《Hearing Research》：Preclinical methods to determine output of the floating mass transducer in forward and reverse stimulation
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浮动质量换能器（FMT）在正向（短过程，SP）和反向（圆窗，RW）刺激模式下的声学传输效率及耦合配置优化研究。采用激光多普勒振动仪（LDV）和内耳压力差（ICPD）联合测量方法，对比SP-Coupler、RW-Coupler及RW-Precision-Coupler在200 Hz-8 kHz频段的输出特性。结果显示LDV适用于正向刺激评估，而ICPD在反向刺激中更准确，RW-Precision-Coupler输出稳定性优于传统RW-Coupler，反向刺激在0.6-1.5 kHz频段表现与正向类似，临床适用性提升。
David Stauske|Hamidreza Mojallal|Nils Prenzler|Hannes Maier|Mohammad Ghoncheh
MED-EL，Vibrant业务部门，奥地利因斯布鲁克
摘要
目的
我们的实验研究评估了使用不同耦合配置时，浮动质量换能器（FMT）在前向（砧骨短突，SP）和反向（圆窗，RW）刺激模式下声波传输的效率。
方法
通过使用激光多普勒振动测量法（LDV）测量镫骨的振动情况，并结合耳蜗内压力差（ICPD），根据ASTM标准确定了等效声压级输出。耦合配置包括Vibroplasty-SP-Coupler、Vibroplasty-RW-Coupler以及研究用的RW-Precision-Coupler。实验同时考虑了完整的听小骨链和受损的听小骨链两种情况。
结果
在前向刺激中，当FMT耦合到砧骨短突时，输出声压级从200 Hz增加到约1.26 kHz，并在8 kHz以下保持稳定。LDV和ICPD在前向刺激中得到了相似的结果。在反向刺激中，两种RW耦合方式都在1.5–2 kHz处出现了共振峰，但输出幅度比前向刺激时低约10–12 dB。RW-Precision-Coupler产生的输出更高，且变异性更小。在中频范围（0.6 - 1.5 kHz）内，LDV和ICPD测得的输出声压级在前向和反向刺激中相似，但ICPD在低频和高频时显示出更高的输出。反向刺激时的变异性更大，而完整的听小骨链与受损的听小骨链在反向刺激时没有显著差异。
结论
LDV适用于评估前向刺激，而ICPD在反向刺激中更为准确。尽管总体输出较低，但RW刺激的频率特性得到了保留，这支持了其在前向刺激不可行时的临床应用价值。
引言
Vibrant Soundbridge（VSB，MED-EL Medical Electronics，奥地利）是目前最广泛使用的主动型中耳植入物，用于治疗感音神经性和混合性听力损失（Graf等人，2023年）。浮动质量换能器（FMT）是该设备的执行器和核心元件，最初设计用于在前向方向刺激砧骨的长突（LP）（Lenarz等人，1998年）。如今，还有多种其他方法可以将执行器连接到中耳（Beleites等人，2011年；Hüttenbrink等人，2011年；Mojallal等人，2015年）（见图1B和1C）。其中，Vibroplasty-SP-Coupler（SP-Coupler，MED-EL Medical Electronics，奥地利）是最常用的耦合方式，因为它在1 kHz左右的频率下性能更好，而且外科医生可以避免通过面部凹陷进行操作（Edlinger等人，2022年；Mlynski等人，2015年）。其次是通过Vibroplasty-LP-Coupler（LP-Coupler，MED-EL Medical Electronics，奥地利）将执行器连接到砧骨的长突。除了沿生理方向刺激内耳外，Colletti等人（Colletti等人，2006年）还证明了可以通过圆窗（RW）刺激耳蜗。这种反向刺激扩展了耳蜗刺激的适用范围，特别是对于混合性听力损失的患者。
Stieger等人首次在实验研究中比较了耳蜗的前向和反向声波刺激（Stieger等人，2013年）。他们使用了两种测量方法：激光多普勒振动测量法（LDV）来测量镫骨的振动情况，以及光纤压力传感器来测量鼓阶和前庭阶之间的耳蜗内压力差（ICPD）（Nakajima等人，2009年）。在他们的研究中，FMT通过软组织接口连接到圆窗膜。在本研究中，我们比较了市售的Vibroplasty-RW-Coupler（RW-Coupler，MED-EL Medical Electronics，奥地利）和研究用的RW-Precision-Coupler（RWP-Coupler，以前称为Hannover-Coupler v2 - HCv2，MED-EL Medical Electronics，奥地利）与SP-Coupler的性能。图1B展示了一种前向刺激模式的示例，图1C展示了两种可能的反向刺激模式耦合方式。
本实验研究的目的是通过比较不同的测量方法，分析声音通过圆窗传入耳蜗的效率。重点是通过结合单束LDV和ICPD测量，在人类颞骨中确定FMT在反向刺激下的输出，以提供临床前等效声压级输出。LDV是确定前向刺激输出的标准方法（ASTM，2005年）。然而，LDV可能无法准确反映反向刺激下的输出声压级，因此同时进行了ICPD测量。
部分内容摘录
颞骨准备
汉诺威医学院的伦理委员会批准使用匿名获取的人类尸体颞骨（10495_BO_K_2022），这些颞骨在死亡后48小时内采集并储存在-21°C环境中以备后续使用。首先对颞骨进行了扩展的后鼓膜切开术，以便访问砧骨的短突、圆窗位置和镫骨。样本在21°C的水浴中解冻后，在12小时内进行实验。
使用SP-Coupler进行的前向刺激
图6A展示了将FMT连接到砧骨短突时，在前向刺激方向下的平均等效声压级输出。作为对比，还展示了根据镫骨足板速度和ICPD数据计算得出的等效声压级（eq. dB SPL），这些数据是在FMT以标称1 VRMS输入电压进行电机械刺激时获得的。仅包括满足至少7 dB信噪比条件的数据点（N ≥ 7次测量）。
讨论在这项实验研究中，评估了不同FMT耦合配置在前向和反向刺激模式下向内耳传输声音的效率。采用了两种测量技术：LDV用于测量镫骨的位移，光纤压力传感器用于量化基底膜两侧的耳蜗内压力差。样本的特征分析和等效声压级的确定遵循了ASTM标准程序。
结论
本研究系统地比较了不同FMT耦合配置在前向和反向刺激模式下的性能，使用了LDV和ICPD测量方法。在前向刺激中，当听小骨链完整时，LDV和ICPD得出的等效声压级输出几乎相同，证实了LDV是一种可靠且有效的方法，可用于评估声音沿生理方向传入耳蜗的情况。在反向刺激中，使用两种RW耦合方式时，ICPD显示出更高的输出。
数据可应要求提供。
CRediT作者贡献声明
David Stauske：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，可视化，软件开发，方法论设计，数据管理，概念构思。Hamidreza Mojallal：撰写 – 审稿与编辑，项目监督，资金筹集，概念构思。Nils Prenzler：撰写 – 审稿与编辑。Hannes Maier：撰写 – 审稿与编辑，项目监督，方法论设计，概念构思。Mohammad Ghoncheh：撰写 – 审稿与编辑，软件开发，方法论设计，概念构思。
