Evaluation of a 3D-printed coupler for round window stimulation of the Cochlea with the Vibrant Soundbridge

Introduction
The effectiveness of round window stimulation using the Floating Mass Transducer (FMT) of the Vibrant Soundbridge is dependent on conditions like coupler design, contact pretension and anatomical factors. This study evaluates the effectiveness of a novel, in-house created coupler against established coupling methods.
Material/Methods
We developed a 3D-printed coupler (3D-C) made of elastic polymer, which has the form of a slanted cylinder adapted to the round window membrane. The 3D-C was compared to the MED-EL RW-Soft Coupler (RWSC) and cartilage through insertion in 5 human temporal bones in natural (nRFN) and exposed Round Window Niches (eRWN) under a contact force of 5 mN. The volume velocity of the footplate was measured with a vibrometer during excitation by the FMT with an exponential sweep (100 Hz - 10kHz).
Results
In the nRFN, the 3D-C (0.364 ± 0.787 mm³/s/V) resulted in a significantly improved transfer function compared to the RWSC (0.161 ± 0.193 mm³/s/V; p = 0.030) and cartilage (0.216 ± 0.394 mm³/s/V; p = 0.030) over all third-octave center frequencies in the range 400 – 8000 Hz.
In the eRFN, all couplers performed equally efficiently (p > 0.999). Compared to the RWSC, the 3D-C performed worse (p = 0.317) in the low frequency range (400 – 1600 Hz) by -0.371 ± 0.900 mm³/s/V, while showing an improvement (p = 0.074) in higher frequencies (2000 – 8000 Hz) of +0.168 ± 0.207 mm³/s/V.
Discussion
In comparison to the RWSC, the newly designed 3D-C allows more efficient cochlear stimulation in natural RWN and comparable stimulation in exposed RWN. Thus, the 3D-C represents an alternative for effective and standardised stimulation of the inner ear, without the need to expose the RWN.

Einleitung
Die Effektivität der Rundfensteranregung mit dem Floating Mass Transducer (FMT) der Vibrant Soundbridge wird u.a. vom Design des Couplers, dem Anpressdruck sowie den anatomischen Gegebenheiten beeinflusst. Diese Studie evaluiert die Effektivität eines neuen, in-house kreierten Couplers gegenüber bewährten Ankopplungsmethoden.
Material/Methode
Wir entwickelten einen 3D-gedruckten Coupler (3D-C) aus elastischem Polymer in Form eines abgeschrägten, an die Rundfenstermembran angepassten Zylinders. Dieser wurde in fünf humanen Felsenbeinen an der natürlichen (nRFN) und exponierten Rundfensternische (eRFN) mit einer Anpresskraft von 5 mN verglichen mit dem MED-EL RW-Soft Coupler (RWSC) und Knorpel. Die Messgröße war die per Vibrometer gemessene Volumengeschwindigkeit der Fußplatte nach Anregung des FMT mit einem exponentiellen Sweep (100 Hz-10 kHz).
Ergebnisse
An der nRFN führte der 3D-C (0,364 ± 0,787 mm³/s/V) zu einer signifikant besseren Übertragung als der RWSC (0,161 ± 0,193 mm³/s/V; p = 0,030) und Knorpel (0,216 ± 0,394 mm³/s/V; p = 0,030) über alle Terzmittenfrequenzen im Bereich 400 – 8000 Hz.
An der eRFN waren alle Ankopplungsmethoden gleich effektiv (p > 0,999). Verglichen mit dem RWSC führt der 3D-C im tieffrequenten Bereich (400 – 1600 Hz) zu einer um -0,371 ± 0,900 mm³/s/V verminderten Übertragung (p = 0,317), während er bei 2000 – 8000 Hz um +0,168 ± 0,207 mm³/s/V effektiver ist (p = 0,074).
Diskussion
Der neu designte 3D-C erlaubt verglichen mit dem RWSC und Knorpel an der natürlichen RFN eine effektivere und an der exponierten RFN eine vergleichbare Innenohranregung. Somit stellt der 3D-C eine Alternative für eine effektive und standardisierte Anregung der Cochlea dar, ohne die Rundfensternische exponieren zu müssen.

Kooperation mit MED-EL