Koklear İmplant ve Basit Terminoloji PDF

6.12.2024 KOKLEAR İMPLANTLARDA SİNYAL İŞLEMLEME KOKLEAR İMPLANT TERMİNOLOJİSİ VE PROGRAMLAMA TERMİNOLOJİSİ...

6.12.2024 KOKLEAR İMPLANTLARDA SİNYAL İŞLEMLEME KOKLEAR İMPLANT TERMİNOLOJİSİ VE PROGRAMLAMA TERMİNOLOJİSİ ÖĞR. GÖR. A. ALPEREN AKBULUT UZMAN ODYOLOG, MSC. 1 2 GİRİŞ SİNYAL İŞLEMLEMEYİ ŞİDDET ALANINDA ETKİLEYEN PARAMETRELER  Koklear implantlar ve işitme cihazları arasında paralellikler olsa da terminolojileri arasında farklılıklar mevcuttur. şiddet  Akustik sinyallerin elektriksel sinyallere kodlanmasını etkileyen 3 temel parametre mevcuttur:  Şiddet,  Frekans,  Zaman. frekans 3 4 1  6.12.2024 1. UYARAN SEVİYELERİ (STIMULATION LEVELS) 1. UYARAN SEVİYELERİ (STIMULATION LEVELS)  Koklear implant programlaması yapılırken klinisyenlerin karar verdiği en önemli  Normal işitmeye sahip kişiler tarafından hafif şiddetli ve parametrelerden bir tanesi implanttan işitme sinirine aktarılan uyaranın büyüklüğüne karar yüksek şiddetli sesler nasıl duyuluyorsa, koklear implant kullanıcısı kişiler için de aynı şekilde duyulmalıdır. vermektir.  Ancak belirtilen bu hedeflere ulaşmak çoğu zaman zordur  Programlamanın birincil hedefi, hafif şiddetli konuşma (soft speech) ile yüksek şiddetli çünkü konuşma sesleri ve günlük sesler yaklaşık 100 dB'lik konuşma (loud speech) ranjı içerisindeki konuşma seslerini işitilebilir hale getirmektir. geniş bir şiddet aralığına sahiptir.  İdeal olarak, konuşma seslerinin tanımlanmasını en iyi hale getirmek için de uyaran seviyeleri  Çoğu koklear implant kullanıcısı için bu geniş şiddet ranjı, çok ayarlanır. daha küçük olan 20 dB’lik elektriksel dinamik aralık içerisinde kodlanmaktadır. 5 6 1. UYARAN SEVİYELERİ (STIMULATION LEVELS) 2. UYARIM EŞİĞİ  Elektriksel dinamik aralık, koklear implant  Elektriksel uyarım eşiği, bir kişinin elektrotlarına kullanıcısının algısal eşiği ile elektriksel uyarım elektrik sinyalleri gönderildiğinde algılayabileceği ile sağlanan en rahat duyma seviyesi (yani en düşük miktardaki uyarım anlamına yüksek, ancak rahatsız edici olmayan) gelmektedir. arasındaki fark olarak tanımlanmaktadır. 7 8 2  6.12.2024 2. UYARIM EŞİĞİ 2. UYARIM EŞİĞİ  Eşik seviyesini belirlemek için, odyolojik değerlendirmede kullanılan yöntemlere (Modifiye Hughson Westlake) benzer bir yöntem kullanılır.  Pratikte üreticilerin programlama yazılımlarında bu seviyeyi temsil eden farklı kavramlar, tanımlar ve kısaltmalar kullanılabilmektedir.  İmplant ile kişilere gönderilen uyaranlar kişiler tarafından genelde saf ses sinyallere benzetilmektedir.  Eşik seviyesi Cochlear ve AB marka implantlar için ‘T’, MEDEL marka implantlar içinse ‘THR’ veya ‘threshold’ şeklinde gösterilmektedir.  Bazı durumlarda ise bu ses statik gürültü olarak tarif edilmektedir. Nedeni?  İşitsel deprivasyon veya nöral dejenerasyon… 9 10 2. UYARIM EŞİĞİ 2. UYARIM EŞİĞİ  Uyarım eşiği belirlendikten sonra mutlaka serbest alanda işitme eşikleri kontrol edilmelidir.  Çocuklar ve yetişkinler için uyarım eşiğini belirlerken yaşa uygun farklı yöntemler kullanılabilir.  Düşük şiddetli seslerin (soft speech) duyulabilir ve anlaşılabilir olması için uyarım eşiği yeterli yükseklikte ayarlanmalıdır.  Yetişkinler için ses duyunca el kaldırmak, düğmeye basmak, gelen sinyal seslerini saymak gibi yöntemler kullanılabilirken,  İşitme eşikleri yetişkinler için 30 dB HL’den, çocuklar çocuklar için gürlük algısı skalaları için 25 dB HL’den daha yüksek olduğunda odyolog kullanılabilir. hastanın elektriksel uyarım eşiğini yükseltmeyi veya farklı parametreler kullanarak aynı etkiyi yapmayı düşünmelidir. 11 12 3  6.12.2024 3. ÜST UYARIM SEVİYESİ 3. ÜST UYARIM SEVİYESİ  Koklear implant kullanıcılarının üst uyarım seviyeleri kritik öneme sahiptir, çünkü doğrudan  Benzer şekilde, üreticilerin programlama yazılımlarında uyarım için en üst seviyeyi temsil eden farklı konuşmayı ayırt etme performansını, ses kalitesini ve prelingual işitme kayıplı çocuklarda kendi kavramlar, tanımlar ve kısaltmalar kullanılabilmektedir. sesini duyup takip ederek yeni sesler üretmesini etkilemektedir.  Kişinin sesi ‘en rahat duyduğu’ seviye, ‘yüksek ama rahat’ duyduğu seviye olarak belirlenmektedir.  Üst uyarım seviyeleri doğru belirlenmediği taktirde kişinin cihazdan elde edeceği fayda azalacaktır.  AB marka implantlar için bu seviye ‘M’ seviyesi, Cochlear marka implantlar için ‘C’ seviyesi, MED-EL  Odyologlar üst uyarım seviyesini belirlerken genelde davranışsal yöntemleri, gürlük skalası marka implantlar için ‘MCL’ seviyesi olarak kısaltılmaktadır. metotlarını veya elektrofizyolojik ölçüm yöntemlerini kullanmaktadır. 13 14 15 16 4  6.12.2024 17 18 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  Kokleadaki elektrot kontakt noktalarında, elektrik enerjisi kokleaya ait nöral yapılara özel bir şekilde aktarılmaktadır.  Bununla birlikte, kokleanın doğal enerji dengesini geri getirmek önemlidir.  Elektrik akımı ileri geri hareket ettirildiğinde (pozitif-negatif), elektrotu çevreleyen hücrelerin doğal enerji dengesi anlık olarak değişmektedir.  Elektrik yükündeki değişimin hemen tersine çevrilmemesi, elektrotun çevresinde sinir hücrelerine zarar verebilmektedir.  Bu enerji değişimi, çevreleyen sinir hücrelerinde bir tepkiyi meydana getirmektedir.  Bu durum, uyarım pozitif ve negatif fazlarla dengelenmediğinde  Elektrik sinyali hızla işitme siniri üzerinden sinir sinyali olarak iletilir, yani elektrik enerjisi beynin gerçekleşebilir; anlık potansiyel değişiklikleri istenmeyen kalıcı anlayabileceği bir sinir sinyaline dönüştürülür. değişikliklere yol açabilir. 19 20 5  6.12.2024 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  Bu yüzden günümüzde koklear implant sistemleri, elektrot dizini boyunca tüm elektrotlara bifazik (iki fazlı) elektrik pulse’ları göndermektedir.  Uyaran şiddetini artırmak iki şekilde gerçekleştirilebilir.  Negatif fazdan sonra birkaç nanosaniyede, iyonik yük dengesini tekrar sağlamak için pozitif fazı kullanılır.  Bunlardan bir tanesi akımın amplitütünü (pulse içerisindeki her bir fazın yüksekliği – amper-) artırmaktır.  Bu durum, değişiklikleri dengelemek için mutlaka gereklidir. 21 22 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  Uyaran şiddetini artırmak için ikinci seçenek akım genişliğini (pulse width)  Şekil a’da verilen orijinal uyarımın artırmaktır. şiddetinin, akım ampitütü 2 katına çıkartılarak, Şekil b’deki gibi iki kat yükseltilmesine bir örnek görülmektedir.  Pulse width ifadesi bifazik elektrik akımının her bir fazının ne kadar sürdüğünü tanımlamaktadır ve genelde mikrosaniyelerle ile ölçülmektedir. 23 24 6  6.12.2024 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  Sonuç olarak; bifazik elektrik pulse’unun total magnitütü akımın amplitütüyle ve  Şekil a’da verilen orijinal uyarımın akımın genişliğiyle belirlenmektedir. şiddetinin, pulse width 2 katına çıkartılarak, Şekil c’deki gibi iki kat yükseltilmesine bir örnek görülmektedir.  Uyaranın toplam enerjisi ‘charge unit’ (yük birimi) olarak adlandırılmaktadır.  Akım amplitütü x akım genişliği (pulse width) = Total Enerji 25 26 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) CHARGE Current UNITS (uA) = CHARGE  Şekil d’de ise pulse width’in nasıl PW ölçüldüğü gösterilmektedir. Akım amplitütü x akım genişliği (pulse width) = Total Enerji 27 28 7  6.12.2024 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  Geneleksel bifazik uyarımda; elektrik pulse’undan sonra oluşan elektrik akımı tamamen sonlanana kadar minimum  Trifazik uyarımda pozitif faz ikiye bölünerek akım 3 fazda elektrik alanlar meydana gelebilmektedir. gönderilmekte, bu şekilde akımın sonlanması sonrası meydana gelen minimum elektrik alan etkisi düşürülmektedir.  Bu elektrik alanlar, bir sonraki elektrik pulse’u ile etkileşime girdiğinde kanallar arası etkileşim meydana gelebilmektedir.  Bunun sonucunda kanallar arası etkileşimin önüne geçilmektedir.  Bunu önlemek için geliştirilen yöntemlerden biri ise trifazik uyarım’dır. 29 30 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH) (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  FSU yaşayan hastalarda bifazik uyarım kullanıldığında FSU’yu engellemek için uyaran Kapatılan  Koklear implantasyonun potansiyel bir yan etkisi elektrot fasiyal sinir uyarımı (FNS) veya diğer işitsel seviyesini azaltmak veya elektrotları devre dışı olmayan uyarımlardır. bırakmak gerekmektedir.  Koklear implant kullanıcılarında FSU görülme  Bu durum implanttan sağlanan yararın ve sıklığı %1-10 arasında değişmektedir ve marka konuşmayı anlama performansının azalmasına fark etmeksizin meydana gelmektedir. yol açabilmektedir. 31 32 8  6.12.2024 4. AKIM AMPLİTÜTÜ VE AKIM GENİŞLİĞİ (CURRENT AMPLITUTE AND PULSE WIDTH)  Trifazik uyarım kullanıldığında, FSU meydana gelmeden daha 5. AKUSTİK UYARANLARIN yüksek seviyelerde akım gönderilebilmektedir. ELEKTRİKSEL DİNAMİK ARALIK İÇERİSİNE YERLEŞTİRİLMESİ  Bu, otoskleroz ve koklear malformasyonu olan hastaların daha (MAPPING) iyi konuşmayı anlama ve daha iyi performans sağlamaları için daha yüksek M seviyelerine çıkılmasına izin vermektedir 33 34 5. AKUSTİK UYARANLARIN ELEKTRİKSEL DİNAMİK ARALIK İÇERİSİNE YERLEŞTİRİLMESİ (MAPPING) A. INPUT DİNAMİK ARALIK (IDR)  Akustik uyaranları kişinin elektriksel dinamik aralığı içerisine yerleştirmek için implant üreticileri tarafından farklı yaklaşımlar kullanılmaktadır.  Input dinamik aralık, koklear implant programlaması yapılırken odyolog tarafından karar verilebilen bir parametredir.  Bu amaçla kullanılan parametreler:  Input dinamik aralık (input dynamic range – IDR),  Input dinamik aralık, kişinin elektriksel dinamik alanı içerisine yerleştirilecek akustik girdi  Hassasiyet (sensitivity), aralığını belirlemektedir.  Kompresyon (compression),  Kanal kazancı (channel gain),  Elektriksel dinamik aralık ise programlanan T ve M/C seviyeleri arasındaki farktır.  Volüm kontrol (volüme control). 35 36 9  6.12.2024 A. INPUT DİNAMİK ARALIK (IDR) A. INPUT DİNAMİK ARALIK (IDR)  Üreticiden üreticiye değişmekle birlikte, günümüzde koklear implantlarda IDR alt sınırı 20-30 dB SPL arasında, IDR üst 120 120 dB  Günümüzde koklear implant sistemlerinde input dinamik aralık sınırı ise 65-85 dB SPL arasında yer almaktadır. 90 (IDR) 40 dB ile 85 dB arasında değişiklik göstermektedir. Normal 96 dB işiten 60 dinamik 35~40 dB  IDR alt sınırının altında kalan akustik girdiler, implantın aralığı Bazı Bazı  Input dinamik aralığın alt sınırı, elektriksel uyarım eşiğinin uyarım eşiğinin altında kalacağından duyulamayacaktır. işlemciler işlemciler yakınına yerleştirilen akustik girdiyi belirlemektedir. 30 0  Input dinamik aralığın üst sınırı, maksimum elektriksel uyarım  IDR üst sınırının üzerinde kalan akustik girdiler ise seviyesinin (M seviyesi/C seviyesi) yakınına yerleştirilen akustik kompresyonla birlikte dinamik aralık içerisinde girdiyi belirlemektedir. yerleştirilmektedir. 37 38 A. INPUT DİNAMİK ARALIK (IDR) B. HASSASİYET (SENSİTİVİTY)  Hassasiyet olarak adlandırılan parametre, ses işlemcisinin Output Hassasiyetin etkisi mikrofonu tarafından gelen akustik sinyale ne kadar kazanç 12 dB uygulanacağını ifade etmektedir. 0 dB M  Hassasiyet, input dinamik aralık ile ilişki içerisindedir. T  Akustik girdilerin kişinin elektriksel dinamik aralığı içerisine ne şekilde yerleştirileceği IDR ve Input hassasiyet ile belirlenmektedir. IDR CK 39 40 10  6.12.2024 B. HASSASİYET (SENSİTİVİTY)  Eğer mikrofon hassasiyeti olması gerekenin altına düşerse; implantın eşik Output Hassasiyetin etkisi C. KOMPRESYON seviyesine (T) denk gelen akustik girdi miktarı artacaktır. 12 dB 0 dB M  Geniş akustik girdi aralığını, koklear implant kullanıcılarının oldukça dar elektriksel dinamik aralığı  Eğer mikrofon hassasiyeti artırılırsa, içerisinde sığdırabilmek için tüm koklear implant sistemleri kompresyon kullanmaktadır. düşük şiddetli sesler için duyulabilirlik artacaktır.  Özetle, kompresyon bir otomatik kazanç kontrol (AGC) gibi fonksiyon göstermektedir. T  Dinleme ortamına göre otomatik olarak kazanç ve kompresyonu belirler. Input  Kapatılması peak clipping ile sonuçlanır. IDR CK 41 42 Steady- State AGC C. KOMPRESYON Output D. KANAL KAZANCI (CHANNEL GAIN) Maksimum Output  Kanal kazancını ayarlamak, kanala, yani frekansa spesifik olarak sinyallere uygulanan amplifikasyonu kontrol etmektedir. Kompresyon  Otomatik kazanç kontrolünün Başlangıç Noktası Kompresyon özellikleri üreticiden üreticiye Sabit Kazanç AGC II ile 12:1  Kanal kazancına yapılan artış, sinyal işlemlenmeden önce frekansa spesifik olarak input sinyalinde farklılık göstermekle birlikte, bazı artışla sonuçlanmaktadır. parametreleri odyologlar AGC Dirsek Noktası tarafından ayarlanabilmektedir.  Böylece üst uyarım seviyesini değiştirmeden ses kazancı artırılmış olur. Akustik Input (dB SPL)  Üst uyarım seviyesinin yükseltilmesi sonucu fasiyal sinir uyarım, düşük ses kalitesi, rahatsızlık hissi gibi istenmeyen etkilerin görüldüğü durumlarda kanal kazancı artırılabilir. 43 44 11  6.12.2024 E. VOLÜM KONTROL (VOLUME CONTROL) E. VOLÜM KONTROL (VOLUME CONTROL) Output + 20%  Volüm kontrolünün M/C seviyesini  Volüm kontrolünün ayarlanması doğrudan M + 20% (M-T) ne kadar değiştireceği odyolog sinyalin gürlük algısını etkilemektedir. tarafından belirlenmektedir. M - 20% M – 20% (M-T)  Tüm koklear implant markalarında, volüm  Yapılan ayara göre, volüm kontrolünün değiştirilmesi doğrudan üst kontrolünün artırılması M uyarım seviyesinin (M/C seviyesi) seviyesinin çok fazla T yükselmesiyle de, fark değişmesiyle sonuçlanmaktadır. edilmeyecek kadar az yükselmesiyle de sonuçlanabilmektedir. input 25 IDR 85 Δ 97 45 46 SİNYAL 1. ELEKTROT TEMAS NOKTASI VS. KANAL İŞLEMLEMEYİ FREKANS  Elektrot temas noktası, implante edilen cihazın elektrot dizini üzerinde spiral ganglion nöronlarına ALANINDA elektriksel uyaranların gönderildiği fiziksel temas noktalarıdır. ETKİLEYEN PARAMETRELER  Elektrot temas noktalarının sayısı üreticiden üreticiye değişmektedir:  Advanced Bionics: 16,  Cochlear: 22,  MED-EL: 12 47 48 12  6.12.2024 1. ELEKTROT TEMAS NOKTASI VS. 1. ELEKTROT TEMAS NOKTASI VS. KANAL KANAL  Gelen akustik sinyalin frekans bilgisi, temel olarak  Kanal ise, elektrot temas noktasına kokleanın içerisinde uyarımın meydana geldiği yere iletilmeden önce gelen sesin belirli bir göre iletilmektedir. frekans aralığında analiz edilip işlemlenmesi anlamına gelmektedir.  Koklear implant sinyal işlemleme stratejileri kokleadaki tonotopik organizasyondan  Koklear implantlarda kanallar band-pass faydalanarak; alçak frekans ses bilgilerini kokleanın filtrelerle belirlenmektedir. apeksinde yer alan elektrot temas noktalarına, yüksek frekans ses bilgilerini bazalde yer alan elektrot temas noktalarına iletirler.  Genel olarak elektrot temas noktalarıyla kanal birbirine paralel ilerlemektedir. 49 50  Elektrot temas noktalarının dışında, kokleadaki birçok noktayı uyarabilmek amacıyla sanal elektrot veya akım yönlendirme olarak adlandırılan bazı 2. SANAL teknolojiler geliştirilmiştir.  Birbirine komşu iki temas noktasından bir uyarım için eşit akım gönderildiğinde, uyarımın odak noktası iki elektrotun ortasına ELEKTROTLAR denk gelmektedir. 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING –  Akım yönlendirme yaklaşımında, iki elektrot üzerinden aynı anda uyaran (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) gönderilerek, iki temas noktasının arasındaki nöral popülasyonun da AKIM YÖNLENDİRME) uyarılması hedeflenmektedir.  Eğer uyarım için gönderilen akım elektrotların birinde daha fazlaysa, uyarımın odak noktası o elektrota daha yakın olacaktır.  Böylelikle direkt elektrotların temas etmediği bölgeler de uyarılır. 51 52 13  6.12.2024 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) 16 Elektrot Temas 16 Elektrot Temas Noktası Noktası 50% 50% 75% 25% Elektrot Elektrot dizini dizini Nöronlar Nöronlar 53 54 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) 16 Elektrot Temas Noktası  Sanal elektrot/akım yönlendirme teknolojisinin hedefi, kullanıcıların spektral çözünürlük 25% 75% becerilerini artırmaktır. Elektrot dizini  Normal fonksiyon gösteren bir kokleada yaklaşık 3500 tane iç tüy hücresi bulunmakta ve bu hücrelerin her biri belirli frekanslara yanıt vermektedir.  Periferik işitme sisteminin bu çalışma şekliyle birlikte, 2 Hz’lik hassasiyette akustik komponentlerin diskriminasyonu sağlanabilmektedir. Nöronlar 55 56 14  6.12.2024 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) 2. SANAL ELEKTROTLAR (CURRENT STEERING – AKIM YÖNLENDİRME) 6 7 5 8  Konsonant diskriminasyonu, 4 melodi tanıma, perde algısı, 9 müzikten zevk alma ve arka  Yaklaşık 3500 iç tüy hücresine karşılık koklear implantlarda 12-22 3 10 plan gürültüsü varlığında arası elektrot temas noktası olduğu düşünüldüğünde, sanal elektrot 1 2 konuşmayı ayırt etme konsepti işitme sinirine aktarılan sinyalin spektral çözünürlüğünü 11 performansı için iyi bir artırmaya yönelik bir adımdır. 12 spektral çözünürlük becerisi 13 14 gereklidir. 15 16 57 58  Frekans dağılımı özelliğiyle birlikte, frekansların aktif elektrotlara 3. FREKANS nasıl paylaştırılacağına karar verilmektedir. DAĞILIMI (FREQUENCY ALLOCATION)  Bazı sistemlerde bu dağılım otomatik gerçekleştirilmektedir.  Bir veya birden fazla elektrot kapatıldığında, geriye kalan aktif elektrotlarla 3. FREKANS frekans dağılımı tekrar yapılmaktadır. DAĞILIMI (FREQUENCY  Bazı sistemlerde ise hangi frekansların hangi elektrotlardan gönderileceği, ALLOCATION) elektrota düşen frekans aralığı odyolog tarafından belirlenebilmektedir. 59 60 15  6.12.2024 1. UYARIM HIZI (RATE)  Uyarım hızı (rate), bir elektrot temas noktasına 1 saniyede gönderilen bifazik pulse sayısı anlamına gelmektedir.  Pulses per second (pps) şeklinde ifade edilmektedir.  Eski implantlarda rate oldukça düşükken (örneğin; 250 pps veya daha az), günümüzde koklear implantlar oldukça yüksek uyarım hızlarına (örneğin; 5000 pps) sahiptir. 61 62 1. UYARIM HIZI (RATE) 1. UYARIM HIZI (RATE)  Temporal ipuçlarının kodlanmasının yanısıra, uyarım hızındaki değişiklikler kişinin  Bu özelliğin güncel kullanımlarından birine örnek; MEDEL Fine Structure Processing (FSP) perde (pitch) ve şiddet algısında da değişikliklere yol açabilmektedir. sinyal işlemleme stratejisidir.  Daha yüksek uyarım hızları daha yüksek sinyal şiddetine (temporal sumasyon) ve daha  Bu stratejide özellikle alçak frekanslara denk gelen elektrotlarda, uyarım rate’i gelen sinyalin yüksek perde algısına yol açmaktadır. frekansı ile örtüşecek şekilde artış göstermektedir.  Bu etki özellikle rate, 50 – 500 Hz arasında artış gösterdiğinde meydana gelmektedir.  Böylece hem spektral hem de temporal çözünürlük artırılmaya çalışılmaktadır. 63 64 16  6.12.2024 1. UYARIM HIZI (RATE) 1. UYARIM HIZI (RATE)  Gelen akustik sinyallerin amplitütü zaman içerisinde  Zarf (envelope) konuşmayı anlamak için gerekli olan temporal (zamansal) ipuçlarını değişiklik göstermektedir. sağlamaktadır.  Amplitüt, bir sinyalin tepe noktasıyken, sinyal zarfı  Amplitütteki hızlı fluktuasyonlar sinyalin fine temporal structure’ı (ince zamansal bilgi) (envelope) sinyalin tepe noktalarını (amplitüt) takip eden bir hakkında bilgi taşımaktadır. eğridir.  İnce zamansal bilgi (fine temporal structure) gürültüde konuşmayı anlama, müzik algısı,  Amplitüt sayılarla ifade edilen bir ölçümken zarf (envelope) müzikten keyif alma ve sesin perdesini tanıma gibi beceriler için kritik öneme sahiptir. bir eğridir.  Amplitüt zarfı ve bazı konuşma seslerinin spektrumu birbirine benzerdir; bu durumda  Zarf (envelope), bir akustik sinyalin amplitütünün kişilerin bu iki sesi birbirinden ayırt edebilmesi için ince zamansal bilgi farklılıkları (şiddetinin) zaman içerisinde nasıl değiştirdiğini ifade gerekmektedir. etmektedir. 65 66 NEDEN HEM TONOTOPIK ORGANIZASYONA HEM DE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A İHTIYAÇ VAR? NEDEN HEM TONOTOPİK ORGANİZASYONA HEM DE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A  Memeli kokleasında frekans bilgisinin kodlanması koklear tonotopiye bağlıdır. (İNCE ZAMANSAL BİLGİ) İHTİYAÇ VAR?  Normal işitme sisteminin frekans kodlamasında, kokleanın ikinci kıvrımından itibaren daha kompleks bir süreç devreye girmektedir. 67 68 17  6.12.2024 NEDEN HEM TONOTOPIK ORGANIZASYONA HEM DE NEDEN HEM TONOTOPIK ORGANIZASYONA HEM DE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A TEMPORAL FINE STRUCTURE’A İHTIYAÇ VAR? İHTIYAÇ VAR?  Kokleanın ikinci kıvrımında tonotopik kodlamaya ek olarak, bir çeşit rate kodlama (rate coding) görülmektedir.  Orta frekanslardan alçak frekanslara kadar, bir ses dalgasının her bir döngüsü bir tüy hücresi yanıtı meydana getirip sonlandırmaktadır (ışığı  Kokleanın apikal kısmında tüy hücreleri, gelen ses sinyalinin frekansına bağlı olarak sinir açıp kapatmak gibi). sinyalleri meydana getirmektedir.  Sesin frekansı saniyedeki bu döngü sayısına  Spiral ganglion nöronlarında meydana gelen bu olay phase-locking (faz kilitlenme) olarak göre (Hz) ölçülmektedir. adlandırılmaktadır. 69 70 NEDEN HEM TONOTOPIK ORGANIZASYONA HEM DE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A İHTIYAÇ VAR?  Yani teoride; 110 Hz’lik bir ses sinyali işitme siniri fibrillerinde saniyede 110 tane, 263 Hz’lik bir ses saniyede 263 tane, 440 Hz’lik bir ses saniyede 440 tane birleşik aksiyon potansiyeli meydana getirmektedir.  Meydana gelen bu bire bir rate  Genel olarak meydana gelen NEDEN HEM TONOTOPIK kodlaması, sadece tonotopik bu olay ‘temporal kodlama’ ORGANIZASYONA HEM DE organizasyonla mümkün olarak adlandırılmaktadır,  Bu phase-locking (faz kilitleme), işitme sinirinin TEMPORAL FINE olmayan keskin bir frekans çünkü sesin zaman aksiyon potansiyelini gelen ses dalgasına STRUCTURE’A İHTIYAÇ VAR? bilgisi sağlamaktadır. kodlamasıyla ilgili kesin bilgi senkronize etmektedir. sağlanmaktadır. 71 72 18  6.12.2024 NEDEN HEM TONOTOPİK ORGANİZASYONA HEM DE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A NEDEN HEM TONOTOPIK  Yaklaşık 1000 Hz’den sonra sinir  Bu yüzden doğal işitmede hem İHTİYAÇ VAR? fibrillerinin ateşleme hızı gittikçe tonotopik kodlama, hem de ORGANIZASYONA HEM DE satüre (bozulmuş) bir hal temporal kodlama oldukça TEMPORAL FINE almaktadır ve burdan sonraki önemlidir. STRUCTURE’A İHTIYAÇ kısımda tonotopik kodlama ağırlık VAR? kazanmaktadır. 73 74 NEDEN HEM NEDEN HEM TONOTOPİK TONOTOPİK ORGANİZASYONA ORGANİZASYONA HEM DE HEM DE TEMPORAL FINE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A STRUCTURE’A İHTİYAÇ VAR? İHTİYAÇ VAR? 75 76 19  6.12.2024 NEDEN HEM TONOTOPIK ORGANIZASYONA HEM DE TEMPORAL FINE STRUCTURE’A İHTIYAÇ VAR? 1. UYARIM RATE’İ  Yapılan çalışmalarda, 1000-2000 pps’in üzerindeki rate’ler kullanıldığında, işitme sinirinin  Bazı konuşma işlemleme stratejilerinde, gelen akustik sinyal kanallara ayrıldıktan sonra, alçak elektriksel uyarana karşılık olarak normal işitme sistemine daha benzer yanıtlar verdiği, bunun frekanslarda bu kanallara denk gelen elektrot temas noktalarına iletilirken zaman bilgisinden sonucunda hastalarda daha iyi performans elde edilebileceği gösterilmiştir. yararlanılmaktadır.  Yani, alçak frekanslardaki uyarım noktaları ve uyarım frekansları, gelen sinyalin frekansına göre  Ancak bu uyarım hızının kişiden kişiye değişiklik gösterdiği, bazı hastalarda 500 pps, bazı belirlenmektedir. hastalarda ise 5000 pps rate’e daha iyi sonuçlar alındığı bilinmektedir.  Böylece uyarımın hızı (rate) bilgisi kullanılarak alçak frekanslı seslerin tonu daha keskin bir şekilde iletilir.  Bu yüzden uyarım hızının (rate) kişilere özel belirlenmesinin, hastalarda daha iyi işitsel performans sağlayacağı belirtilmektedir. 77 78 1. UYARIM RATE’İ 1. UYARIM RATE’İ  Bazı hastalarda yüksek uyarım hızı (rate) tinnitus, yankı, kötü ses kalitesi gibi problemlere yol  Koklear implant yazılımlarında rate ifade edilirken genelde tüm elektrotların toplam uyarım açabilmektedir. hızı (total stimulation rate –TSR-) kastedilmektedir.  Klinik tecrübelere göre; yaşlı kullanıcılarda, aplazik işitme siniri olanlarda, İNSB’si olanlarda ve çok uzun yıllardır işitme kaybı olanlarda yüksek rate genellikle olumsuz sonuçlar vermektedir.  Örneğin eğer yapılan programın rate’i 12.000 pps ise ve kullanılan implantın 10 elektrot temas noktası varsa; elektrot (kanal) başına düşen uyarım hısı 12.000 pps/10 = 1200 pps’dir.  Kanal uyarım hızı (channel stimulation rate) = 1200 pps,  Sonuç olarak; kliniklerde 900 pps – 2000 pps arası uyarım hızının kullanılması, rate’in kişiye özel  Toplam uyarım hızı (total stimulation rate -TSR-) = 12.000 pps. belirlenmesi sıklıkla önerilmektedir. 79 80 20  6.12.2024 1. UYARIM RATE’İ 1. UYARIM RATE’İ  Uyarım hızı (rate) ile akım genişliği (pulse width) Input Signal: Vowel er  Maksimum toplam uyarım hızı (maximum Input Signal: Vowel er arasında ters orantı vardır. total stimulation rate) ise bir implantın saniyede en fazla gönderebileceği uyarım sayısı anlamına gelmektedir ve markadan Channel 2 Envelope Detector: 250 Hz Channel 2 Envelope Detector: HiRes  Daha yüksek uyarım hızı daha küçük bir akım markaya değişiklik göstermektedir. genişliği gerektirmektedir.  Örneğin; Advanced Bionics marka Electrode: 2 Stimulation Rate: 1800 Hz Electrode: 2 Stimulation Rate: 5800 Hz  Eğer hastanın yeterli seviyede duyması için implantlarda toplam uyarım hızı 80.000 pps’e yüksek seviyelerde elektrik akımına ihtiyacı varsa kadar çıkabilirken (her kanalda 5000 pps), akım genişliğinin artırılması gerekebilir. Cochlear marka implantlarda 32.000 pps’e kadar çıkılabilmektedir (her kanalda yaklaşık 20 25 30 35 40 20 25 30 35 40 mS 1400 pps). mS  Bu durumda ise uyarım hızında azalma meydana gelir. 81 82 21