Verbeterde cochleaire dekking en gehoorbehoud bij hoogfrequent gehoorverlies via elektrische akoestische stimulatie met langere elektrode

Summary

Elektrische akoestische stimulatie (EAS) met langere elektroden kan een bredere cochleaire dekking en verschillende soorten kaarten bieden in gevallen van hoogfrequent gehoorverlies. De combinatie van minder invasieve chirurgie, flexibele zijwandelektroden en toediening van steroïden maakt diepere insertie mogelijk met weinig of geen chirurgisch trauma, wat resulteert in een goed behoud van het gehoor.

Abstract

Elektrisch-akoestische stimulatie (EAS) is een veelbelovende behandeling om het gehoorvermogen van patiënten met hoogfrequent gehoorverlies (HL) te verbeteren. Bij EAS-operaties is de voorkeur gegeven aan kortere elektroden om de aanwezigheid van een elektrode die het resterende gehoorgebied bedekt te voorkomen. Onze eerdere studies toonden echter aan dat EAS met langere elektroden (28 mm) het akoestisch gehoor kon behouden. Bovendien rapporteerden we dat de scores voor gehoorbehoud (HP) onafhankelijk waren van de lengte van de ingebrachte elektroden, in overeenstemming met de systematische review. Aangezien de meeste EAS-patiënten in de loop van de tijd geleidelijk resterend gehoor verliezen als gevolg van het natuurlijke beloop van HL, was in deze gevallen het bieden van een bredere cochleaire dekking met behulp van langere elektroden gunstig voor een betere afstemming van plaats en toonhoogte. Naast de voorbereiding op de verslechtering van het gehoor in de toekomst, zou EAS met langere elektroden verschillende soorten kaartstrategieën kunnen bieden. Hierin tonen we de pre-, intra- en post-procedures voor EAS-chirurgie. Passende preoperatieve evaluatie, minder invasieve chirurgie, flexibele zijwandelektroden en toediening van steroïden resulteerden in een goede HP na EAS met langere elektroden.

Introduction

Conventionele cochleaire implantatie (CI) is een standaardbehandeling voor het verbeteren van het gehoorvermogen bij patiënten met ernstig tot zeer ernstig gehoorverlies (HL). Vervolgens wordt elektrisch-akoestische stimulatie (EAS) gebruikt voor de behandeling van patiënten met ernstig hoogfrequent gehoorverlies en resterend laagfrequent gehoor¹. Bij dergelijke patiënten is het behoud van het resterende akoestische gehoor belangrijk om een betere spraakperceptie in lawaai, geluidslokalisatie en een betere geluidskwaliteit bij het luisteren naar muziek te bereiken². Om dit aan te pakken, heeft het gebruik van kortere elektroden bij EAS-patiënten de voorkeur gekregen om te voorkomen dat de restfunctie in het akoestische gebied van het slakkenhuis wordt verstoord. Onze eerdere studies 3,4,5,6 documenteerden echter dat zelfs in EAS-gevallen minder invasieve CI-chirurgie in combinatie met dunne, rechte en flexibele "langere" elektroden het behoud van restgehoor mogelijk maakte. Bovendien rapporteerden we dat gehoorbehoud geen verband hield met de lengte van de ingebrachte cochleaire implantaatelektrode⁷, in overeenstemming met de systematische review⁸.

Bij patiënten die een conventionele CI ondergingen, leidden langere elektroden tot een betere spraakperceptie ^9,10,11 omdat langere elektroden een bredere cochleaire dekking en een betere afstemming van plaats en toonhoogte bieden. Evenzo werd een correlatie gerapporteerd tussen een diepere inbrenghoek (AID) en een beter gehoor^12,13. Bij de meeste EAS-patiënten verslechtert het restgehoor in de loop van de tijd geleidelijk¹⁴. Door het verantwoordelijke gen voor HL te identificeren, kan het toekomstige gehoor worden voorspeld. Wanneer wordt verwacht dat hun gehoor in de toekomst op alle frequenties verloren zal gaan, is EAS met langere elektroden, niet kortere elektroden, ideaal om een hoger percentage cochleaire dekking te bieden¹⁵. De optimale AID werd verondersteld te variëren van 630° tot 720°16,17,18, wat overeenkomt met de verdeling van spiraalvormige ganglionneuronen in het menselijke slakkenhuis. Omdat elke lengte van de ductus cochleair kanaal (CDL) echter een breed variatiebereik heeft¹⁹, was het meten van de CDL in elk geval nodig om de juiste AID te bereiken, zelfs bij EAS-patiënten. Onlangs maakte in de handel verkrijgbare software (zie Materiaaltabel) het mogelijk om elke CDL gemakkelijk te meten op basis van computertomografie (CT)-gegevens, wat klinisch haalbaar was.

Dit protocol beschrijft het volgende: (1) een preoperatieve evaluatie met genetische analyse om de etiologie van HL te identificeren en meting van de lengte van de cochleaire ductus om de optimale elektrodelengte te bepalen, (2) een minder invasieve chirurgische ingreep via exoscopie en endoscopie, en (3) de postoperatieve gehooruitkomst en mappingstrategie bij patiënten met hoogfrequente HL die EAS ondergingen met een langere elektrode.

Protocol

De beschreven procedures zijn goedgekeurd door de Institutional Review Board van de Shinshu University School of Medicine (goedkeuring nr. 4133). De patiënten gaven schriftelijke geïnformeerde toestemming voordat ze deelnamen aan het onderzoek. De reagentia, apparatuur en software die voor dit onderzoek zijn gebruikt, staan vermeld in de materiaaltabel.

1. Preoperatieve evaluatie

1. Bekijk de reeks zuivere-toon audiogrammen bij patiënten met restgehoor om de progressie van HL in elk geval vast te stellen.
2. Voer genetische tests uit op bloedmonsters die zijn verkregen van zowel patiënten als hun familieleden.
3. Aanbevelen om sequencing van de volgende generatie uit te voeren op een panel van genen die geassocieerd zijn met HL ^6,7.
4. Voer beeldvormende tests uit, zoals CT en/of magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Er werd aanbevolen om de dikte van de CT-plak 0,6 mm of minder te hebben. Voor MRI werd een sterkte van 1,5 Tesla voldoende geacht.
5. Voorspellingen doen met betrekking tot toekomstig resterend akoestisch horen voor zover mogelijk na het afnemen van de audiogramreeks⁶ en de identificatie van etiologie door middel van beeldvorming en/of genetische analyse.
6. Importeer DICOM-gegevens van preoperatieve CT-beelden in de OTOPLAN-software. De software meet in elk geval automatisch de CDL.
7. Selecteer de juiste lengte van de CI-array om het gebied te bestrijken waar het resterende gehoor naar verwachting in de toekomst zal verslechteren. Gebruik alleen dunne, rechte en flexibele elektroden.
8. Prednisolon oraal toedienen in een dosering van 0,5-1,0 mg/kg/dag vanaf 2 dagen voorafgaand aan de operatie.

2. Chirurgische ingreep

1. Plaats de patiënt in rugligging.
2. Induceer anesthesie met behulp van intraveneuze fentanyl (1-2 μg/kg), propofol (1-2 mg/kg) en rocuronium (0,6 mg/kg). Handhaaf anesthesie met propofol (3-8 mg/kg/uur), remifentanil (0,1-0,2 μg/kg/min) en fentanyl (totaal: 300-500 μg), zonder vecuronium, om neuromusculaire monitoring te vergemakkelijken.
3. Dien 30 minuten voor het maken van de incisie een intraveneuze infusie van 8 mg dexamethason toe.
4. Draai het hoofd van de patiënt tijdens de operatie in een hoek van 45 graden.
5. Injecteer lokale anesthesie (subcutaan 0,5% lidocaïne met 1:1,00,000 epinefrine) postauriculeus.
6. Voer een postauriculaire incisie uit van 5-6 cm (luie S-vormige) en mastoïdectomie met snijbalken van 6,0-4,0 mm totdat het punt wordt bereikt waar het antrum het laterale halfcirkelvormige kanaal en het korte proces van de incus⁶ omvat.
7. Voer een posterieure tympanotomie uit tussen de verwachte aangezichtszenuw en chorda tympani met behulp van diamantstaven van 1,5-2,0 mm.
8. Visualiseer de ronde raamnis en verwijder de benige overhang van het ronde raam met behulp van een boor met lage snelheid met een diamantstaaf van 1,0-1,5 mm, waardoor het ronde raammembraan bloot komt te liggen.
9. Open het ronde venstermembraan voldoende met een houweel en breng de elektrode voorzichtig langzaam in gedurende meer dan 3 minuten.
10. Voer röntgenfoto's en audiogrammen uit na het inbrengen van de elektrode.

3. Postoperatieve evaluatie

1. Dien intraveneus dexamethason toe in een dosis van 8 mg/dag, 4 mg/dag en 4 mg/dag gedurende 3 dagen na de operatie.
2. Meet 6 maanden na de eerste activering de auditieve drempels zonder hulp en beoordeel de HP-snelheid met behulp van de classificatie van Skarzynski et ^al.20.
3. Optimaliseer kaartinstellingen met behulp van een softwaretool op basis van de resultaten van het postoperatieve audiogram en de voorkeuren van de patiënt.

Results

EAS werd uitgevoerd bij 10 patiënten (11 oren) die voldeden aan de audiologische criteria voor EAS (zie Tabel 1). De inclusiecriteria bestonden uit het volgende: bilaterale hoorniveaus met zuivere tonen ≤65 dBHL voor 125 Hz, 250 Hz en 500 Hz; ≥80 dBHL bij 2000 Hz; en ≥85 dBHL bij 4000 Hz en 8000 Hz. Bovendien was minimaal voordeel van conventionele hoortoestellen vereist, gedefinieerd als eenlettergrepige scores in stilte onder de 60%, zelfs in de optimale ondersteunde toestand. Alle deelnemers ondergingen EAS met behulp van langere elektroden (zie Materiaaltabel). Figuur 1 toont de preoperatieve en 6 maanden postoperatieve audiogrammen na EAS-chirurgie, wat suggereert dat het resterende laagfrequente gehoor in alle gevallen goed behouden bleef. Volgens het classificatiesysteem voor gehoorbehoud (HP), gerapporteerd door Skarzynski et ^al.20, vertoonde 36,4% (4 van de 11 gevallen) volledige HP en 63,6% (7 van de 11 gevallen) gedeeltelijke HP. Er waren geen gevallen van significante verslechtering van het gehoor.

Presentatie van de casus (Case #8)
Op 5-jarige leeftijd werd een 14-jarig meisje dat geen gehoorscreening voor pasgeborenen had ondergaan, tijdens een routinematige gezondheidscontrole op de basisschool gemarkeerd voor vermoedelijk gehoorverlies (HL). Vervolgens werd ze gediagnosticeerd met hoogfrequente HL en begon ze hoortoestellen te gebruiken. Gezien de waargenomen verslechtering van haar gehoor, zocht ze op 13-jarige leeftijd een evaluatie bij onze afdeling.

Pathogene varianten van het CDH23-gen werden geïdentificeerd via genetische tests⁶. Aangezien het resterende gehoor waarschijnlijk zou verslechteren als gevolg van CDH23-gerelateerde HL, werd een langere elektrode gekozen om het akoestische gebied te bedekken. Ze onderging op 14-jarige leeftijd een EAS-operatie aan het linkeroor. Het resterende gehoor was 6 maanden na de operatie volledig behouden. Ze gaf de voorkeur aan "alleen elektrische stimulatie (ES)-mapping" met geactiveerde apicale elektroden die op dat moment het gebied van het resterende gehoor doorkruisten (Figuur 2). De patiënt was tevreden met de akoestische versterking die werd verkregen met behulp van ES bij lage frequenties.

Figuur 1: Gemiddelde gehoordrempels voor luchtgeleiding. De onderbroken en ononderbroken lijnen geven respectievelijk preoperatieve en 6 maanden postoperatieve metingen aan. Grijze en zwarte lijnen geven respectievelijk de individuele gegevens en het gemiddelde weer. Deze figuur is overgenomen van Yoshimura et ^al.6. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Klinische bevindingen van casus #8. (A) Stamboom van de patiënt. (B) Preoperatieve en 6 maanden postoperatieve audiogrammen. Illustraties van de elektrode-array geven de insteekdiepte weer. (C) Postoperatieve röntgenbevindingen, met nummers die overeenkomen met individuele kanalen. (D) Beeldvorming voor elke elektrodelocatie en de verwijzing naar de notopische kaart. Deze figuur is overgenomen van Yoshimura et ^al.6. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Drie soorten mappingstrategieën bij patiënten met EAS met behulp van langere elektroden. (A) EAS-kaart (Overlap/OFF). Een deel van de apicale contacten werd gedeactiveerd, terwijl de akoestische stimulatie (AS) werd geactiveerd. (B) EAS-kaart (Overlap/AAN). Zowel elektrische stimulatie (ES) in de standaardinstelling voor cochleaire implantatie (CI) als AS werden gebruikt. (C) Kaart die alleen op ES is gericht. In de ES-instelling werd het frequentiebereik ingesteld van 70-8.500 Hz. AS was gedeactiveerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Patiënt		Geïmplanteerd	Geïmplanteerd	Verantwoordelijk	Pre-operatief	6 miljoen na de operatie	HP numeriek	PK
Nee.	Geslacht	Leeftijd (jaren)	kant	Gen	LFA (dB)	LFA (dB)	Schaal (%)	classificatie
1	F	12	L	SLC26A4	63.3	70	70.8	Gedeeltelijk
2	F	9	L	SLC26A4	50	65	62.5	Gedeeltelijk
3	M	50	L	CDH23	50	56.7	78.6	Compleet
4	F	31	L	Onbekend	45	61.7	67.7	Gedeeltelijk
		31	R		46.7	56.7	75.9	Compleet
5	F	57	R	Onbekend	38.3	65	59	Gedeeltelijk
6	F	55	R	Onbekend	26.7	55	68.4	Gedeeltelijk
7	M	21	R	LOXHD1 zei:	33.3	66.7	37.2	Gedeeltelijk
8	F	14	R	CDH23	56.7	48.3	100	Compleet
9	M	20	L	Onbekend	51.7	73.3	48.1	Gedeeltelijk
10	M	64	R	Onbekend	51.7	58.3	82.1	Compleet

Tabel 1: Samenvatting van de kenmerken van de proefpersoon en de resultaten van gehoorbehoud. Deze tabel is een bewerking van Yoshimura et ^al.6.

Discussion

Het identificeren van de etiologie van HL in de preoperatieve evaluatie is cruciaal voor het voorspellen van het toekomstige audiogram in elk geval. In onze eerdere studie werden pathogene varianten in de genen CDH23, ACTG1, Mit1555A>G, MYO7A, MYO15A, SLC26A4 en TMPRSS3 vaak geïdentificeerd bij patiënten met hoogfrequent HL⁷. Bij de meeste van deze patiënten verslechterde het restgehoor geleidelijk (zie CDH23-gerelateerde HL-casus in figuur 2). In deze gevallen werd het natuurlijke verloop van HL in overweging genomen bij het selecteren van de CI-elektrode voor een bredere cochleaire dekking.

Om de lengte van de CI-array te bepalen, moest de lengte van het cochleair kanaal (CDL) worden gemeten. Om dit proces te vergemakkelijken, bleek de OTOPLAN-software klinisch haalbaar te zijn²¹. In eerdere versies, zoals OTOPLAN 3.0, werd de CDL handmatig gemeten om de diameter, breedte en hoogte van elk slakkenhuis uit te zetten. Met OTOPLAN 4.0 werd automatische meting van de CDL echter mogelijk, wat meer gemak bood voor chirurgen en meetvariaties minimaliseerde. Met name CT-beelden met een plakdikte van 0,6 mm of minder waren geschikt voor de automatische analyse van OTOPLAN. Vervolgens moet de lengte van de CI-array worden geselecteerd om in elk geval de optimale insteekhoek (AID) te bereiken.

Om een minder invasieve EAS-operatie uit te voeren, was toediening voor, binnen en na steroïden nodig om de acute ontsteking te minimaliseren die de gehoordrempel²² zou kunnen verhogen. Om in de nabije toekomst niet alleen acute, maar ook chronische reacties na CI- en EAS-chirurgie tot een minimum te beperken, zal het gebruik van dexamethason-eluerende elektroden wenselijk zijn. Naast de toediening van steroïden waren flexibele zijwandelektroden essentieel voor het minimaliseren van trauma aan het slakkenhuis. Het voorzichtig en langzaam inbrengen van dergelijke elektroden in het slakkenhuis met behulp van de ronde vensterbenadering resulteerde in minimale invasiviteit. Om hierbij te helpen, was het uitvoeren van chirurgie met behulp van exoscopen en endoscopen nuttig voor het genereren van een duidelijker gezichtsveld en het bevestigen van de kleine componenten van het middenoor. Om te voorkomen dat uitgebreide vorming van fibro-botweefsel in het slakkenhuis wordt geïnduceerd, moeten de benadering met een verlengd rond venster en cochleostomie worden vermeden²³.

EAS met langere elektroden was niet alleen nuttig om zich voor te bereiden op de toekomstige verslechtering van HL, maar ook om drie soorten kaartstrategieën aan te bieden. Als de ingebrachte elektroden overlappen met het resterende gehoorgebied, kunnen patiënten met EAS ES gebruiken met of zonder AS: "EAS (Overlap/ON) map" of "ES-only map". Als alternatief kunnen ze enkele van de apicale contacten uitschakelen en de AS: "EAS (Overlap/OFF) map" activeren. Als het gehoor verslechtert, kunnen alle contacten later worden ingeschakeld voor een betere afstemming op de toonhoogte (Figuur 3). Al deze bevindingen tonen aan dat EAS met langere elektroden gebruikers in staat stelt kaarten te optimaliseren voor een natuurlijker gehoor.

Hierin wordt aangetoond dat preoperatieve voorbereiding en geavanceerde chirurgische technieken essentieel zijn om chirurgisch trauma tot een minimum te beperken. Door de bovengenoemde reeks pre- en intraoperatieve procedures uit te voeren, konden patiënten profiteren van EAS met langere elektroden.

Beperkingen
Ondanks de vooruitgang in de eerder genoemde minder invasieve chirurgische ingrepen, verslechtert het resterende gehoor nog steeds bij een bepaald aantal patiënten na CI. Intra-operatieve monitoring, zoals cochleaire microfonie (CM), zou klinisch haalbaar zijn om cochleaire schade te meten tijdens het inbrengen van de elektrode²⁴. Hoe EAS met langere elektroden moet worden geëvalueerd en wat te doen in het geval van bepaalde CM-responsen, zoals een afname van de amplitude, blijft tot op heden echter onduidelijk. Verdere studies op dit gebied zijn nodig.

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
DEXART 3.3 mg	Fuji Pharma	22100AMX01404	gelijk aan dexamethasone natriumfosfaat (4 mg)
DEXART 6.6 mg	Fuji Pharma	22100AMX01402	gelijk aan dexamethasone natriumfosfaat (8 mg)
Fentanyl injectie 0.1 mg	TERUMO	22100AMX00009
MAESTRO 7.0	MED-EL	4582290238456	software voor kaartinstellingen
Midas Rex MR8	Medtronic	301ADBZX00046000	hoge snelheidsboor
OTOPLAN software	Cascination / MED-EL	REF 20125	voor het meten van de lengte van de cochleaire ductus (CDL)
Predonine tabletten	Shionogi	16000AMZ01740000
Propofol 1% 50 mL	Maruishi Pharmaceutical Co.,Ltd	30100AMX00158
Remifentanil 2 mg	Daiichi-Sankyo	22800AMX00090
Rocuroniumbromide 50 mg/50 mL	Maruishi Pharmaceutical Co.,Ltd	22800AMX00534
SONNET2 EAS	MED-EL	4582290241807	processor
Synchrony2 FLEX28	MED-EL	4571573943026	cochleair implantaat (elektrode)
Xylocaine 0,5% met epinefrine	Sandoz Pharma	4KUZ13127