Een cochleair implantaat helpt doven en extreem slechthorenden om spraak te verstaan. Maar zo’n toestel correct afstellen is tijdrovend en omslachtig. Ben Somers ontwikkelt apparaten die zichzelf continu bijsturen.
De ene patiënt is de andere niet. Dat geldt ook voor doven en extreem slechthorenden. Opdat een cochleair implantaat goed werkt, moet een gespecialiseerd audioloog het aanpassen aan de individuele patiënt. Dat is een tijdrovend proces met klikgeluiden en gesproken zinnen, en het vraagt behoorlijk wat expertise en ervaring. Het is ook nog eens een aanzwellend probleem. Gehoorcomplicaties komen vandaag vaker voor, en steeds meer patiënten kiezen voor een cochleair implantaat. Daar komt nog bij dat gehoorverlies doorheen de tijd evolueert, waardoor de audioloog de instellingen geregeld moet bijsturen.
Veel patiënten worden naar huis gestuurd met een implantaat dat niet optimaal is afgesteld
Patiënten moeten zelf aangeven of hun cochleair implantaat naar behoren werkt. Als ze ooit hebben gehoord, kunnen patiënten gesproken woorden vrij vlot herkennen. Dat ligt moeilijker bij kinderen die doof geboren zijn en nooit eerder spraak hoorden. Ook patiënten met autisme vinden het dikwijls lastig om correcte feedback te geven aan de audioloog. Veel patiënten worden naar huis gestuurd met een implantaat dat niet optimaal is afgesteld.
Valse hersengolven
Het brein produceert voortdurend elektrische signalen als het informatie zoals geluid aan het verwerken is. Het kan dus lonen om die elektrische hersenactiviteit te meten. De patiënt krijgt elektrodes op de hoofdhuid geplakt die zijn aangesloten op een eeg-toestel. Hoort hij een klik die vervolgens in de meting wordt geregistreerd als een hersengolf, dan is het geluid tot in de hersenen doorgedrongen. De patiënt heeft de klik dus werkelijk gehoord. Hij moet dat zelf niet aangeven, de meting heeft het objectief vastgesteld.
Aantonen dat iemand een klik hoort met hersengolven is op zich niet nieuw. Maar meten of die persoon de gehoorde spraak ook verstaat is dat wel. Daarvoor ontwikkelde elektrisch ingenieur Ben Somers (KU Leuven) een methode. ‘Ik laat patiënten luisteren naar gesproken woorden en decodeer dan de hersengolven die ze veroorzaken’, zegt hij. ‘De sterkte van de golven geeft aan hoe goed de patiënt spraak verstaat.’
Helaas ligt dat bij patiënten met een cochleair implantaat wat moeilijker. Onder andere omdat een eeg-toestel niet alleen reageert op de elektrische activiteit van de hersenen, maar ook op de stimulatie van het cochleaire apparaat. Dat resulteert in twee golven op de eeg-meting, en ze zijn moeilijk van elkaar te onderscheiden.
Somers vond een oplossing. Hij ontwikkelde algoritmes die de valse artefacten van de stimulatie perfect kunnen onderscheiden van echte hersengolven. Verder toonde hij aan dat de eigenschappen van hersengolven veranderen volgens het type geluid dat patiënten horen, en dat ze weerspiegelen hoe goed patiënten een spraaksignaal verstaan. Heel nuttig voor audiologen om in te schatten of ze de instellingen van het implantaat nog moeten bijsturen of niet.
Geen dure apparaten nodig
Om hersengolven betrouwbaar te meten heb je nog altijd dure apparaten nodig, die enkel in ziekenhuizen te vinden zijn. Somers ging op zoek naar een alternatief. Hij ontwikkelde een techniek waarbij hij de stimulatie-elektrodes die al in de hardware van het implantaat zitten inzet om ook hersengolven te meten. ‘Dat kan omdat die elektrodes niet constant aan het stimuleren zijn en we ze in hun vrije momenten aan het werk kunnen zetten’, vertelt hij. ‘Bovendien moeten we geen extra meetelektrodes implanteren.’
Dat het implantaat de hersengolven zelf meet, heeft bijkomende voordelen. ‘Onze hersenen zijn bezig met alles wat ons lichaam aan het doen is, en dat levert ontelbaar veel hersengolven op. Doordat het implantaat dicht bij de hersengebieden zit die met het gehoor te maken hebben, kan het apparaat uitsluitend focussen op de golven die daarvan afkomstig zijn. Dat levert veel zuiverder metingen op.’
De ontwikkelingen zetten de deur open naar slimme implantaten die in staat zijn zelf de hersengolven van patiënten te meten. Op basis van die metingen kunnen de implantaten zichzelf afstellen, en zich zelfs volledig automatisch aanpassen aan de noden van de gebruiker. ‘Andere luisteromgevingen vereisen andere instellingen’, zegt Somers. ‘Een gesprek volgen in een rumoerig café is veel moeilijker dan wanneer je rustig thuis op de bank zit.’
Brein spreekt voor de patiënt
Somers heeft nog wat sleutelwerk voor de boeg. De veiligheid van zo’n systeem is een grote prioriteit. ‘Je kan een computeralgoritme niet zomaar laten beslissen hoe hard het implantaat moet stimuleren. Je wil patiënten geen bijkomende schade berokkenen’, zegt hij. ‘Vergelijk het met zelfrijdende auto’s. Ook daar moeten algoritmes beslissingen nemen, en ook daar moet dat binnen veilige marges blijven, anders vallen er gewonden.’
Binnen tien jaar hoopt Somers een prototype te hebben waarbij geen actieve medewerking van de patiënt vereist is. Het implantaat kan dan objectief en op basis van de hersengolven nagaan of een patiënt spraak verstaat of niet, en het kan zichzelf automatisch instellen en bijsturen.
Ben Somers (1992) studeerde burgerlijk ingenieur elektrotechniek aan de KU Leuven. Hij zit nu in het laatste jaar van zijn doctoraatsonderzoek naar cochleaire implantaten, bij professor Tom Francart van de onderzoeksgroep ExpORL. Na zijn doctoraat wil hij samen met Francart een start-up oprichten om de ontwikkelde technieken dichter bij de patiënten te brengen.
