CME-Fortbildung
Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen und klinische Anwendung Auditory Evoked Potentials: Basics and Clinical Applications
CME
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Rubrikherausgeber H. Riechelmann, Innsbruck T. Stöver, Frankfurt
Zusammenfassung
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Akustisch evozierte Potenziale (AEPs) entstehen als Antwort auf akustische Stimuli an verschiedenen Orten des auditorischen Systems. AEPs des Innenohres können mithilfe der Elektrocochleografie abgeleitet werden. Dies erfolgt invasiv durch Aufsetzen einer Nadelelektrode auf das Promontorium oder mithilfe von Gehörgangselektroden. Klinisch wird die Elektrocochleografie vorwiegend zur Diagnostik der auditorischen Neuropathie und des endolymphatischen Hydrops eingesetzt. AEPs der Hörbahn werden nach Ihrer Latenz zum Stimulus in frühe, mittlere und späte AEPs eingeteilt. Diese AEPs werden mit Oberflächenelektroden von der Kopfhaut abgeleitet. Sie werden durch das EEG-Signal verdeckt und müssen durch geeignete messtechnische Methoden sichtbar gemacht werden. Die frühen AEPs haben klinisch die größte Bedeutung und werden für die Diagnostik des Hörnervs und die objektive Hörschwellenbestimmung eingesetzt. Besonders geeignet sind AEPs für das Neugeborenenhörscreening, da sie im Gegensatz zu otoakustischen Emissionen sensitiv für die auditorische Neuropathie sind. Hierbei kommen zunehmend automatisierte Verfahren zum Einsatz.
Schlüsselwörter ▶ Akustisch evozierte Potenziale ● ▶ Mikrofonpotenziale ● ▶ Neugeborenenhörscreening ● ▶ auditorische Neuropathie ● Key words
▶ auditory evoked potentials ● ▶ cochlear microphonics ● ▶ newborn hearing screening ● ▶ auditory neuropathy ●
Abstract
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Auditory evoked potentials (AEPs) are elicited at various levels of the auditory system following acoustic stimulation. Electrocochleography is a technique for recording AEPs of the inner ear. The recording is performed by means of a needle electrode placed on the promontory or noninvasive with tympanic membrane or ear canal electrodes. Clinically, electrocochleography is used for the diagnosis of auditory neuropathy spectrum disorder (ANSD) and endolymphatic hydrops. According to their latencies, AEPs of the central auditory pathway are subdivided into early, middle and late (cortical) AEPs. These AEPs are recorded via surface scalp electrodes. Normally, the larger EEG masks AEPs. For unmasking the AEP, several techniques are applied. Early AEPs or auditory brainstem responses (ABR) are the most widely used AEPs for functional evaluation of the auditory pathway. In contrast to otoacoustic emissions, early AEPs can detect ANSD. Thus, they are more suitable for hearing screening in newborns. For this purpose automated procedures are implemented.
Comprehensive Hearing Center, Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten, plastische und ästhetische Operationen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg Radeloff A et al. Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen … Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637
VNR 2760512014144213104 Bibliografie DOI http://dx.doi.org/ 10.1055/s-0034-1385868 Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637 © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York ISSN 0935-8943 Korrespondenzadresse Priv.-Doz. Dr. med. Andreas Radeloff Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasenund Ohrenkrankheiten, plastische und ästhetische Operationen Julius-Maximilians-Universität Würzburg Josef-Schneider-Straße 11 97080 Würzburg Radeloff[email protected]
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A. Radeloff, M. Cebulla, W. Shehata-Dieler
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CME-Fortbildung Hintergrund
Signale, die als Reaktion auf akustische Stimuli im Innenohr und in der Hörbahn entstehen.
▶ ●
AEPs haben eine sehr kleine Amplitude und werden von größeren bioelektrischen Signalen und Störsignalen verdeckt.
▶ ●
Um AEPs im Rohsignal sichtbar zu machen, werden die Messungen repetitiv durchgeführt, es erfolgt eine Mittelung und ggf. Alternierung des Stimulus sowie eine Artefaktunterdrückung und Bandpass-Filterung.
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Akustisch evozierte Potenziale (AEPs) sind bioelektrische Signale, die als Reaktion auf akustische Stimuli im Innenohr und in der Hörbahn entstehen. Sie können mit Elektroden abgeleitet und als objektives Kriterium für die Beurteilung der Hörfunktion herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag soll einen Überblick über physiologischen Grundlagen, Ableitverfahren und Anwendungsbereiche akustisch evozierter Potenziale geben. AEPs sind sog. Summationsfeldpotenziale. D.h. es werden nicht Aktionspotenziale einzelner Nervenzellen, sondern die Summe der Potenziale vieler Zellen gleichzeitig abgeleitet. Unterschieden wird zwischen Fernfeldableitungen, die mit Elektrodenkontakten an der Körperoberfläche abgeleitet werden (z. B. Brainstem Evoked Response Audiometry, BERA), und Nahfeldableitungen, die direkt am Ort der Entstehung registriert werden (z. B., transtympanale Nadelelektrode zur Ableitung von AEPs der Cochlea). Die Stärke eines bioelektrischen Signals nimmt mit zunehmendem Abstand von der Signalquelle sehr stark ab. Eine Verdoppelung des Messabstands führt bspw. zu einer Verringerung der Amplitude auf ein Achtel. Nahfeldableitungen haben daher eine wesentlich bessere Signalqualität als Fernfeldableitungen. Die Amplitude akustisch evozierter Potenziale liegt im nV-Bereich und ist damit sehr klein. Dennoch genügt eine alleinige Verstärkung durch einen geeigneten Verstärker nicht, um das AEP sichtbar zu machen. Vielmehr sind die Störungen und das Hintergrundrauschen wesentlich stärker als das Nutzsignal. Typische Amplituden von gleichzeitig aktiven bioelektrischen Signalen, die im Ruhe-EEG abgeleitet werden, liegen im μV-Bereich. Es besteht also ein negativer Signal/Rausch-Abstand (engl. signal to noise-ratio; SNR). Die AEPs werden vom EEG-Signal und anderen Störsignalen verdeckt. Um die AEPs im Rohsignal sichtbar zu machen, werden verschiedene Verfahren angewendet. Die wichtigsten hiervon sind: ▶ Mittelung, ▶ Artefaktunterdrückung, ▶ Filterung, ▶ differenzielle Verstärkung. Zur Demaskierung von AEPs im Störsignal wird immer eine Mittelung (engl.: averaging) vieler aufeinanderfolgender Messungen durchgeführt. Zur Mittelung werden die Kurven von EinzelEEG-Abschnitten aufeinanderfolgender Messungen synchron zum akustischen Stimulus summiert und die aufsummierten Messwerte zu jedem Zeitpunkt durch die Anzahl der Messungen geteilt. Während alle anderen Signale unabhängig von einem akustischen Reiz auftreten, besteht zwischen einem bestimmten akustischen Reiz und dem zugehörigen AEP stets der gleiche zeitliche Abstand. Die vom akustischen Stimulus unabhängigen Störungen werden mit zunehmenden Mittelungsschritten kleiner, während die stets zum gleichen Zeitpunkt auftretenden AEPs durch dieses Verfahren unverändert bleiben. Theoretisch verringert sich der Rausch-Anteil um die Wurzel aus der Anzahl Mittelungen bzw. die SNR vergrößert sich proportional zu diesem Faktor, ▶ Abb. 1). z. B. hat sich nach 100 Mittelungen die SNR um den Faktor 10 verbessert (● Als Artefakte werden in diesem Zusammenhang registrierte Signale bezeichnet, die nicht von der Hörbahn stammen können. Oft handelt es sich um EEG-Spontanaktivität, Muskelpotenziale oder elektrische Einstreuungen. Diese Signale haben eine sehr große Amplitude, die die SNR stark negativ beeinflussen können. In modernen BERA-Geräten erfolgt daher eine automatische Artefaktunterdrückung: Alle Einzelmessungen, die einen einstellbaren Schwellenwert überschreiten (typisch 25 μV), werden automatisch verworfen. Eine weitere Verbesserung der Daten ergibt sich durch eine Filterung des registrierten Signals. Hierbei gelangen nur die Signalanteile durch einen Bandpassfilter, die dem Frequenzbereich eines AEP entsprechen. Alle anderen Anteile werden herausgefiltert. Als eine günstige Filterbandbreite für die Auswertung von BERA-Antworten erweist sich der Frequenzbereich 30 Hz – 1 500 Hz. Die Filterung spielt vor allem für die visuelle Auswertung von AEPs eine Rolle. Um wirkungsvoll äußere Störeinflüsse unterdrücken zu können, wie z. B. ubiquitär vorkommende externe elektrische Felder, werden im EEG-Vorverstärker Differenzverstärker verwendet. Bei der differenziellen Verstärkung wird nur die Differenz der Signale zwischen aktiver und Referenzelektrode verstärkt. Externe Signale werden auf beiden Elektroden gleichermaßen registriert, sie werden daher nicht mitverstärkt (sog. Gleichtaktunterdrückung). Zusätzlich kann für die Registrierung der AEPs bei hohem Reizpegel eine Alternierung des ▶ Abb. 2a), durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass akustischen Reizes, z. B. eines Click-Reiz (● das akustische Signal abwechselnd in einer Sog-Phase (engl. rarefaction) und einer invertierten Form, der Druck-Phase (engl. condensation), angeboten wird. Der Hörnerv und die zentrale Hörbahn reagieren weitestgehend gleich auf beide Reize. Elektrische Reizartefakte hingegen ändern die Polarität mit dem Signal. Die Artefakte zweier alternierender Reize heben sich daher bei der Mittelung auf. Cochleäre Mikrofonpotenziale (engl. cochlear microphonics, CMs) Radeloff A et al. Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen … Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637
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Rubrikherausgeber ▶ H. Akustisch evozierte Potenziale ● Riechelmann, (AEPs) sind Innsbruckbioelektrische
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Abb. 1 Beispiel für die Demaskierung durch Mittelung anhand einer im Rauschen eingebetteten Sinuswelle bei verschiedenen Mittelungszahlen.
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N=1
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N=10
N= 100
N= 1 000
N= 10 000 Zeit
a
b
c
d
Abb. 2 Typische Formen akustischer Stimuli für die Ableitung von AEPs. Click-Stimulus als Druck und SogStimulus a. Tonpip b als kurzer Stimulus ohne Plateauphase. Tonburst c wie Tonpip, jedoch mit Plateauphase zwischen ansteigender und abfallender Flanke. Laufzeitkorrigierter Chirp-Reiz d: Der Frequenzgehalt ändert sich proportional zum zeitlichen Verlauf. Tiefe Frequenzen, die entlang der Basilarmembran eine längere Laufzeit haben, werden vor den hohen Frequenzen präsentiert. Ein Chirp-Reiz ist so konstruiert, dass sich die einzelnen Reizantworten aus den stimulierten Frequenzbereichen zeitgleich überlagern können und somit eine möglichst große Summenantwort resultiert.
sind allerdings abhängig von der Polarität des akustischen Reizes und werden bei Alternierung daher genau wie Artefakte eliminiert. Dies muss bei der Registrierung der CMs beachtet werden (s. u.).
Potenziale der einzelnen Stationen der Hörbahn
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Die Latenz der verschiedenen AEPs ist mit dem Ort der Entstehung in der Hörbahn korreliert ▶ Abb. 3). Akustisch evozierte Potenziale werden nach Ihrer Latenz unterteilt in: (● ▶ cochleäre Potenziale (sehr frühe AEPs), ▶ Hirnstammpotenziale (frühe AEPs, FAEPs), ▶ mittlere akustisch evozierte Potenziale, ▶ kortikale akustisch evozierte Potenziale (späte AEPs). Radeloff A et al. Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen … Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637
▶ ●
AEPs werden nach der Latenz zum Stimulus und damit nach dem Ort ihrer Entstehung in der Hörbahn unterteilt in sehr frühe (Cochlea), frühe (Hirnstamm), mittlere und späte (Cortex) AEPs.
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1 µV
P2
sekundäre Hörfelder
P1
primäre Hörrinde
späte Potenziale
Corpus geniculatum mediale N1 Pa
0,2 µV
Po
Collicus inferior
mittlere Potenziale
Nucleus cochlearis Nervus cochlearis
äußere und innere Haarzellen
Nucleus olivaris superior
I
III
V
0,1 µV frühe Potenziale
ECochG
N1 CM 0
5 ms
Abb. 3 Evozierte Potenziale verschiedener Latenz und ihre Entstehungsorte in der Hörbahn (modifiziert nach Lehnhardt und Laszig, Praxis der Audiometrie, 9. Auflage, Thieme, 2009).
▶ ●
Elektrocochleografie: Ableitung der sehr frühen AEPs Mit der ECochG werden Mikrofonpotenzial, Summationspotenzial und Summenaktionspotenzial registriert.
Die Elektrocochleografie (ECochG, gelegentlich auch ECoG) ist die Ableitung der in der Cochlea generierten akustisch evozierten Potenziale sowie der Summenaktionspotenziale des Nervus cochlearis. Sie ermöglicht damit eine Beurteilung der Innenohrfunktion. Als akustische Reize werden zumeist breitbandige Click-Reize oder lange Tonbursts mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 8 kHz verwendet. Die Präsentation der beiden Stimuli (Sog oder Druck) erfolgt alternierend oder besser in 2 separaten Messphasen. Die aktive Elektrode sollte für die Elektrocochleografie möglichst nahe an der Cochlea lokalisiert sein, um den Anteil von EEG-Komponenten oder sonstigen bioelektrischen Signale der Hörbahn gering zu halten. Es kann transtympanal (Nahfeld) oder extratympanal abgeleitet werden: Die transtympanale Ableitung erfolgt mithilfe einer isolierten Nadelelektrode. Hierzu wird nach Oberflächenanästhesie die Nadelelektrode durch den hinteren unteren Quadranten des Trommelfells eingeführt und auf das Promontorium aufgesetzt. Hierdurch ist ein sehr geringer Abstand zum runden Fenster gewährleistet. Für eine nicht invasive Ableitung eignen sich Silberkugel-, Spreiz- oder Gelelektroden. Diese werden nach Gehörgangsreinigung vorsichtig am Trommelfell platziert. Als Alternative werden Gehörgangselektroden kommerziell angeboten, die aus einem Einsteckhörer bestehen, der mit einer Kontaktfolie umwickelt ist. Diese dienen gleichzeitig der Abgabe des akustischen Stimulus und der Signalregistrierung. Die Referenz-Elektrode wird in der Regel frontal (Fz im 10–20 System zur EEG-Ableitung) und die Erdungselektrode über dem Mastoid (M1/M2) oder hochfrontal (Fpz) platziert. Im registrierten Signal können 3 AEPs unterschieden werden: ▶ Mikrofonpotenzial ▶ Summationspotenzial ▶ Summenaktionspotenzial Diese Potenziale werden den sehr frühen AEPs zugerechnet. Sie sind nicht von der Vigilanz abhängig und können daher auch in Narkose zuverlässig abgeleitet werden.
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Na Nb
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Abb. 4 Typische Mikrofonpotenziale (CMs) nach Präsentation eines 1 kHz Tonbursts als (a) Druckstimulus und (b) Sogstimulus. Das CM spiegelt den Reiz sehr genau wider und ist phasenstarr.
a
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b
2ms
Mikrofonpotenzial Es wird angenommen, dass Mikrofonpotenziale (engl.: cochlear microphonics, CMs) der Rezeptorpotenziale der Haarzellen entsprechen. Typisch für CMs ist, dass sie den akustischen Reiz nahezu unverändert und phasenstarr abbilden. D.h. invertierte Stimuli führen – anders als bei ▶ Abb. 4). Im Normalgehör dominieren CMs der allen anderen AEPs – zu invertierten CMs (● äußeren Haarzellen. Die Latenz von CMs ist extrem kurz und entspricht der Laufzeit des akustischen Reizes vom Lautsprecher bis zur Stapesfußplatte. Für die Darstellung der CMs ist die separate Registrierung nach der Präsentation von Sog- und Druck-Stimulus nötig, da es durch eine Mittelung über beide Stimuli zu einer Auslöschung der CMs kommt. Sollen hingegen das Summationspotenzial (SP) und das Summenaktionspotenzial (SAP) abgeleitet werden, werden die gemittelten Reizantworten aus Sog- und Druck-Messung addiert und damit das Mikrofonpotenzial bewusst eliminiert. Hierdurch treten das Summationspotenzial und das Summenaktionspotenzial hervor.
Summationspotenzial Summationspotenziale sind Rezeptorpotenziale, die wohl aufgrund von Verzerrungen im Haarzelltransduktionsprozess entstehen. SPs sind Gleichstrompotenziale und dauern während des gesamten akustischen Reizes an. Nach Präsentation eines Click-Stimulus ist das SP daher sehr kurz, während es nach langer Tonburst-Präsentation einig Millisekunden andauert. Für die Registrierung sind überschwellige Reizpegel nötig (z. B. 80 dB HL im gesunden Ohr).
Summenaktionspotenzial Das Summenaktionspotenzial repräsentiert die Antwort der Spiralganglienzellneurone, also des 1. Neurons der Hörbahn. Es handelt sich auch hier um ein Summenpotenzial vieler gleichzeitig ablaufender Nervenantworten. Das SAP der ECochG entspricht damit der Welle I der BERA (s. u.).
Klinischer Einsatz der Elektrocochleografie Die Elektrocochleografie kommt vor allem in der Diagnostik der auditorischen Neuropathie/ Synaptopathie (engl.: auditory neuropathy spectrum disorder, ANSD) und des endolymphatischen Hydrops’ zum Einsatz. Sie eignet sich auch, um die Welle I im Falle einer schlechten Wellenmorphologie bei der BERA-Untersuchung darzustellen. Der intraoperative Einsatz der ECochG bei der Cochleaimplantation mit Restgehörerhalt (elektrisch-akustische Stimulation) ist derzeit Gegenstand von Untersuchungen.
Elektrocochleografie in der Diagnostik der ANSD Das Vorliegen einer ANSD ist charakterisiert durch eine normale Funktion der äußeren Haarzellen und eine fehlende oder abnormale Antwort in der BERA. Otoakustische Emissionen sind in der Mehrzahl der Patienten zumindest anfangs erhalten, gehen aber vermutlich unter einer Hörgeräteversorgung häufig verloren. Patienten mit ANSD zeigen in der ECochG lang andauernde CMs mit typischen Oszillationen (4–6 ms) nach Click-Präsentation. Die CMs haben eine hohe Amplitude und sind fast bis zu normalen Schwellenwerten zu erkennen.
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▶ ●
Mikrofonpotenziale werden vorwiegend von den äußeren Haarzellen erzeugt und folgen phasenstarr dem Stimulus.
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5µV
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b
a
2 µV
2 µV 2 ms
La11
2 ms
La12
La11
La12
Druck
La11
La12
Addition
Abb. 5 Elektrocochleografiebefunde nach Präsentation von Click-Reizen bei ANSD. Es zeigen sich typische oszillierende CMs (rote Klammern). Ein langes negatives Summationspotenzial (a, Pfeil) scheint eine ANSD Typ A von einer ANSD Typ B (b) zu unterscheiden.
Als Ursache der ANSD wird in einer Störung der Hörnervenfunktion (Typ A) oder der inneren Haarzellen bzw. deren Synapse mit dem Hörnerv gesehen (Typ B). Es gibt zunehmende Hinweise, dass ▶ Abb. 5) [1–4]. die Subtypen der ANSD mithilfe der ECochG-Befunde zu unterscheiden sind (●
▶ ●
Elektrocochleografie in der Diagnostik des endolymphatischer Hydrops Die ECochG wird vor allem in der Diagnostik der auditorischen Neuropathie und des endolymphatischen Hydrops eingesetzt.
Ein endolymphatischer Hydrops (EH) führt ebenfalls zu charakteristischen Veränderungen in der ECochG. Insbesondere kommt es zu einer deutlichen Zunahme der SP-Amplitude. Dies kann für die Diagnostik des EH genutzt werden: Nach Präsentation von Click-Stimuli wird die Amplitude des SP und des SAP ausgemessen. Ein Amplitudenverhältnis (SP/SAP) größer als ▶ Abb. 6). Manche Autoren arbeiten mit einem 0,33 gilt als Hinweis für das Vorliegen eines EH (● Grenzwert von 0,4 [5] oder 0,5 [6]. Dies führt naturgemäß zu einer erhöhten Spezifität bei geringerer Sensitivität. Die Messung der absoluten SP Amplituden (gemessen vom Nulldurchgang ▶ Abb. 2c) als Stimuli, scheint zu einer deutlichen Steibis zum peak) nach langen Tonbursts (● gerung der Sensitivität zu führen [7]. Die ECochG sollte bei V. a. M. Ménière stets in einer akuten Krankheitsphase durchgeführt werden, da die Sensitivität der Untersuchung dann am höchsten ist. Zu beachten ist, dass die ECochG lediglich starke Hinweise auf das Vorliegen eines EH geben kann. Sie ist jedoch nicht geeignet, einen M. Ménière definitiv zu diagnostizieren oder ihn mit Sicherheit auszuschließen. Dies liegt einerseits an der relativ geringen Sensitivität (35–85 %) bei guter Spezifität (81–100 %), andererseits an der Tatsache, dass ein EH einen M. Ménière nicht beweist, sondern eher eine Voraussetzung für die Entwicklung der Symptome ist.
Intraoperatives Monitoring Seit einigen Jahren wird die ECochG verwendet, um die Innenohrfunktion bei Patienten mit Restgehör während der Insertion einer Cochleaimplantat-Elektrode zu überprüfen [8, 9]. Es wird hierzu vorwiegend die Ableitung von CMs verwendet, die im Gegensatz zu den CAPs auch in den tiefen Frequenzen zuverlässig abgeleitet werden können und zudem unmittelbar die
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Sog
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a
b
SP/SAP= 0,2
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SP/SAP= 0,6
8 µV
8 µV
SP
SAP SAP
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
ms
8
10 ms
Abb. 6 Elektrocochleografiebefund nach Präsentation alternierender Click-Reize und Mittelung. Die CMs sind hierdurch eliminiert. Normalbefund mit kleinem SP a, Hinweise auf endolymphatischen Hydrops bei SP/SAP > 0,33 b (aus Lehnhardt und Laszig, Praxis der Audiometrie, 9. Auflage, Thieme, 2009).
Haarzellfunktion widerspiegeln. Neuere Untersuchungen konzentrieren sich hierbei auf die Ableitung über die Elektrodenkontakte des CI [10].
Frühe AEP (Brainstem Evoked Response Audiometry, BERA)
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Für die Ableitung der FAEPs verwendet man Oberflächenelektroden, die in der Regel auf dem Vertex (aktive Elektrode, Cz), über dem Mastoid (Referenzlektrode, M1/M2) und auf der Stirn (Erdung, Fz) platziert werden. Die Stimuluspräsentation erfolgt über Kopfhörer, Einsteckhörer oder Knochenleitungshörer. Frühe akustisch evozierte Potenziale (FAEPs) entstehen im Hirnstamm und werden deshalb auch als Hirnstammpotenziale bezeichnet. Sie treten innerhalb von 10 ms nach Stimuluspräsentation in 5–7 charakteristischen Wellen auf, von denen die Wellen I–V eine klinische Bedeu▶ Abb. 7). Die Welle V zeigt sich am deutlichsten und ist bis etwa 10 dB oberhalb tung haben (● der subjektiven Hörschwelle nachweisbar. Sie ist damit für die objektive Hörschwellenbestimmung am besten geeignet. Die FAEPs können vigilanzunabhängig, also auch im Schlaf und in Narkose abgeleitet werden.
BERA in der Lokalisation von Läsionen des Hörnervs und der Hörbahn Die BERA kann verwendet werden, um retrocochleäre Läsionen (z. B., durch ein Vestibularisschwannom) zu diagnostizieren. Hierzu werden überschwellige Click-Reize (in der Regel 80 dB HL) verwendet und anschließend die Identifizierbarkeit und Latenz der Wellen I, III und V beidseitig ausgewertet. Von Interesse ist für die Beurteilung vor allem die sog. Interpeak-Latenz der Wellen I, III und V. Dies ist die Zeitspanne, die zwischen den 3 Gipfeln liegt (I–III, III–V und I–V). Z. B. gilt als normal eine I–V Interpeak-Latenz von 4,0 ms bei Männern und 3,9 ms bei Frauen. Bei einer Verlängerung von 0,2 ms oder mehr besteht (vor allem bei einseitigem Befund) der Verdacht auf eine pathologische Veränderung [11]. Erkrankungen, die nicht vom Hörnerv sondern vom Mittel- oder Innenohr ausgehen, führen hingegen zu einer Verschiebung aller Wellen und beeinflussen deshalb die Interpeak-Latenz nicht.
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Die BERA nutzt frühe akustisch evozierte Potenziale des Hirnstamms. Es zeigen sich 5 charakteristische Wellen.
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Abb. 7 FAEP-Registrierung mit den Wellen I–V.
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0
III II
5
10 ms
Objektive Hörschwellenbestimmung
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Eine objektive Hörschwellenbestimmung kann mit der ClickBERA, der Notched-Noise-BERA und der Chirp-BERA durchgeführt werden.
▶ ●
Die Click-BERA repräsentiert vorwiegend die Frequenzen oberhalb von 1 kHz und zeichnet sich durch eine hohe Reliabilität aus.
▶ ●
ASSRs sind stabile Antworten auf akustische Stimulation mit einer hohen Reizrate. Die Auswertung erfolgt automatisch anhand statistischer Tests.
▶ ●
Die BERA eignet sich gut für die Durchführung des Neugeborenenhörscreenings und erfasst im Gegensatz zur OAE-Methode auch Patienten mit auditorischer Neuropathie.
Die BERA ist sehr gut für die objektive Hörschwellenbestimmung in der Diagnostik und in der Begutachtung geeignet. Zum Einsatz kommen im deutschsprachigen Raum vor allem die Click▶ Abb. 2d). BERA, die Notched Noise (NN)-BERA und in jüngerer Zeit die BERA mit Chirp-Reizen (● Bei der Schwellenbestimmung mithilfe der Click-BERA wird ein Click-Stimulus (Breite 100 μs) mit verschiedenen Schalldruckpegeln präsentiert und die Welle V ausgewertet. Die Untersuchung wird bis unterhalb der Nachweisbarkeitsgrenze der Welle V durchgeführt. Mit steigendem Schalldruckpegel vergrößert sich die Amplitude der Welle V, während die Latenz sich verkürzt. Die tatsächliche Hörschwelle korreliert sehr gut mit dem Nachweis der Welle V und liegt etwa 0–10 dB unterhalb der Nachweisbarkeitsgrenze. Die auf diese Weise ermittelte Click-Schwelle repräsentiert vorwiegend die Frequenzbereiche oberhalb von 1 kHz, wobei die Click-BERA keine frequenzspezifischen Informationen über die Hörschwelle liefert. Dennoch sollte die Click-BERA wegen ihrer hohen Reliabilität immer Bestandteil einer Schwellendiagnostik sein.
Auditory steady state responses (ASSRs) Die ASSRs sind überwiegend Hirnstammpotenziale, die als Antwort auf einen sich periodisch wiederholenden Reiz entstehen. Um ASSRs auszulösen wird mit einer deutlich höheren Reizrate stimuliert (in der Regel bis zu 80–100/s). Dadurch befinden sich die neuronalen Strukturen der Hörbahn permanent in einem aktivierten Zustand, Einzel-AEP-Antworten überlagern sich und es resultiert eine stabile (engl.: steady-state) Reizantwort, die solange andauert, wie der Reiz präsentiert wird. In der Antwort dominieren die FAEPs, mit denen die ASSRs viele Eigenschaften, insbesondere die weitgehende Unabhängigkeit von der Vigilanz, gemeinsam haben. ASSRs haben eine hohe Frequenzstabilität und eigenen sich daher gut für auf statistischen Methoden basierende automatisierte Auswertungen. Als besonders effizient haben sich hierbei Verfahren erwiesen, die ASSR-Antworten im Spektralbereich mit sog. q-sample-Tests auf Signifikanz prüfen [12]. ASSR-Verfahren sind daher besonders gut für ein automatisiertes Hörscreening geeignet. Eine visuelle Auswertung der Antwort ist bisher in vorhandenen Messsystemen nicht möglich.
Neugeborenenhörscreening Ein zentrales klinisches Einsatzgebiet der FAEP-Ableitung ist das Neugeborenenhörscreening (NHS). Hierbei ist von besonderer Bedeutung, dass auch Kinder mit einer auditorischen Neuropathie mit dieses Verfahren erfasst werden, während sie bei der Messung otoakustischer Emissionen (OAEs) aufgrund der normalen Funktion der äußeren Haarzellen in der Regel unentdeckt bleiben. Die Messungen laufen automatisiert ab und werden beidohrig durchgeführt. Die geprüfte Schwelle liegt bei 35 dB HL. Es wird also nur mit diesem einen Schalldruckpegel gemessen und eine Antwort („bestanden“ oder „Kontrolle“) ausgegeben. Während anfangs ClickStimuli für das NHS verwendet wurden [13], kommen inzwischen Chirp-Reize zum Einsatz, mit denen in der Regel größere AEP-Amplituden ausgelöst werden [14]. Dies ermöglicht eine sehr kurze Untersuchungsdauer von weniger als 30 s [15].
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500 Hz
1 000 Hz
2 000 Hz
4 000 Hz
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500 Hz–1 Oktave
1 000 Hz–1 Oktave
4 000 Hz–1 Oktave
Abb. 8 Schematische Darstellung von bandbegrenzten Chirp-Reizen für die automatisierte frequenzspezifische Hörschwellenmessung. Die Messung aller 4 Frequenzen erfolgt simultan.
Frequenzspezifische Hörschwellenmessung Für eine frequenzspezifische BERA kann die NN-BERA verwendet werden. Hierzu werden Ton▶ Abb. 2b) mit der zu untersuchenden Frequenz zeitgleich mit einem Notched-Noisepips (● Rauschen präsentiert. Dieses Rausch-Signal maskiert oberhalb und unterhalb der Testfrequenz unerwünschte Frequenzanteile des Tonpips. Das Rauschen hat also nur im Bereich der zu untersuchenden Frequenz eine „Kerbe“ (engl. notch), alle anderen Frequenzen werden maskiert. Die Methode erlaubt eine frequenzspezifische Bestimmung der Schwellen der mittleren und hohen Frequenzbereiche. In den tiefen Frequenzen unterhalb von etwa 1 kHz ist die NN-BERA aufgrund von geringen AEP-Amplituden allerdings nur eingeschränkt auswertbar. Ein entscheidender Nachteil der Methode ist der notwendige hohe Rausch (Maskierungs)-Pegel. Besonders Patienten mit hohem asymmetrischen Hörverlust werden unverhältnismäßig stark in den noch normalhörenden Frequenzbereichen mit Maskierungsrauschen belastet. In den letzten Jahren wurden deutlich bessere Verfahren zur objektiven frequenzspezifischen Schwellenmessung entwickelt. Diese basieren auf ASSR-Messung mit bandbegrenzten ChirpReizen. Optimalerweise kommen schmalbandige Chirps mit einer spektralen Breite von einer ▶ Abb. 8). Diese evozieren deutliche größere Reizantworten und es könOktave zum Einsatz (● nen durch die Anwendung der ASSR zeitgleich AEPs für 4 Reizfrequenzen registriert werden. Neben dem Vorteil des nicht notwendigen Maskierungsrauschen ergibt sich eine wesentliche Zeitersparnis im Vergleich zur NN-BERA, da nicht nacheinander sondern simultan abgeleitet werden kann. Die frequenzspezifische ASSR wird zunehmend auch in gutachterlichen Fragestellungen anerkannt. Es besteht jedoch im Vergleich mit der NN-BERA derzeit noch weniger Erfahrung mit dieser Methode.
Mittlere akustisch evozierte Potenziale
▼
Mittlere AEPs erscheinen mit einer Latenz von 10–50 ms, spielen in der klinischen Anwendung derzeit jedoch noch keine Rolle. Bei Kindern sind mittlere AEPs zudem mitunter noch nicht stabil genug, da die Reifung der Hörbahn einen Einfluss auf ihre Nachweisbarkeit hat.
Späte AEP (Cortical Evoked Response Audiometry, CERA)
▼
Die Registrierung später akustisch evozierter Potenziale (Latenz > 50 ms) bildet die gesamte Hörbahn ab. Es werden also – anders als bei der BERA – auch Störungen erkannt, die oberhalb des Hirnstamms liegen. Auch für die CERA spielt die Hörbahnreifung eine Rolle. Späte AEPs werden daher für die Beurteilung der Hörbahnreifung verwendet [16]. Die Anwendung für eine Hörschwellenmessung bei Kleinkindern ist aber aus oben genannten Gründen wenig sinnvoll. Zudem ist die
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▶ ●
Mit der Notched-Noise-BERA ist eine frequenzspezifische Hörschwellenbestimmung möglich.
▶ ●
Mit der bandbegrenzten ChirpASSR ist eine frequenzspezifische Messung der Hörschwelle ohne Maskierungsrauschbelastung möglich.
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2 000 Hz–1 Oktave
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Untersuchung stark abhängig von der Vigilanz des Patienten. In jüngerer Zeit wird jedoch die CERA auch für die Evaluation der Hörgeräteanpassung bei Kindern diskutiert [17].
Interessenkonflikt: Die Autoren geben an, von den Firmen MedEl und Cochlear Reisekostenunterstützung erhalten zu haben und eine Forschungsförderung durch Proakustik, Fa. MAICO. Literatur 1 McMahon CM, Patuzzi RB, Gibson WPR et al. Frequency-specific electrocochleography indicates that presynaptic and postsynaptic mechanisms of auditory neuropathy exist. Ear and hearing 2008; 29: 314–325 2 Santarelli R, Starr A, Michalewski HJ et al. Neural and receptor cochlear potenzials obtained by transtympanic electrocochleography in auditory neuropathy. Clin Neurophysiol. 2008; 119: 1028–1041 3 Shehata-Dieler W, Völter C, Hildmann A et al. Klinische und audiologische Befunde bei Kindern mit auditorische Neuropathie und ihre Versorgung mit einem Cochlea-Implantat. Laryngorhinootologie 2007; 86: 15–21 4 Shehata-Dieler W, del Castillo I, Völter C. Elektrocochleographische Muster bei Patienten mit auditorischer Neuropathie. In: Gross M, Hrsg. Aktuelle phoniatrische-paedaudiologische Aspekte. Heidelberg: Median-Verlag, 2010 5 Takeda T, Kakigi A. The clinical value of extratympanic electrocochleography in the diagnosis of meniere’s disease. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec 2010; 72: 196–204 6 Pappas DG Jr, Pappas DG Sr, Carmichael L et al. Extratympanic electrocochleography: Diagnostic and predictive value. Am J Otol 2000; 21: 81–87 7 Conlon BJ, Gibson WP. Electrocochleography in the diagnosis of meniere's disease. Acta Otolaryngol 2000; 120: 480–483 8 Adunka O, Roush P, Grose J et al. Monitoring of cochlear function during cochlear implantation. Laryngoscope 2006; 116: 1017–1020 9 Radeloff A, Shehata-Dieler W, Scherzed A et al. Intraoperative monitoring using cochlear microphonics in cochlear implant patients with residual hearing. Otol Neurotol 2012; 33: 348–354 10 Calloway NH, Fitzpatrick DC, Campbell AP et al. Intracochlear electrocochleography during cochlear implantation. Otol Neurotol 2014 11 Lehnhardt E, Laszig R., Hrsg. Praxis der Audiometrie. 9. Auflage, Stuttgart: Thieme Verlag, 2009 12 Cebulla M, Stürzebecher E, Elberling C. Objective detection of auditory steady-state responses: Comparison of one-sample and q-sample tests. J Am Acad Audiol 2006; 17: 93–103 13 Shehata-Dieler WE, Dieler R, Wenzel G et al. Universal newborn hearing screening program in Wurzburg. Experience with more than 4000 newborns and the influence of non-pathological factors on the test results. Laryngorhinootologie 2002; 81: 204–210 14 Elberling C, Don M, Cebulla M et al. Auditory steady-state responses to chirp stimuli based on cochlear traveling wave delay. J Acoust Soc Am 2007; 122: 2772–2785 15 Cebulla M, Shehata-Dieler W. Abr-based newborn hearing screening with mb11 beraphone(r) using an optimized chirp for acoustical stimulation. Int J Pediatr Otorhinolaryngol 2012; 76: 536–543 16 Dorman MF, Sharma A, Gilley P et al. Central auditory development: Evidence from caep measurements in children fit with cochlear implants. Journal of communication disorders 2007; 40: 284–294 17 Purdy SC, Katsch R, Dillon H et al. Aided cortical auditory evoked potentials for hearing instrument evaluation in infants. A Sound Foundation through Early Amplification, 115–128. Proceedings of the 3rd International Conference Phonak, Stäfa., Schweiz 2005
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634
CME-Fortbildung
1 A B C D E
2 A B
Welche Aussage trifft nicht zu? Akustisch evozierte Potenziale werden verwendet… bei der Messung otoakustischer Emissionen. bei der Elektrocochleografie. bei der Brainstem Evoked Response Audiometry (BERA). für das Neugeborenenhörscreening. bei der Cortical Evoked Response Audiometry (CERA).
C D E
3 A B C D E
Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen und klinische Anwendung
6 A B
einen M. Ménière sicher auszuschließen. Hinweise auf einen endolymphatischen Hydrops zu gewinnen. Tumoren der Hörbahn zu diagnostizieren. Erkrankungen der Hörbahn auszuschließen. späte akustisch evozierte Potenziale abzuleiten.
C D E
Welche Aussage trifft nicht zu? Folgende Methoden werden eingesetzt, um AEPs im Rohsignal deutlicher sichtbar zu machen: Artefaktunterdrückung Filterung Mittelung differentielle Verstärkung Stimuluspräsentation
7 A B C
A B C D E
5 A B C D E
Welche Aussage trifft nicht zu? Die Mittelung aufeinanderfolgender Messungen… wird verwendet, um das AEP sichtbar zu machen. ist normalerweise nicht nötig. verbessert den Signal-Rausch-Abstand. wird bei der BERA verwendet. erfolgt in der Regel automatisch.
D E
8
Welche Aussage zum Neugeborenenhörscreening trifft nicht zu? Das Neugeborenenhörscreening kann mit automatisierten Messverfahren durchgeführt werden. Das Neugeborenenhörscreening wird u. a. durch den Nachweis otoakustischer Emissionen durchgeführt. Beim Neugeborenenhörscreening wird in der Regel keine frequenzspezifische BERA durchgeführt. Kinder mit einer auditorischen Neuropathie fallen bei der Messung der otoakustische Emissionen im Rahmen des Neugeborenenhörscreenings auf. Kinder mit einer auditorischen Neuropathie fallen bei der BERA-Messung im Rahmen des Neugeborenenhörscreenings auf.
9
Welche Aussage trifft nicht zu?
A B
D
E
Welche Aussage zu akustischen Stimuli trifft nicht zu?
Tonbursts haben eine Plateauphase. Clicks können als Sog- oder Druck-Stimulus präsentiert werden. Tonbursts können als Sog- oder Druck-Stimulus präsentiert werden. Chirps haben eine feste Frequenz und stimulieren daher die gesamte Cochlea. Chirps können eingesetzt werden, um auditory steady state responses (ASSR) auszulösen.
A B C D E
Welche Aussage trifft nicht zu? Mikrofonpotenziale…
sind phasenstarr an die Polarität des Stimulus gebunden. werden vor allem von den äußeren Haarzellen produziert. werden in der Diagnostik der auditorischen Neuropathie eingesetzt. bilden den Stimulus nahezu unverändert ab. werden von den Nervenzellen des Spiralganglions produziert.
C
4
Die Elektrocochleografie wird verwendet, um…
Alle akustisch evozierte Potenziale… sind phasenstarr an die Polarität des Stimulus gebunden. treten mit einer Latenz von wenigen Mikrosekunden nach dem Stimulus auf. sind Summationsfeldpotenziale. entsprechen einzelnen Aktionspotenzialen. haben dieselbe Polarität.
635
Mittlere akustisch evozierte Potenziale spielen in der klinischen Anwendung derzeit keine Rolle. Bei der Cortical Evoked Response Audiometry (CERA) werden späte AEPs abgeleitet. Die CERA ist für das Neugeborenenhörscreening gut geeignet. Späte AEPs haben eine Latenz von mindestens 50 ms. Die CERA deckt die gesamte Hörbahn ab.
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CME-Fragen
CME CME
CME
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CME-Fortbildung
Welche Aussage trifft nicht zu?
A
Die Notched-Noise (NN)-BERA ist für eine frequenzspezifische Schwellenmessung geeignet. Die NN-BERA ist mit einer Rauschbelastung verbunden. Mit bandbegrenzten Chirp-Reizen kann eine frequenzspezifische Schwellenmessung durchgeführt werden. Die ASSR-Technik sollte nicht mit Chirp-Reizen durchgeführt werden. Chirp-Reize können anstelle von Clicks im Neugeborenenhörscreening eingesetzt werden.
B C D E
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CME-Fortbildung
CME CME
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CME-Fortbildung mit der Laryngo-Rhino-Otologie
Die Fortbildungseinheit In den einheitlichen Bewertungskriterien der Bundesärztekammer ist festgelegt: „Die Grundeinheit der Fortbildungsaktivitäten ist der Fortbildungspunkt. Dieser entspricht in der Regel einer abgeschlossenen Fortbildungsstunde (45 Minuten)“. Für die erworbenen Fortbildungspunkte muss ein Nachweis erbracht werden. Hat man die erforderliche Anzahl von 250 Punkten gesammelt, kann man das Fortbildungszertifikat bei seiner Ärztekammer beantragen, welches man wiederum bei der KV (niedergelassene Ärzte) oder bei seinem Klinikträger (Klinikärzte) vorlegen muss. Anerkennung der CME-Beiträge Die Fortbildung in der Laryngo-Rhino-Otologie wurde von der Nordrheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung für das Fortbildungszertifikat anerkannt, das heißt, die Vergabe der Punkte kann direkt durch die Thieme Verlagsgruppe erfolgen. Die Fortbildung in der Laryngo-Rhino-Otologie gehört zur Kategorie „strukturierte interaktive Fortbildung“. Entsprechend einer Absprache der Ärztekammern werden die von der Nordrheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung anerkannten Fortbildungs-
veranstaltungen auch von den anderen zertifizierenden Ärztekammern anerkannt.
Datenschutz Ihre Daten werden ausschließlich für die Bearbeitung dieser Fortbildungseinheit verwendet. Es erfolgt keine Speicherung der Ergebnisse über die für die Bearbeitung der Fortbildungseinheit notwendige Zeit hinaus. Die Daten werden nach Versand der Testate anonymisiert. Namens- und Adressangaben dienen nur dem Versand der Testate. Die Angaben zur Person dienen nur statistischen Zwecken und werden von den Adressangaben getrennt und anonymisiert verarbeitet. Teilnahme Jede Ärztin und jeder Arzt soll das Fortbildungszertifikat erlangen können. Deshalb ist die Teilnahme am CME-Programm der Laryngo-Rhino-Otologie nicht an ein Abonnement geknüpft! Die Teilnahme ist im Internet (http://cme.thieme.de) möglich. Im Internet ist eine Registrierung erforderlich, wobei die Teilnahme an Fortbildungen abonnierter Zeitschriften ohne Zusatzkosten möglich ist. Teilnahmebedingungen Für eine Fortbildungseinheit erhalten Sie 3 Fortbildungspunkte im Rahmen des Fortbildungszertifikates. Hierfür müssen 70% der Fragen richtig beantwortet sein. CME-Wertmarke für Nicht-Abonnenten Teilnehmer, die nicht Abonnenten der Laryngo-Rhino-Otologie sind, können für die Internet-Teilnahme dort direkt ein Guthaben einrichten, von dem pro Teilnahme ein Unkostenbeitrag abgebucht wird. Teilnahme online möglich unter http://cme.thieme.de
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Zertifizierte Fortbildung Hinter der Abkürzung CME verbirgt sich „continuing medical education“, also kontinuierliche medizinische Fort- und Weiterbildung. Zur Dokumentation der kontinuierlichen Fortbildung der Ärzte wurde das Fortbildungszertifikat der Ärztekammern etabliert. Hauptzielgruppe für das Fortbildungszertifikat sind Ärzte mit abgeschlossener Facharztausbildung, die im 5-jährigen Turnus einen Fortbildungsnachweis erbringen müssen. Es ist jedoch auch für Ärzte in der Facharztweiterbildung gedacht.
Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen und klinische Anwendung Auditory Evoked Potentials: Basics and Clinical Applications
CME
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Rubrikherausgeber H. Riechelmann, Innsbruck T. Stöver, Frankfurt
Zusammenfassung
▼
Akustisch evozierte Potenziale (AEPs) entstehen als Antwort auf akustische Stimuli an verschiedenen Orten des auditorischen Systems. AEPs des Innenohres können mithilfe der Elektrocochleografie abgeleitet werden. Dies erfolgt invasiv durch Aufsetzen einer Nadelelektrode auf das Promontorium oder mithilfe von Gehörgangselektroden. Klinisch wird die Elektrocochleografie vorwiegend zur Diagnostik der auditorischen Neuropathie und des endolymphatischen Hydrops eingesetzt. AEPs der Hörbahn werden nach Ihrer Latenz zum Stimulus in frühe, mittlere und späte AEPs eingeteilt. Diese AEPs werden mit Oberflächenelektroden von der Kopfhaut abgeleitet. Sie werden durch das EEG-Signal verdeckt und müssen durch geeignete messtechnische Methoden sichtbar gemacht werden. Die frühen AEPs haben klinisch die größte Bedeutung und werden für die Diagnostik des Hörnervs und die objektive Hörschwellenbestimmung eingesetzt. Besonders geeignet sind AEPs für das Neugeborenenhörscreening, da sie im Gegensatz zu otoakustischen Emissionen sensitiv für die auditorische Neuropathie sind. Hierbei kommen zunehmend automatisierte Verfahren zum Einsatz.
Schlüsselwörter ▶ Akustisch evozierte Potenziale ● ▶ Mikrofonpotenziale ● ▶ Neugeborenenhörscreening ● ▶ auditorische Neuropathie ● Key words
▶ auditory evoked potentials ● ▶ cochlear microphonics ● ▶ newborn hearing screening ● ▶ auditory neuropathy ●
Abstract
▼
Auditory evoked potentials (AEPs) are elicited at various levels of the auditory system following acoustic stimulation. Electrocochleography is a technique for recording AEPs of the inner ear. The recording is performed by means of a needle electrode placed on the promontory or noninvasive with tympanic membrane or ear canal electrodes. Clinically, electrocochleography is used for the diagnosis of auditory neuropathy spectrum disorder (ANSD) and endolymphatic hydrops. According to their latencies, AEPs of the central auditory pathway are subdivided into early, middle and late (cortical) AEPs. These AEPs are recorded via surface scalp electrodes. Normally, the larger EEG masks AEPs. For unmasking the AEP, several techniques are applied. Early AEPs or auditory brainstem responses (ABR) are the most widely used AEPs for functional evaluation of the auditory pathway. In contrast to otoacoustic emissions, early AEPs can detect ANSD. Thus, they are more suitable for hearing screening in newborns. For this purpose automated procedures are implemented.
Comprehensive Hearing Center, Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten, plastische und ästhetische Operationen der Julius-Maximilians-Universität Würzburg Radeloff A et al. Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen … Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637
VNR 2760512014144213104 Bibliografie DOI http://dx.doi.org/ 10.1055/s-0034-1385868 Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637 © Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York ISSN 0935-8943 Korrespondenzadresse Priv.-Doz. Dr. med. Andreas Radeloff Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasenund Ohrenkrankheiten, plastische und ästhetische Operationen Julius-Maximilians-Universität Würzburg Josef-Schneider-Straße 11 97080 Würzburg Radeloff[email protected]
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A. Radeloff, M. Cebulla, W. Shehata-Dieler
CME
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CME-Fortbildung Hintergrund
Signale, die als Reaktion auf akustische Stimuli im Innenohr und in der Hörbahn entstehen.
▶ ●
AEPs haben eine sehr kleine Amplitude und werden von größeren bioelektrischen Signalen und Störsignalen verdeckt.
▶ ●
Um AEPs im Rohsignal sichtbar zu machen, werden die Messungen repetitiv durchgeführt, es erfolgt eine Mittelung und ggf. Alternierung des Stimulus sowie eine Artefaktunterdrückung und Bandpass-Filterung.
▼
Akustisch evozierte Potenziale (AEPs) sind bioelektrische Signale, die als Reaktion auf akustische Stimuli im Innenohr und in der Hörbahn entstehen. Sie können mit Elektroden abgeleitet und als objektives Kriterium für die Beurteilung der Hörfunktion herangezogen werden. Der vorliegende Beitrag soll einen Überblick über physiologischen Grundlagen, Ableitverfahren und Anwendungsbereiche akustisch evozierter Potenziale geben. AEPs sind sog. Summationsfeldpotenziale. D.h. es werden nicht Aktionspotenziale einzelner Nervenzellen, sondern die Summe der Potenziale vieler Zellen gleichzeitig abgeleitet. Unterschieden wird zwischen Fernfeldableitungen, die mit Elektrodenkontakten an der Körperoberfläche abgeleitet werden (z. B. Brainstem Evoked Response Audiometry, BERA), und Nahfeldableitungen, die direkt am Ort der Entstehung registriert werden (z. B., transtympanale Nadelelektrode zur Ableitung von AEPs der Cochlea). Die Stärke eines bioelektrischen Signals nimmt mit zunehmendem Abstand von der Signalquelle sehr stark ab. Eine Verdoppelung des Messabstands führt bspw. zu einer Verringerung der Amplitude auf ein Achtel. Nahfeldableitungen haben daher eine wesentlich bessere Signalqualität als Fernfeldableitungen. Die Amplitude akustisch evozierter Potenziale liegt im nV-Bereich und ist damit sehr klein. Dennoch genügt eine alleinige Verstärkung durch einen geeigneten Verstärker nicht, um das AEP sichtbar zu machen. Vielmehr sind die Störungen und das Hintergrundrauschen wesentlich stärker als das Nutzsignal. Typische Amplituden von gleichzeitig aktiven bioelektrischen Signalen, die im Ruhe-EEG abgeleitet werden, liegen im μV-Bereich. Es besteht also ein negativer Signal/Rausch-Abstand (engl. signal to noise-ratio; SNR). Die AEPs werden vom EEG-Signal und anderen Störsignalen verdeckt. Um die AEPs im Rohsignal sichtbar zu machen, werden verschiedene Verfahren angewendet. Die wichtigsten hiervon sind: ▶ Mittelung, ▶ Artefaktunterdrückung, ▶ Filterung, ▶ differenzielle Verstärkung. Zur Demaskierung von AEPs im Störsignal wird immer eine Mittelung (engl.: averaging) vieler aufeinanderfolgender Messungen durchgeführt. Zur Mittelung werden die Kurven von EinzelEEG-Abschnitten aufeinanderfolgender Messungen synchron zum akustischen Stimulus summiert und die aufsummierten Messwerte zu jedem Zeitpunkt durch die Anzahl der Messungen geteilt. Während alle anderen Signale unabhängig von einem akustischen Reiz auftreten, besteht zwischen einem bestimmten akustischen Reiz und dem zugehörigen AEP stets der gleiche zeitliche Abstand. Die vom akustischen Stimulus unabhängigen Störungen werden mit zunehmenden Mittelungsschritten kleiner, während die stets zum gleichen Zeitpunkt auftretenden AEPs durch dieses Verfahren unverändert bleiben. Theoretisch verringert sich der Rausch-Anteil um die Wurzel aus der Anzahl Mittelungen bzw. die SNR vergrößert sich proportional zu diesem Faktor, ▶ Abb. 1). z. B. hat sich nach 100 Mittelungen die SNR um den Faktor 10 verbessert (● Als Artefakte werden in diesem Zusammenhang registrierte Signale bezeichnet, die nicht von der Hörbahn stammen können. Oft handelt es sich um EEG-Spontanaktivität, Muskelpotenziale oder elektrische Einstreuungen. Diese Signale haben eine sehr große Amplitude, die die SNR stark negativ beeinflussen können. In modernen BERA-Geräten erfolgt daher eine automatische Artefaktunterdrückung: Alle Einzelmessungen, die einen einstellbaren Schwellenwert überschreiten (typisch 25 μV), werden automatisch verworfen. Eine weitere Verbesserung der Daten ergibt sich durch eine Filterung des registrierten Signals. Hierbei gelangen nur die Signalanteile durch einen Bandpassfilter, die dem Frequenzbereich eines AEP entsprechen. Alle anderen Anteile werden herausgefiltert. Als eine günstige Filterbandbreite für die Auswertung von BERA-Antworten erweist sich der Frequenzbereich 30 Hz – 1 500 Hz. Die Filterung spielt vor allem für die visuelle Auswertung von AEPs eine Rolle. Um wirkungsvoll äußere Störeinflüsse unterdrücken zu können, wie z. B. ubiquitär vorkommende externe elektrische Felder, werden im EEG-Vorverstärker Differenzverstärker verwendet. Bei der differenziellen Verstärkung wird nur die Differenz der Signale zwischen aktiver und Referenzelektrode verstärkt. Externe Signale werden auf beiden Elektroden gleichermaßen registriert, sie werden daher nicht mitverstärkt (sog. Gleichtaktunterdrückung). Zusätzlich kann für die Registrierung der AEPs bei hohem Reizpegel eine Alternierung des ▶ Abb. 2a), durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass akustischen Reizes, z. B. eines Click-Reiz (● das akustische Signal abwechselnd in einer Sog-Phase (engl. rarefaction) und einer invertierten Form, der Druck-Phase (engl. condensation), angeboten wird. Der Hörnerv und die zentrale Hörbahn reagieren weitestgehend gleich auf beide Reize. Elektrische Reizartefakte hingegen ändern die Polarität mit dem Signal. Die Artefakte zweier alternierender Reize heben sich daher bei der Mittelung auf. Cochleäre Mikrofonpotenziale (engl. cochlear microphonics, CMs) Radeloff A et al. Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen … Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637
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Rubrikherausgeber ▶ H. Akustisch evozierte Potenziale ● Riechelmann, (AEPs) sind Innsbruckbioelektrische
CME-Fortbildung
Abb. 1 Beispiel für die Demaskierung durch Mittelung anhand einer im Rauschen eingebetteten Sinuswelle bei verschiedenen Mittelungszahlen.
CME CME
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Rubrikherausgeber H. Riechelmann, Innsbruck
N=1
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N=10
N= 100
N= 1 000
N= 10 000 Zeit
a
b
c
d
Abb. 2 Typische Formen akustischer Stimuli für die Ableitung von AEPs. Click-Stimulus als Druck und SogStimulus a. Tonpip b als kurzer Stimulus ohne Plateauphase. Tonburst c wie Tonpip, jedoch mit Plateauphase zwischen ansteigender und abfallender Flanke. Laufzeitkorrigierter Chirp-Reiz d: Der Frequenzgehalt ändert sich proportional zum zeitlichen Verlauf. Tiefe Frequenzen, die entlang der Basilarmembran eine längere Laufzeit haben, werden vor den hohen Frequenzen präsentiert. Ein Chirp-Reiz ist so konstruiert, dass sich die einzelnen Reizantworten aus den stimulierten Frequenzbereichen zeitgleich überlagern können und somit eine möglichst große Summenantwort resultiert.
sind allerdings abhängig von der Polarität des akustischen Reizes und werden bei Alternierung daher genau wie Artefakte eliminiert. Dies muss bei der Registrierung der CMs beachtet werden (s. u.).
Potenziale der einzelnen Stationen der Hörbahn
▼
Die Latenz der verschiedenen AEPs ist mit dem Ort der Entstehung in der Hörbahn korreliert ▶ Abb. 3). Akustisch evozierte Potenziale werden nach Ihrer Latenz unterteilt in: (● ▶ cochleäre Potenziale (sehr frühe AEPs), ▶ Hirnstammpotenziale (frühe AEPs, FAEPs), ▶ mittlere akustisch evozierte Potenziale, ▶ kortikale akustisch evozierte Potenziale (späte AEPs). Radeloff A et al. Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen … Laryngo-Rhino-Otol 2014; 93: 625–637
▶ ●
AEPs werden nach der Latenz zum Stimulus und damit nach dem Ort ihrer Entstehung in der Hörbahn unterteilt in sehr frühe (Cochlea), frühe (Hirnstamm), mittlere und späte (Cortex) AEPs.
CME
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CME-Fortbildung
Rubrikherausgeber H. Riechelmann, Innsbruck
1 µV
P2
sekundäre Hörfelder
P1
primäre Hörrinde
späte Potenziale
Corpus geniculatum mediale N1 Pa
0,2 µV
Po
Collicus inferior
mittlere Potenziale
Nucleus cochlearis Nervus cochlearis
äußere und innere Haarzellen
Nucleus olivaris superior
I
III
V
0,1 µV frühe Potenziale
ECochG
N1 CM 0
5 ms
Abb. 3 Evozierte Potenziale verschiedener Latenz und ihre Entstehungsorte in der Hörbahn (modifiziert nach Lehnhardt und Laszig, Praxis der Audiometrie, 9. Auflage, Thieme, 2009).
▶ ●
Elektrocochleografie: Ableitung der sehr frühen AEPs Mit der ECochG werden Mikrofonpotenzial, Summationspotenzial und Summenaktionspotenzial registriert.
Die Elektrocochleografie (ECochG, gelegentlich auch ECoG) ist die Ableitung der in der Cochlea generierten akustisch evozierten Potenziale sowie der Summenaktionspotenziale des Nervus cochlearis. Sie ermöglicht damit eine Beurteilung der Innenohrfunktion. Als akustische Reize werden zumeist breitbandige Click-Reize oder lange Tonbursts mit einer Frequenz zwischen 0,5 und 8 kHz verwendet. Die Präsentation der beiden Stimuli (Sog oder Druck) erfolgt alternierend oder besser in 2 separaten Messphasen. Die aktive Elektrode sollte für die Elektrocochleografie möglichst nahe an der Cochlea lokalisiert sein, um den Anteil von EEG-Komponenten oder sonstigen bioelektrischen Signale der Hörbahn gering zu halten. Es kann transtympanal (Nahfeld) oder extratympanal abgeleitet werden: Die transtympanale Ableitung erfolgt mithilfe einer isolierten Nadelelektrode. Hierzu wird nach Oberflächenanästhesie die Nadelelektrode durch den hinteren unteren Quadranten des Trommelfells eingeführt und auf das Promontorium aufgesetzt. Hierdurch ist ein sehr geringer Abstand zum runden Fenster gewährleistet. Für eine nicht invasive Ableitung eignen sich Silberkugel-, Spreiz- oder Gelelektroden. Diese werden nach Gehörgangsreinigung vorsichtig am Trommelfell platziert. Als Alternative werden Gehörgangselektroden kommerziell angeboten, die aus einem Einsteckhörer bestehen, der mit einer Kontaktfolie umwickelt ist. Diese dienen gleichzeitig der Abgabe des akustischen Stimulus und der Signalregistrierung. Die Referenz-Elektrode wird in der Regel frontal (Fz im 10–20 System zur EEG-Ableitung) und die Erdungselektrode über dem Mastoid (M1/M2) oder hochfrontal (Fpz) platziert. Im registrierten Signal können 3 AEPs unterschieden werden: ▶ Mikrofonpotenzial ▶ Summationspotenzial ▶ Summenaktionspotenzial Diese Potenziale werden den sehr frühen AEPs zugerechnet. Sie sind nicht von der Vigilanz abhängig und können daher auch in Narkose zuverlässig abgeleitet werden.
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Na Nb
CME-Fortbildung
Abb. 4 Typische Mikrofonpotenziale (CMs) nach Präsentation eines 1 kHz Tonbursts als (a) Druckstimulus und (b) Sogstimulus. Das CM spiegelt den Reiz sehr genau wider und ist phasenstarr.
a
CME CME
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Rubrikherausgeber H. Riechelmann, Innsbruck
b
2ms
Mikrofonpotenzial Es wird angenommen, dass Mikrofonpotenziale (engl.: cochlear microphonics, CMs) der Rezeptorpotenziale der Haarzellen entsprechen. Typisch für CMs ist, dass sie den akustischen Reiz nahezu unverändert und phasenstarr abbilden. D.h. invertierte Stimuli führen – anders als bei ▶ Abb. 4). Im Normalgehör dominieren CMs der allen anderen AEPs – zu invertierten CMs (● äußeren Haarzellen. Die Latenz von CMs ist extrem kurz und entspricht der Laufzeit des akustischen Reizes vom Lautsprecher bis zur Stapesfußplatte. Für die Darstellung der CMs ist die separate Registrierung nach der Präsentation von Sog- und Druck-Stimulus nötig, da es durch eine Mittelung über beide Stimuli zu einer Auslöschung der CMs kommt. Sollen hingegen das Summationspotenzial (SP) und das Summenaktionspotenzial (SAP) abgeleitet werden, werden die gemittelten Reizantworten aus Sog- und Druck-Messung addiert und damit das Mikrofonpotenzial bewusst eliminiert. Hierdurch treten das Summationspotenzial und das Summenaktionspotenzial hervor.
Summationspotenzial Summationspotenziale sind Rezeptorpotenziale, die wohl aufgrund von Verzerrungen im Haarzelltransduktionsprozess entstehen. SPs sind Gleichstrompotenziale und dauern während des gesamten akustischen Reizes an. Nach Präsentation eines Click-Stimulus ist das SP daher sehr kurz, während es nach langer Tonburst-Präsentation einig Millisekunden andauert. Für die Registrierung sind überschwellige Reizpegel nötig (z. B. 80 dB HL im gesunden Ohr).
Summenaktionspotenzial Das Summenaktionspotenzial repräsentiert die Antwort der Spiralganglienzellneurone, also des 1. Neurons der Hörbahn. Es handelt sich auch hier um ein Summenpotenzial vieler gleichzeitig ablaufender Nervenantworten. Das SAP der ECochG entspricht damit der Welle I der BERA (s. u.).
Klinischer Einsatz der Elektrocochleografie Die Elektrocochleografie kommt vor allem in der Diagnostik der auditorischen Neuropathie/ Synaptopathie (engl.: auditory neuropathy spectrum disorder, ANSD) und des endolymphatischen Hydrops’ zum Einsatz. Sie eignet sich auch, um die Welle I im Falle einer schlechten Wellenmorphologie bei der BERA-Untersuchung darzustellen. Der intraoperative Einsatz der ECochG bei der Cochleaimplantation mit Restgehörerhalt (elektrisch-akustische Stimulation) ist derzeit Gegenstand von Untersuchungen.
Elektrocochleografie in der Diagnostik der ANSD Das Vorliegen einer ANSD ist charakterisiert durch eine normale Funktion der äußeren Haarzellen und eine fehlende oder abnormale Antwort in der BERA. Otoakustische Emissionen sind in der Mehrzahl der Patienten zumindest anfangs erhalten, gehen aber vermutlich unter einer Hörgeräteversorgung häufig verloren. Patienten mit ANSD zeigen in der ECochG lang andauernde CMs mit typischen Oszillationen (4–6 ms) nach Click-Präsentation. Die CMs haben eine hohe Amplitude und sind fast bis zu normalen Schwellenwerten zu erkennen.
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▶ ●
Mikrofonpotenziale werden vorwiegend von den äußeren Haarzellen erzeugt und folgen phasenstarr dem Stimulus.
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5µV
CME
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CME-Fortbildung
Rubrikherausgeber H. Riechelmann, Innsbruck
b
a
2 µV
2 µV 2 ms
La11
2 ms
La12
La11
La12
Druck
La11
La12
Addition
Abb. 5 Elektrocochleografiebefunde nach Präsentation von Click-Reizen bei ANSD. Es zeigen sich typische oszillierende CMs (rote Klammern). Ein langes negatives Summationspotenzial (a, Pfeil) scheint eine ANSD Typ A von einer ANSD Typ B (b) zu unterscheiden.
Als Ursache der ANSD wird in einer Störung der Hörnervenfunktion (Typ A) oder der inneren Haarzellen bzw. deren Synapse mit dem Hörnerv gesehen (Typ B). Es gibt zunehmende Hinweise, dass ▶ Abb. 5) [1–4]. die Subtypen der ANSD mithilfe der ECochG-Befunde zu unterscheiden sind (●
▶ ●
Elektrocochleografie in der Diagnostik des endolymphatischer Hydrops Die ECochG wird vor allem in der Diagnostik der auditorischen Neuropathie und des endolymphatischen Hydrops eingesetzt.
Ein endolymphatischer Hydrops (EH) führt ebenfalls zu charakteristischen Veränderungen in der ECochG. Insbesondere kommt es zu einer deutlichen Zunahme der SP-Amplitude. Dies kann für die Diagnostik des EH genutzt werden: Nach Präsentation von Click-Stimuli wird die Amplitude des SP und des SAP ausgemessen. Ein Amplitudenverhältnis (SP/SAP) größer als ▶ Abb. 6). Manche Autoren arbeiten mit einem 0,33 gilt als Hinweis für das Vorliegen eines EH (● Grenzwert von 0,4 [5] oder 0,5 [6]. Dies führt naturgemäß zu einer erhöhten Spezifität bei geringerer Sensitivität. Die Messung der absoluten SP Amplituden (gemessen vom Nulldurchgang ▶ Abb. 2c) als Stimuli, scheint zu einer deutlichen Steibis zum peak) nach langen Tonbursts (● gerung der Sensitivität zu führen [7]. Die ECochG sollte bei V. a. M. Ménière stets in einer akuten Krankheitsphase durchgeführt werden, da die Sensitivität der Untersuchung dann am höchsten ist. Zu beachten ist, dass die ECochG lediglich starke Hinweise auf das Vorliegen eines EH geben kann. Sie ist jedoch nicht geeignet, einen M. Ménière definitiv zu diagnostizieren oder ihn mit Sicherheit auszuschließen. Dies liegt einerseits an der relativ geringen Sensitivität (35–85 %) bei guter Spezifität (81–100 %), andererseits an der Tatsache, dass ein EH einen M. Ménière nicht beweist, sondern eher eine Voraussetzung für die Entwicklung der Symptome ist.
Intraoperatives Monitoring Seit einigen Jahren wird die ECochG verwendet, um die Innenohrfunktion bei Patienten mit Restgehör während der Insertion einer Cochleaimplantat-Elektrode zu überprüfen [8, 9]. Es wird hierzu vorwiegend die Ableitung von CMs verwendet, die im Gegensatz zu den CAPs auch in den tiefen Frequenzen zuverlässig abgeleitet werden können und zudem unmittelbar die
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Sog
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a
b
SP/SAP= 0,2
CME CME
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SP/SAP= 0,6
8 µV
8 µV
SP
SAP SAP
0
2
4
6
8
10
0
2
4
6
ms
8
10 ms
Abb. 6 Elektrocochleografiebefund nach Präsentation alternierender Click-Reize und Mittelung. Die CMs sind hierdurch eliminiert. Normalbefund mit kleinem SP a, Hinweise auf endolymphatischen Hydrops bei SP/SAP > 0,33 b (aus Lehnhardt und Laszig, Praxis der Audiometrie, 9. Auflage, Thieme, 2009).
Haarzellfunktion widerspiegeln. Neuere Untersuchungen konzentrieren sich hierbei auf die Ableitung über die Elektrodenkontakte des CI [10].
Frühe AEP (Brainstem Evoked Response Audiometry, BERA)
▼
Für die Ableitung der FAEPs verwendet man Oberflächenelektroden, die in der Regel auf dem Vertex (aktive Elektrode, Cz), über dem Mastoid (Referenzlektrode, M1/M2) und auf der Stirn (Erdung, Fz) platziert werden. Die Stimuluspräsentation erfolgt über Kopfhörer, Einsteckhörer oder Knochenleitungshörer. Frühe akustisch evozierte Potenziale (FAEPs) entstehen im Hirnstamm und werden deshalb auch als Hirnstammpotenziale bezeichnet. Sie treten innerhalb von 10 ms nach Stimuluspräsentation in 5–7 charakteristischen Wellen auf, von denen die Wellen I–V eine klinische Bedeu▶ Abb. 7). Die Welle V zeigt sich am deutlichsten und ist bis etwa 10 dB oberhalb tung haben (● der subjektiven Hörschwelle nachweisbar. Sie ist damit für die objektive Hörschwellenbestimmung am besten geeignet. Die FAEPs können vigilanzunabhängig, also auch im Schlaf und in Narkose abgeleitet werden.
BERA in der Lokalisation von Läsionen des Hörnervs und der Hörbahn Die BERA kann verwendet werden, um retrocochleäre Läsionen (z. B., durch ein Vestibularisschwannom) zu diagnostizieren. Hierzu werden überschwellige Click-Reize (in der Regel 80 dB HL) verwendet und anschließend die Identifizierbarkeit und Latenz der Wellen I, III und V beidseitig ausgewertet. Von Interesse ist für die Beurteilung vor allem die sog. Interpeak-Latenz der Wellen I, III und V. Dies ist die Zeitspanne, die zwischen den 3 Gipfeln liegt (I–III, III–V und I–V). Z. B. gilt als normal eine I–V Interpeak-Latenz von 4,0 ms bei Männern und 3,9 ms bei Frauen. Bei einer Verlängerung von 0,2 ms oder mehr besteht (vor allem bei einseitigem Befund) der Verdacht auf eine pathologische Veränderung [11]. Erkrankungen, die nicht vom Hörnerv sondern vom Mittel- oder Innenohr ausgehen, führen hingegen zu einer Verschiebung aller Wellen und beeinflussen deshalb die Interpeak-Latenz nicht.
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Die BERA nutzt frühe akustisch evozierte Potenziale des Hirnstamms. Es zeigen sich 5 charakteristische Wellen.
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SP
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Abb. 7 FAEP-Registrierung mit den Wellen I–V.
V IV I
0
III II
5
10 ms
Objektive Hörschwellenbestimmung
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Eine objektive Hörschwellenbestimmung kann mit der ClickBERA, der Notched-Noise-BERA und der Chirp-BERA durchgeführt werden.
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Die Click-BERA repräsentiert vorwiegend die Frequenzen oberhalb von 1 kHz und zeichnet sich durch eine hohe Reliabilität aus.
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ASSRs sind stabile Antworten auf akustische Stimulation mit einer hohen Reizrate. Die Auswertung erfolgt automatisch anhand statistischer Tests.
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Die BERA eignet sich gut für die Durchführung des Neugeborenenhörscreenings und erfasst im Gegensatz zur OAE-Methode auch Patienten mit auditorischer Neuropathie.
Die BERA ist sehr gut für die objektive Hörschwellenbestimmung in der Diagnostik und in der Begutachtung geeignet. Zum Einsatz kommen im deutschsprachigen Raum vor allem die Click▶ Abb. 2d). BERA, die Notched Noise (NN)-BERA und in jüngerer Zeit die BERA mit Chirp-Reizen (● Bei der Schwellenbestimmung mithilfe der Click-BERA wird ein Click-Stimulus (Breite 100 μs) mit verschiedenen Schalldruckpegeln präsentiert und die Welle V ausgewertet. Die Untersuchung wird bis unterhalb der Nachweisbarkeitsgrenze der Welle V durchgeführt. Mit steigendem Schalldruckpegel vergrößert sich die Amplitude der Welle V, während die Latenz sich verkürzt. Die tatsächliche Hörschwelle korreliert sehr gut mit dem Nachweis der Welle V und liegt etwa 0–10 dB unterhalb der Nachweisbarkeitsgrenze. Die auf diese Weise ermittelte Click-Schwelle repräsentiert vorwiegend die Frequenzbereiche oberhalb von 1 kHz, wobei die Click-BERA keine frequenzspezifischen Informationen über die Hörschwelle liefert. Dennoch sollte die Click-BERA wegen ihrer hohen Reliabilität immer Bestandteil einer Schwellendiagnostik sein.
Auditory steady state responses (ASSRs) Die ASSRs sind überwiegend Hirnstammpotenziale, die als Antwort auf einen sich periodisch wiederholenden Reiz entstehen. Um ASSRs auszulösen wird mit einer deutlich höheren Reizrate stimuliert (in der Regel bis zu 80–100/s). Dadurch befinden sich die neuronalen Strukturen der Hörbahn permanent in einem aktivierten Zustand, Einzel-AEP-Antworten überlagern sich und es resultiert eine stabile (engl.: steady-state) Reizantwort, die solange andauert, wie der Reiz präsentiert wird. In der Antwort dominieren die FAEPs, mit denen die ASSRs viele Eigenschaften, insbesondere die weitgehende Unabhängigkeit von der Vigilanz, gemeinsam haben. ASSRs haben eine hohe Frequenzstabilität und eigenen sich daher gut für auf statistischen Methoden basierende automatisierte Auswertungen. Als besonders effizient haben sich hierbei Verfahren erwiesen, die ASSR-Antworten im Spektralbereich mit sog. q-sample-Tests auf Signifikanz prüfen [12]. ASSR-Verfahren sind daher besonders gut für ein automatisiertes Hörscreening geeignet. Eine visuelle Auswertung der Antwort ist bisher in vorhandenen Messsystemen nicht möglich.
Neugeborenenhörscreening Ein zentrales klinisches Einsatzgebiet der FAEP-Ableitung ist das Neugeborenenhörscreening (NHS). Hierbei ist von besonderer Bedeutung, dass auch Kinder mit einer auditorischen Neuropathie mit dieses Verfahren erfasst werden, während sie bei der Messung otoakustischer Emissionen (OAEs) aufgrund der normalen Funktion der äußeren Haarzellen in der Regel unentdeckt bleiben. Die Messungen laufen automatisiert ab und werden beidohrig durchgeführt. Die geprüfte Schwelle liegt bei 35 dB HL. Es wird also nur mit diesem einen Schalldruckpegel gemessen und eine Antwort („bestanden“ oder „Kontrolle“) ausgegeben. Während anfangs ClickStimuli für das NHS verwendet wurden [13], kommen inzwischen Chirp-Reize zum Einsatz, mit denen in der Regel größere AEP-Amplituden ausgelöst werden [14]. Dies ermöglicht eine sehr kurze Untersuchungsdauer von weniger als 30 s [15].
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500 Hz
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2 000 Hz
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500 Hz–1 Oktave
1 000 Hz–1 Oktave
4 000 Hz–1 Oktave
Abb. 8 Schematische Darstellung von bandbegrenzten Chirp-Reizen für die automatisierte frequenzspezifische Hörschwellenmessung. Die Messung aller 4 Frequenzen erfolgt simultan.
Frequenzspezifische Hörschwellenmessung Für eine frequenzspezifische BERA kann die NN-BERA verwendet werden. Hierzu werden Ton▶ Abb. 2b) mit der zu untersuchenden Frequenz zeitgleich mit einem Notched-Noisepips (● Rauschen präsentiert. Dieses Rausch-Signal maskiert oberhalb und unterhalb der Testfrequenz unerwünschte Frequenzanteile des Tonpips. Das Rauschen hat also nur im Bereich der zu untersuchenden Frequenz eine „Kerbe“ (engl. notch), alle anderen Frequenzen werden maskiert. Die Methode erlaubt eine frequenzspezifische Bestimmung der Schwellen der mittleren und hohen Frequenzbereiche. In den tiefen Frequenzen unterhalb von etwa 1 kHz ist die NN-BERA aufgrund von geringen AEP-Amplituden allerdings nur eingeschränkt auswertbar. Ein entscheidender Nachteil der Methode ist der notwendige hohe Rausch (Maskierungs)-Pegel. Besonders Patienten mit hohem asymmetrischen Hörverlust werden unverhältnismäßig stark in den noch normalhörenden Frequenzbereichen mit Maskierungsrauschen belastet. In den letzten Jahren wurden deutlich bessere Verfahren zur objektiven frequenzspezifischen Schwellenmessung entwickelt. Diese basieren auf ASSR-Messung mit bandbegrenzten ChirpReizen. Optimalerweise kommen schmalbandige Chirps mit einer spektralen Breite von einer ▶ Abb. 8). Diese evozieren deutliche größere Reizantworten und es könOktave zum Einsatz (● nen durch die Anwendung der ASSR zeitgleich AEPs für 4 Reizfrequenzen registriert werden. Neben dem Vorteil des nicht notwendigen Maskierungsrauschen ergibt sich eine wesentliche Zeitersparnis im Vergleich zur NN-BERA, da nicht nacheinander sondern simultan abgeleitet werden kann. Die frequenzspezifische ASSR wird zunehmend auch in gutachterlichen Fragestellungen anerkannt. Es besteht jedoch im Vergleich mit der NN-BERA derzeit noch weniger Erfahrung mit dieser Methode.
Mittlere akustisch evozierte Potenziale
▼
Mittlere AEPs erscheinen mit einer Latenz von 10–50 ms, spielen in der klinischen Anwendung derzeit jedoch noch keine Rolle. Bei Kindern sind mittlere AEPs zudem mitunter noch nicht stabil genug, da die Reifung der Hörbahn einen Einfluss auf ihre Nachweisbarkeit hat.
Späte AEP (Cortical Evoked Response Audiometry, CERA)
▼
Die Registrierung später akustisch evozierter Potenziale (Latenz > 50 ms) bildet die gesamte Hörbahn ab. Es werden also – anders als bei der BERA – auch Störungen erkannt, die oberhalb des Hirnstamms liegen. Auch für die CERA spielt die Hörbahnreifung eine Rolle. Späte AEPs werden daher für die Beurteilung der Hörbahnreifung verwendet [16]. Die Anwendung für eine Hörschwellenmessung bei Kleinkindern ist aber aus oben genannten Gründen wenig sinnvoll. Zudem ist die
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Mit der Notched-Noise-BERA ist eine frequenzspezifische Hörschwellenbestimmung möglich.
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Mit der bandbegrenzten ChirpASSR ist eine frequenzspezifische Messung der Hörschwelle ohne Maskierungsrauschbelastung möglich.
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2 000 Hz–1 Oktave
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Untersuchung stark abhängig von der Vigilanz des Patienten. In jüngerer Zeit wird jedoch die CERA auch für die Evaluation der Hörgeräteanpassung bei Kindern diskutiert [17].
Interessenkonflikt: Die Autoren geben an, von den Firmen MedEl und Cochlear Reisekostenunterstützung erhalten zu haben und eine Forschungsförderung durch Proakustik, Fa. MAICO. Literatur 1 McMahon CM, Patuzzi RB, Gibson WPR et al. Frequency-specific electrocochleography indicates that presynaptic and postsynaptic mechanisms of auditory neuropathy exist. Ear and hearing 2008; 29: 314–325 2 Santarelli R, Starr A, Michalewski HJ et al. Neural and receptor cochlear potenzials obtained by transtympanic electrocochleography in auditory neuropathy. Clin Neurophysiol. 2008; 119: 1028–1041 3 Shehata-Dieler W, Völter C, Hildmann A et al. Klinische und audiologische Befunde bei Kindern mit auditorische Neuropathie und ihre Versorgung mit einem Cochlea-Implantat. Laryngorhinootologie 2007; 86: 15–21 4 Shehata-Dieler W, del Castillo I, Völter C. Elektrocochleographische Muster bei Patienten mit auditorischer Neuropathie. In: Gross M, Hrsg. Aktuelle phoniatrische-paedaudiologische Aspekte. Heidelberg: Median-Verlag, 2010 5 Takeda T, Kakigi A. The clinical value of extratympanic electrocochleography in the diagnosis of meniere’s disease. ORL J Otorhinolaryngol Relat Spec 2010; 72: 196–204 6 Pappas DG Jr, Pappas DG Sr, Carmichael L et al. Extratympanic electrocochleography: Diagnostic and predictive value. Am J Otol 2000; 21: 81–87 7 Conlon BJ, Gibson WP. Electrocochleography in the diagnosis of meniere's disease. Acta Otolaryngol 2000; 120: 480–483 8 Adunka O, Roush P, Grose J et al. Monitoring of cochlear function during cochlear implantation. Laryngoscope 2006; 116: 1017–1020 9 Radeloff A, Shehata-Dieler W, Scherzed A et al. Intraoperative monitoring using cochlear microphonics in cochlear implant patients with residual hearing. Otol Neurotol 2012; 33: 348–354 10 Calloway NH, Fitzpatrick DC, Campbell AP et al. Intracochlear electrocochleography during cochlear implantation. Otol Neurotol 2014 11 Lehnhardt E, Laszig R., Hrsg. Praxis der Audiometrie. 9. Auflage, Stuttgart: Thieme Verlag, 2009 12 Cebulla M, Stürzebecher E, Elberling C. Objective detection of auditory steady-state responses: Comparison of one-sample and q-sample tests. J Am Acad Audiol 2006; 17: 93–103 13 Shehata-Dieler WE, Dieler R, Wenzel G et al. Universal newborn hearing screening program in Wurzburg. Experience with more than 4000 newborns and the influence of non-pathological factors on the test results. Laryngorhinootologie 2002; 81: 204–210 14 Elberling C, Don M, Cebulla M et al. Auditory steady-state responses to chirp stimuli based on cochlear traveling wave delay. J Acoust Soc Am 2007; 122: 2772–2785 15 Cebulla M, Shehata-Dieler W. Abr-based newborn hearing screening with mb11 beraphone(r) using an optimized chirp for acoustical stimulation. Int J Pediatr Otorhinolaryngol 2012; 76: 536–543 16 Dorman MF, Sharma A, Gilley P et al. Central auditory development: Evidence from caep measurements in children fit with cochlear implants. Journal of communication disorders 2007; 40: 284–294 17 Purdy SC, Katsch R, Dillon H et al. Aided cortical auditory evoked potentials for hearing instrument evaluation in infants. A Sound Foundation through Early Amplification, 115–128. Proceedings of the 3rd International Conference Phonak, Stäfa., Schweiz 2005
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1 A B C D E
2 A B
Welche Aussage trifft nicht zu? Akustisch evozierte Potenziale werden verwendet… bei der Messung otoakustischer Emissionen. bei der Elektrocochleografie. bei der Brainstem Evoked Response Audiometry (BERA). für das Neugeborenenhörscreening. bei der Cortical Evoked Response Audiometry (CERA).
C D E
3 A B C D E
Akustisch evozierte Potenziale: Grundlagen und klinische Anwendung
6 A B
einen M. Ménière sicher auszuschließen. Hinweise auf einen endolymphatischen Hydrops zu gewinnen. Tumoren der Hörbahn zu diagnostizieren. Erkrankungen der Hörbahn auszuschließen. späte akustisch evozierte Potenziale abzuleiten.
C D E
Welche Aussage trifft nicht zu? Folgende Methoden werden eingesetzt, um AEPs im Rohsignal deutlicher sichtbar zu machen: Artefaktunterdrückung Filterung Mittelung differentielle Verstärkung Stimuluspräsentation
7 A B C
A B C D E
5 A B C D E
Welche Aussage trifft nicht zu? Die Mittelung aufeinanderfolgender Messungen… wird verwendet, um das AEP sichtbar zu machen. ist normalerweise nicht nötig. verbessert den Signal-Rausch-Abstand. wird bei der BERA verwendet. erfolgt in der Regel automatisch.
D E
8
Welche Aussage zum Neugeborenenhörscreening trifft nicht zu? Das Neugeborenenhörscreening kann mit automatisierten Messverfahren durchgeführt werden. Das Neugeborenenhörscreening wird u. a. durch den Nachweis otoakustischer Emissionen durchgeführt. Beim Neugeborenenhörscreening wird in der Regel keine frequenzspezifische BERA durchgeführt. Kinder mit einer auditorischen Neuropathie fallen bei der Messung der otoakustische Emissionen im Rahmen des Neugeborenenhörscreenings auf. Kinder mit einer auditorischen Neuropathie fallen bei der BERA-Messung im Rahmen des Neugeborenenhörscreenings auf.
9
Welche Aussage trifft nicht zu?
A B
D
E
Welche Aussage zu akustischen Stimuli trifft nicht zu?
Tonbursts haben eine Plateauphase. Clicks können als Sog- oder Druck-Stimulus präsentiert werden. Tonbursts können als Sog- oder Druck-Stimulus präsentiert werden. Chirps haben eine feste Frequenz und stimulieren daher die gesamte Cochlea. Chirps können eingesetzt werden, um auditory steady state responses (ASSR) auszulösen.
A B C D E
Welche Aussage trifft nicht zu? Mikrofonpotenziale…
sind phasenstarr an die Polarität des Stimulus gebunden. werden vor allem von den äußeren Haarzellen produziert. werden in der Diagnostik der auditorischen Neuropathie eingesetzt. bilden den Stimulus nahezu unverändert ab. werden von den Nervenzellen des Spiralganglions produziert.
C
4
Die Elektrocochleografie wird verwendet, um…
Alle akustisch evozierte Potenziale… sind phasenstarr an die Polarität des Stimulus gebunden. treten mit einer Latenz von wenigen Mikrosekunden nach dem Stimulus auf. sind Summationsfeldpotenziale. entsprechen einzelnen Aktionspotenzialen. haben dieselbe Polarität.
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CME-Fragen
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CME
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CME-Fortbildung
Welche Aussage trifft nicht zu?
A
Die Notched-Noise (NN)-BERA ist für eine frequenzspezifische Schwellenmessung geeignet. Die NN-BERA ist mit einer Rauschbelastung verbunden. Mit bandbegrenzten Chirp-Reizen kann eine frequenzspezifische Schwellenmessung durchgeführt werden. Die ASSR-Technik sollte nicht mit Chirp-Reizen durchgeführt werden. Chirp-Reize können anstelle von Clicks im Neugeborenenhörscreening eingesetzt werden.
B C D E
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CME-Fortbildung
CME CME
637
CME-Fortbildung mit der Laryngo-Rhino-Otologie
Die Fortbildungseinheit In den einheitlichen Bewertungskriterien der Bundesärztekammer ist festgelegt: „Die Grundeinheit der Fortbildungsaktivitäten ist der Fortbildungspunkt. Dieser entspricht in der Regel einer abgeschlossenen Fortbildungsstunde (45 Minuten)“. Für die erworbenen Fortbildungspunkte muss ein Nachweis erbracht werden. Hat man die erforderliche Anzahl von 250 Punkten gesammelt, kann man das Fortbildungszertifikat bei seiner Ärztekammer beantragen, welches man wiederum bei der KV (niedergelassene Ärzte) oder bei seinem Klinikträger (Klinikärzte) vorlegen muss. Anerkennung der CME-Beiträge Die Fortbildung in der Laryngo-Rhino-Otologie wurde von der Nordrheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung für das Fortbildungszertifikat anerkannt, das heißt, die Vergabe der Punkte kann direkt durch die Thieme Verlagsgruppe erfolgen. Die Fortbildung in der Laryngo-Rhino-Otologie gehört zur Kategorie „strukturierte interaktive Fortbildung“. Entsprechend einer Absprache der Ärztekammern werden die von der Nordrheinischen Akademie für Ärztliche Fort- und Weiterbildung anerkannten Fortbildungs-
veranstaltungen auch von den anderen zertifizierenden Ärztekammern anerkannt.
Datenschutz Ihre Daten werden ausschließlich für die Bearbeitung dieser Fortbildungseinheit verwendet. Es erfolgt keine Speicherung der Ergebnisse über die für die Bearbeitung der Fortbildungseinheit notwendige Zeit hinaus. Die Daten werden nach Versand der Testate anonymisiert. Namens- und Adressangaben dienen nur dem Versand der Testate. Die Angaben zur Person dienen nur statistischen Zwecken und werden von den Adressangaben getrennt und anonymisiert verarbeitet. Teilnahme Jede Ärztin und jeder Arzt soll das Fortbildungszertifikat erlangen können. Deshalb ist die Teilnahme am CME-Programm der Laryngo-Rhino-Otologie nicht an ein Abonnement geknüpft! Die Teilnahme ist im Internet (http://cme.thieme.de) möglich. Im Internet ist eine Registrierung erforderlich, wobei die Teilnahme an Fortbildungen abonnierter Zeitschriften ohne Zusatzkosten möglich ist. Teilnahmebedingungen Für eine Fortbildungseinheit erhalten Sie 3 Fortbildungspunkte im Rahmen des Fortbildungszertifikates. Hierfür müssen 70% der Fragen richtig beantwortet sein. CME-Wertmarke für Nicht-Abonnenten Teilnehmer, die nicht Abonnenten der Laryngo-Rhino-Otologie sind, können für die Internet-Teilnahme dort direkt ein Guthaben einrichten, von dem pro Teilnahme ein Unkostenbeitrag abgebucht wird. Teilnahme online möglich unter http://cme.thieme.de
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Zertifizierte Fortbildung Hinter der Abkürzung CME verbirgt sich „continuing medical education“, also kontinuierliche medizinische Fort- und Weiterbildung. Zur Dokumentation der kontinuierlichen Fortbildung der Ärzte wurde das Fortbildungszertifikat der Ärztekammern etabliert. Hauptzielgruppe für das Fortbildungszertifikat sind Ärzte mit abgeschlossener Facharztausbildung, die im 5-jährigen Turnus einen Fortbildungsnachweis erbringen müssen. Es ist jedoch auch für Ärzte in der Facharztweiterbildung gedacht.
