История кохлеарной имплантации кратко

Обновлено: 04.07.2024

С внедрением метода кохлеарной имплантации в корне изменились подходы к лечению сенсоневральной глухоты. Менее чем за четыре десятилетия кохлеарные импланты прошли путь от первых попыток прямой электрической стимуляции слухового нерва 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.

История кохлеарной имплантации может быть подразделена на несколько периодов. Первый период начался в 1957 и продолжался до 1960-х годов. Это был период открытий и экспериментов. Второй период (70-е годы) характеризовался как период изучения осуществимости проектов и был посвящен определению безопасности стимуляции слухового проводящего пути и обеспечению достаточного слуха имплантом. Третий период завершился созданием коммерческих многоканальных имплантов.

В 1800 г. Alessandro Volta первым описал возможность вызывать электрическим током слуховые ощущения [1]. Аналогичные попытки проводились в течение последующих 150 лет, однако ни в одной из них не было дано объяснения механизмам действия электрического тока.

В 1939 г. Dudley описал и продемонстрировал синтезатор голоса, функционирующий в реальном времени и продуцирующий понятную речь. В основу действия устройства, получившего название вокодер, была положена схема, обеспечивающая выделение основной частоты речи и интенсивности ее спектральных компонентов. Спектральные компоненты выделялись при помощи набора 10-полосных фильтров, покрывающих частотный диапазон речи. Принцип действия вокодера, заключающийся в разделении речи на ее основные компоненты, явился основой для первых схем обработки речи в многоканальных кохлеарных имплантах [8].

Несмотря на то, что в течение последних столетий предпринимались многочисленные попытки лечения глухоты электрическим током, первой публикацией о непосредственной стимуляции слухового нерва с целью генерирования слуховых ощущений, являются работы André Djourno и Charles Eyriès. И, хотя кохлеарный имплант имел революционное значение для развития науки о слухе, исследование французских ученых не получило должной оценки.

Одним из направлений работы Djourno явилась разработка имплантируемой индукционной катушки, предназначенной для телестимуляции или стимуляции через индуктивную связь [9]. Вначале имплантируемая катушка использовалась для стимуляции седалищного нерва, и стимуляция была чрескожной, а не подкожной. Параллельно изучалась биосовместимость устройства. Проводя эксперименты по изучению влияния частоты стимуляции, Djourno определил, что оптимальной частотой для сокращения мышц является частота 400–500 Гц, после чего для стимуляции он стал использовать собственный голос в качестве аналогового стимулирующего сигнала. Это явилось основанием для возникновения идеи о стимулировании слухового нерва с целью восстановления слуха [10].

В феврале 1957 г. Eyriès во время операции по восстановлению лицевого нерва у больного после правосторонней резекции височной кости по поводу двусторонней гигантской холестеатомы с двусторонней глухотой (левосторонняя резекция была выполнена несколькими годами ранее) использовал устройство Djourno, расположив активный электрод в культе слухового нерва, а индукционную катушку — в височной мышце. При внутриоперационном тестировании использовались посылки импульсов частотой 100 Гц, предъявляемые 15–20 раз в минуту, низкочастотный переменный ток, а также слова, преобразованные в аналоговые сигналы на выходе микрофона. Пациентом было отмечено возникновение слухового ощущения. При количественной оценке было выявлено хорошее различение интенсивности, плохое частотное различение и отсутствие разборчивости речи. Результатом интенсивной послеоперационной реабилитации явилось улучшение частотного различения (высоких и низких частот), различение окружающего шума и некоторых слов, однако разборчивость и понимание речи отсутствовали. Несколькими месяцами позже имплант повредился, а повторная операция не дала результатов. Операция у второй больной также была безуспешной [11].

Следующий этап начинается с работ Claude-Henri Chouard, который будучи студентом в лаборатории Eyriès занимался лицевым нервом. Ему принадлежит приоритет в разработке одного из первых функциональных многоканальных кохлеарных имплантов [12].

В США приоритет в разработке кохлеарного импланта принадлежит W. House [14]. В 1959 он впервые ознакомился с работой Djourno и Eyriès. В это время House активно занимался разработкой подхода к внутреннему слуховому проходу через среднюю черепную ямку [15]. Совместно с нейрохирургом Doyle им была произведена попытка зарегистрировать ответы от слухового нерва, выделенного через среднюю черепную ямку для вестибулярной нейроэктомии с целью лечения болезни Меньера. И, хотя они преследовали цель зарегистрировать потенциалы, связанные с ушным шумом, которая оказалась несостоятельной, сама возможность регистрации слуховых вызванных потенциалов привела их к мысли о возможности стимуляции аналогичными по форме сигналами с целью восстановления слуха [16]. Первые попытки электрической стимуляции с целью вызывания слуховых ощущений осуществлялись ими при хирургическом вмешательстве на стремени при установке игольчатого электрода на промонториальной стенке или в открытом окне преддверия. При стимуляции прямоугольными импульсами у пациента вызывались слуховые ощущения, не сопровождающиеся дискомфортом, головокружением или стимуляцией лицевого нерва. Это послужило основанием для проведения в 1961 г. имплантации пациенту (добровольцу) с выраженным отосклеротическим поражением и глухотой. Ему постаурикулярным подходом был введен электрод в окно улитки. Пациент отмечал слуховые ощущения, однако из-за непереносимости громких звуков имплант был вскоре удален. Вторая пациентка была также проимплантирована в 1961 г. При вестибулярной нейроэктомии подходом через среднюю черепную ямку электрод был введен в барабанную лестницу базальной части улитки. Пациентка отмечала слуховые ощущения, однако через несколько дней интенсивность тока, необходимая для вызывания ответа, возросла, и имплант был удален [17].

Учитывая обнадеживающие результаты, полученные у первого пациента, и рассчитывая на дискриминацию высоких частот, House и Doyle решили реимплантировать пациента пятиэлектродной решеткой, которая была установлена через промонторий и круглое окно. Однако через несколько недель в связи с необходимостью в увеличении интенсивности и с воспалением кожи в позадиушной области имплант был удален.

Результаты этих операций попали в прессу, что явилось важным стимулом в развитии метода кохлеарной имплантации [19, 20].

В 1964 г. Blair Simmons имплантировал электрод в модиолюс глухого пациента, однако результаты также не были обнадеживающими [21, 22]. В 1971 г. Robin Michelson проимплантировал нескольких пациентов одноканальными полностью имплантируемыми имплантами. Результаты операций получили освещение на национальном уровне [23].

Начало 70-х годов принесло больше разочарований, чем положительных результатов. Большинство ученых, занимающихся фундаментальной наукой, выступали против кохлеарной имплантации, основываясь на имевшихся на тот момент знаниях о физиологии слуха [24–27].

Переломным моментом в развития кохлеарной имплантации явился 1975 год, когда Национальные институты здоровья США (NIH) спонсировали обследование пациентов, ранее имплантированных одноканальными кохлеарными имплантами Michelson и House. Расширенное психоакустическое, аудиологическое и вестибулологическое исследование были проведены в Питсбурге Robert Bilger. Было сделано заключение о том, что одноканальные импланты не обеспечивают разборчивого восприятия речи, однако продукция речи, считывание с губ, равно как и качество жизни, существенно повысились [28].

В конце 70-х исследования в области кохлеарной имплантации стали легитимными, что сопровождалось выделением средств на новые эксперименты. Merzenich и Schindler провели исследования по изучению возможности и безопасности длительной электрической стимуляции слухового нерва у кошек и подтвердили, что при атравматичном введении электрода в барабанную лестницу возможно проведение хронической электрической стимуляции волокон слухового нерва, не сопровождающейся выраженными дегенеративными изменениями нервных волокон [29].

Параллельно фундаментальным исследованиям две группы ученых (Merzenich и Schindler — в Калифорнийском Университете и Graham Clark — в Мельбурнском Университете) проводили работы по разработке многоканальных систем кохлеарной имплантации. Результатом этих работ явилась разработка кохлеарных имплантов Nucleus Cochlear Corporation и Clarion Advanced Bionics [30, 31].

В 1969 г. Clark продемонстрировал ограниченные возможности одноканального импланта и приступил к разработке многоканальных систем [32]. Его исследования включали разработку стратегий кодирования речи, надежного имплантируемого приемника-стимулятора, оптимизацию электродной решетки. Clark с коллегами продемонстрировали, что антероградное введение электродной решетки через одну кохлеостому в барабанную лестницу является менее травматичным по сравнению с введением через множество кохлеостом. Использование же платиновых электродов исключало возможность их повреждения и обеспечивало безопасную длительную электрическую стимуляцию [33–35]. Первый пациент был прооперирован ими в 1978 г., а уже в 1981 г. было отмечено, что пациенты понимают речь без считывания с губ [36]. Для того, чтобы отдельные электроды могли бы эффективно вызывать различные частотные ответы, пространственное распределение стимулов также должно было быть различным. Было показано, что выраженное взаимодействие между электродами являлось результатом одновременной стимуляции множества электродов. Для минимизации отмеченного взаимодействия между электродами было предложено использование смещенного неодновременного паттерна стимуляции. Также было показано, что использование скоростей стимуляции выше 1 кГц обеспечивало улучшение разборчивости речи. Данная концепция была запатентована как стратегия CIS [37]. В течение последующих лет продолжались разработки в области совершенствования самого импланта, а также стратегий кодирования речи.

Многоканальные кохлеарные импланты были внедрены в 1984 г., что сопровождалось вытеснением одноканальных систем. В 1985 г. имплантация была разрешена FDA взрослым, а в 1990 г. — детям старше 2 лет [38].

Следующим аспектом, требующим решения, было обеспечение улучшенной разборчивости речи, что нашло реализацию в высокоскоростной перемежающейся стимуляции. Многоканальная стимуляция основывалась на принципах кодирования по месту вдоль улитки.

В СССР в 80-х годах под руководством проф. М.Р.Богомильского были начаты работы по созданию отечественного кохлеарного импланта. И, хотя был изготовлен опытный образец одноканального импланта и проведены операции двум пациентам, промышленного производства налажено не было 39–41].

В 1997 г. к программе кохлеарной имплантации подключился Санкт-Петербургский НИИ уха, горла, носа и речи, в 2005 г. — Научно-клинический центр оториноларингологии (Москва), а в 2009 г. — Клиническая больница №122 им. Л. Г. Соколова ФМБА России (Санкт-Петербург). На сегодняшний день в стране кохлеарные импланты используют более 8000 пациентов.

Современные достижения кохлеарной имплантации. Медицинские аспекты (Г.А. Таварткиладзе)
Нарушения слуха и глухота – глобальная проблема современного здравоохранения (Г.А. Таварткиладзе)
Речевая аудиометрия в шуме в свободном звуковом поле у пациентов после кохлеарной имплантации (М.В. Гойхбург,В.В. Бахшинян,А. Важыбок,Б. Кольмейер,Г.А. Таварткиладзе)
Значение генетических анализов в прогнозе реабилитации ребенка (Т.Г. Маркова,Н.Н. Алексеева,С.С. Чибисова,Е.Р. Цыганкова,Г.А. Таварткиладзе)
Этический анализ профессиональной деятельности сурдологов и сурдопедагогов (С.С. Чибисова,Е.Р. Цыганкова,Г.А. Таварткиладзе)
Анализ этических подходов к кохлеарной имплантации (Е.Р. Цыганкова,С.С. Чибисова,В.В. Бахшинян,Г.А. Таварткиладзе)

Андреев А.М., Волохов А.А., Гершуни Г.В. Об электрической возбудимости органа слуха. Физиологический журнал СССР. 1934;17:546—554.
Богомильский М.Р., Рахманова И.В., Фитенко Л.Н., Древаль К.А. Морфо—функциональные изменения после внутриулитковой имплантации в остром опыте. Вестник оториноларингологии. 1984;3:22—25.
Богомильский М.Р., Ремизов А.Н. Кохлеарная имплантация. Вестник оториноларингологии. 1982;2:3—8.
Богомильский М.Р., Ремизов А.Н. Кохлеарная имплантация. М.: Медицина; 1986.
Волохов A.A., Гершуни Г.В. Об электрической возбудимости органа слуха. О воздействии переменных токов на непораженный слуховой прибор. Физиологический журнал СССР. 1934;17:1259—1271.
Bilger RC, Black FO. Auditory prostheses in perspective. Annals of Otology, Rhinology and Laryngology Suppl. 1977;86(3Pt. 2 Suppl.38):3—10.
Black FO, Wall C III, O’Leary DP, Bilger RC, Wolf RV. Galvanic disruption of vestibulospinal postural control by cochlear implant devices. Journal of Otolaryngology. 1978;7:519—527.
Chouard CH. Entendre sans oreilles. Paris: Robert Laffont; 1973.
Clark GM, Hallworth RJ, Zdanius K. a cochlear implant electrode. Journal of Laryngology and Otology. 1975;89:787—792.
Clark GM, Tong YC, Martin LF. A multiple—channel cochlear implant: an evaluation using open—set CID sentences. Laryngoscope. 1981;91:628—634.
Clark GM. An evaluation of per—scalar cochlear electrode implantation techniques: an histopathological study in cats. Journal of Laryngology and Otology. 1977;91:185—199.
Clark GM. Sounds from silence. Adelaide: Allen & Unwin; 2000.
Clark GM. The development of speech processing strategies for the University of Melbourne/Cochlear multiple channel implantable hearing prosthesis. Journal of speech—language pathology and audiology. 1992;16:95—107.
Djourno A, Kayser D. La méthode des excitation induites a distance. Journal of Radiology. 1954; 36:117—118.
Djourno A., Eyries C., Vallancien B. De l’excitation électrique du nerf cochleaire chez l’homme, par indication à distance, à l’aide d’un micro—bobinage inclus à demeure. Comptes rendus hepdomadaires des séances de la Société de Biologie. 1957;151:423—425.
Djourno A. Excitation électrique localisée à distance. Comptes rendus hepdomadaires des séances de l’Académie des Sciences. 1953;236:2337—2338.
Doyle JB, Ballantyne EW, inventors. Artificial sense organ. U.S. patent 3,449,768. June 17, 1969.
Doyle JB, Doyle JH, Turnbull FM, Abbey J, House L. Electrical stimulation in eighth nerve deafness. Bulletin of the Los Angeles Neurological Society. 1963;28:148—150.
Doyle JB, Doyle JH, Turnbull FM. Electrical stimulation of the eighth cranial nerve. Archives of Otolaryngology. 1964;80:388—391.
Doyle JB. Interview with Philip Seitz, August 22, 1993. Alexandra, VA: John Q. Adams Center Archives; 1993.
Dudley H. Remarking speech. Journal of the Acoustical Society of America. 1939;11:169—177.
Eisen MD. Djourno, Eyries, and the first implanted electrical neural stimulator to restore hearing. Otology&Neurotology. 2003;24:500—506.
Eisen MD. History of the cochlear implant. In: Waltzman SB, Roland JT Jr, eds. Cochlear implants. 2nd ed. New York: Thieme; 2006.
Gershuni GV, Volochov АА. A further analysis of the action of alternating currents on the auditory apparatus. Journal of Physiology. 1937;89(1):122—131.
Gershuni GV, Volochov АА. On the effect of alternating currents on the cochlea. Journal of Physiology. 1937;89(1):113—121.
House WF. A personal perspective on cochlear implants. In: Schindler RA, Merzenich MM, eds. Cochlear Implants. New York: Raven Press; 1985:13—16.
House WF. Cochlear implants. Annals of Otology, Rhinology and Laryngology. 1976; 85(suppl 27):1—93.
House WF. Cochlear implants: my perspective. Newport Beach, CA: AllHear; 1995.
Kerr A, Schuknecht HF. The spiral ganglion in profound deafness. Acta Otolaryngologica. 1968;65:586—598.
Kiang NYS, Moxon EC. Physiological considerations in artificial stimulation of the inner ear. Annals of Otology, Rhinology and Laryngology. 1972;81:714—730.
Lawrence M, Johnsson LG. The role of the organ of Corti in auditory nerve stimulation. Annals of Otology, Rhinology and Laryngology. 1973;82:464—472.
Merzenich MM, White MW, Leake PA, Schindler RA, Michelson RP. Further progress in the development of multichannel cochlear implants. Transactions. Section of Otolaryngology. American Academy of Ophthalmology and Otolaryngology. 1977;84(2):181—182.
Michelson RP. Electrical stimulation of the human cochlea. Archives of Otolaryngology. 1971;93:317—323.
Pancaldi G. Volta: Science and culture in the age of enlightenment. Princeton: Princeton University Press; 2003.
Schindler RA, Merzenich MM, White MW, Bjorkroth B. Multielectrode intracochlear implants. Nerve survival and stimulation patterns. Archives of Otolaryngology. 1977;103(12):691—699.
Schuknecht HF. Lesions of organ of Corti. Transactions American Academy of Ophthalmology and Otolaryngology. 1953;57:366—383.
Simmons FB, Epley JM, Lummis RC, Guttman N, Frishkopf RS, Harmon LD, Zwicker E. Auditory nerve: electrical stimulation in man. Science. 1965;148:104—106.
Simmons FB, Mongeon CJ, Lewis WR, Hungtington DA. Electrical stimulation of acoustical nerve and inferior colliculus: results in man. Archives of Otolaryngology. 1964;79:559—568
Stevens SS. On hearing by electrical stimulation. Journal of the Acoustical Society of America. 1937; 8: 191—195.
Wever EG, Bray CW. The nature of the acoustic response: the relation between sound frequency of impulses in the auditory nerve. Journal of Experimental Psychology. 1930;13:373—387.
Wilson BS, Finley CC, Lawson DT, Wolford RD, Eddington DK, Rabinowitz WM. Better speech recognition with cochlear implants. Nature. 1991;352:236—238.

Как свидетельствует статистика, на каждую тысячу новорожденных приходится один с тотальной глухотой, а в первые 2-3 года жизни три малыша теряют слух. За этими сухими цифрами скрывается человеческая трагедия – самый дорогой человек в мире никогда не услышит не только звуки музыки или пение птиц, но и обычную речь. Передать отчаяние родителей словами невозможно. Так было до недавнего времени. Но сегодня существует кохлеарная имплантация.

Что такое кохлеарная имплантация?

При повреждении большей части рецепторов улитки помочь глухому не могут даже самые лучшие слуховые аппараты, человек слышит лишь низкочастотные звуки средней и большой громкости, но высокочастотные или тихие ему недоступны, речь звучит неразборчиво. Ребенок в такой ситуации не сможет научиться понимать речь на слух и тем более говорить. Помочь такому пациенту может только кохлеарная имплантация – система мероприятий с использованием высокотехнологичных средств, которая направлена на восстановление слуха.

История кохлеарной имплантации

Проблема усиления звука с помощью электростимуляции начала изучаться еще в XVIII веке, но лишь в 60-х годах прошлого столетия был впервые изготовлен аппарат, который смог бы носить глухой пациент. В 1978 г. пациенту впервые был вживлен кохлеарный имплант. Однако такие вмешательства проводились лишь взрослым с глубоким нарушением слуха, и только с 1990 года возраст пациентов постепенно снижается. При этом на смену одноканальным аналоговым устройствам, которые позволяли только определить наличие и громкость звука, но не дающие возможность воспринимать речь, пришла многоканальная система.

Когда необходима операция?

Безусловно, достичь неплохих результатов в реабилитации не слышащих детей возможно при раннем протезировании и с помощью обычных слуховых аппаратов, применяя различные сурдопедагогические методики. Но кохлеарная имплантация открывает новые возможности – воспринимать такие звуковые частоты, услышать которые с помощью обычного аппарата невозможно. При сенсоневральной тугоухости наиболее часто поражены рецепторы улитки, волокна слухового нерва между тем сохранены. Но для возникновения слухового ощущения преобразовать акустический сигнал в электрический импульс поврежденные рецепторы (волосковые клетки) не способны. Эту роль берет на себя кохлеарный имплант. Но, в отличие от предыдущих лет, сегодня благодаря усовершенствованию методик и кохлеарных аппаратов изменились критерии отбора пациентов: сопутствующие нарушения зрения, ДЦП, умственная отсталость не являются препятствием к операции. Кохлеарная имплантация проводится пациентам с пограничной потерей слуха (75-90 дБ), если обычный слуховой аппарат не помогает.

Вмешательство можно проводить в любом возрасте, как правило, с 12 месяцев, хотя не исключено и раньше. У пациентов с врожденной патологией или потерявших слух на первом году жизни результаты могут быть достигнуты до трех лет. У детей старшего возраста вопрос решается, учитывая психологические и медицинские показатели. У взрослых решение об операции принимается с учетом состояния здоровья.

Люди с возникшей недавно нейросенсорной потерей слуха, а также при прогрессировании болезни, те, которые успешно использовали слуховой аппарат, а также социально адаптированные, говорящие – у таких пациентов кохлеарный имплантант наиболее эффективен.

Противопоказания к проведению операции

В некоторых случаях кохлеарный имплант может оказаться бесполезен.

Если патология вызвана поражением слухового нерва либо центральных отделов слухового анализатора, расположенных в височных долях коры и стволе мозга. Это может быть вызвано, например, невритом, в результате кровоизлияния в мозг.
При кальцификации или оссификации улитки, что затрудняет введение электрода в нее, повышая тем самым вероятность неудачного лечения.
Тугоухость на протяжении длительного времени, при этом пациент отказывался от пользования слуховым аппаратом, или тогда, когда компенсация от его использования недостаточна. В таких случаях наступает атрофия веточек слухового нерва.

Импланты – от простого к сложному

Реабилитация – неотъемлемая часть лечения

Кохлеарная имплантация состоит из нескольких этапов:

Обследование кандидатов
Хирургическое вмешательство
Реабилитация

Подготовка к операции состоит из углубленного аудиологического обследования. Кроме того, необходимо заключение отоларинголога. Сенсоневральная глухота должна быть подтверждена аудиометрией и исследованиями, которые свидетельствуют о поражении звуковоспринимающего аппарата. Также необходимо исключить патологию слухового нерва, при которой операция окажется неэффективной. Целостность барабанной перепонки является обязательным условием. Кроме того, рекомендуется выполнить компьютерную и магнитно-резонансную томографию.

Стандартная операция длится около 1,5 часа, в ходе которой кохлеарный имплантант помещается в заушной зоне, а электроды вводятся в улитку. Во время предоперационного обследования следует исключить патологии, препятствующие проведению общей анестезии.

Реабилитация является неотъемлемой частью кохлеарной имплантации. После кохлеарной имплантации при подключении речевого процессора и настройки необходимо научить пациента воспринимать, различать звуки и использовать эти знания для развития речи. По сути, реабилитация – самый длительный и трудный период.

Долгий процесс реабилитации

Реабилитация проводится командой специалистов, куда входят аудиологи, сурдопедагоги, отохирурги, психологи. Нужно быть готовым к занятиям по специальным методикам, к длительным настроечным сессиям, консультациям специалистов. На протяжении всей жизни необходимо наблюдение специалистов, а также периодическое перепрограммирование речевого процессора.

Отбор кандидатов

Отбору кандидатов уделяется пристальное внимание. При заведомо неэффективном вмешательстве последуют не только дискредитация метода, но и крушение надежд, что приведет к психологической травме. Показанием к имплантации может быть:

Двусторонняя сенсоневральная глухота
Отсутствие улучшения восприятия звуков при использовании правильно подобранных слуховых аппаратов в течение 3-6 месяцев
Отсутствие психологических и когнитивных проблем, а также серьезных сопутствующих патологий

Cколько стоит кохлеарная имплантация

Стоимость кохлеарной имплантации включает в себя диагностическое обследование, проведение операции и коррекцию после хирургического вмешательства. Однако возможно проведение операции за счет финансирования в рамках целевых программ из средств федерального бюджета. Направление пациентов в медучреждения федерального уровня можно получить в департаменте здравоохранения области.

Стоимость операции кохлеарная имплантация составляет порядка 1 200 000 - 1 300 000 руб (цена кохлеарной имплантации). Но для граждан РФ она оплачивается государством.

Проблемы кохлеарной имплантации в РФ

Одной из основных проблем является удаленность центров для пациентов, приводящая к недостатку полноценности послеоперационной реабилитации. Однако в последнее время в целях приближения высокотехнологической помощи населению появились кохлеарные имплантации выездной бригадой. В таком случае отбору кандидатов, их полноценному обследованию должно уделяться первостепенное значение. Также стоит вопрос о достаточности информированности как специалистов, так и родителей глухих детей о имплантации. Для этого предусмотрены конференции, существует форум по проблеме кохлеарной имплантации, освещение в СМИ. Но, несмотря на трудности, на счету специалистов по кохлеарной имплантации сотни пациентов, которые получили реальный шанс возвращения к активному образу жизни, при котором мир звуков – обычная вещь.

Операция кохлеарной имплантации является высокотехнологичной медицинской помощью и финансируется путем выделения квот за счет средств Федерального бюджета.

В статье освещаются основные этапы развития кохлеарной имплантации и определяются основные аспекты создания кохлеарных имплантатов. В 1977 г. фирма MED-EL положила начало мировой истории многоканальной кохлеарной имплантации. В ходе многолетней работы сформировались основные аспекты создания и развития кохлеарных имплантатов: создание имплантата, который бы не налагал ограничений на сигнал, используемый для стимуляции, чтобы интеллект системы заключался в компоненте, находящемся вне организма, и мог быть легко усовершенствован; бережное отношение к чувствительным структурам внутри улитки; использование для стимуляции всей длины улитки, в т. ч. апикальной области, что должно привести к широчайшему диапазону слуховых ощущений по высоте, включая очень низкий тон, сокращению процесса адаптации, длительность которого обусловлена неоднократным картированием воспринимаемого диапазона высоты тона; эргономика, которая при повседневном применении устройства пользователями имеет важнейшее значение для принятия и распространения имплантатов. В числе прочего постоянная работа над снижением энергопотребления вывела фирму MED-EL на путь создания заушных и носимых отдельно беспроводных аудиопроцессоров вместо нательных, а в конечном итоге будут разработаны полностью имплантируемые системы.

Ключевые слова: кохлеарная имплантация, многоканальный кохлеарный имплантат, глухота, аспекты создания кохлеарных имплантатов.

Для цитирования: Кузовков В.Е., Пудов В.И., Клячко Д.С. История многоканальной кохлеарной имплантации. РМЖ. 2017;23:1720-1724.

The history of multichannel cochlear implantation
Kuzovkov V.E., Pudov V.I., Kliachko D.S.

St.Petersburg Research Institute of Ear, Throat, Nose and Speech

The article highlights the main stages of cochlear implantation (CI) development and defines the main aspects of the cochlear implants creation. Since 1977 the company "MED-EL" began the world history of multi-channel CI. In the course of many years of work, the main aspects of the creation and development of cochlear implants have been formed: the creation of an implant that does not impose restrictions on the signal used for stimulation, so that the intelligence of the system lies in a component that is outside the body and can be easily improved; careful attitude towards the sensitive structures inside the cochlea; use of the entire length of the cochlea, including the apical region, for stimulation, which should lead to the widest range of auditory sensations in height, including a very low tone, and helps to avoid a long adaptation process caused by remapping of the perceived pitch range; ergonomics in the daily use of the device by the recipients is essential for the acceptance and distribution of the implants. Among other things, constant struggle for power reduction has led MED-EL to the path from the body-worn to behind-the-ear and portable wireless audio processors, and ultimately, fully implantable systems will be developed.

Key words: cochlear implantation, multichannel cochlear implant, deafness, aspects of cochlear implant creation.
For citation: Kuzovkov V.E., Pudov V.I., Kliachko D.S. The history of multichannel cochlear implantation // RMJ. 2017. № 23. P. 1720–1724.

В статье освещаются основные этапы развития кохлеарной имплантации и определяются основные аспекты создания кохлеарных имплантатов для пациентов с глухотой.

Цель данной статьи: освещение основных этапов развития кохлеарной имплантации и определение основных аспектов создания кохлеарных имплантатов.
Путь от первых попыток Ингеборги и Эрвина Хохмайеров, основателей фирмы MED-EL, по созданию многоканального кохлеарного имплантата в 1975 г. до коммерческого жизнеспособного устройства был отнюдь не прост. Они начали исследование кохлеарных имплантатов в то время, когда одноканальное устройство Уильяма Хауса уже было успешно имплантировано. Их цель состояла в том, чтобы спроектировать электронный имплантат, который позволил бы пользователю не только слышать звуки, но и понимать речь. Читая литературу, они пришли к выводу, что, несмотря на многие неясности, существующих знаний [1] достаточно для разработки многоканального кохлеарного имплантата. Было известно, что высота тональных ощущений зависит от расположения стимулируемых нервных волокон внутри улитки (высота зависит от расположения) и от временной структуры возбуждающего сигнала (высота зависит от периодичности). Чтобы использовать обе возможности, нужна была стимуляция слухового нерва в нескольких местах при помощи сигнала, который также достаточно подробно представлял бы временную форму речевой волны с достаточной детализацией.
Первой попыткой была обработка речи по типу вокодера. Аудиосигнал приходилось делить на ряд частотных диапазонов, а выходной сигнал каким-то образом нужно было преобразовать в данные для стимулирующих импульсов, прилагаемых к многоканальному электроду, введенному в барабанную лестницу внутреннего уха.
Восьмиканальный имплантат для импульсной стимуляции с максимальной частотой 10 000 импульсов в секунду на канал был компромиссом между технической осуществимостью и требованиями к обработке речи [2]. Электронная схема состояла из устройств низкой мощности со стандартными микросхемами, иные из которых при помощи определенных хитростей также выполняли аналоговые функции; например, 8 независимых источников тока питали электродные контакты. Они были установлены на тонкослойную стеклянную подложку и размещены в герметичном корпусе. Использовались разделительные конденсаторы на всех каналах для предотвращения любого непосредственного повреждения нерва. Данные по стимуляции и питание передавались чрескожно через неповрежденную кожу при помощи индукционной связи от внешнего высокочастотного генератора.
Разработка многоканального интракохлеарного электрода практически не вызвала затруднений. Электрод был разработан для введения в улитку через круглое окно на глубину 22–25 мм; он состоял из двух рядов очень тонкой изолированной тефлоном проволоки, заключенной в силиконовый корпус, с шарообразными стимулирующими контактами. Проводки имели форму волны для большей гибкости и мягкости, а также для того, чтобы выдерживать напряжение при растяжении. Механическая конструкция была такова, что электрод сгибался в предпочтительной плоскости для облегчения введения. Имплантат был собран лично Ингеборгой и Эрвином Хохмайерами в Лаборатории гибридных схем Технического университета Вены. Все материалы, контактирующие с тканями, были биосовместимыми. Примечательно, что концепция дизайна данного имплантата предвосхищала современные устройства: она хорошо подошла бы для стратегии непрерывной чередующейся выборки (CIS), разработанной Блейком Уилсоном (см. пояснение далее), если бы на тот момент была известна.
После относительно короткого периода разработки в течение двух лет 16 декабря 1977 г. и в марте 1978 г. устройство было имплантировано хирургом Куртом Бурианом в Вене (рис. 1). Когда пациенты впервые пришли в лабораторию для подключения к испытательной системе, Хохмайеры были очень взволнованы. Несмотря на некоторый имеющийся тиннитус (ушной шум), удалось продемонстрировать различение высоты тона в зависимости от расположения, а второй пациент был способен уверенно различать и определять каналы стимуляции.

Анализируемые результаты привели к выводу, что на данной стадии и при отсутствии веры в оправданность чрескожного соединения необходимо было удостовериться в том, что стимулирующий сигнал не был ограничен имплантированными металлоизделиями или чрескожной передачей сигнала. Это также позволило бы в большей степени получать высоту звука в зависимости от периодичности. Был разработан ряд простых пассивных имплантатов с питанием через кожу, и в ближайшие годы четырехканальный имплантат получил широкое распространение. Четыре канала можно было стимулировать одновременно. В более ранних устройствах можно было переключаться между несколькими конфигурациями электродов, и после испытаний на пациентах было принято решение в пользу менее энергоемкой монополярной стимуляции – концепции, которая сейчас используется почти всеми разработчиками.
Небольшой нательный аудиопроцессор для повседневного использования был настроен на канал, дающий наилучшие результаты. Первые несколько процессоров генерировали амплитудно-модулированный сигнал для импульсной стимуляции. С этим сигналом удалось показать некоторое понимание речи в ситуации открытого выбора без чтения по губам.
Эти имплантаты были очень простыми в сборке. В первые годы схемы были погружены в эпоксидную смолу, используемую в кардиостимуляторах; позднее начали применяться герметичные керамические корпуса. За несколько лет было имплантировано около 500 устройств взрослым и детям.
В 1979 г. И. и Э. Хохмайеры провели полгода в Стэнфордском университете и познакомились с Блэром Симмонсом и другими пионерами в области кохлеарной имплантации. Курсировали слухи о пациенте, который мог слышать неразборчивую речь и немного понимать ее без чтения по губам при помощи аналоговой стимуляции через чрескожное соединение [3]. Поскольку имплантаты фирмы MED-EL прекрасно подходили для данного типа сигнала, то в том же самом году было продемонстрировано некоторое понимание речи в ситуации открытого выбора в лаборатории путем широкополосной аналоговой стимуляции.
Еще в 1979 г. 2 пациента получили соответствующую модификацию небольшого процессора для домашнего пользования, который позволил им в определенной степени понимать речь без чтения по губам в повседневной жизни всего через один канал четырехканального имплантата (рис. 2) [4].

В связи с очень низким энергопотреблением имплантата и внешней обработкой был разработан первый заушный процессор для кохлеарного имплантата COMFORT (рис. 3).

Результаты, полученные в 1980 г. при использовании метода стимуляции, известного как одноканальная широкополосная аналоговая стратегия, были гораздо лучше, чем при использовании имплантата House; фактически результаты были не хуже, чем при использовании любого другого имплантата того времени, несмотря на то что в них не использовалась высота тона в зависимости от места расположения. Глубинной причиной успеха этих имплантатов, вероятнее всего, была высокая гибкость и длина электрода, позволяющие довольно глубоко вводить электроды, так что самые глубокие каналы могли достигать волокон апикальной области улитки [5].
В начале 1990-х годов логичным казалось обогатить информацию о периодичности низкочастотного аналогового канала информацией о высоте в зависимости от расположения на дополнительных каналах. В 1991 г. пациенту хирургическим путем был установлен одобренный комбинированный аналогово-импульсный восьмиканальный имплантат [6]. Первые результаты не показали существенного улучшения.
В это время Блейк Уилсон только что опубликовал работу, в которой предлагалась новая стратегия кодирования под названием CIS (непрерывная чередующаяся выборка). Развивая гибкий подход, был предложен имплантат (позднее названный COMBI 40), специально разработанный для надежного применения быстрой стратегии CIS [7]. Это было предложено на 3-й Международной конференции по кохлеарной имплантации, которая была организована в Инсбруке в апреле 1993 г. Эта конференция также обозначила конец эры широкополосных аналоговых кохлеарных имплантатов.
Восьмиканальная система COMBI 40 была впервые имплантирована в январе 1994 г. Таким образом, развитие прошло полный цикл от раннего восьмиканального имплантата через широкополосные аналоговые устройства до новой многоканальной системы, хотя и на гораздо более сложном уровне. Разработка нового имплантата оказалась хорошей идеей, как показали отличные результаты многоцентрового клинического исследования. Система генерировала 1500 импульсов в секунду на канал (всего 12 000 импульсов в секунду) и приводила в действие электрод длиной 30 мм (рис. 4) [8].

В начале 1990-х годов системы кохлеарной имплантации, сходные с описанной выше, были готовы к глобальному распространению среди взрослых и детей. Лишь четырем из множества ранних исследовательских групп на базе университета удалось разработать коммерчески реализуемые устройства. С тех пор сфера кохлеарной имплантации бурно развивается, ей посвящено множество публикаций, клинических исследований, фундаментальных исследований, попыток реабилитации, продолжается прогресс в хирургии и усовершенствуются устройства (рис. 5).

В 1997 г. в Санкт-Петербургском НИИ уха, горла, носа и речи начались операции по установке многоканальных систем кохлеарной имплантации. На сегодняшний день более 4000 успешных операций проведено в стенах ФГБУ СПб НИИ ЛОР Минздрава России.
Показания к применению существенно расширились. Сегодня пользователем кохлеарного имплантата может быть ребенок в возрасте нескольких месяцев и взрослый; человек с билатеральными имплантатами; пациент с частичной глухотой, использующий одновременно электрическую и акустическую стимуляцию, или человек с нормальным и неслышащим ухом (односторонней глухотой). Кроме этого были разработаны слуховые стволомозговые имплантаты для лиц, не имеющих функционального слухового нерва или улитки.

Заключение

Обратим еще раз внимание на основные аспекты создания и развития кохлеарных имплантатов.
I. Создание имплантата, который не налагал бы ограничений на сигнал, используемый для стимуляции, чтобы интеллект системы заключался в компоненте, находящемся вне организма, и мог быть легко усовершенствован. Имплантат должен использовать стимулирующий сигнал, содержащий большое количество информации, тогда как извлечение звуковой информации должен выполнять мозг пациента, а не устройство. По нашему мнению, мозг выделяет речь из сигнала намного надежнее, чем любая электронная схема. Насколько известно, определение отличительных характеристик речи в самих кохлеарных имплантатах больше не используется.
II. Бережное отношение к чувствительным структурам внутри улитки. Разрабатываемые фирмой MED-EL электроды с самого начала были мягкими и гибкими. Уже самому первому пациенту имплантировали тонкие проводки волнообразной формы.
III. Использование всей длины улитки, в т. ч. ee апикальной области, для стимуляции должно привести к широчайшему диапазону слуховых ощущений по высоте, включая очень низкий тон, и позволить избежать длительного процесса адаптации, обусловленного неоднократным картированием воспринимаемого диапазона высоты тона.
IV. Эргономика при повседневном применении устройства пользователями имеет важнейшее значение для принятия и распространения имплантатов. В числе прочего постоянная работа над снижением энергопотребления вывела фирму MED-EL на путь создания заушных и носимых отдельно беспроводных аудиопроцессоров вместо нательных, а в конечном итоге будут разработаны полностью имплантируемые системы.

1. Kiang N.Y.S., Moxon E.C. Physiological consider¬ations in artificial stimulation of the inner ear // Ann. Otol. Rhinol. Laryngol. 1972. Vol. 81. P. 714–730.
2. Desoyer I., Hochmair E. Implantable eight-channel stimulator for the deaf // Proc. Eur. Solid State Circuits Conference. 1977. P. 87–89.
3. Michelson R.P., Schindler R.A. Multichannel cochlear implant. Preliminary results in man // Laryngoscope. 1981. Vol. 91. P. 38–42.
4. Hochmair-Desoyer I.J., Hochmair E.S., Burian K., Fischer R.E. Four years of experience with cochlear prostheses // Med. Prog. Technol. 1981. Vol. 8. P. 107–119.
5. Tyler R.S. Open-set word recognition with the 3M/Vienna single-channel cochlear implant // Arch. Otolaryngol. Head Neck Surg. 1988. Vol. 114. P. 1123–1126.
6. Hochmair-Desoyer I.J., Zierhofer C., Hochmair E.S. New hardware for analog and combined analog and pulsatile sound-encoding strategies // Prog. Brain Res. 1993. Vol 97. P. 291–300.
7. Helms J. et al. Evaluation of performance with the COMBI40 cochlear implant in adults: a multicentric clinical study // ORL J. Otorhinolaryngol. Relat. Spec. 1997. Vol. 59. P. 23–35.
8. Hochmair I. et al. Deep electrode insertion in cochlear implants: apical morphology, electrodes and speech perception results // Acta Otolaryngol. 2003. Vol. 123. P. 612–617.
9. Schoen F., Mueller J., Helms J., Nopp P. Sound localization and sensitivity to interaural cues in bilateral users of the Med-El Combi 40/40+ cochlear implant system // Otol. Neurotol. 2005. Vol. 26. P. 429–437.

Ланцов А.А., Петров С.М., Пудов В.И
Вестн. оторинолар.- 1998.-2.

Показанием к КИ является тяжелая степень тугоухости и глухота, связанные с поражением Кортиева органа. Таким образом, операция может быть проведена только тем пациентам, у которых повреждение коснулось только рецепторного аппарата улитки, поскольку для работы импланта абсолютно необходима сохранность слухового нерва. Слуховые аппараты для восприятия речи таким больным не помогают. Для отбора кандидатов на КИ проводятся различные пробы и исследования (более подробно см. [1,2,3,4]) и, естественно, что у кандидата не должно быть противопоказаний к собственно оперативному вмешательству. Большое значение имеет также владение речью и личное расположение пациента к КИ, а также его готовность к сотрудничеству в период послеоперационной реабилитации.
Достаточно четкий критерий для прогностики результата КИ отсутствует. Предпочтительно проводить имплантацию позднооглохшим взрослым, но операции по КИ проводят и детям, тугоухим от рождения, в возрасте от 2 лет. Что касается позднооглохших взрослых, то у них отчетливо выражена мотивация (они знают чего лишены), речь не разрушена и, наконец, интактны центры слухового анализатора. У детей, проимплантированных в раннем возрасте (до 5-6 лет), имеется возможность успешной слуховой реабилитации. При больших сроках глухоты возникают проблемы, связанные с возможными органическими изменениями, связанными со слуховой депривацией.

Структура кохлеарного импланта

Собственно имплант состоит из наружной и имплантируемой частей. Наружная - это микрофон, речевой процессор (РП) и передатчик. Микрофон воспринимает и передает сигналы в РП, который крепится на одежде пациента как карманный слуховой аппарат. В РП производится переработка речевого сигнала в импульсы, которые по проводу подаются на передатчик, удерживаемый с помощью магнита за ухом пациента. Передатчик по радиоканалу передает информацию на приемник.
Имплантируемая часть включает в себя приемник с индукционной катушкой и цепочку электродов - до 22. Приемник имплантируется под кожу в углубление, сделанное в височной кости, а цепочка электродов вводится в барабанную лестницу на глубину до 30 мм через отверстие около круглого окна. Имплантируемая часть не имеет никаких внешних разъемов, питание ее и передача информации происходит по радиоканалу. На настоящее время имеются больные более 10 лет пользующиеся кохлеарным имплантом без претензий к имплантированной части.
Операция проводится под общим наркозом, продолжительность ее - до 3 часов. На следующий день пациенты встают и передвигаются без проблем. Выписка через 3-5 дней, первое включение и настройка РП производятся через один месяц.
Поскольку в кохлеарных имплантах производится переработка звукового сигнала в электрические стимулы, в имплантах используются различные стратегии кодирования - аналоговая и CIS- стратегия.

Первое включение, результаты протезирования

Параметры электрических стимулов устанавливаются при первом включении, т.е. спустя месяц после операции. К речевому процессору через согласующее устройство подключается компьютер и аудиологом проводится определение порога восприятия и комфортного уровня громкости в каждой частотной полосе. Эти параметры вводятся в процессор и пациент готов воспринимать звук.
Некоторые пациенты после первого включения очень быстро начинают воспринимать живую речь, некоторым необходимы занятия с педагогом. Во всех случаях имплант помогает больным при участии чтения с губ. В некоторых случаях пациенты получают возможность общаться по телефону.
Настоящая публикация предназначена для изложения общего представления о КИ и ни в коей степени не претендует на глубокое освещение всех вопросов, связанных с многогранной проблемой кохлеарной имплантации.

Читайте также: