TR201620076A2 - Koklear i̇mplantta spati̇al seçi̇ci̇li̇ği̇ ve konuşmayi ayirt etmeyi̇ artirmak i̇çi̇n yeni̇ bi̇r elektrod frekans kodlama yöntemi̇ - Google Patents

Abstract

Bu buluş, işitmeyi değerlendiren cihazların ve %60-70 verimle çalışan işitmeye yardımcı protez cihazların özellikle koklear implantların temel çalışma prensibini değiştirmeyi ve onları daha verimli hale getirmeyi sağlayan koklear implantta spatial seçiciliği ve konuşmayı ayırt etmeyi artırmak için yeni bir elektrod frekans kodlama yöntemi ile ilgilidir.

Description

TEKNIK ALAN Bu bulus, isitmeyi degerlendiren cihazlar ve %60-70 verimle çallgan isitmeye yard Iicü cihazlarI özellikle koklear implantlarI temel çallglna prensibini degistirmeyi ve onlarlîüaha verimli hale getirmeyi saglayan koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmayüayl etmeyi artIElnak için yeni bir elektrot frekans kodlama yöntemi ile ilgilidir.

TEKNIGIN BILINEN DURUMU Ileri derecede sensörinöral isitme kaybEHoplumda hiç de küçümsenmeyecek oranda görülmekte ve önemli bir halk sagligJE'korunu olusturmaktadlEI(Brand vd., 2014). Yaklasllîlyarlîlîlogustan olan sensörinöral isitme kaylîilarIlErkenden saptamak ve zamanIa isitmeyi arttlîilnak amaclîl ile bütün yeni doganlara rutin yeni dogan isitme taramaslîiliygulanmaktadlEI(UIusoy vd., 2014; Bolat vd., 2009). Sensörinöral isitme kaylplarII bir klginlîdja daha ileriki yaslarda karsIilîia çlKrnaktadlEI Bu isitme kaylplarII çogu koklear tipte sensörinöral isitme kaylplarIB yani iç kulak hastalllîlarIan kaynaklanlEl Ister dogustan olsun ister kazanllIhlgl her iki kulakta ileri derecede koklear tipte sensörinöral isitme kaybi. güncel tedavisi koklear implantasyon ile yapHB1aktadlEl(Brand vd., 2014). Ülkemizde yIa ortalama yaklaslIZlSOO koklear implantasyon cerrahisi yapilBwaktad lEl(Incesqu, 2014). 1987 y-an itibaren ülkemizde de yapllîhakta olan koklear implantasyon uygulamalarEl ile ileri derecede isitme kaybi. tedavisinde yüksek oranlarda basarßaglanmaktad E(Altay ve Konrot, 2006). Bununla beraber, dünyada mevcut olan koklear implantlarI bainyilestiriImesi gereken eksikleri de mevcuttur. BunlarI baslEUa implantlarI spatial seçiciliklerinin az olmasEl ve buna baglEBonusmayßyI etmekteki sorunlard lEI(Zhu vd., 2012; Cullington ve Zeng, 2011).

Koklear implantlmastalar gürültülü ortamda konusmayüisitmede, baskalarERarsiIJEIEGyarlsmacEl tarzda) konusurken isitmede ve müziksel isitmede (perde algllâmasmsorun yasamaktadlBiar (Wang vd., 2011; Gfeller vd. 2008). Ayrlîia Çince gibi bazEtonIu dillerde iletisim sorunu da yasamaktadIEllar (Wang vd., 2011).

Ileri derecede sensörinöral isitme kayblîtbplumda hiç de küçümsenmeyecek oranda görülmekte ve önemli bir halk sagligilîsorunu olusturmaktadlB YaklaslKJyarlîlIogustan olan sensörinöral isitme kaylölarIEErkenden saptamak ve zamanli-ma isitmeyi arttlEina amacElIe bütün yeni doganlara rutin yeni dogan isitme taramasüliygulanmaktadlEl Sensörinöral isitme kaylîilarII bir kEinlIda daha ileriki yaslarda karsIilZa çiKmaktadE Bu isitme kaylölarII çogu koklear tipte sensörinöral isitme kayliîilarIB yani iç kulak hastaliEIarIan kaynaklanlE Koklear implantlar ileri derece veya total isitme kayßlaria yani koklean akustik sinyali isleyemedigi durumlarda, akustik sinyali isleyerek onlarßlektriksel sinyallere çevirir ve isitme sinir dokusuna iletir. Koklear implantlar genel olarak üç k-idan olusmaktadE Bu kilar mikrofon, islemci ve elektrottur. Mikrofon dlSI ortamdan gelen ses dalgalarIEélektrik sinyallerine, islemci bu sinyallerin genlik ve frekansIByarlar ve son olarak isitme sinirinin uyarIJIhasEiÇin elektrotlara gönderir. Koklear implantasyon uygulamalarIZIIe ileri derecede isitme kaybi. tedavisinde yüksek oranlarda basarEIsaglanmaktadE Bununla beraber, dünyada mevcut olan koklear implantlar. bainyilestirilmesi gereken eksikleri de mevcuttur. BunlarI basia implantlar. spatial seçiciliklerinin az olmasü/e buna baglElkonusmayÜayI etmekteki sorunlardlB Koklear implantlEBiastalar gürültülü ortamda konusmaylIilsitmede, baskalarEllars-Eayarlglnaclîliarzda) konusurken isitmede ve müziksel isitmede (perde alglßmasmsorun yasamaktalelar. Ayrlîla Çince gibi bazIZtonlu dillerde iletisim sorunu da yasamaktadlülar. Mevcut koklear Implant teknolojisinin spatial seçicilik ve konusmayüyl etmedeki sorunlarüsmasüçin implantlar. frekans seçiciliginin ve hassasiyetinin artßlîhaslgerekmektedir. Mevcut koklear implantlarda, frekans seçiciligi ile ilgili programlamada ve elektrot frekans ayarlarlEUa, daha önce yaptlghîilü çallgmalara dayanarak yaplßcak degisiklikler spatial seçiciligi, konusmayElayI etmeyi ve gürültüde isitmeyi arttßcaktlü Bulusumuz öncesi isitmeye yardIicthihazlarda en belirgin olarak koklear implantlarda elektrot dizilimi kokleanI frekans seçiciligi üzerine ortaya atllüîlgl von BEKESY' in yayllân dalga teorisi (travelling wave) ile yapiIJIbrdu. Yapilan çallgfnalar EgiIa bu teoremin kokleanI frekans seçiciligini tam olarak açiKlayamadlglEl/e artik`l kokleanI sesi alan, analiz eden, ileten biyonik bir mekanoampliükatör oldugu gösterilmistir. Yayllân dalga teorisi kadavralar üzerinde gerçeklestirildiginden, hücresel yapllârI biyolojik özellikler göstermemesi ve kokleanIuyaran kars-a lineer yanlfllar olusturmasßesin analizinde yanllg degerlendirmelere ve isitme sisteminde frekans seçiciligi üzerine spatial seçicilik, konusmayEI ayI etme ve gürültüde isitme gibi teknik problemlerin yasanmasi sebep olmustur.

Mevcut durumda kokleada frekans seçiciligi yayllân dalga teorisi ile açllZlanmaktadlEl Koklear implanttaki elektrot dizilimi yüksek frekanslüseslerden düsük frekanslara dogru dizilim göstermektedir. Elektrot dizilimi yüksek frekanslar-orta frekanslar-düsük frekanslar seklindedir.

Yukarßh bahsedilen dezavantajlarßrtadan kaldiEInak üzere koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmayüyl etmeyi artlElnak için yeni bir elektrot frekans kodlama yöntemi olmak ile birlikte söz konusu bulus bilinen teknikteki en yakI uygulamalardan farklElbir sisteme sahiptir.

BULUSUN KISA AÇIKLAMASI Mevcut bulus yukarlöh bahsedilen dezavantajlarlîcbrtadan kaId lElnak ve ilgili teknik alana yeni avantajlar getirmek üzere koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmaylîyl etmeyi artülnak için yeni bir elektrot frekans kodlama yöntemi ile ilgilidir.

Bulusun amacüisitmeyi degerlendiren cihazlar. ve %60-70 verimle çallglan isitmeye yard IiclZl cihazlarI özellikle koklear implantlarI temel çallgna prensibini degistirecek ve onlarlîdaha verimli hale getiren bir yöntem ortaya koymaktE YukarlElh bahsedilen ve asaglEliaki detayIIZIanIatIidan ortaya çllZbcak tüm amaçlarIZI gerçeklestirmek üzere mevcut bulus koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmayDayI etmeyi artlEilnak için yeni bir elektrot frekans kodlama yöntemi ile ilgilidir.

SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Sekil 1 Teknigin bilinen durumu gösterilmektedir.

Sekil 2 Koklear implant elektrot dizilimi gösterilmektedir.

Bulusu Olusturan UnsurlarII/KEüilar/ParçalarI Tanüilarü Bu bulusla gelistirilen koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmaylEyI etmeyi artlElnak için yeni bir elektrot frekans kodlama yöntemi basllKlllulusun daha iyi açlKIanabilmesi için hazlHlanan sekillerde yer alan parçalar/k-ilar/unsurlar ayrßyrlîlumaralandlîllüîlgolup her bir numaranI açllîlamasßsag. verilmektedir (Sekil 2). 1 Mikrofon 2 Islemci 3 Elektrot 3a Elektrotta yüksek-orta-düsük siddetli frekanslßes uyarllârßlan k-i 3b Elektrotta yüksek-orta-düsük siddetli frekanslßes uyarllârßlan ki 3c Elektrotta yüksek-orta-düsük siddetli frekanslßes uyarilârßlan k- BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bu detaylElaçlKlamada bulus konusu yenilik sadece konunun daha iyi anlaslißîasl yönelik hiçbir sIlEllaylEEetki olusturmayacak örneklerle koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmaylîlayl etmeyi artlElnak için yeni bir elektrot (3) frekans kodlama yöntemi açilZlanmaktadE Sekil 1'e atfen söz konusu bulusa iliskin teknigin bilinen durumu (önceki teknik) gösterilmektedir. Sekil 1'de önceki teknikte yer alan mikrofon (1), islemci (2), elektrot (3) unsurlarEýer almaktadlEl Elektrot (3) frekans dizilimi yüksek frekanslardan düsük frekanslara seklindedir.

Sekil 2'ye atfen söz konusu bulusa iliskin koklear implant elektrot dizilimi gösterilmektedir. Sekil 2'de mikrofon (1), islemci (2), elektrot (3) unsurlarlÃler almaktadlü 3a. ile gösterilen Elektrotta (3) yüksek-orta-düsük siddetli frekanslßes uyarllârßlan k- (örnek Elektrotta (3) yüksek-orta-düsük siddetli frekanslßes uyarllârßlan k- (örnek bir slßlama; Uygulama yaplßcak her hasta birey bazia koklea içinde aktif çallslan mevcut elektrotlarI (3) say_ baglßlarak bireysel dizileme yapiiâbilir.

Mevcut koklear implant teknolojisinin spatial seçicilik ve konusmayElayI etmedeki sorunlarlZl asmaslZl için implantlarI frekans seçiciliginin ve hassasiyetinin artlEllIhasEl gerekmektedir (Zhu vd., 2012). Bu açlElian henüz gelistirilme asamasIa olan lazer koklear implantlar ve intra-nöral isitme implantlarlîilimut vadetmektedir (Matic vd. 2013; Middlebrooks ve Snyder, 2007). Bununla beraber mevcut koklear implantlarda belirgin bir teknolojik yenilik yapmadan, frekans seçiciligi ile ilgili programlamada ve elektrot (3) frekans ayarlarIa, daha önce yapt[giIilZl çallgl'nalara (Bulut vd. 2012; Bulut vd. 2013) dayanarak yapilâcak bazEl uyarlamalarI spatial seçiciligi, konusmaylîiayl etmeyi ve gürültüde isitmeyi olumlu olarak düzeltecegini öngörmekteyiz 200%), ilk asamada karsEkulaktan-kontralateral akustik uyaran varlfgiIa SOAE uyaran kayitlarII modifiye edildigi ve dlgltüylü hücrelerin frekansa özgü aktivite gösterdigi görülmüs ve bunlar kayltîledilmistir (Bulut vd. 2008a). Daha sonra yapt[g]lEJllZl bir çallsl'namlîda ise bu aktivitenin dlgl tüylü hücrelerin efferent innervasyonu üzerinden karsEkulaktan aktarIlglEl yönünde, efferent bloker kullanllîîle ipuçlarlîalde edilmistir (Bulut vd. 2009). Efferent bloker olarak apamin verildikten sonra karsElkulaktan-kontralateral uyaranI olusturdugu SOAE aktivitesi geçici bir süreyle ortadan kalkmaslîda bu hipotetik yaklasiEdesteklemistir. Ilk çallglnamlîda ayrIEla sag kulaktan saf ses akustik uyaranEisitme kaybEqusturacak siddette uygulanmasEl/e saf ses saglîllllîl olusturulmaslIbize ilginç bir çalisma ortamBsagIamlStE Bu ortamda sag kulakta, 0 frekansa özgü dlstltüy hücreleri hasarlanmlglolacak ancak, SOAE kaydlîl yaptlglllîlsol kulakta saglam kalacaktüBöyle bir düzenekte sag kulaktan verdigimiz saf ses akustik uyaranlar, sol kulakta yine frekansa özgü aktiviteye neden oldu (Bulut vd. 2008a). Bu durumda, sag kulaga verilen sesin sol kulaga taslîilnasüsag kulaktaki dlgtüylü hücrelerin aktivitesi ile degil, iç tüylü hücrelerin aktivitesiyle gerçeklesmesi gerekir. Yani, herhangi bir kulaga gelen ses öncelikle iç tüylü hücreler tarafIan allEtnakta ve frekans çözümlemesi için hem aynERulak-ipsilateral hem de karsEkulak-kontralateral dlgtüylü hücrelere aktarllßîaktadlü Çallgnamlîda, normal kosullarda bu tür çallslnalarda lelllZla kullanllân dar band ya da gürültü seklindeki akustik uyarllâr yerine, saf ses akustik uyarHâr kullanmamlîl ilgili frekans bilgisinin aktarIIlglEgöstermemize olanak saglamlstlEl(Bqut vd. 2008a). Bir baska çallglnamlîda ise akustik hasar sonrasDyaptlglînlE ultrastrüktürel incelemede, saf sesle meydana getirilen frekansa özgü akustik hasarlE, von Bekesy'in yayllân dalga teorisine göre kokleada baziler membran üzerinde uyarlîlerilen frekansa özgü olarak belirli bir bölgede olusmad [gllîamaksimum vibrasyon noktasm koklea boyunca segmenter olarak farklülgtüylü hücre slßlaria oldugunu göstermistir (Bulut vd. 2008b). Bu çalismalar sonucunda (Bulut 2009b), kokleadaki frekans seçiciligi bilinen isitme fizyolojisindeki tonotopik ayrlglna ve kokleadaki bazalden apekse dogru olan tiz frekanstan pes frekansa olan frekans ayrlglmll yerine olivokoklear efferent innervasyonun koklea üzerindeki farkllZldlgl tüylü hücre gruplarIa primer motil yanlîl olusturarak, frekans aylElülII dogrudan disi tüylü hücreler üzerinden gerçeklestigini ve kokleada her segmentte tüm frekans cevaplarII olacag IBIÜsündürmektedir.

Söz konusu olan bulusumuz koklear implant elektrotlarEl(3) üzerindeki dizilimde yüksek frekanslIZIböIgelerin yüksek-orta-alçak frekanslarübölgelerini kapsadfglü aynIIlsekilde diger frekans bölgelerininde yüksek-orta-alçak frekanslarEbölgeleri içerdigi ve kokleada frekansa özgü olarak bölgesel dizilim olmadlglÇlyapllân deneysel çallglnalarlilîda kokleanI sadece yüksek frekanslarEkapsayan bölgesinin yüksek-orta-düsük frekanslara cevap verdigi ve bu frekans diziliminin koklea boyunca tüm segmentlerde tekrarlandlgllîgljösterilmistir.

Kokleada tüm hücresel yapilâr frekansa özgü olarak farklEl mekanik özellik göstermektedir ve bu hücresel yapilâr içerisinde en çok göze çarpan ve anatomik degisiklik gösteren hücre dlgltüylü hücrelerdir. Yüksek frekans bölgesinde hücre boyu kisa, alçak frekans bölgesinde ise boyu uzundur. DEtüylü hücreler koklea boyunca birbirinden izole, yani birbirleri ile temas halinde degillerdir. Kokleada frekans seçiciligi von Bekesy'in yayilân dalga teorisinde bahsettigi gibi sadece baziler membran üzerinden gerçeklesse idi, dlgltüylü hücrelerin frekansa özgü farkllîlanatomik özellikler göstermesine gerek kalmazdEl DIS tüylü hücreler, hücre uzunlugunu hücre zarlEUa bulunan bir motor protein (Prestin) ile degistirebilmektedir.

Hücredeki uzunluk degisimleri hücrenin hem kendisinin uyarüâbilme özelliginden, hem de onun ile sinirsel baglantllâr kuran bir sistem (Olivokoklear Sistem) üzerinden gerçeklesebilmektedir.

Dlgltüylü hücrelerin bu essiz özellikleri, bizi onun frekans seçiciliginin merkezinde olan bir hücre olarak degerlendirmemizi ve çallgnalarnmnun üzerine kurgulamamlîlîslaglad EBIz kokleanI frekans seçiciliginin olivokoklear sistem araclEIglEl ile dlgl tüylü hücreler üzerinden gerçeklesebilecegi yönünde bir hipotez ortaya koyduk. Çünkü dlgltüylü hücreler hücre boyu uzunluk degisimleri ile sesin sl]Z][glIl:yani frekans yan-@lusturabilir ve olivokoklear sistem ise bu yanlHbrD kokleanI her segmentinde uyarülerilen her ses frekans. yan iElolusturabilir.

Deneysel çallgfnamlîüa kokleada frekans seçiciligi olivokoklear sistem araclIJIjlEile d& tüylü hücre hareketliligi üzerinden olusabilirligi üzerine bir hipotez kurduk ve hipotezi elektrofizyolojik ve ultrastrukturel çallgl'nalarla test ettik.

Hipotetik yaklasIiIlîEilk olarak bilimsel çallgfnalarda daha önce uygulanmamlgl saf ses akustik hasar ile frekansa özgü akustik hasar olusturarak kokleathem elektrofizyolojik testler ile hem de ultrastruktürel-hücresel boyutta degerlendirdik. Elektrofizyolojik ölçümlerimizde frekansa özgü akustik hasar olusturdugumuzda, özellikle hasar olusturdugumuz frekans band a daha fazla hasar görür iken diger tüm frekans bantlarII da hasardan daha az etkilendigini gördük. Elektrofizyolojik ölçüm yaptlglIilZ cihazlar Bekesy in teoremi dogrultusunda kaylElallýbr ve ona göre degerlendirme yaplýbrdu. Bu yüzden akustik hasar yapllân frekans bandIa hasar görmemiz normal idi, ama bununla beraber diger frekans bantlarII da etkilendigini gördük. Bu bize akustik hasarElhücresel olarak ta degerlendirmeyi düsündürdü. Diger frekans bantlarII da etkilenmesine baglüolarak Scanning elektron mikroskopta kokleada ultrastrukturel inceleme yapt[glllîda akustik hasar yaplßn frekans bandIa elektrofizyolojik kaylfllar ile uyumlu olmayan kokleanItamam. yayllü1lg kokleanI frekans seçiciliginde bölgesellik ilkesinden tamamen farklEhasar bölgeleri gözlemledik ve degerlendirdik. Bekesy in teoremi dogru olsaydiÇlfrekansa özgü akustik hasar yaptlglllîl (maksimum uyaran siddetinde o bölgede ki dlgl tüylü hücrelerde hasar olmasügierekiyordu ama kokleanItamam. yayilfhlglfarkllîlliölgelerde hasar gözlemledik. Çallglnalarli- sonuçlar. dayanarak elde ettigimiz veriler iglglia kokleanI frekans seçiciliginde dlgtüylü hücrelerin önemli rol oynadtgllüle kokleanIfrekans cevaplarIEl olusturdugunu gözlemledik. Olusan frekans cevaplarII olivokoklear sistem ile kontrol edildigi degerlendirdik. Bekesy teoremini kadavralar üzerinde gerçeklestirdiginden dlgl tüylü hücre yanltllarIElgözlemleyememis ve frekans cevaplarII baziler membran hareketliligi ile olustugunu göstermistir. Ayrlîla Bekesy in teoreminde bahsettigi frekansa bagllßlarak olusan baziler membran hareketliliginin de dlSl tüylü hücrelerin frekans cevaplarlZile olustugunu düsünmekteyiz. Çünkü baziler membran üzerinde destek hücreleri (frekansa özgü morfolojik degisiklik göstermezler) ve onun üzerinde dlgltüylü hücreler yer almaktadlEl Baziler membran burada sadece dlgltüylü hücrelerin daha iyi titresim frekanleb girmesi için onlara desteklik saglamlglolabilir.

Bulusumuzun avantajEl/e özgünlügü isitmeyi degerlendiren cihazlar. ve %60-70 verimle çallSlan isitmeye yardncEtihazlarI özellikle koklear implantlarI temel çallglna prensibini degistirecek ve onlarlîdaha verimli hale getirecektir.

Koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmayßyl etmeyi artlElnak için yeni bir elektrot (3) frekans kodlama yöntemi olup özelligi; . Kokleada frekans cevaplarII olusturulmasÇl frekans seçiciliginin modülasyonu için . kokleada frekans cevaplarII kontrol edilmesini saglayan Olivokoklear sistem, 0 Isitme kaylîilarlîîçin gereken Koklear Implant, o Isitsel sistemde frekans çözünürlügünü arttüarak, farklßevresel ortamlarda konusmayEl ayI etme ve tonlu alg llârda isitsel islemlemeyi arttlünayßaglayan Elektrot (3) Dizilimi, . Kokleada sesin frekansII nasil] analiz edildiginin açllZlanmasIElsaglayan Frekans seçiciligi, . Von Bekesy'in kokleada yayllân dalga teorisi (travelling wave theory) ile frekans seçicligini baziler membran üzerinden açllZlayan Baziler membran unsurlarIEîçermesi ile karakterize edilmesidir.

Claims (1)

ISTEMLER

1. Koklear implantta spatial seçiciligi ve konusmayüyl etmeyi artlîilnak için yeni bir elektrot frekans kodlama yöntemi olup özelligi; Kokleada frekans cevaplarII olusturulmasÇlfrekans seçiciliginin ayarlanmasEilçin kokleada frekans cevaplarII kontrol edilmesini saglayan Olivokoklear sistem, Isitme kaylüarEiçin gereken Koklear Implant, Isitsel sistemde frekans çözünürlügünü arttlürak, farklIZIçevresel ortamlarda konusmayEbyI etme ve tonlu algllârda isitsel islemlemeyi arttlElnayElsaglayan Elektrot Dizilimi, Kokleada sesin frekansII naslDanaliz edildiginin açlElanmasIlleaglayan Frekans seçiciligi, Von Bekesy'in kokleada yayllân dalga teorisi (travelling wave theory) ile frekans seçiciligini baziler membran üzerinden açilZlayan Baziler membran unsurlarIEilçermesi ile karakterize edilmesidir.