{"id":1771,"date":"2013-12-04T21:13:09","date_gmt":"2013-12-04T21:13:09","guid":{"rendered":"http:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/?p=1771"},"modified":"2013-12-04T21:13:09","modified_gmt":"2013-12-04T21:13:09","slug":"wazeggie-een-beter-bionisch-oor","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/?p=1771","title":{"rendered":"Wazeggie? Een beter bionisch oor"},"content":{"rendered":"<p><b>Onderzoekers in Delft en Leiden werken samen aan een implanteerbaar elektronisch oor. Daarbij stuit technische vernieuwing op medische voorzichtigheid.<\/b><\/p>\n<p><iframe loading=\"lazy\" title=\"Wazeggie? Een beter bionisch oor\" class=\"scribd_iframe_embed\" src=\"https:\/\/www.scribd.com\/embeds\/189362507\/content\" data-aspect-ratio=\"0.7274193548387097\" scrolling=\"no\" id=\"189362507\" width=\"500\" height=\"750\" frameborder=\"0\"><\/iframe><script type=\"text\/javascript\">          (function() { var scribd = document.createElement(\"script\"); scribd.type = \"text\/javascript\"; scribd.async = true; scribd.src = \"https:\/\/www.scribd.com\/javascripts\/embed_code\/inject.js\"; var s = document.getElementsByTagName(\"script\")[0]; s.parentNode.insertBefore(scribd, s); })()        <\/script><\/p>\n<p>Voor tekstversie, klik hier.<!--more--><\/p>\n<p>Het oor is een zo fijnzinnig orgaan dat zelfs de fijnste microchirurgie te grof kan blijken om de functie te herstellen, aldus de Leidse KNO-hoogleraar prof.dr.ir. Johan Frijns. Het oor is zijn favoriete orgaan vanwege de fysische complexiteit, de neurale verfijning en de cruciale rol in de menselijke communicatie. En meer dan dat: de mogelijkheid er daadwerkelijk iets aan te doen wanneer een kind doof ter wereld komt. Nog voor de eerste verjaardag wordt dan een implantaat in het slakkenhuis aangebracht (een cochleair implantaat) dat in samenhang met een externe elektronische unit het kind in staat stelt om te horen en te leren spreken.<\/p>\n<p>Op zijn zestiende vertelde Frijns zijn Limburgse ouders dat hij medische technologie wilde gaan studeren. Medisch vanwege het nut en technologie omdat het zo leuk was. Alleen bestond die studie nog niet. Frijns studeerde daarom eerst natuurkunde in Delft en begon in zijn laatste jaar daar een studie geneeskunde in Leiden naast. Ook die studie maakte hij af, gevolgd door vijf jaar specialisatie in de otorhinolaryngologie (keel-, neus- en oorkunde). In 2005 werd hij aan het LUMC benoemd als hoogleraar in dat vakgebied, en het zal niemand verbazen dat hij met zijn collega, klinisch fysicus en audioloog dr.ir. Jeroen Briaire (ook een Delfts alumnus) erg ge\u00efnteresseerd is in nieuwe technologie\u00ebn waar toekomstige pati\u00ebnten bij gebaat zijn.<\/p>\n<p>De Leidse KNO groep werkt samen met ondermeer prof.dr. Paddy French, Nishant Lawand MSc. en dr.ir. Wouter Serdijn van de faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica in het STW perspectiefprogramma SMAC-it (smarter cochlear implants), waarbij ook het Amerikaanse bedrijf Advanced Bionics betrokken is. De directeur externe research van AB, Paddy Boyle zegt daarover: \u201cOfficieel is mijn baan om onderzoek in ziekenhuizen en universiteiten mogelijk te maken. Maar eigenlijk komt het erop neer dat ik onze directeuren vertel waarom het belangrijker is om bepaald academisch onderzoek te ondersteunen dan de onderwerpen die ze zelf bedacht hebben.\u201d Boyle, die vanwege dezelfde voornaam en gemeenschappelijke Ierse wortels wel een \u2018klik\u2019 heeft met hoogleraar micro-elektronica Paddy French, vindt universitair onderzoek vooral aantrekkelijk vanwege de gewaagde idee\u00ebn (\u2018really weird things\u2019) zoals de elektrodes van silicium waaraan in Delft gewerkt wordt.<\/p>\n<p>Zoals gezegd: het oor is een verfijnd orgaan waar nanotechneuten nog wat van kunnen leren. Frijns beschrijft de werking in kort bestek. Het begint met de overbrenging van de trillingen van het trommelvlies via het bekende bottentrio hamer, aambeeld en stijgbeugel naar het twintig keer kleinere ovale venster van het met vloeistof gevuld slakkenhuis. Luchttrillingen worden op die manier uiterst effici\u00ebnt omgezet in trillingen van de vloeistof in het slakkenhuis. Het geniale van het binnenoor is dat het geluid gescheiden wordt naar frequentie. Hier vindt <i>realtime<\/i> een mechanische Fourieranalyse plaats; elke plek van het membraan in het slakkenhuis (Latijn: cochlea) komt overeen met een bepaalde frequentie. De hoogste frequenties zitten aan de onderkant van het slakkenhuis, de laagste bovenin. E\u00e9n octaaf correspondeert met een afstand van 3 millimeter. In totaal maakt de cochlea 2 \u00be winding. Zo\u2019n 3.000 haarcellen brengen de trillingen over naar 30.000 neuronen die als een 1 millimeter dunne gehoorzenuw de informatie naar de hersenen transporteert. Tien neuronen per haarcel maken het mogelijk om voor elke toonhoogte subtiele verschillen in geluidsterkte waar te nemen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Maar soms gaat er iets bij de aanleg al fout, en komt een kind dubbelzijdig doof ter wereld. In Nederland is dat bij 1 op de duizend kinderen het geval; zo\u2019n tweehonderd patientjes per jaar. Niets horen en niet leren spreken &#8211; het handicap van uitgesloten te zijn van gesproken communicatie kan moeilijk overdreven worden. Maar ook bij die kinderen functioneert de gehoorzenuw meestal wel. Vandaar het idee om de gehoorzenuw elektronisch te prikkelen, wat al in 1957 door een Franse KNO-arts en een ingenieur voor het eerst is ondernomen. De pati\u00ebnt, een 50-jarige man die door eerdere operaties volledig doof geworden was, kreeg een zilveren spoel ge\u00efmplanteerd met 2000 windingen en roestvrijstalen contacten. Het signaal werd met een externe spoel overgezonden. Ruw als het was, het implantaat werkte wel: de man kon geluiden horen, maar aanvankelijk geen spraak verstaan.<\/p>\n<p>Moderne implantaten bestaan uit een externe unit achter het oor die het geluid opvangt en opsplitst in acht tot 120 kanalen met verschillende frequenties. De unit voedt een spoel met een magneet die aan de buitenkant van de schedel vastklikt tegenover een ge\u00efmplanteerde ontvanger. Vanuit de ontvanger voert een draad naar een rij elektrodes (tussen de 12 en 22 stuks) die binnen het slakkenhuis ge\u00efmplanteerd wordt. Hiermee uitgerust kan 90 procent van de volwassen pati\u00ebnten weer een telefoongesprek voeren.<\/p>\n<p>Maar feestjes zullen ze mijden, en muziek zullen ze ook niet gauw opzetten. Want het gereconstrueerde gehoor is hooguit een schaduw van wat wij als geluid kennen.<\/p>\n<p>Akoestische simulaties die met een Vocoder (voice encoder) gemaakt zijn, maken duidelijk wat een cochleair pati\u00ebnt na een implantatie hoort: een vlak, ruisachtig en schrapend geluid dat abrupt stopt en weer begint. Afhankelijk van het aantal kanalen kan de luisteraar met meer of minder moeite een gesproken tekst ontcijferen \u2013 mits de omgeving rustig is. Genieten van muziek is niet aan de orde zolang gitaarmuziek als een Afrikaans drumconcert klinkt.<\/p>\n<p>Het cochleair implantaat of \u2018bionisch oor\u2019 mag dan een wonder van medische technologie zijn dat een kwart miljoen mensen een gehoor heeft gegeven, het is evenzeer duidelijk dat er nog een boel aan te verbeteren valt.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>De huidige implantaten worden met de hand gemaakt door dames in de VS die daarvoor een half jaar in opleiding zijn geweest. Zo gaat het althans bij Advanced Bionics. Bij de firma\u2019s Cochlear (Australi\u00eb) en MedEl (Oostenrijk) zal het niet veel anders zijn. Ragfijne onderling ge\u00efsoleerde draadjes solderen ze aan platina plaatjes van 0,3 bij 0,4 millimeter. Daarvan zijn er 16 op een rij in een implantaat van 28 millimeter lengte. Zo\u2019n dame is daar een dag mee bezig, en de kostprijs \u2013voor alleen de elektrodes- is zo\u2019n 600 euro. Dat de 17-aderige kabel wat stijf is, zal niemand verwonderen.<\/p>\n<p>In Delft hebben ze daar iets anders voor bedacht: de technologie van de micro-elektronica maakt het mogelijk om contacten industrieel te vervaardigen waardoor de elektrodes gestandaardiseerd kunnen worden tegen veel lagere kosten.<\/p>\n<p>Het achterliggende probleem is dat de huidige implantaten eigenlijk te grof zijn voor de structuur van het binnenoor. Het lijkt erop dat de elektrodes meerdere haarcellen tegelijk activeren met als gevolg dat de geluidskwaliteit voor de pati\u00ebnt slechter is dan je op basis van het aantal kanalen en elektrodes zou verwachten.<\/p>\n<p>Promovendus Nishant Lawant laat zien hoe de geleiders en de contacten laag voor laag opgebouwd worden op een silicium ondergrond die voorzien is van een 10 micrometer dunne laag van polyimide (een kunststof die niet toxisch is en niet afgestoten wordt). Als alle lagen zijn opgebouwd, wordt de silicium onderlaag weggehaald en wat rest is een uiterst flexibel stripje met contacten \u2013 de <i>electrode array<\/i>. Vooralsnog heeft het prototype twaalf contacten en dertien geleidingsbanen (\u00e9\u00e9n gemeenschappelijke aardcontact) en is 10 millimeter lang en 1 mm breed.<\/p>\n<p>Frijns wil het prototype volgend jaar implanteren bij cavia\u2019s. Dat zijn de lievelingsdieren van audiologen omdat hun slakkenhuis goed bereikbaar in het middenoor zit, en niet diep ingebed in een rotsbeen. Samen met dr.ir. Wouter Serdijn (EWI) hebben Frijns en Briaire het STW project REASONS lopen, dat staat voor <i>Realtime Sensing Of Neural Signals<\/i>. Daarbij willen de onderzoekers niet alleen het binnenoor stimuleren, maar ook het resulterende zenuwsignaal meten (dat honderd tot duizend maal zwakker is).<\/p>\n<p>Nog afgezien van de werking is het de vraag hoe het lichaam reageert op het implantaat en andersom. Het lichaam lijkt polyimide te tolereren, maar hoe zit dat met titanium nitride, waarvan de contacten gemaakt zijn? Lossen onderdelen niet langzaam op in het lichaam? Van zout water is het bekend dat het verwoestende uitwerking heeft op elektronica. Hoe voorkomt je dat zoiets in het lichaam plaatsvindt?<\/p>\n<p>Paddy Boyle ziet de electrode array als een platform voor innovatie. De elektronicaboys willen namelijk graag actieve elementen op kunnen nemen in hun strip. Dan wordt het mogelijk om het aantal contacten uit te breiden tot zeg 200 en toch maar drie leidingen te gebruiken (voeding, aarde en multiplex) waarmee alle contacten van signaal kunnen worden voorzien.<\/p>\n<p>Zo\u2019n smal en dun implantaat vleit zich waarschijnlijk dichter tegen de binnenzijde van het slakkenhuis, waardoor het mogelijk wordt kleinere groepen neuronen meer specifiek te stimuleren. Ook zou de fijnheid ervan kunnen helpen om verder in de cochlea te komen en daarmee lagere toonhoogten aan te sturen. Het grootste voordeel van de toekomstige electrode array lijkt de flexibiliteit in de aansturing. Na de implantatie kan de audioloog samen met de pati\u00ebnt bepalen hoe hij softwarematig de frequentiekanalen optimaal over de contacten verdeelt. Die configuratie is naderhand ook weer te wijzigen.<\/p>\n<p>En daar houdt de innovatie niet mee op: de onderzoekers ontwikkelden tevens een chip van 0,2 millimeter in het vierkant die de dunne elektrode kan aansturen en ook software die de dataoverdracht door de schedel betrouwbaarder en energiezuiniger maakt.<\/p>\n<p>Frijns weet echter dat vernieuwing in de geneeskunde een lang proces is. Hij denkt over tien jaar toestemming te krijgen voor de eerste implantaties als klinische test. \u201cIk hoop het nog mee te maken in mijn actieve carri\u00e8re\u201d, grapt de vijftiger.<\/p>\n<p>Frijns vindt het prettig om toegang te krijgen tot de modernste technieken en merkt dat Delftenaren het fijn vinden om aan concrete medische toepassingen te werken. De samenwerking helpt volgens Frijns om \u2018in de pas te blijven\u2019 en geen dingen te ontwikkelen die niet gebruikt kunnen worden doordat bijvoorbeeld medische regelgeving dat in de weg staat.<\/p>\n<p>\u201cMedici zitten vaak vast in wat ze kennen en weten. Technici daarentegen zijn soms zo gedreven dat ze de toepasbaarheid uit het oog dreigen te verliezen\u201d, constateert de arts\/ingenieur.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>\u00e0 Wie werken er in Delft allemaal aan mee?<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>SMAC-It project (gefinancierd door STW):<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Elektroden: Prof.dr. Paddy French en Nishant Lawant, MSc.<\/p>\n<p>Elektronica: Dr.ir. Wouter Serdijn, Wannaya Ngamkham, MSc en Chutham Sawigun, MSc.<\/p>\n<p>Microcomputer: Dr.ir. Georgi Gaydadjiev en Ghazaleh Nazarian, MSc.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>REASONS project (gefinancierd door STW):<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Elektronica: Dr.ir. Wouter Serdijn, ir. Cees-Jeroen Bes en Yongjia Li, MSc.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Onderzoekers in Delft en Leiden werken samen aan een implanteerbaar elektronisch oor. Daarbij stuit technische vernieuwing op medische voorzichtigheid. Voor tekstversie, klik hier.<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[5,24],"tags":[380,382,381],"class_list":["post-1771","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-artikelen","category-delta","tag-cochleair-implantaat","tag-johan-frijns","tag-paddy-french"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1771","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1771"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1771\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1773,"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1771\/revisions\/1773"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1771"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1771"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.joswassink.nl\/inzicht\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1771"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}