1. Немного истории

Научно-практические предпосылки

для кохлеарной имплантации

Поражение слуха — одно из наиболее тяжелых страданий человека. Ликвидацией их или, по крайней мере, облегчением их занята, в первую очередь, медицина.

Общеизвестны успехи отиатрии1, в том числе и отечественной, в борьбе с тугоухостью. Так до 50-х годов отосклероз считался неизлечимым заболеванием. Сейчас тысячам людей с помощью операций возвращен слух. Уже не считается безнадежной тугоухость, связанная с разрушением звукопроводящего аппарата при хроническом гнойном среднем отите, аномалиях развития наружного и среднего уха. В 50-70 % этих случаев с помощью комплекса хирургических вмешательств, объединенных термином «тимпа-нопластика», удается улучшить слух в значительной степени.

Потеря слуха в результате нарушения проведения звука или частичного поражения звуковосприятия может быть скорригирована и с помощью индивидуальных слуховых аппаратов. В последние годы в этой области происходит большой прогресс, связанный с развитием аудиологии и быстрым совершенствованием электроакустической аппаратуры на основе микроэлектроники. Новейшие типы индивидуальных слуховых аппаратов — внутриушные, программируемые, цифровые — имеют широкие возможности изменения параметров для выбора адекватного режима звукоусиления, даже при глубоком нарушении слуха. В результате около 70-80 % лиц с нарушенным слухом получа­ют необходимую помощь.

Однако для 20-30 % людей с тяжелыми формами тугоухости и глухоты слухопротезирование неэффективно, и они лише-

___________

1 Отиатрия — раздел оториноларингологии, изучающий ушные болезни и их лечение.

227

ны какой-либо надежды слышать. За последние годы отмечается тенденция к росту числа таких больных.

Это объясняется широким применением ототоксичных препаратов в медицине, ростом числа пациентов с наследственной и врожденной патологией, неблагоприятными экологическими условиями и другими факторами.

Попытки слуховой реабилитации именно этого контингента лиц до недавнего времени активно предпринимались не столько медиками, сколько педагогами. Результативность их работы вылилась в системы обучения глухих речи, таких, как известный во многих странах верботональный метод П. Гу-берины (Хорватия), система развития речевого слуха глухих Е. П. Кузьмичевой, коррекционная работа с детьми младенческого и раннего возраста Т. В. Пелымской и Н. Д. Шматко, система домашнего обучения глухих Э. И. Леонгард, система восстановления устной коммуникации Э. В. Мироновой (все — Россия).

Научно-практические достижения человечества чаще всего выходят на принципиально новый уровень в ситуации «на стыке наук», при объединении усилий специалистов разного профиля. В проблеме глухоты в последние 40 лет разработан новый способ улучшения слухового восприятия. Речь идет не просто о новом методе реабилитации слуха. Проблема выходит далеко за пределы не только отоларингологии, но и вообще медицины. Долгое время это новое направление реабилитации слуха при глухоте не имело общепринятого названия и описывалось в литературе как искусственное ухо, неадекватная стимуляция, электрическая стимуляция слухового нерва, электронная улитка, электронное ухо, электронное протезирование улитки, кохлеарное протезирование... В последние годы наиболее распространенным стал термин «кохлеарная имплантация».

У кохлеарной имплантации недолгая история, однако, ее возникновение явилось логическим следствием интенсивного развития микрохирургии уха, аппаратного слухопротезирования, успехов отиатрии в области слухоулучшающих операций при отосклерозе, адгезивном и хроническом среднем отите, достижений в аудиологии и других медицинских дисциплинах: электронной микроскопии, биохимии, биофизике и т. д. Большое значение имели и экспериментальные работы в области электро-

228

физиологии слухового анализатора. И, безусловно, не последняя роль принадлежит успехам кибернетики, вычислительной техники, микроэлектроники и других областей знания.

О кохлеарных имплантах и кохлеарных электродах

Сенсоневральная тугоухость обычно обусловлена повреждением внутреннего уха, конкретнее, повреждением сенсорных элементов внутреннего уха, т. е. волосковых клеток. Однако, несмотря на значительные повреждения сенсорных клеток, у большинства таких людей сохранены волокна слухового нерва1. Эти волокна способны при непосредственной их стимуляции электрическим током посылать в мозг сигналы, которые обеспечивают возникновение слуховых ощущений. Именно на этом и основан принцип действия кохлеарного импланта.

Под термином «кохлеарная имплантация» обычно подразумевают вживление электродных систем во внутреннее ухо с целью восстановления слухового ощущения путем непосредственной электрической стимуляции чувствительных волокон слухового нерва.

Имплантация электродов в улитку является в микрохирургии уха совершенно новым видом хирургического вмешательства. Электроды, имплантируемые в улитку (кохлеарные электроды) — это проводники специальной формы, которые непосредственно контактируют с биологической системой и осуществляют ее электрическую связь с кохлеарным протезом (имплантированным устройством). Для простой стимуляции достаточно двух электродов. Более сложную стимуляцию улитки осуществляют многоэлектродными устройствами, которые называют кохлеарными электродными системами.

Различают одноканальные и многоканальные кохлеарные системы. В одноканальных формируется электрический сигнал, который подается на электроды или электродную систему по одному каналу. В многоканальных — звуковой сигнал преобразуется в группы электрических сигналов, и они по отдельным каналам передаются на электродную систему.

___________

1 Следует отметить, что в российской литературе сенсоневральную тугоухость иногда ошибочно называют «кохлеарным невритом», хотя первичным в патогенезе этого заболевания является повреждение сенсорных клеток, а не нервных волокон.

229

Кохлеарные импланты по существу являются микроэлектродами, предназначенными для длительного пользования (идеальным сроком службы является длительность человеческой жизни), работают в условиях электрохимической и химической коррозии. Поэтому поверхности электродов, а также подводящие провода должны быть надежно электрически изолированы. К существующим современным разнообразным электроизоляционным материалам, кроме того, предъявляются такие существенные требования, как механическая прочность, возможность стерилизации, биостабильность и биосовместимость.

Кратко об истории развития метода кохлеарной имплантации

Еще в семнадцатом веке Вольт высказывал предположение о том, что слуховое ощущение может быть обеспечено электрической стимуляцией. После этого прошло около двух столетий до тех пор, когда Djourno и Eyries во Франции в 1957 году и Zollner и Keidel в Германии в 1963 году задумались о кохлеарной имплантации как о концепции, развили конкретные идеи и провели первые эксперименты.

Через несколько лет в печати появились статьи с данными экспериментов на животных. Факты, полученные в этих экспериментах о том, что электроды могут быть введены в улитку с минимальной травмой, что их длительное пребывание, а также электростимуляция могут не вызывать гибели или восходящей дегенерации вышележащих отделов слухового анализатора, позволили ряду исследователей сделать следующий серьезный шаг в развитии клинического направления кохлеарной имплантации: провести по несколько операций глухим людям.

Первые работы о попытках электродного протезирования улитки у людей (F. Simmons,1966) вызвали много вопросов и противоречивых суждений. Имплантация электродов сопряжена с целым рядом трудностей, связанных с малыми размерами улитки, опасностью травмы ее внутренних структур, спиралеобразным направлением завитков, возможностью коррозирования материала, как следствия электролиза, выбором подходящих изоляционных материалов и т. д. Поэтому понятен первоначальный пессимизм в отношении возможностей внутриулиточной имплантации и определенное преувеличение опасностей, к которым она могла бы привести.

230

Следующие десять лет наиболее полноценно работали группы под руководством W. House (США), G. Clark (Австралия), С. Chouard (Франция), К. Burian (Австрия) и др.

Примерно с 1976 года одни группы (например, в США и Франции) перешли к широкому клиническому внедрению метода на достигнутом ими уровне. Усилия были сконцентрированы на том, чтобы провести операции максимальному количеству больных, хотя бы и на сравнительно ранней стадии конструирования кохлеарных протезов.

Другие группы, в том числе и московская, под руководством М. Р. Богомильского (1982), не стремились к значительному увеличению числа имплантаций, видя главную цель в совершенствовании кохлеарных протезов. Для получения максимальной эффективности, модернизируя имплантируемые устройства от операции к операции, они вели с оперированными кропотливую работу по совершенствованию преобразователей и анализу других аспектов проблемы.

В настоящее время свыше двух десятков независимых исследовательских групп создают системы кохлеарной имплантации. Однако широкое клиническое применение получили лишь некоторые системы. Сегодня на мировом рынке имеются импланты «Vienna/ЗМ» и «Clarion» (США), «МХМ» и «Digisonics DX-10» (Франция), «COMBI-40/40+» (Австрия), «Nucleus-22» и «Nucleus-24» (Австралия), «Laura» (Бельгия).

Кохлеарный имплант Nucleus

Многоканальный кохлеарный протез, предложенный австралийской группой G.Clark (1977, 1981), в тот период был примером оригинального подхода к кохлеарному протезированию и интересным в техническом отношении. В разных системах разное количество электродов: один, четыре, восемь, двенадцать... Одна из самых распространенных систем кохлеарной имплантации — 22-канальный кохлеарный имплант Nucleus, распространяемый фирмой Cochlear.

Эта система разрешена к применению в Австралии, США и Европе у взрослых и детей. Она имеет определенные преимущества перед имплантами других фирм и в настоящее время является наиболее распространенной используемой системой: имплант Nucleus используют около 20 тысяч человек. На примере

231

системы импланта Nucleus-22 рассмотрим, как устроен и как работает многоканальный имплант. На рис. 1 схематично представлен принцип работ многоканального импланта.

Рис. 1. Схема работы многоканального импланта «Nucleus-22».

Кохлеарный имплант не является простым усиливающим устройством, подобным слуховому аппарату. Это многофункцио-

232

нальная система, состоящая из нескольких частей, каждая из которых выполняет строго определенную функцию. На рис.2 представлено фото Nucleus-22.

Рис. 2. Внешний вид импланта «Nucleus-22».

В системе выделяют наружные компоненты (направленный микрофон-передатчик и речевой процессор) и имплантируемые компоненты (приемник-стимулятор и 22-канальный электродный ряд). Они представлены на рисунках 3 и 4.

передатчик

Микрофон

Речевой

процессор

Рис. 3. Наружные компоненты импланта.

233

Рис. 4. Имплантируемые компоненты импланта.

Все импланты совершенствуются в трех направлениях: работоспособность, косметичность, удовлетворенность пациента. Используются новые стратегии кодирования, импланты становятся меньше и имеют улучшенный дизайн, например, повторяют форму черепа (это особенно важно при имплантации маленьких детей). Речевые процессоры тоже уменьшаются.

Новый имплант Nucleus-24 той же компании Cochlear считается самым современным устройством, удовлетворяющим всем стандартам. Носимый на теле речевой процессор может хранить четыре различные программы, имеет дисплей. Он обладает возможностью проведения телеметрии нервного ответа, что позволяет определять, как работает имплант и нормально ли сопротивление, а также — распространяются ли стимулы, поступившие из импланта, к мозгу. Кроме того, обеспечивается возможность выбора оптимальной стратегии кодирования для каждого конкретного больного. В дальнейшем это облегчит программирование процессора у маленьких детей. На рис. 5 — речевой процессор системы Nucleus-24

.

Рис. 5. Речевой процессор системы кохлеарного импланта «Nucleus-24».

В системе кохлеарного импланта Nucleus-24 используются те же материалы и та же электродная система, что и в импланте Nucleus-22, но дополнительные два электрода (один — шариковый, на дополнительном проводнике, который

должен устанав-

234

ливаться под височной мышцей, и один — в общей системе) дают аудиологу возможность программировать работу импланта в наиболее энергетически экономном режиме и, если надо, использовать заушный речевой процессор. На рис. 6 представлена имплантируемая часть кохлеарного импланта Nucleus-24.

Рис. 6. Имплантируемая часть кохлеарной системы «Nucleus-24» (приемник-стимулятор, 22-канальная цепочка электродов и два дополнительных электрода).

Совсем недавно компанией COCHLEAR разработан первый заушный речевой процессор (ESPrit) для многоканального импланта Nucleus-24. Это истинная новинка, предоставляющая комфорт использования импланта в любых условиях, особенно при занятиях спортом (рис. 7).

Рис. 7. Наружные части кохлеарного импланта «Nucleus-24»: заушный речевой процессор и микрофон (в одном корпусе), катушка-передатчик.

235

Новая система «Nucleus-24» была внедрена в практику имплантации в 1997 году, принята во всех странах Европы. Зарегистрировано уже около полутора тысяч операций1, среди которых особенно высок процент детей, включая очень маленьких.