Image-based frequency reallocation for optimizing cochlear implant programming

基于图像的频率重新分配,用于优化人工耳蜗编程

基本信息

  • 批准号:
    8356935
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 19.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-07-01 至 2014-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): The goals of this research are to develop and assess the clinical utility of an approach for determining the position of implanted cochlear implant (CI) electrodes relative to stimulation targets (the nerves of the Spiral Ganglion (SG)) for CI tuning assistance. It is widely believed that the best hearing restoration outcome can be achieved by stimulating, for a particular sound, the nerves that naturally correspond to the spectrum of that sound. However, this is not currently possible due to several technical limitations. One such issue is that the positions of the implanted electrodes are unknown. Thus, the audiologist adjusts the signal characteristics assigned to each electrode based solely on patient response. The majority of potentially adjustable parameters are left at the default settings determined by the CI manufacturer. Because of this one-size-fits-all approach, the tuning process may not result in optimal hearing restoration for all recipients. Each electrode is positioned at variable depths and perimodiolar distances. Electrode depth discrepancies result in a frequency shift artifact, i.e., each electrode stimulates nerves that do not correspond to the frequencies of the detected sound. A larger distance to the SG leads to wider current spread from each electrode, decreasing the spectral resolution, i.e., each electrode stimulates many nerves corresponding to a wide range of frequencies. In future work, we would like to test a range of advanced tuning techniques that rely on knowing the position of implanted electrodes relative to tonotopically mapped SG nerves. These techniques have the potential to improve hearing outcomes achieved with existing CIs. However, there has been no technology developed that allows accurate assessment of electrode position relative to stimulation targets in vivo. In this research, we will develop this technology and test a simple tuning scheme to assess its clinical utility. If successful, we will have developed an easy to use software package that has the potential to increase the effectiveness of existing cochlear implant technology and improve the quality of hearing restoration for implantees. To identify electrode position, existing techniques for identifying Cochlear Contour Advance electrode arrays in post-operative CT will be expanded for application to other types of electrodes. To identify stimulation targets (the SG), advanced active shape modeling techniques will be explored. These are powerful image processing methods that identify structures in images while constraining the shape of the results to be consistent with typical anatomical variations. The SG region will be tonotopically mapped using known heuristic equations that describe this frequency relationship. A simple tuning scheme will then be tested on implantees to evaluate the utility of this approach. Tuning parameters will include deciding which electrodes are on and off, determining the relative power of each electrode, and determining an electrode frequency allocation table. Positive results will demonstrate that these techniques will lead to more effective implant tuning and better hearing restoration. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The proposed project involves exploring algorithmic methods that will lead to performance optimizations of cochlear implant electrode arrays. Thus, the results of this project can potentially improve the quality of hearing restoration for cochlear implant users and improve efficiency of the tuning process.
描述(由申请人提供):本研究的目标是开发和评估确定植入人工耳蜗 (CI) 位置的方法的临床实用性 与刺激目标(螺旋神经节 (SG) 的神经)相关的电极,用于 CI 调谐辅助。 人们普遍认为,对于特定的声音,可以通过刺激与该声音的频谱自然对应的神经来实现最佳的听力恢复结果。 然而,由于一些技术限制,目前这是不可能的。 其中一个问题是植入电极的位置未知。 因此,听力学家仅根据患者反应来调整分配给每个电极的信号特征。 大多数可调整的参数均保留 CI 制造商确定的默认设置。 由于这种一刀切的方法,调谐过程可能无法为所有接收者带来最佳的听力恢复。 每个电极的位置可变 深度和视轴距离。 电极深度差异会导致频移伪影,即每个电极刺激与检测到的声音的频率不对应的神经。 与 SG 的距离越大,每个电极的电流传播范围就越宽,从而降低了光谱分辨率,即每个电极都会刺激与较宽频率范围相对应的许多神经。 在未来的工作中,我们希望测试一系列先进的调谐技术,这些技术依赖于了解植入电极相对于音调映射的 SG 神经的位置。 这些技术有可能改善现有 CI 实现的听力效果。 然而,目前还没有开发出能够准确评估电极相对于体内刺激目标的位置的技术。 在这项研究中,我们将开发这项技术并测试一个简单的调整方案以评估其临床实用性。 如果成功,我们将开发出一种易于使用的软件包,该软件包有可能提高现有人工耳蜗技术的有效性并提高植入者的听力恢复质量。 为了确定电极位置,现有技术 用于识别术后 CT 中的 Cochlear Contour Advance 电极阵列将扩展到应用于其他类型的电极。 为了确定刺激目标(SG),将探索先进的活动形状建模技术。 这些是强大的图像处理方法,可以识别图像中的结构,同时限制结果的形状与典型的解剖变化一致。 SG 区域将使用描述这种频率关系的已知启发式方程进行音调映射。 然后将在植入者身上测试一个简单的调整方案,以评估该方法的实用性。 调整参数将包括决定哪些电极打开和关闭、确定每个电极的相对功率以及确定电极频率分配表。 积极的结果将证明这些技术将带来更有效的植入调整和更好的听力恢复。 公共健康相关性:拟议项目涉及探索可优化人工耳蜗电极阵列性能的算法方法。 因此,该项目的结果有可能提高人工耳蜗用户的听力恢复质量,并提高调谐过程的效率。

项目成果

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