Th. Spillmann und N. Dillier: Ein Computer-gesteuertes System 303

halten der Mikrophonpotentiale verschieden. Andererseits deckt sich dieser Bereich recht gut mit dem Sprachfrequenzbereich, was eine Periodizit/itsanalyse der nach- geschalteten Strukturen nahelegt. Die bis zu 10 dB SPL registrierbaren Antworten wei- sen bei hohen Intensit/iten Latenzen yon nur 1,5 ms auf, was gegen eine Ableitung vom Cochleariskern sprecben dfirfte.

Das f'dr ein Sprachverst/indnis besonders wichtige dynamische Verhalten der Aktivit/it wurde in einem ersten Versuch durch einen 40 ms langen Sinusburst mit je ei- ner 3 und 5 ms langen Pause untersucht. Uber die einzelnen Elektroden im H6rnerven konnte bei diesem Reiz eine deutlich differenzierte Aktivit/it registriert werden. W/ih- rend eine Elektrode die Pausen, abgesehen von der cochle/iren Latenz, pr/izise wieder- gibt, zeigt eine andere Elektrode in diesem Zeitbereich eine exponentiell abklingende Aktivit/it, w/ihrend eine dritte Elektrode eine Aktivit/itssteigerung in den Pausen ausweist.

Der tonische Aktivit~itsanteil erscheint zum phasischen in erster N/iherung un- korreliert. Die gemessenen Dauern yon 1 bis fiber 10 ms sowie intensit/its- und frequenzabh/ingige Latenzen bedfirfen noch weiterer Messungen, um fiber die Re- levanz ffir die Sprachcodierung fundierte Aussagen machen zu k6nnen.

72. Th. Spillmann, N. Dillier (a. G.) (Ziirich): Ein Computer-gesteuertes System zur mehrkanaligen elektrlsehen Stimulation des Hiirnervs beim gehiirlosen Patienten

A Computer-based System for Multichannel Electrical Stimulation of the Au- ditory Nerve in the Deaf Patient

Summary. The optimal coding strategy for verbal and nonverbal sounds is a main problem in the development of a multichannel electrode implant in the auditory nerve. To obtain data from sensations with simultaneous multiple channel stim- ulation, a flexible testing system based on a minicomputer has been developed. The current pulses are optoelectronically isolated and the amplitude, duration, repetition rate, and electrode selection is automatically controlled. Interactive programs for the measurement of electrical impedances, of electrical hearing and discomfort thresholds, and of the discrimination of synthetical vowels and other phonetic material have been implemented.

Die Aufgabe, ein ertaubtes Innenohr durch eine elektronische H6rprothese zu ersetzen, kann heute noch keineswegs als gelfst betrachtet werden. Diese H6rprothesen ver- mitteln in ihrer heutigen Form lediglich eine rudiment/ire Wahrnehmung, sie lassen ein- fache Ger/iusche unterscheiden und helfen beim Lippenlesen. Sprache wird jedoch bis auf wenige Worte nicht verstanden [1-3].

Eine Hauptschwierigkeit ist die optimale Kodierung der komptexen akustischen Signale in einen Satz elektrischer Stimulationsparameter. Durch Untersuchungen des elektrischen H6rverm6gens einer kleinen Gruppe geb6rloser Patienten sollen Kriterien der Signalkodierung gefunden werden, welche einer zweiten Generation yon Mehr- kanalprothesen erm6glichen werden, Sprachverst/indnis zu vermitteln.

Um eine Gruppe yon Nervenfasern spezifisch zu erregen, mug eine Stimula- tionselektrode so nahe wie m6glieh zu diesen Fasern gebracht werden, damit die Stromdichte in benachbarten Nerven oder Geweben klein bleibt. Wir haben uns vorerst

304 Th. Spillmann und N. Dillier

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Abb. 1. Testsystem (Blockschema) bestehend aus Computer (linke Seite) und optoelektronisch isoliertem Mehrkanalstimulator (rechte Seite)

dazu entschieden, einzelne Teflon-isolierte Platindr/ihte (Durchmesser 125 ~x, Medwire Corp.) durch separate 0ffnungen in der Cochlea in den Modiolus vorzustol3en. Die Signalzuffihrung geht fiber einen Mehrfachstecker, der in einem Pyrolit-Biocarbon- Hautfenster untergebracht ist.

Zur Durchf'tihrung yon psychophysischen Evaluationsexperimenten wurde ein flexibles Testsystem (Abb. 1) entwickelt, welches aus einem allgemein verwendbaren programmierbaren Minicomputer (PDP 11/34) und einem optoelektronisch isolierten Mehrkanalstimulator besteht. Da alle Parameter vom Computerprogramm kontrol- liert werden, k/Snnen verschiedene experimenteUe ProtokoUe leicht realisiert werden. F~r Wort- und Silbenverst~indlichkeitstests wurden Programme auf der Grundlage ei- nes ,,Linear-Prediction"-Modelles der Sprachanalyse entwickelt. Sie generieren auch synthetische Vokale und variieren gezielt einzelne Parameter des Sprachsignals.

Folgende Grfl3en interessieren nach einer Elektrodenimplantation: Der Verlauf von Impedanz- und Schwellwert in Abh~ingigkeit der Stimulationsfre-

quenz, der Signalparameter (Pulsbreite, Polarit/it) und der Zeit (Adaptation, Ande- rungen yon Elektroden-Gewebe-Sehnittfl/iche),

die Differenzschwellen der Frequenz- und Intensit/itsunterscheidung, die Tonhfhen- und Lautheitsskalierung f~r verschiedene Elektrodenpositio-

nen, die Phasenbeziehungen bei Mehrkanalstimulation, die Kanaltrennung (z. B. die Frage, ob bei grSl3erer Stimulationsamplitude Fasern

eines verschiedenen Frequenzgebietes erregt werden), die Diskrimination von Silben, synthetisehen Vokalen und Worten bei verschiede-

ner Signalcodierung, der Einflul3 der Anzahl und Lage der Elektroden auf die Diskrimination.

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306 C. H. Limberg nnd E. Stennert: M6glichkeiten der otoneurotogischen Diagnostik

AIs Beispiel sei die Messung von Amplituden- und Frequenzunterscheidungs- schwellen aufgef/jhrt (Abb. 2a-b) . Vom Computer werden Tonpaare mit zufallsm~il3ig verfinderter Frequenz oder Amplitude des zweiten Tones erzeugt (100 Tonpaare mit 10 verschiedenen Inkrementen pro Versuch). Der Patient antwortet per Knopfdruck, ob der zweite Ton tiefer, h/Sher oder gleich geh6rt wurde wie der erste. Der Inkrementwert, bei dem der Prozentsatz richtiger Antworten fiber 50% ansteigt, wird als Unter- schiedsschwelle des zugeh6rigen Ausgangswertes bestimmt. Durch Variation der Ausgangswerte (z. B. Frequenz 40--800 Hz, Amplitude zwisehen subjektiver H6r- und Unbehaglichkeitsschwelle) werden somit f/Jr jede Elektrode Kurvenscharen der Signalunterscheidung bestimmt. Anstelle der Amplitude kann auch die Pulsbreite variiert werden. Die Resultate dieser Tests dienen zur Anpassung eines tragbaren Stimulators auf den Patienten sowie zur Modifikation der Signalkodierung, falls erforderlich.

,~hnliche Systeme wurden yon Eddington et al. [4] und Simmons et al. [5] be- schrieben. Der Vorteil gegenfiber einem lediglich manueU bedienbaren Stimulator liegt in der gr6$eren Flexibilit~it, besseren Reproduzierbarkeit und schnelleren Durchf/jh- rung parametrischer Untersuchungen. Hinzu kommen MSglichkeiten der graphischen Darstellung und statistischen Analyse yon Testresultaten sowie der Verarbeitung komplexerer Signale mittels verschiedener Codierungsalgorithmen. Sinn dieser Pr/i- sentation war es, zu zeigen, daf5 die groBe Anpassungsf/ihigkeit, die von einem elektri- schen Hfrstimulator verlangt werden mul3, nur dann gew/ihrleistet ist, wenn ein flexibles System zur Verf/jgung steht, das die Diskriminationsleistungen des Patienten von Anfang an berficksichtigt. Die gezeigte Methode erm6glicht, die wichtigen psy- choelektrischen Parameter in der k/jrzest mSglichen Zeit zu gewinnen und so den Klinikaufenthalt eines implantierten Patienten nicht l~inger werden zu lassen, als es die Lokalverh~iltnisse um die Elektrode herum erfordern.

Literatur

1. Ballantyne, J. C., Evans, E. F., Morrison, A. W.: Electrical auditory stimulation in the management of profound hearing loss. J. Laryng. Otol. (Suppl.) 92, 1 (1978)

2. Chouard, C. H., MacLeod, P. M.: Implantation of multiple intracochlear electrodes for rehabilitation of total deafness: Preliminary report. Laryngoscope 86, 1743--1751 (1976)

3. Dillier, N., Spillmann, T., Fisch, U. P., Leifer, L. J.: Encoding and decoding of auditory signals in rela- tion to human speech and its application to human cochlear implants. Audiology (in press) (1979)

4. Eddington, D. K., Dobelle, W. M., Brackmann, D. E. et al.: Auditory prosthesis research with multiple channel intracochlear stimulation in man. Ann. Otol. (Suppl.) 87, 53 (1978)

5. Simmons, F. B., Mathews, R. G., Walker, M. G., White, R. L.: A functioning multichannel auditory nerve stimtdator. Acta Otolaryngol. 87, 170--175 (1979)

73. C. H. Limberg (a. G.), E. Stennert (Gi~ttingen): M~gliehkeiten der otoneurolo- gisehen Diagnostik mit Hilfe der trigemino-faeialen Reflexe

Potentials of Otoneurologic Diagnostics by Means of Trigemino-Facial Reflexes

Summary. The central transfer of the trigemino-facial reflexes (TFR) from the afferent to the efferent part takes place at the pons level as well as in higher cerebral