Современные достижения кохлеарной имплантации. Медицинские аспекты / Альманах №21 / Архив / Альманах Института коррекционной педагогики
АЛЬМАНАХ Института коррекционной педагогики
Альманах №21 "Кохлеарная имплантация: взаимодействие медиков и сурдопедагогов"

Современные достижения кохлеарной имплантации. Медицинские аспекты

Г.А. Таварткиладзе  Российский научно-практический центр аудиологии и слухопротезирования, Москва

Кохлеарные импланты (КИ) представляют собой биомедицинские электронные устройства, обеспечивающие преобразование звуков в электрические импульсы с целью создания слухового ощущения путем непосредственной стимуляции сохранившихся волокон слухового нерва (СН).

Исследования в области электрической стимуляции (ЭС) слуховой системы насчитывают многие десятилетия, однако, лишь в течение последних 30 лет были разработаны имплантируемые устройства, предназначенные для длительной ЭС у человека.

С внедрением метода кохлеарной имплантации в корне изменились подходы к лечению сенсоневральной глухоты. Менее, чем за четыре десятилетия, КИ прошли путь от первых попыток прямой ЭС СН до коммерческих устройств, обеспечивающих восстановление слуха сотням тысяч пациентов. Некоторые аспекты в истории кохлеарной имплантации могут быть отнесены к развитию и других нейропротезов. Прежде всего, это относится к междисциплинарному подходу в развитии кохлеарной имплантации. Значительный вклад в решение проблемы был внесен инженерами, отологами, аудиологами, нейрофизиологами, психоакустиками и представителями индустрии. Не всегда взаимодействие между этими специалистами было гармоничным, однако в спорах и соперничестве рождалась истина. Безусловное значение для прогресса в кохлеарной имплантации имела готовность нескольких клиницистов с риском для своей репутации выступить против существующих в то время научных догм во имя прогресса в области лечения больных с тугоухостью и глухотой. И, наконец, успеху способствовали и сами пациенты, готовые принять участие в экспериментальных операциях.

Электрическая стимуляция слухового нерва

При повреждении волосковых клеток, которое имеет место при сенсоневральной глухоте, периферическая часть нейронов между телом клетки в спиральном ганглии и терминалями в органе Корти претерпевает ретроградную регенерацию. Однако даже при длительной глухоте часть этих клеток не повреждаются. И эти клетки, а, вернее, перхваты Ранвье, расположенные дистальнее или проксимальнее от них, и являются предполагаемыми точками ЭС, осуществляемой КИ. В некоторых случаях сохраняются и периферические отростки, и тогда возбуждение происходит более периферически.

Прямая ЭС сохранных элементов СН осуществляется подачей электрических импульсов через электроды (Эл), расположенные в барабанной лестнице. Различные Эл стимулируют различные субпопуляции нейронов. Пространственная специфичность стимуляции зависит от ряда факторов, в том числе от геометрического расположения Эл, приближения их к нервной структуре, подлежащей стимуляции, и от состояния имплантированной улитки (сохранных нервных элементов, оссификации, фиброзной ткани вокруг Эл). Основной задачей разработки систем кохлеарной имплантации является увеличение количества неперекрываемых популяций нейронов, стимулируемых электродной решеткой. Это может быть достигнуто разработкой новых электродных систем или новых видов и мод стимуляции. Особого внимания заслуживает оптическая (вместо электрической) стимуляция нейронов.

Современные достижения

Сегодня можно говорить о двух наиболее важных достижениях последних лет, которые позволили значительно повысить эффективность кохлеарной имплантации. Это - бинауральная имплантация, обеспечивающая стимуляцию обоих СН, и комбинированная электроакустическая стимуляция, использующая две моды стимуляции – акустическую и электрическую, у пациентов с остаточным слухом на низких частотах. Двусторонняя ЭС может восстанавливать, по крайней мере, в некоторой степени межушные различия в амплитуде и времени, позволяющие лицам с нормальным слухом латерализовать звуки в горизонтальной плоскости и избирательно выделять источники звука (голоса) из многих источников различной локализации. Кроме того, одновременная билатеральная стимуляция позволяет исключить эффект тени головы. В этих случаях роль величины отношения сигнал/шум при множестве источников звука более выражена для одного уха, что позволяет использовать именно его для определения того или иного источника.

Комбинированная ЭС позволяет сохранить низкочастотный слух и обеспечить хорошую частотную избирательность и другие характеристики нормального слуха, обеспечивая дополнительно представительство высоких частот при ЭС высокочастотных областей. С целью сохранения низкочастотного слуха при кохлеарной имплантации были разработаны различные хирургические и терапевтические подходы, предусматривающие введение укороченных электродных решеток (6, 10, 16 или 20 мм) с целью предотвращения повреждения апикальных отделов улитки и сохранных волосковых клеток в этой области. Показано, что как бинауральная имплантация, так и электроакустическая стимуляция оказали существенное влияние на улучшение разборчивости речи у имплантированных пациентов. Так, бинауральная стимуляция может обеспечивать значительное улучшение при восприятии сложного материала, например, односложных слов, и выделении речи, предъявляемой с конкурирующим шумом. Комбинированная электроакустическая стимуляция также существенно улучшает восприятие речи в тишине и шуме при разговоре с несколькими собеседниками, по сравнению только с ЭС или только с акустической стимуляцией, что рассматривается как синергический эффект. Следует также отметить и улучшение восприятия музыки и распознавания мелодий при электроакустической стимуляции, по сравнению с изолированной ЭС. При симметричном снижении слуха эффективность комбинированной электроакустической стимуляции обеспечивается при подаче акустической стимуляции как в имплантированное, так и в контралатеральное ухо (или в оба уха).

Отмеченная эффективность бинауральной ЭС наиболее вероятно обусловлена частичным или полным восстановлением бинауральных различий и эффектом тени головы. Принципиальным же преимуществом комбинированной ЭС перед изолированной электрической является то, что тонкая структура информации подается без изменений в низкочастотном диапазоне, что способствует ее эффективному восприятию, по крайней мере, пациентами с хорошим эффектом имплантации.

Новые горизонты

За последние годы достигнут значительный прогресс в области разработки новых систем кохлеарной имплантации и повышении ее эффективности. В то же время остается еще много нерешенных вопросов и много новых возможностей. Результаты у пациентов с оптимальными результатами все еще не сравнимы с результатами, определяемыми у нормально слышащих лиц.

Сегодня можно отметить следующие перспективные направления дальнейших исследований и разработок:

  • Новый дизайн или расположение электродной решетки, максимально приближающие Эл к месту стимуляции, что, в свою очередь, предполагает нейронную протекцию и/или замену нейронов
  • Исследования, направленные на стимуляцию роста аксональных отростков нейронов спирального ганглия с целью прорастания их в расположенные в барабанной лестнице Эл;
  • Разработка новых мод стимуляции, обеспечивающих точный пространственный контроль точек стимуляции, таких как оптическая стимуляция;
  • Изучение механизмов, лежащих в основе очевидных противоречий в количестве точек стимуляции, которые могут определять пациенты при изолированной стимуляции, и количестве эффективных каналов, обеспечиваемых речевым процессором в реальном времени, с целью исключения этих противоречий;
  • Разработки, направленные на расширение показаний для электроакустической стимуляции, в том числе с использованием акустической стимуляции уха, контралатерального уху с полным введением электродной решетки
  • Уточнение и оптимизация стратегий кодирования и других аспектов бинауральной имплантации и электроакустической стимуляции, все еще находящихся на начальных стадиях;
  • Дальнейшая разработка хирургических подходов и медикаментозной стимуляции с целью сохранения остаточного слуха во время и после имплантации;
  • Дальнейшая разработка параметров ЭС и медикаментозной терапии с целью сохранения нейронов спирального ганглия и других нервных структур;
  • Дальнейшая разработка стратегий, обеспечивающих приближение к сложным и взаимодействующим процессам обработки информации, происходящим в нормальной улитке.

Особого внимания заслуживают также генетические исследования, предусматривающие разработку методов генной терапии, заключающейся в искусственной экспрессии РНК. Изучены гены, вовлеченные в процесс дифференциации волосковых клеток, что позволило идентифицировать факторы, контролирующие экспрессию генов в эти клетки, и адаптировать их для генной терапии волосковых клеток. Уже сегодня генные промоутеры внедрены в вирусный вектор с целью последующей генной терапии.

Каждый из отмеченных выше подходов, предусматривает улучшение представительства на периферии. Однако, следует помнить о возможных нарушениях на уровне слуховой коры, отмеченных выше. В этих случаях для разработки новых имплантов должен рассматриваться когнитивный подход («сверху вниз») как более эффективный, по сравнению с традиционным («снизу вверх» - от периферии к коре). При этом основным вопросом, требующим ответа, является определение информации, необходимой в качестве входа для нарушенной корковой функции с целью обеспечения оптимального результата.

Одним из подходов, который, по крайней мере, в некоторой степени, может помочь практически всем пациентам является направленная тренировка, способствующая и облегчающая реализацию требуемых пластических изменений в функциях мозга (или перенастройку их с целью облегчения выполнения мозгом задач по обработке входов, обеспечиваемых КИ и поступающих от периферии). Подобная тренировка может уменьшить время, необходимое для достижения желаемых результатов. Идеальная методика тренировки для маленьких детей отличается от методик, используемых у старших детей, что обусловлено различиями в пластичности мозга. Исходя из этого, оптимальный результат может быть получен при учете возрастных различий в пластичности.

Мозг является одним из основных и наиболее критичных звеньев системы. У пациентов с полноценно сохранными функциями мозга предпочтительным для разработки КИ является подход, предусматривающий максимальное приближение к нормальным характеристикам разрядов на периферии, обеспечивающим входы, «ожидаемые» мозгом, который сконфигурирован для их восприятия и обработки. Для пациентов с нарушением функций мозга данный подход не может быть оптимальным. Оптимальные результаты у этих пациентов могут быть получены при использовании подхода, предусматривающего сохранные возможности слуховой коры конкретного пациента к переработке поступающей периферической информации. В частности, данный подход в сочетании с технологиями уменьшения межэлектродного взаимодействия на уровне периферии может обеспечить оптимальную эффективность у больных с относительно плохими результатами.

Резюмируя данные, приведенные в статье, и перспективы дальнейших разработок, можно заключить, что кохлеарная имплантация имеет прекрасные перспективы, а больные – могут рассчитывать на повышение эффективности реабилитации.

Печать
Библиография
Распечатать фрагмент
Поделитесь нашими статьями с Вашими друзьями
Таварткиладзе, Г.А.  Современные достижения кохлеарной имплантации. Медицинские аспекты [Электронный ресурс] / Г.А. Таварткиладзе // Альманах Института коррекционной педагогики. – 2015. –  Альманах №21. – Электрон. ст. - Режим доступа: http://alldef.ru/ru/articles/almanah-21/sovremennyie-dostizheniya-koxlearnoj-implantaczii.-mediczinskie-aspektyi
Список литературы
  1. Clark, G. (2003). Cochlear Implants. Fundamentals & Applications. New York, Berlin, Heidelberg: Springer.
  2. Graham, J. (2003). The future of cochlear implantation. Cochlear Implants International, Vol. 4, Issue S1, pp. 34–36.
  3. Niparko, J.K. (Ed.) (2009). Cochlear implants: principles & practice. Philadelphia: Lippincott Williams & Willkins.
  4. Tavartkiladze G.A., Frolenkov G.I., Mironova E.V. Ann Otol Rhinol Laringol (St. Louis) 1995; Suppl. 166: 104: 9: 2: 181 — 184.
  5. Альтман, Я.А. Руководство по аудиологии [Текст] / Я.А. Альтман, Г.А. Таварткиладзе. – М.: ДМК-Пресс, 2003. – 359 с.
  6. Бахшинян, В.В., Таварткиладзе Г.А. Новые подходы к реабилитации пациентов на различных этапах кохлеарной имплантации [Текст] / В.В. Бахшинян, Г.А. Таварткиладзе // Материалы 6-го Национального конгресса аудиологов и 10-го Международного симпозиума «Современные проблемы физиологии и патологии слуха», Суздаль, 19-21 мая 2015 г. - М., 2015. – С. 87-89.
  7. Таварткиладзе, Г.А. Кохлеарная имплантация [Текст] / Г.А. Таварткиладзе. – М.: Святигор Пресс, 2004. – 74 с.
  8. Таварткиладзе, Г.А., Гвелесиани, Т.Г. Клиническая аудиология [Текст] / Г.А. Таварткиладзе, Т.Г. Гвелесиани. – М.: Святигор Пресс, 2003. – 74 с.
Статьи выпуска: