Czym jest i jak działa implant ślimakowy?
Implant ślimakowy jest elektronicznym medycznym urządzeniem, które stosowane jest u pacjentów z częściową i całkowitą głuchotą. Aby przybliżyć funkcję implantu ślimakowego na początku należy przedstawić przynajmniej pokrótce budowę i funkcję narządu słuchu. Narząd słuchu u człowieka zbudowany jest z kilku „części” służących różnym celom:
- ucho zewnętrzne – małżowina uszna i przewód słuchowy zewnętrzny przewodzą i częściowo wzmacniają dźwięki ze środowiska zewnętrznego do ucha środkowego.
- ucho środkowe – błona bębenkowa i układ kosteczek wzmacniają i transformują dźwięki oraz przenoszą je do ucha wewnętrznego. W uchu środkowym istnieje również mechanizm chroniący przed nadmiernym hałasem.
- ucho wewnętrzne – ślimak – przetwarza mechaniczną energię fali akustycznej na energię bioelektryczną. Działa podobnie jak mikrofon.
- nerw słuchowy – droga pozaślimakowa, służy to przewodzenia impulsów ze ślimaka do dalszych pięter ośrodkowego układu nerwowego.
Kiedy uszkodzeniu ulegnie mikrofon (ucho wewnętrzne, ślimak), nie ma przetwarzania energii akustycznej na energię elektryczną, wobec tego nerw słuchowy, nawet gdy jest obecny i nieuszkodzony, nie przenosi pobudzeń a człowiek nie słyszy. Uszkodzeniu w ślimaku ulegają najczęściej komórki zmysłowe, które nie regenerują się. Uszkodzenie to może być wynikiem niedokrwienia, zastosowania substancji toksycznych w tym antybiotyków, urazu, narażenia na hałas, środki chemiczne i inne. Istnieją również mutacje genetyczne a więc wady rozwojowe, których ekspresja na poziomie komórek słuchowych powoduje blokadę przetwarzania dźwięku na energię bioelektryczną. Komórki mogą więc być obecne ale nie działają prawidłowo.
Implant ślimakowy zastępuje uszkodzone komórki zmysłowe. Co prawda sam ślimak nie działa, natomiast znajdują się w nim dalej zakończenia nerwu słuchowego, które mogą być pobudzane elektrycznie, dzięki temu pacjent ma wrażenia słuchowe. Tak w dużym uproszczeniu działa implant ślimakowy.
Schemat poniżej przedstawia poszczególne elementy narządu słuchu: ucho zewnętrzne, ucho środkowe, ucho wewnętrzne (ślimak) oraz nerw słuchowy. Czerwoną przerywaną linią zaznaczono ślimak — to tu zlokalizowane są komórki zmysłowe przetwarzające dźwięki na impulsy elektryczne i to tu chirurg zakłada elektrodę czynną implantu stymulującą zakończenia nerwowe.
Schemat narządu słuchu: ucho zewnętrzne, środkowe, wewnętrzne (ślimak) i nerw słuchowy.
Rodzaje implantów ślimakowych
Na świecie jest kilku producentów, którzy wytwarzają wiele rodzajów implantów ślimakowych:
- Advanced Bionics: strona internetowa
- Medel: strona internetowa
- Cochlear: strona internetowa
- Oticon: strona internetowa
Każda z tych firm wytwarza urządzenia, które w swoim zasadniczym mechanizmie działania są bardzo podobne, tzn. składają się z części zewnętrznej przyczepianej do skóry dzięki sile magnetycznej, oraz części wewnętrznej wszczepianej przez chirurga podczas operacji. Implanty tych firm różnią się natomiast między innymi rodzajem zastosowanych materiałów, oprogramowaniem procesorów mowy, rodzajem źródła zasilania oraz budową elektrody czynnej wprowadzanej do ślimaka.
Poniżej przedstawiono zdjęcia systemu implantu ślimakowego. (Za zgodą Advanced Bionics)
Implant ślimakowy - kryteria wyboru
Z punktu widzenia pacjenta ważną rzeczą jest wygląd i funkcjonowanie części zewnętrznej, procesora mowy, długość życia baterii, zastosowanie jako źródła zasilania akumulatorów, również możliwość wyboru koloru zewnętrznego procesora (zwłaszcza dla dzieci). Rozwiązania proponowane przez firmy są różne, można o nich przeczytać i zapoznać się na stronach internetowych tych firm.
Z punktu widzenia lekarza, chirurga oraz audiologa jedną z najważniejszych cech implantu ślimakowego jest jego elektroda. Dlaczego jest to takie ważne? Technika zakładania implantu ślimakowego obejmuje wywiercenie otworu w kości otaczającej ślimak, czyli wykonanie tzw. kochleostomii. W otwór ten wprowadza się zagiętą elektrodę implantu, która stymuluje zakończenia nerwu słuchowego. Ta technika ma swoje wady. Po pierwsze wykonuje się otwór w kości ślimaka za pomocą diamentowej frezy, co niszczy strukturę ślimaka oraz powoduje utratę resztek słuchowych. Nie jest to tak ważne w przypadkach pacjentów starszych i z całkowitą głuchotą, natomiast u pacjentów młodszych a zwłaszcza u małych dzieci oraz u tych, którzy mają znaczące resztki słuchowe (to jest przynajmniej w jakimś zakresie korzystają ze słuchu) technika ta nie powinna być stosowana. Nowszą techniką, pozwalającą na zachowanie resztek słuchowych oraz zachowanie struktury ślimaka jest dostęp do ślimaka przez tzw. okienko okrągłe opracowany przez prof. Skarżyńskiego. Warunkiem zachowania słuchu jest zastosowanie odpowiednich miękkich elektrod, które nie niszczą struktury wewnętrznej ślimaka i które mogą być bezpiecznie usunięte w przypadku awarii urządzenia. To przede wszystkim na podstawie rodzaju niedosłuchu należy dokonać wyboru odpowiedniego urządzenia dla pacjenta. Należy to do lekarza audiologa oraz chirurga, który będzie operował i zakładał implant. Oczywiście nie jest to jedyne kryterium wyboru. Do innych należą między innymi: obecność przebytych chorób w tym zapalenia opon mózgowo – rdzeniowych, obecność wad wrodzonych ucha wewnętrznego, wiek pacjenta i inne. Ważne jest z punktu widzenia pacjenta z niedosłuchem aby wybrał ośrodek wszczepiający implanty, który ma do dyspozycji wszystkie dostępne rodzaje implantów.
Na zdjęciu poniżej przedstawiono miękkie elektrody implantu firmy MedEl, które zaprojektowane są w celu zachowania słuchu.
Elektrody implantu ślimakowego
Ogólna budowa implantu ślimakowego
Implant ślimakowy zbudowany jest z części zewnętrznej oraz wewnętrznej.
Nie ma w tej chwili dostępnych rozwiązań implantów ślimakowych, które byłyby całkowicie wszczepialne i pozbawione części zewnętrznej. Implant ślimakowy jest urządzeniem, które pobiera dość dużo energii, która musi być dostarczana z zewnątrz dzięki bateriom lub akumulatorom (w zależności od producenta) schowanym w części zewnętrznej. Baterie te muszą być wymieniane a akumulatory ładowane po kilku dniach tak, aby urządzenie działało.
Część zewnętrzna implantu ślimakowego przetwarza dźwięki (energię akustyczną) na fale elektromagnetyczne, które są odbierane przez część wewnętrzną implantu. Część zewnętrzna wygląda nieco jak duży aparat słuchowy. Można ją zdejmować, ponieważ przylega do skóry nad częścią wszczepialną dzięki sile magnetycznej. Część tą zwykle nosi się za uchem, ale są rozwiązania, dzięki którym procesor może być mocowany również w innych miejscach (np. pod włosami, na ubraniu) dla osób, które nie chcą nosić nic na uchu, które uprawiają sporty. Procesor dźwięku u niektórych producentów może byc wodoodporny, dzięki czemu można pływać i uprawiać sporty wodne bez wyłączania implantu.
Część wewnętrzna z kolei po przetworzeniu przekazuje pobudzenia elektryczne poprzez elektrodę do specjalnych jej zakończeń, które wprowadzone są do ślimaka. Część wewnętrzna wszczepiana jest przez chirurga podczas operacji.
Jest ona zbudowana z kilku modułów, między innymi są to: – magnes, dzięki któremu można przymocować część zewnętrzną; – cewka, która odbiera fale elektromagnetyczne z zewnętrznego procesora mowy; – układy elektroniczne przetwarzające fale elektromagnetyczne na impulsy elektryczne; – elektroda czynna, zbudowana z różnej ilości kanałów, które dostarczają pobudzenie elektryczne w bezpośrednie sąsiedztwo zakończeń nerwu słuchowego w ślimaku.
Wskazania do stosowania implantów ślimakowych
Wskazania do stosowania implantów ślimakowych obejmują całkowitą oraz częściową głuchotę.
Całkowity brak słuchu można sobie wyobrazić – brak jest wtedy wrażeń słuchowych docierających do mózgu. Głuchota może dotyczyć jednego ucha ale również obu. Przyczyny głuchoty są różne. Statystyki wskazują, że jedno na 1000 dzieci rodzi się z uszkodzeniem słuchu różnego stopnia. Do przyczyn należą schorzenia genetyczne, wady wrodzone twarzoczaszki w zespołach genetycznych, stosowanie leków i antybiotyków ototoksycznych (uszkadzających słuch), zakażenia pewnymi wirusami w ciąży i inne. Przyczyn może być wiele, natomiast bardzo ważną rzeczą jest wczesne wykrycie wady słuchu u dziecka. W Polsce jest to realizowane w różnych badaniach przesiewowych – noworodków, dzieci i młodzieży. Z chwilą zidentyfikowania uszkodzenia słuchu dziecko powinno trafić do specjalistycznego ośrodka, który zajmie się dalej leczeniem i rehabilitacją takiego dziecka.
Jeśli w specjalistycznym audiologicznym ośrodku potwierdzono u dziecka głęboki niedosłuch zmysłowo – nerwowy, to prawdopodobnie dziecko to zostanie zakwalifikowane do operacji wszczepienia implantu ślimakowego. Operacja ta powinna być wykonana przed ukończeniem przez dziecko 3 roku życia, ponieważ przedłużony brak stymulacji narządu słuchu może prowadzić do tego, że wszczepiony implant nie będzie spełniał swojej roli a dziecko nie rozwinie prawidłowo mowy. Najmłodsze operowane dziecko w Instytucie Fizjologii i Patologii Słuchu miało 5 miesięcy, rutynowo również wszczepia się implanty dzieciom półrocznym. U jeszcze młodszych dzieci występują pewne ograniczenia, zwłaszcza okołooperacyjne i wydaje się, że ryzyko to przewyższa potencjalne korzyści tak wczesnej implantacji.
U osób dorosłych, którzy wcześniej słyszeli i stracili słuch wskutek choroby, wypadku, nagłego idiopatycznego pogorszenia słuchu, zapalenia opon mózgowo – rdzeniowych i innych przyczyn implant ślimakowy staje się rozwiązaniem, które przywraca ich do normalnego funkcjonowania. U dorosłych osób oraz współpracujących dzieci w tym również młodszych można wykonać subiektywne badania słuchu a więc audiometrię tonalną. Badanie to wykonywane przez technika pozwala na ocenę słuchu według określonych częstotliwości. Wykrywa się w ten sposób tzw. częściową głuchotę, czyli uszkodzenie słuchu obejmujące tylko określony zakres częstotliwości. Częściowa głuchota jest również wskazaniem do wszczepienia implantu ślimakowego, ponieważ klasyczne aparaty słuchowe nie zawsze są odpowiednim rozwiązaniem dla tych pacjentów.
Na rysunku poniżej przedstawiono schemat badania audiometrycznego pacjenta z normą słuchu, całkowitą oraz częściową głuchotą. W częściowej głuchocie słuch na niskich częstotliwościach pozostaje prawidłowy (niebieska linia – od 250 Hz do 1 tysiąca Hz, 1 kHz), podczas gdy na wysokich częstotliwościach pogarsza się znacznie (2 do 8 kHz), następuje spadek słyszenia obejmujące wysokie tony, w związku z czym prawidłowe słyszenie pacjenta jest mocno upośledzone – nie słyszy on np. dźwięku dzwonka, śpiewu ptaków, muzyki.
Zielona linia – norma słuchu Niebieska linia – częściowa głuchota Czerwona linia – całkowita głuchota
Rodzaje niedosłuchu
Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny przed i po wszczepieniu implantu
Czy zawsze należy wykonywać badania obrazowe przed operacją wszczepienia implantu ślimakowego?
Odpowiadając na takie pytanie należy stwierdzić, że w zasadzie u wszystkich dzieci kwalifikowanych do implantu należy wykonać takie badania, a więc co najmniej tomografię komputerową. Rozważając rodzaj badań należy wziąć pod uwagę różne czynniki. Statystyki pokazują, że w przypadku dzieci, które urodziły się głuche, około 80 procent przyczyn obejmuje mutacje genetyczne i inne czynniki, których nie można wykryć za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) ani tomografii komputerowej (CT). Tak więc można przyjąć, że u 80 procent dzieci badania takie wykonuje się niepotrzebnie. U bardzo małych dzieci rezonans magnetyczny musi być wykonywany w ogólnym znieczuleniu, ponieważ jest to badanie długie. Istnieje więc pewne ryzyko takiego znieczulenia wykonywanego poza salą operacyjną. Tomografia komputerowa z kolei jest badaniem, które wprowadza do organizmu dziecka pewną dawkę promieniowania. Jednakże badania te przynoszą jednak wiele informacji o anatomii czy procesach zapalnych toczących się w kości skroniowej. Informacje te są niezwykle przydatne chirurgowi podczas operacji.
U osób dorosłych, które mają obustronny symetryczny niedosłuch lub głuchotę, postępujący od lat, w zasadzie nie ma konieczności wykonywania ani tomografii komputerowej ani rezonansu magnetycznego poza wyjątkami.
U osób z niesymetrycznym niedosłuchem, jednostronną głuchotą, która powstała nagle bezuchwytnej przyczyny, należy wykonać badanie obrazowe aby wykluczyć obecność guza śródmózgowego, który uciskając na nerw słuchowy spowodował uszkodzenie słuchu.
Inną kwestią jest możliwość wykonywania badań obrazowych po operacji wszczepienia implantu. Jeśli chodzi o tomografię komputerową to można ją wykonywać jeśli jest taka potrzeba. Rezonans magnetyczny zasadniczo nie powinien być wykonywany, ponieważ może uszkodzić implant, ale zależy to od producenta implantu oraz od rodzaju urządzenia. Do każdego urządzenia należy przeczytać instrukcję, w której napisano czy – i pod jakimi warunkami można wykonać rezonans magnetyczny. W starszych urządzeniach nie można tego robić. U pacjenta z nowszym implantem można to robić ale pod pewnymi warunkami, które obejmują między innymi indukcję pola magnetycznego oraz konieczność wcześniejszego chirurgicznego usunięcia magnesu z części wewnętrznej implantu.Ogólnie wykonując badanie rezonansem magnetycznym należy liczyć się z tym, że obraz czaszki w bezpośrednim sąsiedztwie implantu będzie nieczytelny z powodu powstania artefaktów związanych z obecnością metalowych części implantu.
Źródła i dodatkowe informacje
- Cochlear implant — artykuł anglojęzyczny (Wikipedia)
- Cochlear implantation in adults: a systematic review and meta-analysis — wyniki implantacji u dorosłych (PubMed)
- Wady wrodzone ślimaka — wady IP i LVAS wpływające na dobór elektrody
- Niedosłuch u dziecka — kiedy rozważyć implant ślimakowy u dzieci