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Fragestellung: Die quantitative Analyse der Subkomponenten der elektrischen Impedanz von Cochlea-Implantaten (CI) findet zunehmend Anwendung sowohl in der Forschung als auch in der klinischen Praxis. Bisher wurden die Nah- und Fernfeldkomponenten der klinischen Impedanz bei MED-EL Implantaten mittels geometrischer Verfahren ermittelt [1]. Ziel dieser Studie war es, einen messtechnischen Ansatz zur Abschätzung der Subkomponenten zu entwickeln und diesen mit dem etablierten geometrischen Ansatz zu vergleichen.

Methoden: Zur Modellierung der elektrischen Eigenschaften des Innenohrs wurde ein elektrisches Ersatzschaltbild (ESB) basierend auf Vanpoucke et al. [2] verwendet. Die Elektrodenimpedanzen wurden intra- und postoperativ (bei der Aktivierung nach 1 Monat) mit biphasischen Stimuli unterschiedlicher Pulsdauern (26.67 μs bis 212.5 μs) gemessen. Anschließend wurde ein mathematisches Modell für die Komponenten des ESB erstellt und an die Messdaten gefittet. Zusätzlich wurden Informationen aus der Spannungsmatrix extrahiert, um die Bauteilwerte des ESB (z.B. Doppelschichtkapazität und Faraday’scher Widerstand) zu schätzen und die entsprechenden Nah- und Fernfeldimpedanzen zu berechnen. Zur Validierung der Methode wurden die Ergebnisse mit den mittels Extrapolation der Nebendiagonaleinträge der Spannungsmatrix ermittelten Impedanz-Subkomponenten (geometrische Methode) verglichen.

Ergebnisse: Die Ergebnisse zeigen eine statistisch signifikante Korrelation (r² = 0.99 für die Nahfeldimpedanz und r² = 0.93 für die Fernfeldimpedanz mit jeweils p<0.001) zwischen beiden Ermittlungsverfahren. Mit der geometrischen Methode wurde intraoperativ eine durchschnittliche Fernfeldimpedanz von 1'016 Ω ± 273 Ω und postoperativ von 989 Ω ± 270 Ω ermittelt. Die durchschnittlichen Nahfeldimpedanzen betrugen jeweils 2'802 Ω ± 1'411 Ω (intraoperativ) und 4'716 Ω ± 1'854 Ω (postoperativ). Mit dem messtechnischen Ansatz wurde im Durchschnitt eine Fernfeldkomponente von 910 Ω ± 302 Ω (intraoperativ) und 890 Ω ± 323 Ω (postoperativ) geschätzt. Die Nahfeldkomponenten lagen bei 2'934 Ω ± 1'407 Ω (intraoperativ) und 4'924 Ω ± 1'875 Ω (postoperativ). Darüber hinaus konnte mit der neuen Methode die Doppelschichtkapazität auf 24.1 nF ± 11.8 nF (intraoperativ) bzw. 15.9 nF ± 10.6 nF (postoperativ) geschätzt werden.

Schlussfolgerungen: Die vorgestellte Methode ermöglicht die Gewinnung detaillierterer Informationen über Veränderungen in der Umgebung des CI Elektrodenträgers. Wir konnten eine gute Übereinstimmung mit der geometrischen Methode nachweisen und die einzelnen Bauteilwerte des Ersatzschaltbilds bestimmen. Diese zusätzliche Aufschlüsselung bietet eine verbesserte Grundlage für die Analyse postoperativer Anpassungen und für die Überwachung von Veränderungen im Gewebe nach der Implantation.