On Direct Drive Bone Conduction Devices - Hearing Rehabilitation and Objective Assessment of Stimulation Methods
Doktorsavhandling, 2019

Bone conduction devices (BCDs) rely on the transmission of sound in form of vibrations generated by a transducer to the inner ear via the skull and surrounding soft tissues. Direct drive BCDs stimulate the skull bone directly, either via a skin-penetrating abutment (BAHAs, Bone Anchored Hearing Aids), or with a transducer implanted under intact skin (active transcutaneous devices).
In this thesis, several aspects related to direct drive stimulation were addressed with objective and subjective measurements. Vibrational measurements were performed to assess how the transducer to bone attachment affects the vibrations transmission to the cochleae. Three different attachments for active transcutaneous stimulation were compared to each other and to the BAHA screw. A comparative study was done also between the BAHA system and the novel active transcutaneous Bone Conduction Implant (BCI), where the transducer is attached to the skull bone via a flat surface contact. The BCI is currently on a clinical trial, and a comprehensive assessment of the rehabilitation after three years of device usage is included in this thesis, reporting on a number of audiometric tests, self-reported questionnaires, and objective measurements. Among the objective measures, a new method for intra and post operative verification of the implant functionality was evaluated, consisting in the measurement of the induced sound pressure in the nostril under bone conduction stimulation. In addition to the test battery from the clinical trial protocol, an exploratory study was conducted to investigate the effect of the BCI in a complex multi-talker listening environment.
The results from the vibrational measurements were highly frequency-dependent, with a general trend of improved transmission when the contact area between transducer and bone was limited, especially for frequencies above 5 kHz. Sound field tone and speech tests, and user reported questionnaires show that the BCI provides considerable improvement from the unaided condition and contributes to a general increase of patients' life quality, with consistent outcomes over time. The implant verification method seems promising and showed stable properties of the implant to bone transmission. When compared to BAHAs, the BCI was found to be a viable alternative for indicated patients. In noisy and complex listening environments, the BCI users showed a lower ability to make use of the spatial cues when aided with their device, but an overall greater tolerance to interfering talkers.

Bone Conduction Implant

vibrations

audiology

comparative study

Bone Conduction Devices

active transcutaneous

Direct Drive

EA-salen, Hörsalsvägen 11
Opponent: Christof Röösli, University of Zürich, Switzerland

Författare

Cristina Rigato

Chalmers, Elektroteknik, Signalbehandling och medicinsk teknik, Medicinska signaler och system

Rigato, C., Reinfeldt, S., Håkansson, B., Fredén Jansson, KJ., Renvall, E., and Eeg-Olofsson, M. "Effect of Transducer Attachment on Vibration Transmission and Transcranial Attenuation for Direct Drive Bone Conduction Stimulation"

Reinfeldt, S., Rigato, C., Håkansson, B., Fredén Jansson, KJ., and Eeg-Olofsson, M. "Nasal Sound Pressure as Objective Verification of Implant in Active Transcutaneous Bone Conduction Devices"

Persson, AC., Reinfeldt, S., Håkansson, Rigato, C., B., Fredén Jansson, KJ., and Eeg-Olofsson, M. "Three Year Follow Up With the Bone Conduction Implant"

Rigato, C., Reinfeldt, S., and Asp, F. "The Effect of an Active Transcutaneous Bone Conduction Device on Spatial Release from Masking"

Benledning är en naturlig förmåga att överföra ljud genom ben och omgivande vävnader i skallen. Oftast hörs det mesta av ljudet via luftledning: de luftburna ljudvågorna överförs genom ytter- och mellanörat hela vägen till innerörat där hörselsnäckan finns. Parallellt med luftledning hör vi genom benledning, och all information når hörselsnäckan, där den kombineras och översätts till elektriska signaler som skickas till hjärnan och gör att man hör.
Benledningshörapparater används för att kunna rehabilitera patienter med hörselnedsättning i ytter- eller mellanöra, och de som inte kan utnyttja traditionella luftledningshörapparater på grund av till exempel eksem i hörselgången eller rinnande öron. Apparaten tar upp ljudvågor och omvandlar dessa till mekaniska vibrationer som överförs till skallbenet. För att kunna skicka vibrationer mer effektivt kan vibratorn kopplas direkt till skallbenet, antingen med en skruv som penetrerar huden (som i den benförankrade BAHA, Bone Anchored Hearing Aid), eller genom att operera in hela vibratorn under huden (som i den Chalmersutvecklade BCI, Bone Conduction Implant).
I mitt doktorandprojekt har jag fokuserat delvis på hur vibratorn kan förankras i skallbenet och hur det påverkar signaltransmissionen, och delvis på utvärdering av BCIn och jämförelse med andra apparater genom olika subjektiva och objektiva mätmetoder. Mätningarna kan innefatta till exempel hörselresultat, subjektiv apparatupplevelse, samt tekniska egenskaper av apparaten. I forskargruppen började vi också undersöka inverkan av BCI-apparaten på den binaurala hörseln, det vill säga när man lyssnar med båda öronen, till exempel för att lokalisera ljudkällor eller för att kunna förstå tal i komplexa och brusiga miljöer. BCIn har än så länge visat lovande resultat, både vad gäller rehabiliteringskvalitet samt patientnöjdhet. Taluppfattning och hörtrösklar förbättrades med BCIn på, och patienterna bekräftar att apparaten höjer deras livskvalitet. Jämfört med BAHA, visade BCIn liknande resultat för de inkluderade patienterna. På ett sätt minskar apparaten den binaurala hörseln, men samtidigt lyckas patienterna förstå tal i brusigare miljöer med BCIn än utan den. Med tanke på designen av vibratorn och dess fastsättning i skallbenet, verkar våra studier indikera att ju mindre kontaktytan mellan ben och implantat är, desto bättre blir överföringen av vibrationer till hörselsnäckan, vilket kan hjälpa till att uppnå en mer tillfredsställande rehabilitering.

Ämneskategorier

Övrig annan medicin och hälsovetenskap

Medicinteknik

Oto-rhino-laryngologi

ISBN

978-91-7597-874-1

Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4555

Utgivare

Chalmers tekniska högskola

EA-salen, Hörsalsvägen 11

Opponent: Christof Röösli, University of Zürich, Switzerland

Mer information

Senast uppdaterat

2019-04-01