Современный дизайн электрода (Advanced cochlear implant electrode) и сохранение слухаНовые критерии отбора пациентов с остаточным слухом диктуют необходимость разработки новых электродных систем и новой хирургической тактики. При этом основным условием является их атравматичность. Любой хирургический подход должен исключать возможность введения электрода в лестницу преддверия и возможность повреждения сохранных структур улитки. Сохранение остаточного слуха будет способствовать не только улучшенному восприятию речи, но и восприятию музыки. В будущем сохранение даже нескольких волосковых клеток может иметь значение для регенерации ВК, стимулируемой введением нейротрофинов или других веществ непосредственно через модифицированную электродную систему.

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

Слуховой нерв

Основная мембрана

Латеральная стенка

Модиолярная стенка

Sклетки спирального ганглия

Reissner

’s

Membrane

ВК

Scala Tympani

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

Scala Tympani

Латеральная стенка

Модиолярная стенка

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

ElectrodeЭлектрод

Латеральная стенка

Модиолярная стенка

Scala Tympani

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

Электрод

Латеральная стенка

Модиолярная стенка

Scala Tympani

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

Электрод

Модиолярная стенка

Латеральная стенка

Scala Tympani

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

Электрод

Латеральная стенка

Модиолярная стенка

Scala Tympani

Scala TympaniТеория

Нейроны спирального ганглия максимально приближены к Scala Tympani

Для точной стимуляции нервных волокон следует вводить электрод в Scala Tympani максимально близко к модиолярной стенке

Клетки Спирального ганглия имеются на протяжении лишь 1.75 завитка улитки.Орган Корти имеется на протяжении 2.5- 2.75 завитков.

Ariyasu L et al. OHNS, 1989

Organ of Corti

Spiral ganglion

Hearing nerve

Lamina spiralis ossea

Spornitz, “Anatomie und Physiologie“ Springer 1996

Правильная глубина введенияТеория

При более глубоком введении латеральный угол становится более острым

Правильная глубина введенияТеория

Дизайн электрода/ динамика введения

• Прямые электроды создают точки давления на тканях латеральной стенки, что приводит к возникновению травмы

Расстояние между электродом у латеральной стенки scala vestibuli и нервом

Ganglion nerve cells

Scala vestibuli

Scala tympani

Электрод, расположенный улатеральной стенки, может повредить тонкие мембраныпереместиться в scala vestibuli

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

Латеральная стенка

Mодиолярная стенка

ПрямойЭлектрод

Усилия, приложенные к латеральной стенке, Опасны

Scala Tympani

Scala Vestibuli

Scala Media

StraightElectrodeПрямойЭлектрод

2

Латеральная стенка

Mодиолярная стенка

Усилия, приложенные к латеральной стенке, Опасны

Усилия, приложенные к латеральной стенке, Опасны

Силы, приложенные к латеральной стенке при введении электрода, могут привести к перемещению электрода из Scala Tympani в Scala Vestibuli

Ухудшается стимуляция клеток спирального ганглия, что ведет к ухудшению качество слуха

Повреждение структур улитки приводит к ухудшению качества и потере остаточного слуха

Сила введения(Н)

-0.01

0.01

0.03

0.05

0.07

0.09

0.11

0.13

0.15

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Courtesy of Dr. J Thomas Roland Jr., New York University School of Medicine

2 3 4

Стандартная техника введения

1

342

1

Сила введения

Силы, прикладываемые при введении - эксперимент

Roland (2005)

Стандартная техника введения

Глубина введения

«Правильный» электрод

• Облегчает плавное введение в scala tympani

• Уменьшает силы, приложенные к латеральной стенке

• Способствует постоянной перимодиолярной локализации

• Защищает тонкие структуры улитки

-0.01

0.01

0.03

0.05

0.07

0.09

0.11

0.13

0.15

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Courtesy of Dr. J Thomas Roland Jr., New York University School of Medicine

Standard Insertion Technique

DCBA

B C D

Advance Off-Stylet

A

Сила введения

Roland (2005)

Техника введения AOS

Силы, прикладываемые при введении - эксперимент

Сила введения(Н)

Стандартная техника введения

Глубина введения

Contour Advance & AOS !Клиническое подтверждение

Fraysse et al (2006)

У 75% пациентов с Contour Advance при проведении щадящей хирургии и использовании техники AOS был сохранен остаточный слух

Больший шанс сохранить остаточный слух – глубина введения до ~400°.

Fraysse, B., Ramos Macias, A., Sterkers, O., Burdo, S., Ramsden, R., Deguine, O., Klenzner, T., Lenarz, T., Manrique Rodriguez, M., von Wallenberg, E., and James, C.: Residual hearing conservation and elctro-acoustic stimulation with the Nucleus 24 Contour Advance Cochlear Implant. Otol Neurotol. 2006, 27, 5; 624-33

Электроакустическая стимуляция рекомендована пациентом с хорошим остаточным слухом, особенно в области низких частот.В будущем комбинация электрической и механической стимуляции за счет расширения показаний будет показана большей популяции пациентов

Электроакустическая стимуляция

Разные профили аудиометрической кривой

3-4-я степень низкочастотного снижения слуха

1-2-я степень низкочастотного снижения слуха

Разные потребности

Максимальное качество при электрической стимуляции

Максимальное качество при сочетании электрической и акустической стимуляции

ELECTRIC ACOUSTIC ELECTRIC

Различное обоснование дизайна

Максимальное качество= Электрическая стимуляция всей улитки + Минимальная травма

Максимальное качество= Акустическая стимуляция низких частот+ Максимальная сохранность структур+ электрическая стимуляция высоких частот

ELECTRIC ACOUSTIC ELECTRIC

Электроакустическая стимуляция

HybridМинимальная травма

• При использовании Hybrid нет необходимости в глубоком введении

• Электрод стимулирует только высокочастотные области улитки

18mm

Hybrid Минимальная травма

• Отсутствует необходимость в перекрывании электродом всех частот, поэтому силы, приложенные к латеральной стенке, намного меньше, чем при электроде CA

Поэтому возможно введение вдоль латеральной стеки

• В экспериментах было показано, что это справедливо до глубины в 18 мм

• Поэтому, имея длину 16 мм, Hybrid вводится в безопасном диапазоне

• Боле тонкий электрод также уменьшает силы, приложенные к латеральной стенке

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Hybrid

Сравнение сил, приложенных к латеральной стенке при введении электрода

Стандартная техника введения

Сила введения(Н)

-0.01

0.01

0.03

0.05

0.07

0.09

0.11

0.13

0.15

9 10 11 12 13 14 15 16 17

* Roland (2005) ** Internal testing (Hybrid Implant Spec Sheet)

Техника введения AOS

Полное введение электрода – Contour Advance + AOS уменьшает силы*

Высокочастотный электрод – Hybrid уменьшает силы **

Глубина введения (мм)

Обструктивное поражение

Толстый электрод

Обструктивное поражениеминимизированное тонким электродом Hybrid

Толстый электрод

Частичная Глухота

base

Качественные критерии для отбора пациентов с частичной глухотой для КИ

Показания для СА, КИ, ЭАС и ЧГ+КИ

1.Без усиления2.СА3.ЭАС4.ЭАС или КИ5.КИ6.ЧГ+КИ

6

International Center of Hearing and Speech

Institute of Physiology and Pathology of Hearing

Диапазон снижения слуха и реабилитационные стратегии

••

0

1020

3040

5060

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

I ст

II ст

III ст

III-IV ст

IV ст

Костно-в

оздуш

ный и

нтервал

SN H.L. (dB HL)

HA + MEI

BAHA

Hybrid(for low freq. hearing pres.)

CIDACS

глухота

Сни

жен

ие

слух

а

ТЕНДЕНЦИИСнижение возраста (12 мес.) !!!

отработка новых критериев отбора больныхразработка принципиально новых стратегий кодирования речевой информации (принципиально отличающихся как по скорости стимуляции, так и по количеству задействованных каналов и областей стимуляции) разработка объективных методов оценки адекватности и эффективности стратегий кодирования:

объективизация определения порогового восприятия и порогов комфортного восприятия электрической стимуляции

регистрации электрически вызванных потенциала действия слухового нерва (ЭПД)/ телеметрия нервного ответа,

регистрация потенциалов ствола мозга (ЭКСВП),

регистрация рефлекса стременной мышцы (ЭРСМ).

Объективные методики, используемые при отборе кандидатов и у больных с кохлеарными имплантами

При использовании многоканальных кохлеарных имплантов каждый электрод стимулирует различные популяции нейронов. Из гистологических данных, полученных у животных с экспериментальной глухотой и на височных костях человека, следует, что дегенерация клеток спирального ганглия и их периферических отростков достоверно отличаются вдоль улитки

ТЕЛЕМЕТРИЯ НЕРВНОГО ОТВЕТА (ЭПД)

ТЕЛЕМЕТРИЯ НЕРВНОГО ОТВЕТА (ЭПД)

При использовании многоканальных кохлеарных имплантов каждый электрод стимулирует различные популяции нейронов. Из гистологических данных, полученных у животных с экспериментальной глухотой и на височных костях человека, следует, что дегенерация клеток спирального ганглия и их периферических отростков достоверно отличаются вдоль улитки

Если предположить, что изменения в параметрах ЭПД отражают свойства стимулируемых популяций нейронов, то можно ожидать, что эти ответы будут варьировать не только между испытуемыми, но и в зависимости от места стимуляции у каждого испытуемого

Что такое “ТЕЛЕМЕТРИЯ” ?

“Это беспроводный двусторонний обмен данными между программируемым устройством и имплантом.

ПрограммируемоеУстройство

Имплант

Команды

Данные

Окно анализа

38

Возможное применение NRT

Slowerrates

Fasterrates

Выбор оптимального места стимуляции

Выбор оптимальной скорости стимуляции

Определение порогов восприятия

Определение ПК

150

170

190

210

230

250

0 5 10 15 20 25

Electrode Number

Curr

ent L

evel

Экстраполированные пороги восприятия

Экстраполированные пороги комфорта

Поведенческий порог восприятия (T-level) на одном электроде

Поведенческий порог комфорта (С) на одном электроде

0 2 4 6 8 10 12 14 16 (ms)

0.5 uV172

170

165

160

155

153

150147 мкА

РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСВП

РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСВП

ВОПРОСЫ:

как ЭВРСМ, зарегистрированные интраоперационно, коррелируют с контралатеральными ЭВСРМ, зарегистрированными при настройке речевого процессора;

как контралатеральный ЭВРСМ коррелирует с порогами комфорта;

можно ли обеспечить точную настройку речевого процессора на основании данных регистрации контралатерального ЭВРСМ

Регистрация электрически вызванных рефлексов стременной мышцы (ЭВРСМ)

Регистрация электрически вызванных рефлексов стременной мышцы (ЭВРСМ)

SPEAK

CIS

ACE

Кохлеарная имплантация___________________

Стратегии кодирования речи

1

23

4

5

67 8

9

10

boatboot

bar

but

bat

bet bait

bit

beat

sort

Восприятие гласных при стимуляции отдельного электрода

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ

Электродная система с возможностью введения в улитку медикаментов и стимулирующих агентов

Habenula PerforataHabenula Perforata

Wise et al, The Bionic Ear Institute, 2003.

Нейротрофины и регенерация слухового нерва

НормаГлухота

Регенерация

НВКНВК

ВВКВВК

Биоэлектрический протез, в основе которого лежит прорастание аксональных отростков клеток спирального ганглия в электродную решетку

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ

Новая концепция электрода?

• Регенерированный

нерв.

• Полимерная поверхность

электрода

Рост клетки экспланта спирального ганглия на полирироле

Richardson et al,submitted

• Генная терапия, заключающаяся в искусственной экспрессии RNA

• Генная терапия должна быть применена к клеткам, представляющим интерес

• Изучены гены, вовлеченные в процесс дифференциации волосковых клеток, что позволило идентифицировать факторы, контролирующие экспрессию генов в эти клетки и адаптировать их для генной терапии ВК

• Уже сегодня генные промотеры внедрены в вирусный вектор сцелью последующей генной терапии

НОВЫЕ РАЗРАБОТКИ

Стволовые клетки: тканевой ответ

слеева справа

ST ST

100um

4 недели после трансплантации

RCRC

Coleman et al., 2006

Научные исследования

• Необходимость в увеличении каналов стимуляции

• Усовершенствованный дизайн электродов обеспечивает повышенное переживание нейронов

• Необходимость более тесного контакта между электродами и нейронами– Нейронная протекция– Замена нейронов– Разработка новых электродов

Оптимизация карты программирования

• Пользователи гетерогенны• “Оптимальная” карта отличается у

каждого:• Скорость предъявления• Количество максимумов• Количество каналов• Входное усиление• компрессия (Q)

• Основной вопрос – каким образом должна быть определена «оптимальная» карта ?

Генетический алгоритм

• Holland1 предложил радикально новую стратегию оптимизации: повторение естественной эволюции в сторону оптимизации «организма» за счет:• репродукции / наследования• выживания наиболее приспособленных• мутаций

1 John Holland, Adaptation in Natural and Artificial Systems (reprint, 1992, MIT Press)

Кохлеарная имплантация

• КИ в 12 мес. - 60% ООШ• КИ в 9 мес. - 70% ООШ• КИ в 6 мес. - до 80% ООШ

До 20% - это дети с множественными дефектами развития

• Пластичность

возраст нормализация показателей

старше 3 более 12 мес.

1 год 6 мес.

6 мес. 1 мес.

Кохлеарная имплантация

СПАСИБО!СПАСИБО!