden wird aus Gründen der Einfachheit anstelle des allgemeinen Begriffs der Bandbreite eines auditorischen Filters von einem ERB gesprochen. Der ERB verändert sich mit der Mittenfrequenz und steigt außerdem an mit der Höhe des individuellen Hörverlustes des Patienten (vgl. Dokument D18).
Bei Patienten mit normalen Hörvermögen, d. h. ohne Hörschaden, wird die Beziehung zwischen dem ERB und der Mittenfrequenz durch Näherungen beschrieben, die experimentell verifiziert werden konnten (vgl. Dokumente D11 und D17):

(i) Gemäß der ersten Näherung lautet die Gleichung für einen ERB eines Patienten mit normalen Hörvermögen folgendermaßen (vgl. Dokument D17): ERB_N(f ~) = 6,23f ~ + 93,39f ~ + 28,52 (5) f ~ ist die Frequenz in kHz, d. h.: f = f ~·1000, wobei f und ERB_N in Hz angegeben sind. Folglich erhält man:

Diese Näherung gilt für Frequenzen f im Bereich von 100 Hz bis 6,5 kHz.

(ii) Die zweite ERB-Näherung lautet wie folgt (vgl. Dokument D11): ERB_N(f ~) = 24,7(4,37·f ~ + 1) (7) f ~ ist die Frequenz in kHz, d. h.: f = f ~·1000, wobei f und ERB_N in Hz angegeben sind. Folglich erhält man: ERB_N(f) = η·f + 24,7, (8) wobei η = 107,939/1000 gilt. Diese Näherung ist gültig für moderate Schallpegel und für Frequenzen f im Bereich von 100 Hz bis 10 kHz. Dieser Frequenzbereich ist deutlich größer als der Frequenzbereich der ersten Näherung. Daher wird im Folgenden die zweite Näherung verwendet. Für Frequenzen, die größer als 10 kHz sind, wird die Gleichung (8) für eine Extrapolation verwendet.

Des Weiteren kann die Auswirkung einer Hörminderung eines Patienten auf den ERB berücksichtigt werden. Im Dokument D18 sind Daten für 2 kHz, 4 kHz und 6 kHz und absolute Schwellwerte zwischen 0 und 80 dB HL angegeben. Basierend auf diesen Daten wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung in einer ersten Näherung für den Bereich von 0 und 50 dB HL die Abhängigkeit des ERB von der Hörminderung gemäß folgender Gleichung modelliert: ERB(f, h) = ERB_N(f)·c(h), (9) wobei ERB(f, h) den durch eine Hörminderung h beeinflussten ERB bei der Frequenz f angibt, ERB_N(f) den ERB ohne Hörminderung bei der Frequenz f angibt und der Term c(h) wie folgt definiert ist:
Für Frequenzwerte, die sich von 2 kHz, 4 kHz und 6 kHz unterscheiden, kann das Modell gemäß Gleichung (10) inter- bzw. extrapoliert werden. Für die Berechnung des Terms c(h) kann beispielsweise ein Audiogramm mit einer vorgegebenen Anzahl von Frequenzen verwendet werden und entsprechend inter- bzw. extrapoliert werden. Alternativ kann auch ein Békésy-Audiogramm, das einen kontinuierlicheren Verlauf zeigt, verwendet werden.
In 2 ist die Frequenzabhängigkeit des ERB ohne Hörminderung (ERB_N(f)) und des ERB mit Hörminderung (ERB(f, h)) dargestellt. Die für die Erstellung von 2 benötigten Werte der Hörschwellen (also die Audiogramm-Daten) wurden an einem Patienten aufgenommen. Der Einfluss der durch eine Hörschwelle verursachten Verbreiterung des ERB, die durch den Term c(h) gegeben ist, wurde in 2 hervorgehoben, indem Werte für ERB_N(f) als Kreuze und für ERB(f, h) als Rauten in das Diagramm bei den Standard-Werten für ein Audiogramm bei den Frequenzen 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz, 1 kHz, 1,5 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 6 kHz, 8 kHz, 10 kHz, 12,5 kHz und 16 kHz eingetragen wurden. Die Hörschwellen bei diesen Frequenzen betragen 9, 10, 15, 20, 30, 35, 45, 50, 45, 44, 42, 43 bzw. 45 dB HL.
Anstelle des vorstehenden Modells können die ERB-Bandbreiten weiterhin auch an jedem Patienten individuell bei der Tinnitusfrequenz und der Frequenz jedes Therapietons sowie an z. B. zur Interpolation verwandten Stützstellen, z. B. bei den Frequenzen, an denen auch das Audiogramm ermittelt wird, gemessen werden. Zur Bestimmung dieser individuellen ERB-Bandbreiten kann eine Vielzahl von akustischen Signalen verwenden werden, insbesondere Töne, z. B. sinusförmige, frequenzmodulierte oder amplitudenmodulierte Töne oder Pieps-Töne, Click-Geräusche oder Rauschen, z. B. weißes oder Bandpass-gefiltertes Rauschen mit spektralen oder zeitlichen Lücken. Die Messungen umfassen Verhaltensreaktionen, die eine Vielzahl von psychoakustischen Maskierungsparadigmen oder physiologischen Antworten verwenden, die eine Vielzahl von evozierten elektrischen Potentialen oder otoakustischen Emissionen verwenden. Jede der individualisierten ERB-Bandbreiten beinhaltet die individuellen Hörschwelle sowie überschwellige Änderungen, die mit der individuellen Hörminderung verbunden sind.
Die Motivation für die Verwendung des Bandbreiten- bzw. des ERB-Konzepts ist schematisch in den 3 bis 6 dargestellt. In diesen Figuren wird angenommen, dass die durch die Hörminderung verursachte Verbreiterung der ERB zu einer Vergrößerung des Bereichs bzw. Volumens im Gehirn führt, welche durch die jeweiligen Therapietöne aktiviert werden. Der Einfluss der durch die Hörminderung verursachten Verbreiterung der ERB und der damit einhergehenden Vergrößerung der aktivierten Neuronen-Subpopulationen auf die Therapietöne hängt von der Hörminderung des jeweiligen Patienten sowie dem Abstand der Therapietöne ab.
In den 3 bis 6 ist die Organisation des primären auditorischen Cortex entlang der Frequenzachse dargestellt. Im Gehirn des Patienten weist mindestens eine Neuronenpopulation 1 eine wie vorstehend beschrieben krankhaft synchrone und oszillatorische neuronale Aktivität auf, wodurch der Tinnitus verursacht wird. Die Neuronenpopulation 1 soll im Rahmen der CR-Therapie durch eine gezielte Stimulation desynchronisiert werden. Durch die vier unterschiedlichen Therapietöne, die dem Patienten mit gleicher Lautstärke dargeboten werden, werden im Gehirn des Patienten vier Subpopulationen 2, 3, 4 und 5 aktiviert. Die Größe der Subpopulationen 2 bis 5 wird durch den mit dem jeweiligen Therapieton verbundenen ERB bestimmt.
In 3 ist der Fall für einen Patienten mit normalem Hörvermögen dargestellt. Aus Gründen der Einfachheit weisen hier alle vier Subpopulationen 2 bis 5 die gleiche Größe auf und benachbarte Subpopulationen überlappen einander nicht.
In 4 werden dem Patienten die gleichen Therapietöne wie in 3 vorgespielt, jedoch sind die ERBs für die drei höheren Therapietöne aufgrund einer Hörminderung des Patienten verbreitert, wodurch auch die von diesen Therapietönen stimulierten Subpopulationen vergrößert sind. Dies führt zu einem signifikanten Überlapp der ERBs und dadurch auch der Subpopulationen. Besonders ausgeprägt ist der Überlapp zwischen den Subpopulationen 3 und 4 sowie den Subpopulationen 4 und 5. Während sich im Fall der in 3 gezeigten Stimulation bei einem Patienten mit normalem Hörvermögen mit den gewählten vier Therapietönen gute Stimulationserfolge erzielen ließen, wäre der durch die Hörminderung verursachte Überlapp der Subpopulationen in 4 zu groß, um einen ausreichenden Therapieerfolg erzielen zu können.
In den 5 und 6 wurde der Abstand der benachbarten Therapietöne vergrößert. Im Fall eines normalen Hörvermögens sind die Subpopulationen 2 bis 5 zu weit voneinander entfernt, wie in 5 gezeigt ist, wodurch sich die Interaktion zwischen benachbarten Subpopulationen und damit auch der desynchronisierende Effekt verringert.
Jedoch zeigt 6, das der vergrößerte Abstand der benachbarten Therapietöne bei einer Hörminderung des Patienten dazu führt, dass sich die Subpopulationen 2 bis 5 nicht mehr überlappen, aber aufgrund ihrer der durch Hörminderung verursachten Vergrößerung noch nahe genug beieinander liegen, so dass die Subpopulationen ausreichend miteinander interagieren, um den gewünschten Therapieerfolg sicherzustellen.
Die 3 bis 6 zeigen, dass der Abstand zwischen den Therapietönen, der für einen Patienten mit normalem Hörvermögen zu guten Therapieerfolgen führt (vgl. 3), bei einem Patienten mit einer Hörminderung ungünstig sein kann, d. h. die Therapietöne liegen für den Patienten mit der Hörminderung zu nah beieinander (vgl. 4). Demgegenüber können Therapietöne, die bei einem normalen Hörvermögen zu weit voneinander entfernt liegen (vgl. 5), bei einer Hörminderung zu dem gewünschten Therapieerfolg führen (vgl. 6).
Im Folgenden wird gezeigt, wie die Frequenzen der Therapietöne gewählt werden können, so dass die mit den Therapietönen aktivierten Neuronen-Subpopulationen derart überlappen, dass sich ein gewünschter Therapieerfolg erzielen lässt.
In einem ersten Schritt werden die ERB-Bandbreite bei der Tinnitusfrequenz f_T, die für einen Patienten mit einem Standard-Verfahren ermittelt wurde, und die ERB-Bandbreiten für die Standard-Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 gemäß den Gleichungen (1) bis (4) betrachtet. Die Koeffizienten c₁, c₂, c₃ und c₄ sind gegeben durch c₁ = 0,766, c₂ = 0,9, c₃ = 1,1 und c₄ = 1,4. Die Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 der Standard-Therapie decken folglich eine halbe Oktave auf jeder Seite der Tinnitusfrequenz f_T ab. Die Koeffizienten c₁, c₂, c₃ und c₄ der Standard-Therapie hängen weder von der Tinnitusfrequenz f_T noch von der Hörschwelle ab.
Angenommen, die Hörminderung des Patienten ist homogen über die gesamte Frequenzachse, entspricht dies einer vollständig horizontalen Linie in dem Audiogramm. Die 7 bis 9 zeigen, wie die ERB-Bandbreiten, die zu den Standard-Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 gehören, von der Tinnitusfrequenz f_T im Fall eines normalen Hörvermögen (vgl. 7), einer Hörminderung von 25 dB HL (vgl. 8) und einer Hörminderung von 50 dB HL (vgl. 9) abhängen. Dazu sind in den 7 bis 9 die den jeweiligen ERB begrenzenden ERB-Kanten dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. y-Achse) für die vier Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 sowie für die Tinnitusfrequenz f_T jeweils gegen die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. x-Achse) aufgetragen.
In 7 beträgt die Hörminderung 0 dB HL über die gesamte Frequenzachse, d. h., der Patient verfügt über ein normales Hörvermögen und das zugehörige Audiogramm weist eine flach verlaufende, horizontale Kurve auf. In 7 sind von oben nach unten die folgenden ERB-Bandbreiten in der angegebenen Reihenfolge dargestellt:

– ERB für den Therapieton f_CR4 = 1,4f_T mit ERB-Kanten bei c₄ ± 0,5 ERB(f_CR4, 0 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR3 = 1,1f_T mit ERB-Kanten bei c₃ ± 0,5 ERB(f_CR3, 0 dB HL) dargestellt durch gestrichelte Linien,
– ERB für die Tinnitusfrequenz f_T mit ERB-Kanten bei 1 ± 0,5 ERB(f_T, 0 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR2 = 0,9f_T mit ERB-Kanten bei c₂ ± 0,5 ERB(f_CR2, 0 dB HL) dargestellt durch strichpunktierte Linien, und
– ERB für den Therapieton f_CR1 = 0,766f_T mit ERB-Kanten bei c₁ ± 0,5 ERB(f_CR1, 0 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien.

In 8 beträgt die Hörminderung 25 dB HL über die gesamte Frequenzachse, d. h. das zugehörige Audiogramm ist eine flach verlaufende, horizontale Linie. In 8 sind von oben nach unten die folgenden ERB-Bandbreiten in der angegebenen Reihenfolge dargestellt:

– ERB für den Therapieton f_CR4 = 1,4f_T mit ERB-Kanten bei c₄ ± 0,5 ERB(f_CR4, 25 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR3 = 1,1f_T mit ERB-Kanten bei c₃ ± 0,5 ERB(f_CR3, 25 dB HL) dargestellt durch gestrichelte Linien,
– ERB für die Tinnitusfrequenz f_T mit ERB-Kanten bei 1 ± 0,5 ERB(f_T, 25 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR2 = 0,9f_T mit ERB-Kanten bei c₂ ± 0,5 ERB(f_CR2, 25 dB HL) dargestellt durch strichpunktierte Linien, und
– ERB für den Therapieton f_CR1 = 0,766f_T mit ERB-Kanten bei c₁ ± 0,5 ERB(f_CR1, 25 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien.

In 9 beträgt die Hörminderung 50 dB HL über die gesamte Frequenzachse, d. h. das zugehörige Audiogramm ist eine flach verlaufende, horizontale Linie. In 9 sind von oben nach unten die folgenden ERB-Bandbreiten in der angegebenen Reihenfolge dargestellt:

– ERB für den Therapieton f_CR4 = 1,4f_T mit ERB-Kanten bei c₄ ± 0,5 ERB(f_CR4, 50 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR3 = 1,1f_T mit ERB-Kanten bei c₃ ± 0,5 ERB(f_CR3, 50 dB HL) dargestellt durch gestrichelte Linien,
– ERB für die Tinnitusfrequenz f_T mit ERB-Kanten bei 1 ± 0,5 ERB(f_T, 50 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR2 = 0,9f_T mit ERB-Kanten bei c₂ ± 0,5 ERB(f_CR2, 50 dB HL) dargestellt durch strichpunktierte Linien, und
– ERB für den Therapieton f_CR1 = 0,766f_T mit ERB-Kanten bei c₁ ± 0,5 ERB(f_CR1, 50 dB HL) dargestellt durch durchgezogene Linien.

7 bis 9 zeigen, dass der Überlapp bzw. der Spalt (bzw. Abstand) zwischen den ERB-Bandbreiten von zwei benachbarten Therapietönen sowie der Überlapp bzw. der Spalt zwischen der ERB-Bandbreite bei der Tinnitusfrequenz f_T und den ERB-Bandbreiten der Therapietöne stark von der Tinnitusfrequenz f_T abhängt und nicht symmetrisch oder in irgendeiner Weise balanciert (bzw. ausgewogen) zur Tinnitusfrequenz f_T sind.
Beispielsweise ist für eine Hörminderung von 0 dB HL der Spalt zwischen dem ERB des Therapietons f_CR4 und dem ERB des Therapietons f_CR3 wesentlich größer als der Spalt zwischen dem ERB des Therapietons f_CR2 und dem ERB des Therapietons f_CR1 (vgl. 7). Für eine Hörminderung von 25 dB HL überlappen die ERBs der Therapietöne f_CR1 und f_CR2 aufgrund der durch die Hörminderung verursachten ERB-Verbreiterung (vgl. 9), wohingegen für eine Tinnitusfrequenz f_T größer als ungefähr 2000 Hz immer noch ein Spalt zwischen den ERBs der Therapietöne f_CR3 und f_CR4 vorhanden ist.
Weiterhin überlappen der ERB der Tinnitusfrequenz f_T und die ERBs der Therapietöne f_CR2 und f_CR3 jeweils geringfügig für eine Hörminderung von 0 dB HL und eine Tinnitusfrequenz f_T größer als ungefähr 2000 Hz (vgl. 7). Im Unterschied dazu ist der Überlapp zwischen dem ERB der Tinnitusfrequenz f_T und dem ERB der Therapietöne f_CR2 bzw. f_CR3 für eine Hörminderung von 50 dB HL und eine Tinnitusfrequenz f_T größer als ungefähr 2000 Hz wesentlich größer (vgl. 9). Die 7 bis 9 zeigen, dass die ERBs der Standard-Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 weder untereinander noch in Bezug auf die Tinnitusfrequenz f_T balanciert sind.
Die Situation wird komplizierter, wenn eine in der Praxis häufiger vorkommende Hörminderung betrachtet wird, bei der die Hörschwelle mit steigender Frequenz sich verschlechtert. In einem solchen Fall ist das zugehörige Audiogramm nicht mehr eine horizontale Linie, sondern weist eine Steigung auf. In 10 wird ein derartiger Fall mit einer Hörschwelle h, die sich mit steigender Frequenz, d. h. Tonhöhe, verschlechtert, betrachtet. 10 basiert auf dem Audiogramm des Patienten aus 2.
In 10 sind die den jeweiligen ERB begrenzenden ERB-Kanten dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. y-Achse) für die vier Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 sowie für die Tinnitusfrequenz f_T jeweils gegen die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. x-Achse) aufgetragen. Die von dem Patienten wahrgenommene Tinnitusfrequenz f_T beträgt 2950 Hz. In 10 sind von oben nach unten die folgenden ERB-Bandbreiten in der angegebenen Reihenfolge dargestellt:

– ERB für den Therapieton f_CR4 = 1,4f_T mit ERB-Kanten bei c₄ ± 0,5 ERB(f_CR4, h) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR3 = 1,1f_T mit ERB-Kanten bei c₃ ± 0,5 ERB(f_CR3, h) dargestellt durch gestrichelte Linien,
– ERB für die Tinnitusfrequenz f_T mit ERB-Kanten bei 1 ± 0,5 ERB(f_T, h) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR2 = 0,9f_T mit ERB-Kanten bei c₂ ± 0,5 ERB(f_CR2, h) dargestellt durch strichpunktierte Linien, und
– ERB für den Therapieton f_CR1 = 0,766f_T mit ERB-Kanten bei c₁ ± 0,5 ERB(f_CR1, h) dargestellt durch durchgezogene Linien.

10 zeigt, dass der Spalt zwischen den ERBs der Therapietöne f_CR3 und f_CR4 stark von der Tinnitusfrequenz f_T abhängt, wobei sowohl im niedrigeren Frequenzbereich als auch im höheren Frequenzbereich jeweils ein Maximum auftritt. Für eine Tinnitusfrequenz f_T im Bereich von 416 Hz bis 1,6 kHz tritt kein Überlapp zwischen den ERBs der Therapietöne f_CR2 und f_CR3 auf. Im Ergebnis zeigt 10, dass für ein realistisches Hörprofil die Abstände zwischen den ERBs der Standard-Therapietöne nicht nur untereinander und in Bezug auf die Tinnitusfrequenz f_T unbalanciert sind, sondern die wechselseitigen Abstände der ERBs in ausgeprägter Weise von der Tinnitusfrequenz f_T abhängen. Da sich die Tinnitusfrequenz f_T typischerweise im Zuge der Behandlung ändert, in den meisten Fällen sinkt die Tinnitusfrequenz f_T, wird sich die Anordnung der ERBs während der Therapie ebenfalls ändern. Folglich bleibt die Wirksamkeit der Therapie im Laufe der Behandlung ebenfalls nicht konstant.
Um die Anordnung der ERBs der Therapietöne und des Tinnitustons beurteilen zu können, wird der Überlapp der ERBs bestimmt. Dazu werden zwei Frequenzen f_j und f_k betrachtet, wobei f_j ≤ f_k gilt. h_j und h_k sind die zugehörigen Hörschwellen in dB HL bei den Frequenzen f_j bzw. f_k. h_j und h_k werden entweder direkt mit Hilfe einer audiologischen Hörschwellen-Messung oder mittels einer beispielsweise linearen Interpolation der Hörschwellen um die Frequenzen f_j bzw. f_k herum ermittelt. Der relative Überlapp zwischen der ERB-Bandbreite ERB(f_j, h_j) der Frequenz f_j und der ERB-Bandbreite ERB(f_k, h_k) der Frequenz f_k bezogen auf die kleinere ERB-Bandbreite lässt sich folgendermaßen berechnen:
mit
wobei a_j und b_j die untere bzw. obere Kante des ERBs der Frequenz f_j, ERB(f_j, h_j), sind, d. h., es gilt ERB(f_j, h_j) = b_j – a_j. Ferner sind a_k und b_k die untere bzw. obere Kante des ERBs der Frequenz f_k, ERB(f_k, h_k). min{x, y} ist das Minimum von x und y.
Alternativ kann ein vorgegebener Referenzwert für die Normalisierung anstelle des kleineren ERBs im Nenner von Gleichung (11) verwendet werden. In diesem Fall lautet die Gleichung für den relativen Überlapp wie folgt:
mit
Der relative Überlapp φ(f_j, f_k) bzw. ρ(f_j, f_k) kann sowohl positive Werte als auch negative Werte (und den Wert Null) annehmen. Im Fall von positiven Werten handelt es sich um einen echten Überlapp, während negative Werte für den relativen Überlapp φ(f_j, f_k) bzw. ρ(f_j, f_k) einen Spalt (bzw. eine Lücke bzw. einen Zwischenraum) zwischen den beiden ERBs anzeigen.
Auf diese Weise kann der relative Überlapp zwischen der ERB-Bandbreite jedes der Therapietöne und der ERB-Bandbreite der Tinnitusfrequenz f_T bestimmt werden. In 11 ist der relative Überlapp ρ(f, f_T) zwischen einem ERB der Frequenz f und dem ERB der Tinnitusfrequenz f_T gegen die Frequenz f aufgetragen. Für den Tinnitus-ERB gilt ERB(f_T, h_T), wobei f_T die dominante Tinnitusfrequenz ist, die beispielsweise mittels eines Tonhöhenabgleichs (”pitch matching”) ermittelt werden kann, und h_T die Hörschwelle in der Einheit dB HL bei der Tinnitusfrequenz f_T ist. Die Hörschwelle wird entweder direkt mit Hilfe einer audiologischen Hörschwellen-Messung oder mittels einer beispielsweise linearen Interpolation der Hörschwellen, welche die Frequenz f_T umgeben, ermittelt. Für die Hörschwelle wurden die Daten des Patienten aus 2 verwendet, wobei die Tinnitusfrequenz bei 2950 Hz liegt. Das Maximum des relativen Überlapps ρ(f, f_T) ist bei f = f_T erreicht. In diesem Fall gilt ρ(f_T, f_T) = 1.
Im Folgenden wird eine Möglichkeit zur Berechnung der unteren und oberen Kanten der beispielhaft in den 7 bis 9 dargestellten ERBs beschrieben.
a und b sind die untere bzw. obere Kante von ERB(f, h), und a_T und b_T sind die untere bzw. obere Kante von ERB(f_T, h_T).

u_CRj = obere Kante des ERBs des Therapietons #j (mit j = 1, 2, 3, 4): u_CRj(f_T) = f_CRj + 1 / 2ERB(f_CRj, h_CRj) = c_jf_T + 1 / 2ERB_N(f_CRj)·c(h_CRj) = c_jf_T + 1 / 2(ηc_jf_T + 24.7)·c(h_CRj) = c_j[1 + η / 2c(h_CRj)]f_T + 12.35·c(h_CRj)
Bezüglich der Tinnitusfrequenz f_T erhält man:
Im Grenzfall für eine große Tinnitusfrequenz f_T erhält man:
für f_T → ∞.

l_CRj = untere Kante des ERBs des Therapietons #j (mit j = 1, 2, 3, 4): l_CRj(f_T) = f_CRj – 1 / 2ERB(f_CRj, h_CRj) = c_jf_T – 1 / 2ERB_N(f_CRj)·c(h_CRj) = c_jf_T – 1 / 2(ηc_jf_T + 24.7) = c_j[1 – η / 2c(h_CRj)]f_T – 12.35·c(h_CRj)
Bezüglich der Tinnitusfrequenz f_T erhält man:
Im Grenzfall für eine große Tinnitusfrequenz f_T erhält man:
für f_T → ∞.
sind die oberen und unteren Kanten in den 7 bis 9.
Um die oberen und unteren Kanten für den Tinnitus-ERB zu bestimmen, wird c durch 1 ersetzt und man erhält
wobei
für f_T → ∞, und
wobei
für f_T → ∞.
Im Folgenden wird eine Möglichkeit zur Berechnung der beispielhaft in 11 dargestellten relativen ERB-Überlappe beschrieben.
Zunächst wird eine explizitere Formel für γ(f, f_T) hergeleitet. Die Formel für den relativen ERB-Überlapp lautet:
mit
wobei ERB(f, h) = ERB_N(f)·c(h)
ERB_N(f) = ηf + 24.7, η = 107,939/1000
a und b sind die untere bzw. obere Kante von ERB(f, h), und a_T und b_T sind die untere bzw. obere Kante von ERB(f_T, h_T). Mit den obigen Formeln erhält man:
In 12 ist schematisch eine Vorrichtung 10 zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen dargestellt. Die Vorrichtung 10 kann zur Behandlung von Erkrankungen eingesetzt werden, die durch Neuronenpopulationen mit einer krankhaft synchronen und oszillatorischen neuronalen Aktivität gekennzeichnet sind.
Neben der Tinnitustherapie lässt sich die Vorrichtung 10 auch zur Behandlung folgender Erkrankungen einsetzen: Depression, Epilepsie, Zwangserkrankungen, Demenzerkrankungen, Morbus Alzheimer, Autismus, Funktionsstörungen nach Schlaganfall, Schlafstörungen, Schizophrenie, Reizdarm-Syndrom, Suchterkrankungen, Borderline-Persönlichkeitsstörung, Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom, Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Syndrom, Spielsucht, Neurosen, Fresssucht, Magersucht, Essstörungen, Burnout-Syndrom, Migräne, Cluster-Kopfschmerz, allgemeiner Kopfschmerz sowie weitere Erkrankungen, die durch krankhaft gesteigerte neuronale Synchronisation gekennzeichnet sind.
Die Vorrichtung 10 besteht aus einer Steuereinheit 11 und einer Stimulationseinheit 12, die akustische Stimulationssignale erzeugt und über eine Mehrzahl von Stimulationskanälen Neuronen im Gehirn (vom Stammhirn bis zum Cortex) und/oder Rückenmark eines Patienten stimuliert. Jeder Stimulationskanal ermöglicht die Stimulation eines anderen Zielgebiets im Gehirn und/oder Rückenmark des Patienten. Während des Betriebs der Vorrichtung 10 führt die Steuereinheit 11 eine Steuerung der Stimulationseinheit 12 durch. Dazu erzeugt die Steuereinheit 11 Steuersignale, die von der Stimulationseinheit 12 entgegengenommen werden.
Die Steuereinheit 11 und die Stimulationseinheit 12 sind nicht-invasive Einheiten, d. h., während des Betriebs der Vorrichtung 10 befinden sie sich außerhalb des Körpers des Patienten und werden nicht operativ in den Körper des Patienten implantiert.
Optional kann die Vorrichtung 10 außerdem eine Evaluierungseinheit 13 zur Evaluierung eines Therapieerfolgs und eine Eingabeeinheit 14, mit welcher der Steuereinheit 11 und/oder der Evaluierungseinheit 13 Informationen und/oder Daten zur Verfügung gestellt werden können, umfassen.
Die einzelnen Komponenten der Vorrichtung 10, insbesondere die Steuereinheit 11, die Stimulationseinheit 12, die Evaluierungseinheit 13 und/oder die Eingabeeinheit 14, können baulich voneinander getrennt sein. Die Vorrichtung 10 kann daher auch als System aufgefasst werden. Zur Durchführung ihrer Aufgaben können die Steuereinheit 11 und/oder die Evaluierungseinheit 13 einen Prozessor, z. B. einen Mikrocontroller, enthalten. Die hierin beschriebenen Stimulationsverfahren können als Software-Code in einem der Steuereinheit 11 bzw. der Evaluierungseinheit 13 zugeordneten Speicher abgelegt sein.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird mit Hilfe der Vorrichtung 10 die optimale Anordnung eines oder mehrerer akustischer Therapiesignale auf der Frequenzachse bestimmt. Die Anzahl der akustischen Therapiesignale ist dabei in der Regel vorgegeben.
Die Steuereinheit 11 ist in der ersten Ausgestaltung derart ausgestaltet, dass sie eine Bandbreite eines auditorischen Filters mit einer Frequenz eines vorgegebenen Tons als Mittenfrequenz bestimmt, wobei diese Bandbreite eine Referenzbandbreite darstellt. Die Steuereinheit 11 bestimmt ferner die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals derart, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt. Anschließend wird das erste akustische Therapiesignal von der Stimulationseinheit 12 dem Patienten vorgespielt.
Das erste akustische Therapiesignal sowie alle weiteren in der gesamten Anmeldung beschriebenen akustischen Therapiesignale können entweder ein Ton, d. h. eine reine Sinusschwingung, oder ein Tongemisch, d. h. ein Schall, der sich aus Tönen beliebiger Frequenzen zusammensetzt, sein. Der Begriff Tongemisch umfasst außerdem Rauschen und Geräusche. In der Beschreibung wird aus Gründen der Einfachheit von Therapietönen gesprochen. Damit können aber auch Therapietongemische gemeint sein.
Das Überdeckungsmaß kann ein Überlapp oder ein Spalt sein. In der Beschreibung wird aus Gründen der Einfachheit von einem Überlapp gesprochen. Sofern der Überlapp einen negativen Wert aufweist, handelt es sich um einen Spalt.
Im Folgenden wird die erste Ausgestaltung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben (vgl. 13 bis 16). In dem Ausführungsbeispiel wird ein an Tinnitus leidender Patient mit Hilfe der Vorrichtung 10 behandelt. Die Frequenz des vorgegebenen Tons ist in diesem Fall die Tinnitusfrequenz f_T des von dem Patienten wahrgenommenen dominanten Tinnitustons. Als Bandbreite um eine Mittenfrequenz werden hier die ERB-Bandbreite um die Tinnitusfrequenz f_T als Referenzbandbreite bzw. die ERB-Bandbreiten um die Frequenzen der vier Therapietöne als erste, zweite, dritte bzw. vierte Bandbreite verwendet. Ferner wird der relative ERB-Überlapp verwendet, um die optimale Anordnung einer vorgegebenen Anzahl von Therapietönen auf der Frequenzachse zu bestimmen, wobei die vorgegebene Anzahl hier vier beträgt.
Die Vorgehensweise zur Ermittlung der individualisierten, Hörschwellen-adaptierten Therapietöne gemäß der ersten Ausgestaltung ist im Flussdiagramm von 13 skizziert. Zunächst wird die dominante oder die am stärksten ausgeprägteste oder die vom Patienten als am störendsten empfundene Tinnitusfrequenz f_T, z. B. durch einen Tonhöhenabgleich, ermittelt. Im Falle des Vorhandenseins mehrerer dominanter Tinnitusfrequenzen werden diese sukzessive therapiert. Höchste Priorität haben hierbei typischerweise die dominanten Tinnitusfrequenzen, welche am höchsten und/oder am störendsten sind. Die Therapietöne werden bezüglich der Tinnitusfrequenz f_T oder der benachbarten Therapietöne basierend auf dem relativen ERB-Überlapp, der aus dem Audiogramm des Patienten extrahiert wird, berechnet. Durch die Verwendung des Audiogramms wird die durch eine Hörminderung verursachte Verbreiterung der Bandbreite der auditorischen Filter berücksichtigt. Ein Lautstärkeabgleich wird durchgeführt, um die Lautstärke der Therapietöne gegenseitig aneinander anzupassen. In 13 sind am Patienten durchgeführte Messungen in Boxen mit gestrichelten Linien dargestellt, während Datenanalyse, Signalverarbeitung und Schallerzeugung in Boxen mit durchgezogen Linien dargestellt sind.
Im Ausführungsbeispiel der ersten Ausgestaltung, das im Folgenden beschrieben wird, werden vier Therapietöne eingesetzt. Gemäß einer ersten Variante des Ausführungsbeispiels wird für alle vier Therapietöne die ERB-Bandbreite der Tinnitusfrequenz f_T als Referenz verwendet und die relativen ERB-Überlappe für jeden ERB der vier Therapietöne mit dem ERB der Tinnitusfrequenz f_T werden berechnet. Die daraus erhaltenen relativen ERB-Überlappe werden als ρ(f_CR1hta, f_T), ρ(f_CR2hta, f_T), ρ(f_CR3hta, f_T) und ρ(f_CR4hta, f_T) bezeichnet, wobei ”hta” für Hörschwellen-adaptiert (im Englischen: ”hearing threshold adapted”) steht.
Durch die Analyse von Daten, die im Dokument D27 veröffentlicht sind, wurde herausgefunden, dass die folgenden relativen ERB-Überlappe für die vier Therapietöne optimale Therapieerfolge bewirken: ρ(f_CR1hta, f_T) = –0,25, ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,47, ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,58 und ρ(f_CR4hta, f_T) = –0,65. Diese Werte für den ERB-Überlapp können als vorgegebene erste, zweite, dritte bzw. vierte Werte für das Überdeckungsmaß verwendet werden. Patienten, die mit diesen ERB-Überlapp-Werten stimuliert wurden, sprachen auf die akustische CR-Neuromodulation sowohl signifikant schneller an als auch in einem wesentlich stärkere Maße verglichen mit einer akustischen CR-Neuromodulation, die andere ERB-Überlapp-Werte verwendete.
Dementsprechend können die vorstehend angegebenen ERB-Überlapp-Werte verwendet werden, um die Therapietöne mit den optimalen Frequenzen zu bestimmen. Dazu werden die vom Patienten wahrgenommene Tinnitusfrequenz f_T, die sich beispielsweise mittels eines herkömmlichen Verfahrens zur Bestimmung der Tonhöhe des Tinnitus (”pitch matching”) bestimmen lässt, und die interpolierte Hörschwelle, die sich aus dem Audiogramm des Patienten ermitteln lässt, benötigt. Mit diesen Daten können die Frequenzen der vier Therapietöne bestimmt werden, welche die vorgegebenen Bedingungen ρ(f_CR1hta, f_T) = –0,25, ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,47, ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,58 und ρ(f_CR4hta, f_T) = –0,65 erfüllen.
Die Zuordnungen ρ(f_CRjhta, f_T) = ρ ^_j für j = 1, ..., 4 mit ρ ^₁ = –0,25, ρ ^₂ = 0,47, ρ ^₃ = 0,58 und ρ ^₄ = –0,65 sind in 14 als horizontale Linien eingezeichnet. 14 ist ansonsten identisch ist mit 11. Die Schnittpunkte der vier horizontalen Linien mit dem in 14 eingezeichneten Graphen, die durch Kreise gekennzeichnet sind, geben die optimalen Frequenzen der vier Therapietöne an.
Zur Bestimmung der vier Frequenzen können die folgenden Berechnungen durchgeführt werden:

(i) Es wird bei f = f_T begonnen und die Frequenz f wird verkleinert, bis ρ(f, f_T) = ρ ^₂ auf dem Graph von 14 erreicht ist. Der Frequenzachse von 14 lässt sich dann die zugehörige Frequenz f_CR2hta entnehmen. Danach wird die Frequenz f weiter verringert, bis der Graph von 14 ρ(f, f_T) = ρ ^₁ erreicht hat. Die zugehörige Frequenz ist f_CR1hta.
(ii) Es wird wieder bei f = f_T begonnen und die Frequenz f wird vergrößert, bis ρ(f, f_T) = ρ ^₃ auf dem Graph von 14 erreicht ist. Der Frequenzachse von 14 lässt sich die zugehörige Frequenz f_CR3hta entnehmen. Danach wird die Frequenz f weiter vergrößert, bis der Graph von 14 ρ(f, f_T) = ρ ^₄ erreicht hat. Die zugehörige Frequenz ist f_CR4hta.

Allgemein gesprochen bestimmt die Steuereinheit 11 die Frequenzen des ersten bis vierten akustischen Therapiesignals f_CR1hta bis f_C42hta, indem die Steuereinheit 11 die Frequenz des jeweiligen akustischen Therapiesignals variiert, bis die Steuereinheit 11 feststellt, dass das Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Tinnitusfrequenz f_T und der Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des jeweiligen akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz den vorgegebenen Wert ρ ^₁, ρ ^₂, ρ ^₃ bzw. ρ ^₄ annimmt.
Im Rahmen der Erfindung wurden neben dem oben angegebenen Datensatz die beiden folgenden Datensätze für optimale relative ERB-Überlappe gefunden:

(i) ρ(f_CR1hta, f_T) = 0,05, ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,55, ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,65 und ρ(f_CR4hta, f_T) = –0,45
(ii) ρ(f_CR1hta, f_T) = 0,15 + ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,65 + ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,7 und ρ(f_CR4hta, f_T) = –0,35

Es sei daraufhin gewiesen, dass die hier genannten Datensätze nur drei Beispiele für relative ERB-Überlappe sind, mit denen optimale Therapieerfolge bewirkt werden können. Beispielsweise kann die akustische Stimulationstherapie auch dann noch erfolgreich sein, wenn die Werte für die relativen ERB-Überlappe innerhalb von Bereichen von ±10% oder von bis zu ±20% variiert werden.
Es hat sich gezeigt, dass der Tinnitus-ERB als Referenz für die Normalisierung verwendet werden sollte und ρ(f_CRjhta, f_T) für j = 1, ..., 4 anstelle von φ(f_CRjhta, f_T) berechnet werden sollte. φ(f_CRjhta, f_T) führt im Unterschied zu ρ(f_CRjhta, f_T) typischerweise zu suboptimalen Ergebnissen oder sogar zu überhaupt keinen Verbesserungen für den Patienten.
In 15 sind die den jeweiligen ERB begrenzenden ERB-Kanten dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. y-Achse) für die optimalen relativen ERB-Überlappe ρ(f_CR1hta, f_T) = –0,25, ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,47, ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,58 und ρ(f_CR4hta, f_T) = –0,65 sowie die Hörschwelle h des Tinnitus-Patienten aus 2 und eine Tinnitusfrequenz f_T von 2950 Hz gegen die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. x-Achse) aufgetragen. In 15 sind von oben nach unten die folgenden ERB-Bandbreiten in der angegebenen Reihenfolge dargestellt:

– ERB für den Therapieton f_CR4hta mit ERB-Kanten bei f_CR4hta/f_T ± 0,5 ERB(f_CR4hta, h) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR3hta mit ERB-Kanten bei f_CR3hta/f_T ± 0,5 ERB(f_CR3hta, h) dargestellt durch gestrichelte Linien,
– ERB für die Tinnitusfrequenz f_T mit ERB-Kanten bei 1 ± 0,5 ERB(f_T, h) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR2hta mit ERB-Kanten bei f_CR2hta/f_T ± 0,5 ERB(f_CR2hta, h) dargestellt durch strichpunktierte Linien, und
– ERB für den Therapieton f_CR1hta mit ERB-Kanten bei f_CR1hta/f_T ± 0,5 ERB(f_CR1hta, h) dargestellt durch durchgezogene Linien.

15 zeigt, dass die Überlappe bzw. Spalte zwischen den ERBs der Therapietöne sowie die Überlappe bzw. Spalte zwischen dem Tinnitus-ERB und den ERBs der Therapietöne über die gesamte Tinnitusfrequenzachse stabil sind.
16 zeigt die personalisierten, Hörschwellen-adaptierten Frequenzen der vier Therapietöne dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T. Die personalisierten Frequenzen können auch als individualisierte Frequenzen bezeichnet werden. In 16 sind von unten nach oben f_CR1hta/f_T, f_CR2hta/f_T, f_CR3hta/f_T und f_CR4hta/f_T in der angegebenen Reihenfolge durch durchgezogene Linien dargestellt. In 16 wurden die Hörschwelle h von dem Patienten aus 2 sowie eine Tinnitusfrequenz f_T von 2950 Hz und die optimalen relativen ERB-Überlappe ρ(f_CR1hta, f_T) = –0,25, ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,47, ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,58 und ρ(f_CR4hta, f_T) = –0,65 verwendet. Zum Vergleich sind in 16 außerdem die Verhältnisse zwischen den Frequenzen der Standard-Therapietönen und der Tinnitusfrequenz f_T, d. h., f_CR1/f_T = 0,766, f_CR2/f_T = 0,9, f_CR3/f_T = 1,1 und f_CR4/f_T = 1,4, von unten nach oben in der angegebenen Reihenfolge durch horizontale gestrichelte Linien dargestellt.
16 zeigt die Beziehung zwischen den Frequenzen f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 der festen Standard-Therapietönen und den Frequenzen f_CR1hta, f_CR2hta, f_CR3hta und f_CR4hta der personalisierten, Hörschwellen-adaptierten Therapietöne. Die Abstände der personalisierten, Hörschwellen-adaptierten Therapietöne f_CR1hta, f_CR2hta, f_CR3hta und f_CR4hta variieren entlang der Tinnitusfrequenzachse und können in Abhängigkeit von der Hörschwelle des Patienten breiter oder enger im Vergleich zu den Abständen der Standard-Therapietöne f_CR1, f_CR2, f_CR3 und f_CR4 sein.
Gemäß einer zweiten Variante des Ausführungsbeispiels wird die ERB-Bandbreite der Tinnitusfrequenz f_T nur als Referenz für die Therapietöne verwendet, die direkt benachbart zum ERB der Tinnitusfrequenz f_T liegen, also z. B. den beiden mittleren Therapietönen im Fall von vier Therapietönen. Für auf der Frequenzachse weiter außen liegende Therapietöne wird der relative ERB-Überlapp mit dem auf der Frequenzachse am nächsten liegenden Therapieton verwendet.
Eine Analyse der im Dokument D27 veröffentlichten Daten ergab die folgenden optimalen relativen ERB-Überlappe für die vier Therapietöne: ρ(f_CR1hta, f_T) = 0,17, ρ(f_CR2hta, f_T) = 0,47, ρ(f_CR3hta, f_T) = 0,58 und ρ(f_CR3hta, f_CR4hta) = –0,13. Patienten, die mit diesen relativen ERB-Überlapp-Werten stimuliert wurden, sprachen auf die akustische CR-Neuromodulation sowohl signifikant schneller an als auch in einem wesentlich stärkere Maße verglichen mit einer akustischen CR-Neuromodulation, die andere ERB-Überlapp-Werte verwendete. Die erste Variante und die zweite Variante des Ausführungsbeispiels bewirken im Wesentlichen dieselbe Verbesserung der akustischen CR-Therapie.
Es hat sich gezeigt, dass der ERB, der am nächsten zur Tinnitusfrequenz f_T liegt, als Referenz für die Normalisierung verwendet werden sollte und dass weiterhin die Terme ρ(f_CR1hta, f_CR2hta), ρ(f_CR2hta, f_T), ρ(f_CR3hta, f_T) und ρ(f_CR3hta, f_CR4hta) anstelle der Terme φ(f_CR1hta, f_CR2hta), φ(f_CR2hta, f_T), φ(f_CR3hta, f_T) und φ(f_CR3hta, f_CR4hta) bestimmt werden sollten, um suboptimale Ergebnisse zu vermeiden.
In einer zweiten Ausgestaltung werden mit Hilfe der Vorrichtung 10 die optimale Anzahl von mehreren akustischen Therapiesignalen und deren bestmögliche Anordnung auf der Frequenzachse ermittelt (vgl. 17 bis 22). In der zweiten Ausgestaltung werden nicht nur die optimalen Abstände zwischen den akustischen Therapiesignalen, sondern es wird auch die Lage der ganzen Gruppe von akustischen Therapiesignalen auf der Frequenzachse kalibriert. Da die zweite Ausgestaltung eine geringere Genauigkeit bei der Ermittlung der von dem Patienten wahrgenommenen Tinnitusfrequenz f_T benötigt, kann die zweite Ausgestaltung in vorteilhafter Weise bei der Behandlung von Patienten eingesetzt werden, die Schwierigkeiten bei der audiologischen Bestimmung der Tinnitusfrequenz f_T haben.
Die Steuereinheit 11 ist in der zweiten Ausgestaltung derart ausgestaltet, dass sie die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals und die Frequenz eines zweiten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer zweiten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt. Anschließend werden das erste akustische Therapiesignal und das zweite akustische Therapiesignal von der Stimulationseinheit 12 dem Patienten vorgespielt.
In der zweiten Ausgestaltung können das erste und das zweite akustische Therapiesignal sowie alle weiteren akustischen Therapiesignale jeweils entweder ein Ton, d. h. eine reine Sinusschwingung, oder ein Tongemisch sein, d. h. ein Schall, der sich aus Tönen beliebiger Frequenz zusammensetzt, insbesondere ein Rauschen oder ein Geräusch. In der Beschreibung wird aus Gründen der Einfachheit von Therapietönen gesprochen. Damit können aber auch Therapietongemische gemeint sein.
Das Überdeckungsmaß kann ein Überlapp oder ein Spalt sein. In der Beschreibung wird aus Gründen der Einfachheit von einem Überlapp gesprochen. Sofern der Überlapp einen negativen Wert hat, handelt es sich um einen Spalt.
Im Folgenden wird die zweite Ausgestaltung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben (vgl. 17 bis 22). In dem Ausführungsbeispiel wird ein an Tinnitus leidender Patient mit Hilfe der Vorrichtung 10 behandelt. Als Bandbreiten um Mittenfrequenzen werden hier die ERB-Bandbreiten um die Frequenzen der Therapietöne als erste, zweite, dritte bzw. vierte Bandbreite verwendet. Ferner wird der relative ERB-Überlapp verwendet, um die optimale Anzahl von Therapietönen und deren optimale Anordnung auf der Frequenzachse zu bestimmen.
Die Vorgehensweise zur Ermittlung der optimalen Anzahl von Therapietönen und deren optimale Anordnung auf der Frequenzachse gemäß einer ersten Variante des Ausführungsbeispiels ist im Flussdiagramm von 17 skizziert. Die Frequenzachse in 17 zeigt die tonotope Organisation des primären auditorischen Cortex an. Eine Neuronenpopulation 1 im primären auditorischen Cortex, die eine krankhaft synchrone und oszillatorische neuronale Aktivität aufweist, soll durch eine gezielte akustische Stimulation, insbesondere ein akustische CR-Stimulation, desynchronisiert werden.
Begonnen wird mit einem ersten und einem zweiten Therapieton in der Nähe der Frequenz f_T des von dem Patienten wahrgenommenen dominanten Tinnitustons.
Die Bestimmung der Tinnitusfrequenz f_T sollte zumindest so genau sein, dass die von dem ersten und dem zweiten Therapieton aktivierten Subpopulationen 2 und 3 entweder innerhalb oder hinreichend nahe, d. h., z. B. durch Verbindungen über eine oder mehrere Synapsen verbunden, bei der Neuronenpopulation 1 mit der krankhaft synchronen und oszillatorischen neuronalen Aktivität liegen oder durch Nervenbahnen direkt mit der Neuronenpopulation 1 verbunden sind.
Die Stimulation mit nur zwei Therapietönen kann unter Umständen noch nicht ausreichend sein, um eine vollständige Desynchronisation der Neuronenpopulation 1 und ein vollständiges Verschwinden der Tinnitussymptome zu erzielen, jedoch lassen sich durch eine derartige Stimulation typischerweise erste Therapieerfolge erzielen in dem Sinne, dass die krankhaft synchrone und oszillatorische neuronale Aktivität und die Tinnitussymptome reduziert werden. In der zweiten Ausgestaltung werden dem ersten und dem zweiten Therapieton sukzessive weitere Therapietöne hinzugefügt, wobei bei jedem hinzugefügten Therapieton mittels der Evaluierungseinheit 13 überprüft wird, ob der Therapieerfolg durch den hinzugefügten Therapieton verbessert wurde. Die zusätzlichen Therapietöne können auf beiden Seiten (bzgl. der Frequenzachse) den ersten und zweiten Therapietöne hinzugefügt werden.
In dem in 17 gezeigten Ausführungsbeispiel wird dem ersten und dem zweiten Therapieton ein dritter Therapieton hinzugefügt, der die Subpopulation 4 stimuliert. Die Frequenz des dritten Therapietons ist hier kleiner als die Frequenzen des ersten und des zweiten Therapietons. Der Patient wird anschließend mit einer CR-Stimulation stimuliert, die aus den drei Therapietönen gebildet wird (vgl. weiter unten die Beschreibung zu 23, wobei N = 3 gilt, d. h., über drei Stimulationskanäle stimuliert wird). Dabei wird mittels der Evaluierungseinheit 13 festgestellt, dass durch die Hinzufügung des dritten Therapietons die Desynchronisation der Neuronenpopulation 1 weiter erhöht wird und die Tinnitussymptome weiter reduziert werden. Dementsprechend wird der dritte Therapieton beibehalten und nicht verworfen. Ferner kann daraus der Schluss gezogen werden, dass die von dem dritten Therapieton stimulierte Subpopulation 4 innerhalb oder hinreichend nahe bei der Ziel-Neuronenpopulation 1 liegt oder zumindest durch Nervenbahnen direkt mit der Ziel-Neuronenpopulation 1 verbunden ist.
Anschließend werden den ersten drei Therapietönen noch ein vierter Therapieton, der eine Subpopulation 5 stimuliert, und ein fünfter Therapieton, der eine Subpopulation 6 stimuliert, hinzugefügt. Bei der CR-Stimulation mit den entsprechenden Sätzen von Therapietönen (vgl. weiter unten die Beschreibung zu 23, wobei N = 4 gilt, d. h., über vier Stimulationskanäle stimuliert wird) wird jedoch festgestellt, dass in beiden Fällen der Stimulationserfolg nicht weiter erhöht wird. Die beiden Subpopulationen 5 und 6 haben folglich einen nur geringen Überlapp mit der Neuronenpopulation 1. Daher werden der vierte und der fünfte Therapieton von der Steuereinheit 11 verworfen.
Im Ergebnis werden für die Stimulation des Patienten der erste, der zweite und der dritte Therapieton ausgewählt und mit diesen Therapietönen wird eine geeignete CR-Stimulation durchgeführt.
Zu beachten ist, dass die Frequenzen der oben genannten Therapietöne so gewählten werden, dass ihre ERB-Bandbreiten einen vorgegebenen Überlapp mit der ERB-Bandbreite des jeweils benachbarten Therapietons aufweisen. Zur Hervorhebung dieses Zusammenhang berühren in 17 benachbarte Subpopulationen einander, d. h., die mit den ERBs in Beziehung stehenden Subpopulationen weisen den gleichen räumlichen Abstand zu den jeweils benachbarten Subpopulationen auf. Der in 17 dargestellte räumliche Abstand dient jedoch lediglich illustrativen Zwecken.
Ein Abgleichverfahren zur Bestimmung der Tonhöhe des Tinnitus (”pitch matching”) liefert die dominante oder die am stärksten ausgeprägteste oder die von dem Patienten als am störendsten empfundene Tinnitusfrequenz f_T. Ein Paar von ersten und zweiten Therapietönen mit den Frequenzen f_CR2hta und f_CR3hta, welche die Subpopulationen 2 und 3 stimulieren, wird dann berechnet in Bezug auf die Tinnitusfrequenz f_T oder benachbarte Therapietöne basierend auf einem vorgegebenen Wert für den relativen ERB-Überlapp, der aus dem Audiogramm des Patienten extrahiert worden ist, wodurch die Hörschwellen-bedingte Verbreiterung der auditorischen Filter berücksichtigt wird.
Die Lautstärke des ersten und des zweiten Therapietons werden aneinander mittels eines Lautstärkeabgleichs angepasst. Ferner wird der Therapieerfolg bewertet, z. B. mittels einer klinischen Bewertung (”clinical scores”), insbesondere einer visuellen Analogskala-Bewertung (”visual analogue scale scores”) für Lautstärke und/oder Belästigung (vgl. Dokument D1) oder einem Tinnitus-Fragebogen (vgl. Dokument D2), und/oder objektiven Mitteln, wie z. B. einer elektrophysiologischen Messung, insbesondere einer Elektroenzephalographie (EEG)- oder Elektromyographie(EMG)- oder Magnetenzephalographie(MEG)-Messung.
Beispielsweise kann die neuronale Aktivität der Neuronenpopulation 1 mittels nicht-invasiver Sensoren gemessen werden, z. B. chronisch oder intermittent genutzten EEG-, EMG- oder MEG-Sensoren. Die neuronale Aktivität kann auch durch Detektion charakteristischer Bewegungsmuster wie Tremor, Akinese oder epileptische Anfälle mit Hilfe eines Akzelerometers oder Gyroskops oder indirekt durch Messung der Aktivierung des autonomen Nervensystems mittels Messung des Hautleitwiderstands ermittelt werden.
Alternativ, aber weniger bevorzugt können die Sensoren in den Körper des Patienten implantiert sein. Als invasive Sensoren können beispielsweise epikortikale Elektroden, Tiefenhirnelektroden zur Messung von z. B. lokalen Feldpotentialen, sub- oder epidurale Hirnelektroden, subkutane EEG-Elektroden und sub- oder epidurale Rückenmarkselektroden dienen.
Die Evaluierungseinheit 13 kann derartige Sensoren enthalten oder aber es können der Evaluierungseinheit 13 Informationen bzw. Daten über die Eingabeeinheit 14 zugeführt werden, mit denen die Evaluierungseinheit 13 den Stimulationserfolg ermitteln kann. Beispielsweise kann die Evaluierungseinheit 13 eine erfolgreiche Stimulation feststellen, wenn durch die Stimulation die Synchronität der Neuronenpopulation 1 um mindestens einen vorgegebenen Wert reduziert wurde.
Wie in 17 schematisch dargestellt werden weitere Therapietöne den zuvor bereits ausgewählten Therapietönen hinzugefügt. Wenn der Therapieerfolg dadurch um einen bestimmten Wert erhöht wird, z. B. die Synchronität der Neuronenpopulation 1 um mindestens einen vorgegebenen Wert reduziert wird, werden die Therapietöne beibehalten und ansonsten verworfen.
Die Hinzufügung eines weiteren Therapietons wird beispielsweise dann als Erfolg bewertet, wenn die klinischen Bewertungen oder die objektiven elektrophysiologischen Messungen eine Verbesserung um z. B. mindestens 5% oder 10% oder 15% etc. anzeigen.
Um verlässliche Ergbenisse zu erhalten, kann die Bewertung des Therapieerfolgs mehrfach wiederholt werden.
In der vorliegenden Ausgestaltung wird ein vorgegebener Wert für den relativen ERB-Überlapp für alle benachbarten Therapietöne verwendet. Für den vorgegebenen Wert für den ERB-Überlapp ρ(f_CRjhta, f_CRj+1hta) benachbarter Therapietöne kann z. B. ein Wert aus den Werten 0,35, 0,47, 0,58, 0,65 und 0,71 ausgewählt werden. Jedoch können noch Behandlungserfolge erzielt werden, wenn diese Werte innerhalb von Bereichen von ±10% oder von bis zu ±25% variiert werden. Die Frequenzen benachbarter Therapietöne werden beispielsweise ermittelt, indem die Steuereinheit 11 die Frequenz der benachbarten Therapietöne variiert, bis die Steuereinheit 11 feststellt, dass der ERB-Überlapp ρ(f_CRjhta, f_CRj+1hta) der benachbarten Therapietöne den ausgewählten Wert für den ERB-Überlapp annimmt. Vorteilhaft ist es, wenn bei der Wahl der ersten beiden Therapietöne, welche die Subpopulationen 2 und 3 in 17 reizen, nicht nur deren wechselseitiger relativer ERB-Überlapp bestimmt wird, sondern noch zusätzlich das Kriterium, dass der relative ERB-Überlapp jeweils beider Töne mit dem Tinnitus-ERB (in Relation zum Tinnitus-ERB) identisch oder möglichst ähnlich bzw. gleich ist. Diese Randbedingung ”verankert” das erste Paar von Therapietönen in balancierter Weise, d. h. auf die Ausdehnung des Tinnitus-ERBs abgestimmt, an der Tinnitusfrequenz f_T.
Die Vorgehensweise zur Ermittlung der individualisierten, Hörschwellen-adaptierten Therapietöne mit der Kalibrierung sowohl der Anzahl als auch der Frequenzabstände der Therapietöne gemäß der ersten Variante der zweiten Ausgestaltung ist im Flussdiagramm von 18 skizziert. Zunächst wird die dominante oder die am stärksten ausgeprägteste oder die von dem Patienten als am störendsten empfundene Tinnitusfrequenz f_T, z. B. durch einen Tonhöhenabgleich, ermittelt. Ein erster und ein zweiter Therapieton werden anschließend in Bezug auf die Tinnitusfrequenz f_T oder benachbarte Therapietöne basierend auf einem vorgegebenen Wert für den relativen ERB-Überlapp berechnet, wobei der ERB-Überlapp aus dem Audiogramm des Patienten extrahiert wird und dadurch die Hörschwellen-bedingte Verbreiterung der auditorischen Filter berücksichtigt wird. Der Therapieerfolg wird mittels einer CR-Stimulation (mit zwei Stimulationskanälen) bewertet und es werden weitere Therapietöne auf der linken oder der rechten Seite der Frequenzachse hinzugefügt. Falls der Therapieerfolg durch die Hinzufügung eines Therapietons auf der linken oder der rechten Seite der Frequenzachse nicht weiter verbessert wird, wird auf der jeweiligen Seite kein weiterer Therapieton hinzugefügt. In 18 sind am Patienten durchgeführte Messungen sowie Evaluierungen in Boxen mit gestrichelten Linien dargestellt, während Datenanalyse, Signalverarbeitung und Schallerzeugung in Boxen mit durchgezogen Linien dargestellt sind.
In 19 ist die Vorgehensweise zur Ermittlung der optimalen Anzahl von Therapietönen und deren optimale Anordnung auf der Frequenzachse gemäß einer zweiten Variante des Ausführungsbeispiels der zweiten Ausgestaltung skizziert. Bei der zweiten Variante kann im Vergleich zur ersten Variante des Ausführungsbeispiels der relative ERB-Überlapp ρ(f_CRjhta, f_CRj+1hta) benachbarter Therapietöne kalibriert werden. In einem ersten Schritt wird der relative ERB-Überlapp ρ(f_CR2ta, f_CR3hta) des ersten und des zweiten Therapietons, durch welche die Subpopulationen 2 und 3 stimuliert werden, kalibriert. Dazu werden mehrere CR-Stimulationen mit den beiden Therapietönen und jeweils unterschiedlichen Werten für den relativen ERB-Überlapp ρ(f_CR2ta, f_CR3hta) durchgeführt. Die Werte für den relativen ERB-Überlapp ρ(f_CR2ta, f_CR3hta) können beispielsweise aus folgenden Werten ausgewählt werden: 0,35, 0,47, 0,58, 0,65 und 0,71. Anschließend wird derjenige Wert für den relativen ERB-Überlapp ausgewählt, bei dem die CR-Stimulation den größten Therapieerfolg zeigte. Alternativ kann der relative ERB-Überlapp ρ(f_CR2ta, f_CR3hta) auch kontinuierlich und/oder schrittweise variiert werden und der Wertebereich ausgewählt werden, bei dem sich die besten Behandlungserfolge zeigen. In einer weiteren Alternative kann der relative ERB-Überlapp variiert werden, bis eine ausreichende Reduzierung, z. B. 10% oder 7% oder 5%, der synchronen EEG-Leistung beobachtet wird. Vorteilhaft ist es, wenn bei der Wahl der ersten beiden Therapietöne, welche die Subpopulationen 2 und 3 in 17 reizen, nicht nur deren wechselseitiger relativer ERB-Überlapp berücksichtigt wird, sondern noch zusätzlich das Kriterium, dass der relative ERB-Überlapp jeweils beider Therapietöne mit dem Tinnitus-ERB (in Relation zum Tinnitus-ERB) identisch oder zumindest möglichst ähnlich oder gleich ist. Diese Randbedingung ”verankert” das erste Paar von Therapietönen in balancierter Weise, d. h. auf die Ausdehnung des Tinnitus-ERB abgestimmt, an der Tinnitusfrequenz f_T. Dieser individuell mit Hilfe des ersten und zweiten Therapietons ermittelte Wert für den relativen ERB-Überlapp wird anschließend für alle weiteren Therapietöne verwendet. Ansonsten wird genauso wie in 17 vorgegangen.
Die Vorgehensweise zur Ermittlung der individualisierten, Hörschwellen-adaptierten Therapietöne mit der Kalibrierung der Anzahl der Therapietöne, der Frequenzabstände der Therapietöne und der relativen ERB-Überlappe von benachbarten Therapietönen gemäß der zweiten Variante der zweiten Ausgestaltung ist im Flussdiagramm von 20 skizziert. Zunächst wird die dominante oder die am stärksten ausgeprägteste oder die von dem Patienten als am störendsten empfundene Tinnitusfrequenz f_T, z. B. durch einen Tonhöhenabgleich, ermittelt. Ein erster und ein zweiter Therapieton werden anschließend in Bezug auf die Tinnitusfrequenz f_T oder benachbarte Therapietöne basierend auf einem vorgegebenen Wert für den relativen ERB-Überlapp berechnet, wobei der ERB-Überlapp aus dem Audiogramm des Patienten extrahiert wird und dadurch die Hörschwellen-bedingte Verbreiterung der auditorischen Filter berücksichtigt wird. Ein Lautstärkenabgleich wird durchgeführt, um die Lautstärke beider Therapietöne aneinander anzupassen, und der Therapieerfolg wird mittels einer CR-Stimulation mit den beiden Therapietönen bewertet. Anschließend wird der relative ERB-Überlapp beider Therapietöne kalibriert. Der dabei ermittelte Wert für den optimalen relativen ERB-Überlapp wird danach für die Hinzufügung aller weiteren Therapietöne verwendet. Weitere Therapietöne werden auf der linken oder der rechten Seite der Frequenzachse hinzugefügt und der jeweils erzielte Stimulationserfolg wird mit Hilfe einer CR-Stimulation bewertet. Falls der Therapieerfolg durch die Hinzufügung eines Therapietons auf der linken oder der rechten Seite der Frequenzachse nicht weiter verbessert wird, wird auf der jeweiligen Seite kein weiterer Therapieton hinzugefügt. In 20 sind am Patienten durchgeführte Messungen sowie Evaluierungen in Boxen mit gestrichelten Linien dargestellt, während Datenanalyse, Signalverarbeitung und Schallerzeugung in Boxen mit durchgezogen Linien dargestellt sind.
Im Prinzip kann der optimale ERB-Überlapp für jeden hinzugefügten Therapieton neu kalibriert werden. Dies ist jedoch zeitaufwändig und geht über typische Zeitbegrenzungen bei einer klinischen/audiologischen Anwendung hinaus.
Die in 15 dargestellte ERB-Anordnung führt zu verbesserten Behandlungserfolgen. Jedoch kann die Anordnung der verschiedenen Therapietöne immer noch unbalanciert sein. Beispielsweise existiert kein Überlapp zwischen dem ERB des Therapietons f_CR4hta und dem ERB des Therapietons f_CR3hta, wohingegen der ERB des Therapietons f_CR2hta und der ERB des Therapietons f_CR1hta überlappen. Überraschenderweise wurde herausgefunden, dass eine balanciertere, Tinnitus-ERB-zentrierte Anordnung der Therapietöne vorteilhafter für das Behandlungsergebnis ist und bezüglich der Parametrisierung und damit Kalibrierung, da nur zwei Parameter, der Streckungsfaktor des Tinnitus-ERB und die Anzahl der Therapietöne, benötigt werden, die in das Ziel-ERB eingefügt werden müssen. Das gestreckte Tinnitus-ERB wird als Ziel-ERB bezeichnet. Um eine personalisierte, Tinnitus-ERB-zentrierte, Hörschwellen-adaptierte und balancierte Anordnung der Therapietöne zu erhalten, geht man wie in 13 vor und fährt danach beispielsweise folgendermaßen fort.
Zunächst wird der Ziel-ERB definiert, indem der Tinnitus-ERB mittels eines Streckungsfaktors verbreitert wird. Der Streckungsfaktor verhindert unvorteilhaft enge Abstände zwischen den Therapietönen. Folgende Werte für den Streckungsfaktor sind beispielsweise im Fall von 4 Therapietönen vorteilhaft: 1,5, 2,0, 2,25 und 2,5. Gute Ergebnis können jedoch noch erzielt werden, wenn der Streckungsfaktor in einem Bereich von bis zu ±15% variiert wird. Das Ziel ist hier, die 4 Therapietöne in dem Ziel-ERB so zu platzieren, dass die Anordnung ausgewogen bzw. balanciert ist. Die Frequenzen der zu bestimmenden vier Therapietöne werden im Folgenden mit f_CR1hb, f_CR2hb, f_CR3hb und f_CR4hb bezeichnet, wobei ”hb” für Hörschwellen-adaptiert, balanciert (im Englischen: ”hearing threshold adapted, balanced”) steht.
Es werden zwei Therapietöne mit den Frequenzen f_CR2hb und f_CR3hb ausgewählt, die folgende Bedingungen erfüllen:

(i) Der Überlapp der ERBs der beiden inneren Therapietöne mit den Frequenzen f_CR2hb und f_CR3hb ist nicht verschwindend und symmetrisch (Symmetriebedingung).
(ii) Der gegenseitige ERB-Überlapp der beiden Therapietöne mit den Frequenzen f_CR2hb und f_CR3hb (in Bezug auf den kleineren ERB) ist – identisch mit dem Überlapp des ERB des Therapietons mit der Frequenz f_CR1hb und dem ERB des Therapietons mit der Frequenz f_CR2hb (in Bezug auf den inneren ERB, d. h. den ERB des Therapietons mit der Frequenz f_CR2hb) und – identisch mit dem Überlapp des ERB des Therapietons mit der Frequenz f_CR3hb und dem ERB des Therapietons mit der Frequenz f_CR4hb (in Bezug auf den inneren ERB, d. h. den ERB des Therapietons mit der Frequenz f_CR3hb).

Unendlich viele balancierte Anordnungen von Therapietönen erfüllen die Bedingungen (i) und (ii). Die Anordnung der Therapietöne wird mit Hilfe folgender Nebenbedingungen ausgewählt: Es werden die maximalen relative Überlapp-Parameter gesucht, die folgende Bedingungen erfüllen:

– Die Frequenz des niedrigsten Therapietons, d. h. die Frequenz f_CR1hb, ist höher als die untere Kante des Tinnitus-ERB.
– Die Frequenz des höchsten Therapietons, d. h. die Frequenz f_CR4hb, ist niedriger als die obere Kante des Tinnitus-ERB.

In 21 sind die den jeweiligen ERB begrenzenden ERB-Kanten dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. y-Achse) für die personalisierte, Tinnitus-ERB-zentrierte, Hörschwellen-adaptierte und balancierte Anordnung der Therapietöne mit einem Streckungsfaktor von 1,5 gegen die Tinnitusfrequenz f_T (vgl. x-Achse) aufgetragen. Es wurden die Hörschwelle h des Tinnitus-Patienten aus 2 und eine Tinnitusfrequenz f_T von 2950 Hz verwendet. In 21 sind von oben nach unten die folgenden ERB-Bandbreiten in der angegebenen Reihenfolge dargestellt:

– ERB für den Therapieton f_CR4hb mit ERB-Kanten bei f_CR4hb/f_T ± 0,5 ERB(f_CR4hb, h) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR3hb mit ERB-Kanten bei f_CR3hb/f_T ± 0,5 ERB(f_CR3hb, h) dargestellt durch gestrichelte Linien,
– ERB für die Tinnitusfrequenz f_T mit ERB-Kanten bei 1 ± 0,5 ERB(f_T, h) dargestellt durch durchgezogene Linien,
– ERB für den Therapieton f_CR2hb mit ERB-Kanten bei f_CR2hb/f_T ± 0,5 ERB(f_CR2hb, h) dargestellt durch strichpunktierte Linien, und
– ERB für den Therapieton f_CR1hb mit ERB-Kanten bei f_CR1hb/f_T ± 0,5 ERB(f_CR1hb, h) dargestellt durch durchgezogene Linien.

22 zeigt die personalisierten, Tinnitus-ERB-zentrierten, Hörschwellen-adaptierten und balancierten Frequenzen der Therapietöne dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T. Es wurden die Hörschwelle h des Tinnitus-Patienten aus 2, eine Tinnitusfrequenz f_T von 2950 Hz und ein Streckungsfaktor von 1,5 verwendet. In 16 sind von unten nach oben f_CR1hb/f_T ('d'), f_CR2hb/f_T ('c'), f_CR3hb/f_T ('b') und f_CR4hb/f_T ('a') in der angegebenen Reihenfolge durch durchgezogene Linien dargestellt. Die untere Kante ('e') und die obere Kante ('a') des Ziel-ERBs dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T umfassen die vier Frequenzen der Therapietöne. Zu beachten ist, dass f_CR4hb/f_T und die obere Kante des Ziel-ERBs dividiert durch die Tinnitusfrequenz f_T zusammenfallen ('a'). Zum Vergleich sind in 22 außerdem die Verhältnisse zwischen den Frequenzen der Standard-Therapietönen und der Tinnitusfrequenz f_T, d. h. f_CR1/f_T = 0,766, f_CR2/f_T = 0,9, f_CR3/f_T = 1,1 und f_CR4/f_T = 1,4, von unten nach oben in der angegebenen Reihenfolge durch horizontale gestrichelte Linien dargestellt. Die Frequenzen f_CR1hb, f_CR2hb, f_CR3hb und f_CR4hb liegen innerhalb des Ziel-ERBs, d. h. innerhalb des mit dem Streckungsfaktor von 1,5 verbreiterten Tinnitus-ERBs.
Im Prinzip können auch der größere ERB und/oder der äußere ERB bezogen auf die Tinnitusfrequenz f_T als Referenz verwendet werden. Anstelle einer symmetrischen Anordnung mit einer geraden Anzahl von, beispielsweise vier, Therapietönen kann auch eine ungerade Anzahl von Therapietönen verwendet werden, wobei ein Therapieton, in der Regel der mittlere Therapieton, direkt auf die Tinnitusfrequenz f_T zielt.
Die Erfindung ermöglicht eine effektive und schnelle Kalibrierung der Therapietöne. Z. B. können vier Therapietöne in ein Ziel-ERB mit beispielsweise einem Streckungsfaktor von 1,5 wie oben beschrieben eingepasst werden. Die ERBs von benachbarten Therapietönen haben einen identischen relativen Überlapp. Auf der linken und der rechten Seite werden dann weitere Therapietöne hinzugefügt mit dem gleichen relativen ERB-Überlapp, wie dies in den 17 und 18 gezeigt ist. Hinzugefügte Therapietöne werden verworfen, wenn der Therapieerfolg sich nicht um einen Mindestwert, z. B. zusätzliche 5% oder 10% oder 15% oder 25%, verbessert.
Die Vorrichtung 10 eignet sich neben der Behandlung von Tinnitus auch zur Behandlung anderer Erkrankungen, die durch krankhaft gesteigerte neuronale Synchronisation gekennzeichnet sind. Zu diesen Erkrankungen zählen Depression, Epilepsie, Zwangserkrankungen, Demenzerkrankungen, Morbus Alzheimer, Autismus, Funktionsstörungen nach Schlaganfall, Schlafstörungen, Schizophrenie, Reizdarm-Syndrom, Suchterkrankungen, Borderline-Persönlichkeitsstörung, Aufmerksamkeits-Defizit-Syndrom, Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Syndrom, Spielsucht, Neurosen, Fresssucht, Magersucht, Essstörungen, Burnout-Syndrom, Migräne, Cluster-Kopfschmerz und allgemeiner Kopfschmer.
Zur Behandlung der vorstehenden Erkrankungen wird wie folgt vorgegangen:

(i) Es wird ein Frequenzbereich mit einer Hörminderung ≤ 50 dB HL oder ein Sprachbereich von z. B. 250 bis 6000 Hz oder ein Bereich über dem Sprachbereich mit einer Hörminderung ≤ 50 dB HL oder ein von dem Patienten bevorzugter Frequenzbereich (nicht als lästig bzw. störend wahrgenommen, nicht das Sprachverständnis störend, nicht Hyperakusis hervorrufend etc.) ausgewählt.
(ii) Es wird entweder willkürlich oder durch einen Arzt oder Audiologen eine Frequenz ausgewählt und diese Frequenz wird als Frequenz des vorgegebenen Tons, d. h. als Tinnitusfrequenz f_T definiert.
(iii) Die in den 13, 18 und 20 beschriebenen Schritte werden mit der ausgewählten Frequenz als Tinnitusfrequenz f_T durchgeführt.

Die mittels der Erfindung erhaltenen Therapietöne werden in einer CR-Stimulation eingesetzt. Beispielhaft zeigt 23 eine CR-Stimulation, bei der in vier Stimulationskanälen 21 bis 24 Sequenzen von Therapietönen 31 bis 34 erzeugt werden. In jedem der Stimulationskanäle 21 bis 24 werden Therapietöne 31 bis 34 mit einer bestimmten Frequenz erzeugt, d. h. jeder der Therapiekanäle 21 bis 24 stimuliert eine bestimmte Subpopulation in der Zielregion im Gehirn des Patienten. Beispielsweise werden im Therapiekanal 21 die Therapietöne 31 mit der Frequenz f_CR1ha oder f_CR1hb, im Therapiekanal 22 die Therapietöne 32 mit der Frequenz f_CR2ha oder f_CR2hb, im Therapiekanal 23 die Therapietöne 33 mit der Frequenz f_CR3ha oder f_CR3hb und im Therapiekanal 24 die Therapietöne 34 mit der Frequenz f_CR4ha oder f_CR4hb erzeugt.
In 23 sind untereinander die in den Stimulationskanälen 21 bis 24 erzeugten Therapietöne 31 bis 34 gegen die Zeit t aufgetragen. Die Sequenzen werden in einem vorgegebenen Zeitraster, das aus aufeinanderfolgenden Zyklen besteht, erzeugt. Die einzelnen Zyklen sind in 23 durch gestrichelte Linien voneinander abgegrenzt. Jeder Zyklus weist die Länge T_stim auf. In jedem Zyklus, in dem eine Stimulation erfolgt, wird in den Stimulationskanälen 21 bis 24 zusammen genau eine Sequenz von Therapietönen 31 bis 34 erzeugt und in jedem Stimulationskanal 21 bis 24 wird genau ein Therapieton erzeugt, d. h., jede Sequenz besteht in dem vorliegenden Beispiel aus einer Abfolge von vier zeitversetzten Therapietönen 31 bis 34, die insbesondere in jeweils unterschiedlichen Stimulationskanälen 21 bis 24 generiert werden, wobei sich der Zeitversatz insbesondere auf die Anfangszeitpunkte der Therapietöne 31 bis 34 beziehen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reihenfolge der Stimulationskanäle 21 bis 24, in denen die Therapietöne 31 bis 34 innerhalb der jeweiligen Sequenz erzeugt werden, z. B. nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen variiert. Als vorteilhaft, insbesondere bei niedrigen Reizintensitäten, hat sich erwiesen, wenn die Reihenfolge der Stimulationskanäle 21 bis 24 von Zyklus zu Zyklus randomisiert variiert wird. Eine unterschiedliche Füllung der in 23 gezeigten Balken, welche die Therapietöne 31 bis 34 symbolisieren, zeigt eine Variation der Reihenfolge an.
Die CR-Stimulation kann kontinuierlich erfolgen, d. h., in aufeinander folgenden Zyklen werden stets Sequenzen von Therapietönen 31 bis 34 erzeugt. Alternativ können aber auch Pausen während der CR-Stimulation, insbesondere während ganzer Zyklen, eingehalten werden, in denen keine Stimulation mit den Therapietönen 31 bis 34 erfolgt.
Jeder der vier Stimulationskanäle 21 bis 24 stimuliert eine jeweilige der in 3 bis 6 dargestellten Subpopulationen 2 bis 5 der krankhaften Neuronenpopulation 1. Während der Zyklen, in denen die Sequenzen konstant sind, wird in jedem der Stimulationskanäle 21 bis 24 der jeweilige Therapieton 31 bis 34 periodisch mit der Periode T_stim appliziert. Die Therapietöne 31 bis 34 bewirken eine Phasenrücksetzung der neuronalen Aktivität der jeweils stimulierten Subpopulation 2 bis 5. Ferner beträgt die zeitliche Verzögerung zwischen innerhalb einer Sequenz zeitlich direkt aufeinanderfolgenden, in unterschiedlichen Stimulationskanälen erzeugten Therapietönen T_stim/4, da in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Stimulationskanäle 21 bis 24 für die CR-Stimulation eingesetzt werden. Für den allgemeinen Fall von N (N ≥ 2) für die Stimulation verwendeten Stimulationskanälen würde die zeitliche Verzögerung zwischen innerhalb einer Sequenz zeitlich direkt aufeinanderfolgenden, in unterschiedlichen Stimulationskanälen erzeugten Therapietönen T_stim/N betragen (von diesem Wert kann auch um z. B. bis zu ±5%, ±10% oder ±20% abgewichen werden). Die zeitliche Verzögerung T_stim/N kann sich auf die Anfangszeitpunkte der Therapietöne beziehen. Die in unterschiedlichen Stimulationskanälen erzeugten Therapietöne können bis auf die unterschiedlichen Startzeitpunkte und die Frequenzen identisch sein.
Die Periode T_stim, die zum einen die Dauer eines Zyklus und zum anderen die Periode angibt, mit der gleich bleibende Sequenzen sowie die in einem jeweiligen Stimulationskanal 21 bis 24 generierten Therapietöne 31 bis 34 wiederholt werden, kann nahe bei der mittleren Periode der pathologischen Oszillation der Neuronenpopulation 1 mit der krankhaft synchronen und oszillatorischen neuronalen Aktivität liegen bzw. um bis zu ±5%, ±10% oder ±20% von der mittleren Periode abweichen. Typischerweise liegt die Frequenz f_stim = 1/T_stim im Bereich von 1 bis 30 Hz. Die Periode der pathologischen Oszillation der zu stimulierenden Neuronenpopulation 1 kann, beispielsweise mittels EEG, gemessen werden. Es ist aber auch möglich, für die Periode der pathologischen Oszillation Literatur- oder Erfahrungswerte, die sich auf die jeweilige, zu behandelnde Krankheit beziehen, zu verwenden.
In 23 ist beispielhaft eine CR-Stimulation dargestellt, bei der in vier Stimulationskanälen Therapietöne erzeugt werden, d. h., N = 4 gilt. Die Anzahl N der Stimulationskanäle kann jedoch auch anders gewählt werden (mit N ≥ 2). So kann eine CR-Stimulation mit genau zwei Stimulationskanälen, d. h. N = 2, durchgeführt werden, falls z. B. in der Ausgestaltung nach 13 die Stimulation mit nur zwei Therapietönen vorgesehen ist, oder aber um in den Ausgestaltungen nach den 17 und 19 die ersten beiden Therapietöne, welche die Subpopulationen 2 und 3 reizen, auszutesten. Weiterhin kann eine CR-Stimulation mit genau drei Stimulationskanälen, d. h. N = 3, durchgeführt werden. Eine CR-Stimulation mit drei Stimulationskanälen kann z. B. in der Ausgestaltung nach 13 gewünscht sein oder kann in den Ausgestaltungen nach den 17 und 19 dazu dienen, die CR-Stimulation mit drei Therapietönen, die z. B. die Subpopulationen 2, 3 und 4 reizen, auszutesten. Das Stimulationsmuster bei der CR-Stimulation über zwei oder drei Stimulationskanäle entspricht im Wesentlichen dem in 23 dargestellten Muster mit dem Unterschied, dass jede Sequenz aus zwei Therapietönen für N = 2 bzw. drei Therapietönen für N = 3 besteht und demnach in Zyklen, in denen stimuliert wird, zwei bzw. drei Therapietöne erzeugt werden und dass die zeitliche Verzögerung zwischen innerhalb einer Sequenz zeitlich direkt aufeinanderfolgenden, in unterschiedlichen Stimulationskanälen erzeugten Therapietönen gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung T_stim/2 bzw. T_stim/3 beträgt.
Wie oben beschrieben bewirken die Therapietöne bei der CR-Stimulation ein Zurücksetzen, einen sogenannten Reset, der Phase der neuronalen Aktivität der stimulierten Neuronen. Mit Hilfe der von einem Sensor, z. B. einem EEG- oder einem MEG-Sensor, aufgenommenen Messsignale kann die von den Therapietönen bewirkte Phasenrücksetzung überprüft werden. Eine derartige Untersuchung kann vor der eigentlichen therapeutischen CR-Neurostimulation vorgenommen werden. Damit ein Therapieton, dessen Frequenz mit den hierin beschriebenen Verfahren ermittelt wurde, eine Phasenrücksetzung bewirkt, kann beispielsweise die Amplitude, d. h. die Lautstärke des Therapietons variiert werden, bis anhand der im Folgenden beschriebenen Methoden eine Phasenrücksetzung der mit dem Therapieton stimulierten Neuronen festgestellt wird.
Dazu wird über einen Sensor ein Signal gemessen, welches die Aktivität der über den j-ten Stimulationskanal stimulierten Subpopulation hinreichend repräsentiert. Man erhält dieses Signal entweder direkt von der Subpopulation über eine nicht-invasive Messung, z. B. über EEG- oder MEG-Elektroden, oder eine invasive Messung, z. B. über implantierte Elektroden, als Oberflächen-EEG oder als lokales Feldpotential über Tiefenelektroden. Das Signal kann auch indirekt über die Messung einer mit der Aktivität der stimulierten Subpopulation korrelierten Größe ermittelt werden. Hierzu eignen sich z. B. EEG-/MEG-/LFP-Signale der neuronalen Aktivität einer mit dieser Subpopulation eng gekoppelten anderen Neuronenpopulation.
Da neuronale Signale typischerweise rhythmische Aktivität in unterschiedlichen Frequenzbändern enthalten, ist es in solchen Fällen vorteilhaft, z. B. mittels Bandpassfilterung oder wavelet-Analyse oder empirical mode decomposition das Signal x_j(t), welches die pathologische oszillatorische Aktivität der vom j-ten Stimulationskanal stimulierten Subpopulation repräsentiert, zu ermitteln.
Ein nur wenig aufwändiges Vorgehen, um eine Phasenrücksetzung zu überprüfen, besteht darin, die gemittelte Reizantwort zu bestimmen. Hierzu wird zu den Zeiten τ₁, τ₂, ..., τ_l ein Therapieton mit identischen Parametern appliziert. Die Abstände zwischen den einzelnen Therapietönen τ_k+1 – τ_k sollten hinreichend groß und randomisiert, also nicht konstant sein, um Einschwingvorgänge zu vermeiden (vgl. Dokument D29). Typischerweise sollten die Abstände τ_k+1 – τ_k im Bereich von mindestens dem Zehnfachen, besser dem Hundertfachen der mittleren Periode der pathologischen Oszillation liegen. Die über alle l Test-Therapietöne gemittelte Reizantwort wird gemäß folgender Gleichung berechnet:
Sofern die Abstände τ_k+1 – τ_k zwischen den einzelnen Therapietönen hinreichend groß sind, erhält man im prä-Stimulus-Bereich, d. h. im Bereich vor der Applikation eines jeweiligen Therapietons, keine gemittelte Reizantwort (vgl. Dokument D29). Eine Phasenrücksetzung kann festgestellt werden, wenn eine gemittelte Reizantwort detektiert werden kann, d. h., wenn sich im post-Stimulus-Bereich, d. h. im Bereich für t > 0, wobei t = 0 den Anfangszeitpunkt des jeweiligen Therapietons darstellt, eine von Null verschiedene Reizantwort findet. Dies kann durch visuelle Inspektion ermittelt werden. Man kann dies auch von der Vorrichtung 10, insbesondere der Steuereinheit 11, durchführen lassen, indem man die prä-Stimulus-Verteilung von x _j(t) oder |x _j(t)| betrachtet und einen charakteristischen Schwellwert, z. B. die 99te Perzentile der prä-Stimulus-Verteilung von |x _j(t)| oder schlicht deren Maximum bestimmt. Wenn nun z. B. der Betrag der post-Stimulus-Antwort prinzipiell oder für eine vorgegebene Mindestdauer, z. B. 20 ms, diesen charakteristischen Schwellenwert übersteigt, liegt eine von Null verschiedene gemittelte Antwort vor. In diesem Fall kann eine Phasenrücksetzung vorliegen. D. h., die Stärke der Therapietöne, insbesondere deren Amplitude bzw. Lautstärke, müsste so lange erhöht werden, bis die post-Stimulus-Antwort sich von einer Nulllinie unterscheidet. Neben dem hier vorgestellten einfachen, aber in der Praxis bewährten Verfahren können auch andere, dem Fachmann bekannte statistische Tests zur Signalanalyse herangezogen werden.
Eine genauere, aber aufwändigere Variante zur Untersuchung, ob die Therapietöne eine Phasenrücksetzung bewirken, bietet die Analyse der Phase. Hierzu wird die Phase ψ_j(t) von x_j(t) bestimmt. Dies erfolgt mittels Hilbert-Transformation aus dem mittels Bandpassfilterung bzw. empirical mode decomposition bestimmten Signal, welches die pathologische oszillatorische Aktivität repräsentiert. Die empirical mode decomposition ermöglicht im Vergleich zur Bandpassfilterung eine parameterunabhängige Bestimmung physiologisch relevanter Moden in verschiedenen Frequenzbereichen (vgl. Dokument D30). Die Kombination von empirical mode decomposition mit nachfolgender Hilbert-Transformation wird als Hilbert-Huang-Transformation bezeichnet (vgl. Dokument D31). Die Phase ψ_j(t) kann auch mittels Wavelet-Analyse bestimmt werden.
Eine Phasenrücksetzung liegt vor, wenn die Phase ψ_j(t) durch einen Therapieton (mit Beginn des Therapietons bei t = 0) nach einer bestimmten Zeit auf einen Vorzugswert gesetzt wird. D. h., {ψ_j(τ_k + t)}_k=1,...l, die von den l Reizantworten gewonnene Verteilung der Werte der Phase ψ_j(t) hat zur Zeit t (relativ zum Beginn des Therapietons bei t = 0) einen Häufungswert. Dem Fachmann sind unterschiedliche Methoden bekannt, mit denen sich nachweisen lässt, dass eine Verteilung einen Häufungswert (also einen Peak) hat. Eine gebräuchliche Methode ist die Bestimmung des Phasenrücksetzungsindex ρ(t) mittels zirkulärem Mittelwert:
Eine Phasenrücksetzung liegt vor, wenn ϕ(t) z. B. das Maximum oder die 99te Perzentile der prä-Stimulus-Verteilung von ϕ(t) (an einem Zeitpunkt oder innerhalb eines kleinen Zeitfensters von z. B. 20 ms Breite) überschreitet.
In der Praxis hat sich die Analyse mit den gemittelten Antworten x _j(t) als ausreichend bewährt.
24 zeigt schematisch eine Vorrichtung 40 zur nicht-invasiven akustischen Stimulation von Neuronen mit einer krankhaft synchronen und oszillatorischen neuronalen Aktivität gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung 40 kann als akustischer Stimulator für sich allein oder in Kombination, z. B. baulich vereint, mit einem Hörgerät betrieben werden. Die Vorrichtung 40 kann weiterhin baulich vereint ein Audiometer enthalten oder z. B. drahtlos von einem Audiometer Daten empfangen.
Akustische Stimulationssignale, insbesondere Therapietöne, werden dem Patienten über einen Ohr- oder Kopfhörer 41 oder einen anders ausgestalteten Lautsprecher verabreicht, wobei ein Ohrhörer ein im Ohrkanal platzierter Lautsprecher ist. Der Ohr- oder Kopfhörer 41 ist mit einem hinter dem Ohr (”behind the ear”) sitzenden Steuergerät 42 mit Batterie oder Akku über ein Kabel 43 verbunden. Ein zentrales Steuergerät 44 mit Batterie oder Akku für die Bedienung durch den Patienten kann mit den am bzw. im Ohr angebrachten Komponenten schnurlos oder mittels Kabel verbunden sein.
25 zeigt schematisch eine Vorrichtung 45, die eine Weiterbildung der Vorrichtung 40 aus 24 darstellt. Die Vorrichtung 45 enthält neben den oben beschriebenen Komponenten nicht-invasiv fixierte EEG-Elektroden 46, die über Kabel 47, 48 mit dem hinter dem Ohr sitzenden Steuergerät 42 verbunden sind. Die EEG-Signale 44 werden in dem Steuergerät 42 verstärkt und verrechnet.
Die Vorrichtungen 10, 40 und 45 können zusätzlich zu den schon beschriebenen Gerätekomponenten noch eine Einheit zum Durchführen eines Audiogramms und/oder eine Einheit zum Aufnehmen von Sensorsignalen, insbesondere EEG- oder MEG-Signalen, bzw. zur Erfassung von Befindlichkeitsdaten, insbesondere VAS-Skalen oder Tinnitus-Fragebögen, enthalten. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass das Audiogramm, die Sensorsignale und/oder die Befindlichkeitsdaten mittels externer Vorrichtungen erfasst werden und die entsprechenden Daten den Vorrichtungen 10, 40 und 45 über eine Eingabeeinheit zugeführt werden.
Das Audiogramm deckt typischerweise Frequenzen von 250 Hz bis 8.000 Hz oder bevorzugt von 250 Hz bis 16.000 Hz ab. Die Erhebung eines Hochton-Audiogramms, z. B. bis 16.000 Hz, ist deutlich vorteilhafter, wenn sich die dominante Tinnitusfrequenz bei höheren Frequenzen, insbesondere bei mehr als 8.000 Hz, befindet. In diesem Fall befinden sich Therapietöne oberhalb von 8.000 Hz, und die Wahl eines optimalen Abstands zwischen denselben erfordert die Anpassung an die zugehörige Hörschwelle.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Reize von aus reinen Tönen, sondern kann viele andere Arten von akustischen Reizen verwenden, insbesondere Reize mit Frequenzkomponenten innerhalb der Bandbreite von auditorischen Filtern und den umgekehrten Fall von Breitbandsignalen mit entfernten Frequenzkomponenten innerhalb der Bandbreite der auditorischen Filter. Zum Beispiel, im Fall einer CR-Stimulation mit vier verschiedenen schmalbandigen akustischen Rauschreizen, ersetzt man den ERB, der dem bisher verwendeten Sinuston entspricht, durch einen integralen ERB, der zu dem schmalbandigen Signal gehört, wie im Folgenden beschrieben wird und in 26 dargestellt ist.
nb₁ und nb₂ bezeichnen die untere und die obere Frequenz, wobei die Leistung des schmalbandigen Signals gleich der Hälfte seines maximalen Werts ist, d. h., 3 dB weniger Leistung aufweist als am Maximum, wie 26 zeigt, wobei nb₂ – nb₁ die Bandbreite bei der halben maximalen Leistung angibt. Der Wert von 3 dB ist willkürlich, wird aber üblicherweise in der Technik bei der Definition elektronischer Filter verwendet. Er wird üblicherweise auch in der Psychoakustik aufgrund der Analogie zu technischen Filtern verwendet, da dieser Wert gerade über den gerade noch wahrnehmbaren Unterschieden (just noticeable differences, jnd) der Lautstärke liegt, die bei ungefähr 0,5 dB bis 2,0 dB in Abhängigkeit von der Frequenz liegen, und da er ungefähr der Mittelpunkt der dB-Schrittgröße für diagnostische Schwellentests ist. Um den wahrgenommenen markantesten Teil des Leistungsspektrums eines schmalbandigen Signals zu extrahieren und ihn von möglichem zusätzlichem Rauschen und/oder Tonkomponenten zu trennen, die für den erfindungsgemäßen Stimulationsmechanismus nicht relevant sind, verwendet man eine 3 dB-Abschneidung. Das Konzept ist stabil hinsichtlich Variationen der Abschneidegrenze von bis zu 10%, 25% oder sogar mehr. Dann ergibt sich für den integralen auditorischen Filter-Bereich dieses schmalbandigen Rauschreizes: [nb_min, nb_max] wobei nb_min = min{f – 0,5·ERB(f, h)}_{nb₁≤f≤nb₂} n_bmax = max{f – 0,5·ERB(f, h)}_{nb₁≤f≤nb₂}
Da die ERB-Breite nicht nur von der Frequenz f abhängt, sondern auch von der Hörschwelle h, ist nb_min nicht notwendigerweise gleich nb₁ – 0,5·ERB(nb₁, h) und nb_max ist nicht notwendigerweise gleich nb₂ + 0,5·ERB(nb₂, h).
Der integrale ERB des schmalbandigen Signals ist dann durch nb_max – nb_min gegeben. Die für die Stimulation verwendeten Töne können zusätzliche spektrale Komponenten enthalten, die nicht den Wert des halben Maximums (P_max/2) überschreiten. Diese Frequenzkomponenten sind normalerweise nicht relevant für das Maß der Hörempfindlichkeit oder Tonhöhen-Abschätzungen unter den meisten Bedingungen und liegen auch per Definition entfernt von dem interessierenden Frequenzbereich. In diesem Fall bestimmt man den integralen ERB auf die gleiche Weise wie oben erläutert. Anstelle der spektralen Leistung des schmalbandigen Tonsignals kann man auch die Intensität verwenden und die gleiche Analyse anwenden.
Gegenwärtig ist die Diagnose von primärem Tinnitus eine ausschließende Diagnose, die nur gemacht wird, nachdem Krankheiten, die sekundären Tinnitus verursachen könnten, ausgeschlossen wurden. Es steht keine objektive Diagnose des primären Tinnitus zur Verfügung. Die Erfindung kann jedoch auch für diagnostische Zwecke verwendet werden.
Krankhafte neuronale Synchronität wird typischerweise bei Patienten mit primärem Tinnitus gefunden (vgl. Dokumente D3, D4, D9, D10, D20, D22, D23 und D25) und spiegelt sich wider in anormaler spektraler Leistung von EEG-Signalen und/oder MEG-Signalen und/oder der entsprechenden Hirn-Quellen-Aktivität, die zum Beispiel bestimmt wird mit dem Verfahren einer BESA-Quellen-Montage (BESA source montage) (vgl. Dokument D34) und/oder mit dem entsprechenden Verfahren der Stromquellendichte (current source density), z. B. berechnet mit sLORETA (vgl. Dokument D33). Die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Ergebnisse haben gezeigt, dass sie auf Gruppen bezogen funktionieren, d. h., es ist möglich, Gruppen von Tinnitus-Patienten von gesunden Kontrollgruppen oder von Gruppen mit Patienten vor und nach einer erfolgreichen Therapie zu unterscheiden (vgl. Dokumente D3, D4, D9, D20, D22, D23 und D25). Bis jetzt gibt es aber keinen diagnostischen Test, der diese Unterscheidungen auf den Einzelfall bezogen ermöglicht.
Die Erfindung kann für diagnostische Zwecke sogar mit der überraschenden Erkenntnis eingesetzt werden, dass die Höhe der krankhaften neuronalen Synchronität nicht kennzeichnend für primären Tinnitus sein kann. Stattdessen kann die Antwort der krankhaften synchronen neuronalen Aktivität im auditorischen Cortex auf desynchronisierende akustische Teststimulation, z. B. akustische CR-Neuromodulation, die mit Hilfe der Erfindung in einer Hörschwellen-adaptierten Art dargeboten wird, als ein diagnostischer Marker für primären Tinnitus verwendet werden.
Zu diesem Zweck wird die Erfindung folgendermaßen eingesetzt:

(i) Bestimme die Tinnitusfrequenz f_T durch einen Tonhöhenabgleich.
(ii) Kalibriere bis zu 4 Stimulationstöne wie oben beschrieben (vgl. 13, 18 und 20).
(iii) Führe EEG- und/oder MEG-Ableitungen vor, während und nach der Stimulation durch.
(iv) Bestimme Ausgangsleistungspegel der Delta- und/oder Theta- und/oder Alpha- und/oder Gamma-Band-Pegel, z. B. in zwei bis fünfminütigen spontanen Aufnahmen, bevorzugt bei geschlossenen Augen. Spektrale Leistung in den verschiedenen Frequenzbändern wird mit Hilfe von herkömmlichen Bandpassfiltern und zugehörigen Bandpassparametern getrennt, z. B. Delta-Band: 1–4 Hz, Theta-Band: 4–8 Hz, Alpha-Band: 8–13 Hz, Gamma-Band: 30–48 Hz, oder mittels empirischer Modenzerlegung (empirical mode decomposition) (vgl. Dokumente D30 und D32), wobei die Moden verschiedenen Frequenzbänder durch Spektralanalyse zugeordnet werden (vgl. Dokument D20).
(v) Führe Teststimulationen für z. B. 5 Minuten oder 10 Minuten oder 15 Minuten durch.
(vi) Bestimme die Dauer von signifikanten Nacheffekten nach 60 Sekunden nach Beendigung der Stimulation, z. B. mit Hilfe eines Zeitfensters von 10 Sekunden für eine zeitliche veränderliche spektrale Analyse und herkömmliche statistische Tests (z. B. matched pairs signed-rank-Test von Wilcoxon).
(vii) Ergebnisse, die eine Tinnitus-bezogene krankhafte Hirnaktivität anzeigen: Signifikante Nacheffekte, die nach 60 Sekunden nach der Beendigung der Stimulation beobachtet werden:

Delta-Band-Nacheffekt:

(a) Signifikanter Rückgang der Delta-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 240 Sekunden nach 15-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation
(b) Signifikanter Rückgang der Delta-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 120 Sekunden nach 10-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation
(c) Signifikanter Rückgang der Delta-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 90 Sekunden nach 5-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation

Gamma-Band-Nacheffekt:

(a) Signifikanter Rückgang der Gamma-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 240 Sekunden nach 15-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation
(b) Signifikanter Rückgang der Gamma-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 120 Sekunden nach 10-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation
(c) Signifikanter Rückgang der Gamma-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 90 Sekunden nach 5-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation

Alpha-Band-Nacheffekt:

(a) Signifikanter Rückgang der Gamma-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 120 Sekunden nach 15-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation
(b) Signifikanter Rückgang der Gamma-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 90 Sekunden nach 10-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation
(c) Signifikanter Rückgang der Gamma-Leistung unter die Basislinie von 60 Sekunden bis zumindest 75 Sekunden nach 5-minütiger desynchronisierender akustischer Stimulation

Nacheffekte können im Fall von einseitigem Tinnitus einseitig bestimmt werden, d. h. für den auditorischen Cortex auf der gleichen Seite, oder beidseitig bei Patienten mit beidseitigem Tinnitus (indem das Mittel von beiden Seiten verwendet wird). Anstelle von Stromquellendichte oder Hirn-Quellen-Aktivität können rekonstruierte Nacheffekte auch mittels EEG- und/oder MEG-Signalen (ohne inverse Analysetechniken) bestimmt werden.
Diese Nacheffekt-Marker können für sich genommen oder in Kombination (um ihre diagnostische Spezifität zu erhöhen) verwendet werden. Der Delta-Band-Nacheffekt-Marker ist, falls er alleine verwendet wird, am spezifischsten. Das robusteste Markerpaar ist das Delta/Gamma-Markerpaar, da die Alpha-Band-Aktivität durch nicht krankheitsbedingte Einflüsse, z. B. Entspannung usw., verändert werden kann.
Die Erfindung kann auch für diagnostische Zwecke verwendet werden und/oder zur Überwachung des Therapieergebnisses im Verlauf der Behandlung. Für beide Zwecke bedient man sich des Umstands, dass die Höhe der krankhaften neuronalen Synchronität, insbesondere im Delta-Frequenzband (z. B. 1 bis 4 Hz), nicht ausreichend ist, um die gesunde Kontrollgruppe von Patienten mit primärem Tinnitus auf patientenspezifischer Basis zu trennen.
Ebenso kann die Erfindung verwendet werden, um das Therapieergebnis im Laufe der Behandlung zu überwachen. Zu diesem Zweck werden die Nacheffekt-Marker wie oben erläutert, insbesondere die Delta-Band-Marker bei jedem Besuch bestimmt. Positive Therapieeffekte spiegeln sich wider in einem Rückgang der Dauer von Nacheffekten der Teststimulation.
Im Folgenden wird die auditorische Filtertheorie erläutert. Die auditorische Filtertheorie basiert auf dem Konzept, dass das auditorische System als ein Spektrumanalysator arbeitet, der in der Lage ist, den Pegel, typischerweise auf einer dB-Skala, von breitbandigen akustischen Signalen wie Sprache, Musik und Geräuschen zu analysieren, um Informationen über den spektralen Inhalt des Signals zur Verfügung zu stellen. Sie basiert auf dem grundlegenden Technikkonzept eines Bandpassfilters, der eine Vielzahl von Formen und grundlegenden betrieblichen Unterschieden aufweisen kann. Jedoch wird ein auditorischer Filter in der Regel beschrieben mittels einer Mittenfrequenz f_C, einer unteren Grenzfrequenz f_L, einer oberen Grenzfrequenz f_H, einer Bandbreite BW um diese Frequenz, BW = f_H – f_L, bei 3 dB tiefer als f_C, einer bandexternen Unterdrückungsrate = dB/Oktave und einer Vielzahl von temporären Effekten, wie z. B. Phasenänderungen in Verbindung mit verschiedenen Teilen des Filters. f_L und f_H sind die untere bzw. obere Kante der Bandbreite.
Die auditorische Filtertheorie definiert häufig einen bestimmten Filter, der sowohl subjektiv als auch mathematisch beschrieben werden kann und dann das auditorische System als ein Satz von benachbarten auditorischen Filtern darstellt. Die Mittenfrequenz f_C eines auditorischen Filters wird zunächst durch das periphere auditorische System bestimmt, insbesondere das äußere Ohr, das Mittelohr und am meisten die Cochlea. Die Bandbreiten BW und Filterformen sind bestimmt durch eine Vielzahl von psychoakustischen und physiologischen Maßen mit Beschreibungen, die detaillierte mathematische Darstellungen enthalten können, die den Pegel, die Frequenz und Phaseneffekte spezifizieren. Für akustische tonale Stimulation und die Tinnituswahrnehmung in Analogie ist das grundlegende Konzept, dass ein akustisches Signal im Spektralbereich durch den auditorischen Filter gefiltert wird, um die spektrale Auflösung der daraus resultierenden auditorischen Wahrnehmung zu bestimmen, die zusammenhängt mit verschiedenen Orten im auditorischen System beginnend beim äußeren Ohr über Orte im zentralen Nervensystem bis hin zur Ebene des auditorischen Cortex.
Die auditorischen Filtertheorien werden verwendet, um verschiedene Fähigkeiten des auditorischen System zu erklären, insbesondere Frequenzempfindlichkeit und -selektivität (z. B. Frequenzabstimmungskurven), Sprachwahrnehmung (z. B. Vokalunterscheidung), Musikwahrnehmung (z. B. Klangfarbe), Quellenidentifikation (z. B. männlicher oder weiblicher Sprecher) und selektive Aufmerksamkeit (z. B. gesteigerte Fähigkeit, einem spezifischen Signal in der Gegenwart von unspezifischen Geräuschen zu folgen).
Die auditorischen Filtertheorien verwenden eine große Vielzahl von mathematischen Darstellungen. Die physikalische akustische Wellenform in der Umgebung kann als die Zeitspanne zwischen spezifischen Oszillationen in der Wellenform, die Periode p in Millisekunden, beschrieben werden. Die Anzahl der Oszillationen pro Zeiteinheit ist die Frequenz f in Hz = 1/p. Die Werte können auf einer linearen Skala oder einer logarithmischen Skala, log(p) und log(f), dargestellt werden. Die logarithmischen Skalen haben den gleichen Betrag, log(f) = –log(p). Eine musikalische Oktavenskala ist gegeben, wenn der logarithmische Basiswert gleich zwei ist (vgl. Dokument D14).
Die auditorischen Filtertheorien verwenden häufig eine große Vielzahl von Wahrnehmungserscheinungen, die auch mathematisch beschrieben werden können. Die musikalische Tonhöhe ist proportional zu log(f) mit der musikalischen Oktave = log₂(f/127,09) multipliziert mit 12 für Halbtöne oder mit 1200 für Cents.
Die auditorische Tonhöhe ist auch definiert worden basierend auf einer psychoakustisch abgeleiteten Unterscheidung von Frequenzbereichen in gleich wahrgenommene Intervalle oder Beurteilungen der Frequenz eines Tons als halb so hoch wie ein Vergleichston (vgl. Dokument D6). Ein Mel m ist gleich einem Tausendstel der Tonhöhe eines 1 kHz-Tons, wobei m = 1127 In (1 + f/700) oder das Inverse f = 700 [exp(m/1127) – 1] gelten.
Die auditorische Filtertheorie verwendet auch das Konzept der kritischen Bandbreite B_c, welches entweder von einer Maskierung (vgl. Dokument D19) oder Lautheitssummations-psychoakustischen Maßen (vgl. Dokument D28) abgeleitet wird. Eine Maskierung beinhaltet das gleichzeitige Darbieten eines Tonsignals S mit einem Breitbandrauschen N, wobei nur die Frequenzen von N, die in das kritische Band fallen, zur Maskierung des Signals beitragen. Je größer die kritische Bandbreite ist, desto geringer ist das Signal-zu-Rausch-Verhältnis S/N und desto mehr wird das Signal maskiert. Lautheitssummation beinhaltet das Messen von Lautheitsveränderungen mit ansteigender Signalbandbreite.
Die Bark(B)-Skala ist eine psychoakustisch abgeleitete Frequenzskala, auf welcher gleiche Frequenzabstände gleichen wahrgenommenen Abständen entsprechen (vgl. Dokument D24). Diese ist eine Skala von 1 bis 24 und korrespondiert mit den ersten 24 kritischen Bändern. Für die kritische Bandratenskala z in Bark gilt z = [26,81/(1 + 1960/f)] – 0.53 mit f in Hz. Für die kritische Bandbreite B_c in Hz gilt B_c = 52548/(z² – 52,56 z + 690,39).
Die auditorischen Filtertheorien sind hilfreich für das Verständnis einer großen Vielzahl von auditorischen Phänomenen, insbesondere die Fähigkeit zur Lokalisierung von Geräuschen, die Physiologie der Cochlea und des die auditorischen Signale verarbeitenden zentralen Nervensystems und Tinnitus.
Für die akustische Stimulation zur Tinnitusbehandlung und in Analogie zur durch Tonhöhenabgleich gewonnenen Frequenz der Tinnituswahrnehmung kann ein Tonsignal analog zur Mittenfrequenz eines auditorischen Filters betrachtet werden. Die Eigenschaften des auditorischen Filters, wie Filterbandbreite, können verwendet werden, um eine spezifische räumliche Darstellung in dem auditorischen System abzubilden. Da die räumliche Darstellung dieser Signale systematisch auf der Ebene der Cochlea und sequentiell durch den achten Hirnnerv, die auditorischen neuronalen Zentren im Hirnstamm und bis hin zum auditorischen Cortex im Schläfenlappen organisiert ist, sind akustische CR-Signale zur Tinnitusbehandlung äußerst kontrolliert und die Effekte werden besser verstanden.
Die oben genannten auditorischen Filtermodelle beziehen sich alle auf ein normales Hörvermögen. Eine Anpassung an eine Hörminderung kann zwei Formen annehmen. Im Fall eines auditorischen Filtermodells, das sowohl eine Hörschwelle als auch überschwellige Informationen enthält, können Daten für normales Hörvermögen an die Hörminderung angepasst werden. Bei dem Frequenzabstimmungskurven-Modell (frequency tuning curve model), bei dem z. B. die Hörschwelle als das Minimum der Frequenzabstimmungskurve definiert ist und die Frequenzselektivität für all überschwelligen Reizebenen definiert ist, kann eine Anpassung für eine Hörminderung geschätzt werden, indem das Minimum der Kurve auf der Basis der Höhe der Hörminderung neu definiert wird, wobei außer dem existierenden diagnostischen Audiogramm keine zusätzlichen Messungen benötigt werden. Diese Schätzung basiert auf der Annahme, dass die Abstimmungskurve des Patienten für Signale oberhalb der Schwelle nahe bei der normalen Abstimmungskurve liegt, und der Annahme, dass die tatsächliche Veränderung der Hörempfindlichkeit präzise anhand des diagnostischen Audiogramms geschätzt wurde, wobei dies zwei Annahmen sind, die nicht auf direkten Messungen basieren. Im Fall eines auditorischen Filtermodells, das veröffentlicht wurde und das auf an Personen mit bekannter sensorineuronaler Hörminderung aufgenommenen Daten, dem ERB-Modell oder z. B. dem Frequenzabstimmungskurven-Modell basiert, kann die Anpassung an die sensorineuronale Hörminderung anhand dieser veröffentlichten gemittelten Messdaten neben der originalen auditorischen Filtertheorie erfolgen. Wir begrenzten den Bereich der Hörminderung für die ERB-Analyse basierend auf publizierten, tatsächlichen und gemittelten Daten von Patienten mit Hörminderung, obgleich dies nicht erforderlich war und ERB-Bandbreiten für alle Bereiche der Hörminderung hätten bestimmt werden können. Schließlich kann der tatsächliche auditorische Filter unabhängig von dem verwendeten Filtermodell für einen individuellen Patienten mit einer Vielzahl von entweder psychoakustischen oder physiologischen Methoden gemessen werden.
Anstelle der oben genannten mathematischen Gleichungen kann die Erfindung auch tatsächliche Messwerte des auditorischen Filters für einen bestimmten Patienten verwenden. Nachteilig an der individuellen Messung von auditorischen Filtern ist die dafür benötigte Zeit. Alternativ kann die Erfindung als eine Mischform Reize vorsehen, die zunächst mit einem Modell-basierten auditorischen Filter (z. B. ERB) mit den oben genannten Gleichungen bestimmt wurden. Bei nachfolgenden Besuchen (die für die erneute Kalibrierung der auditorischen Behandlung erforderlich sind) können die auditorischen Filter zunächst bei den wichtigsten diagnostischen Frequenzen gemessen werden, z. B. bei 250 Hz, 500 Hz, 750 Hz, 1 kHz, 1,5 kHz, 2 kHz, 3 kHz, 4 kHz, 6 kHz, 8 kHz, 10 kHz, 12,5 kHz, 16 kHz, oder alternativ mit feineren Messungen um die Tinnitusfrequenz f_T herum, um die Modell-basierten Schätzungen der auditorischen Filter bei jedem Besuch schrittweise durch individuell gemessene auditorische Filter zu ersetzen. Aufgrund der für die zusätzlichen Messungen benötigten zusätzlichen Zeit, könnte diese Mischform im Vorgehen begrenzt sein auf Patienten, die nicht hinreichend gut auf die anfängliche Modell-basierte akustische Therapie ansprechen.
Literaturliste

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Claims

Vorrichtung (10) zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen, umfassend – eine Stimulationseinheit (12) zur Erzeugung von akustischen Stimulationssignalen, und – eine Steuereinheit (11) zur Steuerung der Stimulationseinheit (12), wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – eine Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz eines vorgegebenen Tons als Mittenfrequenz bestimmt, wobei diese Bandbreite eine Referenzbandbreite darstellt, – die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste akustische Therapiesignal erzeugt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei – die Referenzbandbreite des auditorischen Filters um die Frequenz des vorgegebenen Tons und die erste Bandbreite des auditorischen Filters um das erste akustische Therapiesignal jeweils eine obere Kante und eine untere Kante aufweisen, und – das Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite und der ersten Bandbreite eine Funktion der Differenz aus der oberen Kante der Bandbreite des tieferen akustischen Signals von dem vorgegebenen Ton und dem ersten akustischen Therapiesignal und der unteren Kante der Bandbreite des anderen akustischen Signals ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – die Frequenz eines zweiten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer zweiten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen zweiten Wert annimmt, und – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das zweite akustische Therapiesignal erzeugt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei eines von dem ersten akustischen Therapiesignal und dem zweiten akustischen Therapiesignal eine niedrigere Frequenz als der vorgegebene Ton aufweist und das andere akustische Therapiesignal eine höhere Frequenz als der vorgegebene Ton aufweist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Steuereinheit (11) die Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals bestimmt, indem die Steuereinheit (11) die Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals variiert, bis das Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und der ersten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz den vorgegebenen ersten Wert annimmt, und/oder – die Steuereinheit (11) die Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals bestimmt, indem die Steuereinheit (11) die Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals variiert, bis das Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und der zweiten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz den vorgegebenen ersten Wert annimmt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – die Frequenz eines dritten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer dritten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen dritten Wert annimmt, und – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das dritte akustische Therapiesignal erzeugt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – die Frequenz eines dritten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der ersten oder zweiten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten oder zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer dritten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen dritten Wert annimmt, – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das dritte akustische Therapiesignal erzeugt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Referenzbandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des vorgegebenen Tons abhängt, und/oder – die erste Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals abhängt, und/oder – die zweite Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals abhängt, und/oder – die dritte Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals abhängt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Referenzbandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des vorgegebenen Tons ist, und/oder – die erste Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals ist, und/oder – die zweite Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals ist, und/oder – die dritte Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Frequenz des vorgegebenen Tons die Frequenz eines durch Tonhöhenabgleich abgeschätzten Tinnitustons des Patienten ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das erste akustische Therapiesignal ein erster Therapieton oder ein erstes Therapietongemisch ist, und/oder – das zweite akustische Therapiesignal ein zweiter Therapieton oder ein zweites Therapietongemisch ist, und/oder – das dritte akustische Therapiesignal ein dritter Therapieton oder ein drittes Therapietongemisch ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Überdeckungsmaß ein Überlapp oder ein Spalt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 12, wobei die Steuereinheit (11) die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste akustische Therapiesignal und das zweite akustische Therapiesignal und insbesondere das dritte akustische Therapiesignal zeitversetzt zueinander erzeugt, wobei die Amplituden der akustischen Therapiesignale jeweils derart eingestellt sind, dass die akustischen Therapiesignale eine Phasenrücksetzung der neuronalen Aktivität der jeweils stimulierten Neuronen im Gehirn des Patienten bewirken.
Verfahren zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen, bei welchem – eine Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz eines vorgegebenen Tons als Mittenfrequenz bestimmt wird, wobei diese Bandbreite eine Referenzbandbreite darstellt, – die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals derart bestimmt wird, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und – das erste akustische Therapiesignal erzeugt wird.
Software zum Ausführen in einem Datenverarbeitungssystem, wobei die Software – eine Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz eines vorgegebenen Tons als Mittenfrequenz bestimmt, wobei diese Bandbreite eine Referenzbandbreite darstellt, – die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der Referenzbandbreite um die Frequenz des vorgegebenen Tons und einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und – Steuersignale zum Ansteuern einer Stimulationseinheit (12) erzeugt, wobei die Stimulationseinheit (12) das erste akustische Therapiesignal erzeugt.
Vorrichtung (10) zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen, umfassend – eine Stimulationseinheit (12) zur Erzeugung von akustischen Stimulationssignalen, und – eine Steuereinheit (11) zur Steuerung der Stimulationseinheit (12), wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals und die Frequenz eines zweiten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer zweiten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste akustische Therapiesignal und das zweite akustische Therapiesignal erzeugt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung eine Evaluierungseinheit (13) zur Evaluierung eines Therapieerfolgs umfasst.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 17, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – die Frequenz eines dritten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der ersten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer dritten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen zweiten Wert annimmt, – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste, das zweite und das dritte akustische Therapiesignal erzeugt, und – das dritte akustische Therapiesignal verwirft, falls die Evaluierungseinheit (13) keinen ausreichenden Therapieerfolg bei einer Stimulation mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten akustischen Therapiesignal ermittelt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 18, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie, sofern die Evaluierungseinheit (13) einen ausreichenden Therapieerfolg bei einer Stimulation nur mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten akustischen Therapiesignal ermittelt hat, – die Frequenz eines vierten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der zweiten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer vierten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des vierten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen dritten Wert annimmt, – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste, das zweite, das dritte und das vierte akustische Therapiesignal erzeugt, und – das vierte akustische Therapiesignal verwirft, falls die Evaluierungseinheit (13) keinen ausreichenden Therapieerfolg bei einer Stimulation mit dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten akustischen Therapiesignal ermittelt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 18, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie, sofern die Evaluierungseinheit (13) einen ausreichenden Therapieerfolg bei einer Stimulation nur mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten akustischen Therapiesignal ermittelt hat, – die Frequenz eines vierten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen der dritten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer vierten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des vierten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen dritten Wert annimmt, – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste, das zweite, das dritte und das vierte akustische Therapiesignal erzeugt, und – das vierte akustische Therapiesignal verwirft, falls die Evaluierungseinheit (13) keinen ausreichenden Therapieerfolg bei einer Stimulation mit dem ersten, dem zweiten, dem dritten und dem vierten akustischen Therapiesignal ermittelt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die Steuereinheit (11) derart ausgestaltet ist, dass sie – die Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals und die Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals für mehrere Werte für das Überdeckungsmaß zwischen der ersten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und der zweiten Bandbreite des auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz bestimmt, – die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) für jeden der mehreren Werte für das Überdeckungsmaß jeweils das zugehörige Paar aus dem ersten akustischen Therapiesignal und dem zweiten akustischen Therapiesignal erzeugt, und – das Paar aus den mehreren Paaren auswählt, bei dem die Evaluierungseinheit (13) den stärksten Therapieerfolg ermittelt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die Frequenz eines von dem Patienten wahrgenommenen Tinnitustons zwischen der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals und der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals liegt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei – die erste Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals abhängt, und/oder – die zweite Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals abhängt, und/oder – die dritte Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals abhängt, und/oder – die vierte Bandbreite von der Hörschwelle des Patienten bei der Frequenz des vierten akustischen Therapiesignals abhängt.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei – die erste Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals ist, und/oder – die zweite Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals ist, und/oder – die dritte Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des dritten akustischen Therapiesignals ist, und/oder – die vierte Bandbreite die äquivalente Rechteckbandbreite des auditorischen Filters bei der Frequenz des vierten akustischen Therapiesignals ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 24, wobei – das erste akustische Therapiesignal ein erster Therapieton oder ein erstes Therapietongemisch ist, und/oder – das zweite akustische Therapiesignal ein zweiter Therapieton oder ein zweites Therapietongemisch ist, und/oder – das dritte akustische Therapiesignal ein dritter Therapieton oder ein drittes Therapietongemisch ist, und/oder – das vierte akustische Therapiesignal ein vierter Therapieton oder ein viertes Therapietongemisch ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 25, wobei das Überdeckungsmaß ein Überlapp oder ein Spalt ist.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 16 bis 26, wobei die Steuereinheit (11) die Stimulationseinheit (12) derart ansteuert, dass die Stimulationseinheit (12) das erste akustische Therapiesignal und das zweite akustische Therapiesignal und insbesondere das dritte akustische Therapiesignal und insbesondere das vierte akustische Therapiesignal zeitversetzt zueinander erzeugt, wobei die Amplituden der akustischen Therapiesignale jeweils derart eingestellt sind, dass die akustischen Therapiesignale eine Phasenrücksetzung der neuronalen Aktivität der jeweils stimulierten Neuronen im Gehirn des Patienten bewirken.
Verfahren zur Stimulation eines Patienten mit akustischen Stimulationssignalen, bei welchem – die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals und die Frequenz eines zweiten akustischen Therapiesignals derart bestimmt wird, dass ein Überdeckungsmaß zwischen einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer zweiten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und – das erste akustische Therapiesignal und das zweite akustische Therapiesignal erzeugt werden.
Software zum Ausführen in einem Datenverarbeitungssystem, wobei die Software – die Frequenz eines ersten akustischen Therapiesignals und die Frequenz eines zweiten akustischen Therapiesignals derart bestimmt, dass ein Überdeckungsmaß zwischen einer ersten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des ersten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz und einer zweiten Bandbreite eines auditorischen Filters mit der Frequenz des zweiten akustischen Therapiesignals als Mittenfrequenz einen vorgegebenen ersten Wert annimmt, und – Steuersignale zum Ansteuern einer Stimulationseinheit (12) erzeugt, wobei die Stimulationseinheit (12) das erste akustische Therapiesignal und das zweite akustische Therapiesignal erzeugt.