Кохлеарные имплантаты и их роль в слуховом тестировании на стволы мозга

Кохлеарные имплантаты и тестирование слухового ответа на мозговые стволы (ABR) являются двумя столпами современной аудиологии, каждый из которых играет отличную, но дополняющую роль в управлении тяжелой и глубокой потерей слуха. Кохлеарные имплантаты восстанавливают доступ к звуку путем непосредственного стимулирования слухового нерва, в то время как тестирование ABR обеспечивает объективное измерение нейронной функции от улитки через ствол мозга. Вместе они позволяют клиницистам идентифицировать кандидатов, которые получат наибольшую выгоду от имплантации и оптимизировать программирование устройств для долгосрочных результатов. В этой статье исследуется механика каждой технологии, объясняется, как тестирование ABR направляет решения о кохлеарных имплантатах, и обсуждаются новые методы, которые совершенствуют это партнерство.

Что такое кохлеарные имплантаты?

Кохлеарный имплантат — сложное электронное устройство, которое обходится без поврежденных волосковых клеток во внутреннем ухе, чтобы доставить электрическую стимуляцию непосредственно на слуховой нерв. В отличие от слуховых аппаратов, которые просто усиливают звук, кохлеарные имплантаты преобразуют акустические сигналы в электрические импульсы, которые мозг интерпретирует как звук. Система состоит из двух основных частей: внешнего процессора, который носят за ухом или на теле, и внутреннего приемника-стимулятора, хирургически помещённого под кожу и прикрепленного к временной кости.

Компоненты и как они работают

Внешний процессор содержит микрофон, который захватывает окружающий звук, речевой процессор, который оцифровывает и фильтрует сигнал в полосы частот, и катушку передатчика, которая посылает обработанный сигнал через кожу через радиочастотные волны. Внутренний компонент включает приемник, который декодирует сигнал, и электродный массив, который втиснут в scala tympani улитки. Электроды в разных положениях вдоль массива стимулируют спиральные ганглиозные клетки, которые являются нейронами первого порядка слухового нерва. Активируя специфические электроды на основе частотного содержимого, имплант имитирует нотопическую организацию нормальной улитки.

Кандидатура и выбор пациентов

Кохлеарные имплантаты обычно показаны для лиц с двусторонней умеренной до глубокой сенсорной потерей слуха, которые получают ограниченную пользу от слуховых аппаратов. Критерии кандидатуры расширились за эти годы; сегодня многие клиники рассматривают имплантацию для пациентов с чистыми тонами в среднем до 70 дБ HL и оценкой распознавания предложений ≤ 60 % в лучшем состоянии. Младенцы в возрасте девяти месяцев могут быть имплантированы после всесторонней оценки, и взрослые любого возраста могут быть рассмотрены, если они соответствуют аудиологическим и медицинским критериям. Многопрофильная команда - включая отолога, аудиолога, патолога речевого языка и психолога - оценивает кандидатов для обеспечения реалистичных ожиданий и адекватной поддержки.

Хирургическая процедура и восстановление

Имплантация проводится под общей анестезией, как правило, в качестве амбулаторной процедуры, которая занимает от двух до четырех часов. Хирург делает послеаурикулярный разрез, создает костную скважину для приемника и выполняет кохлеостомию или вставляет электрод через круглое окно. Введение электрода тщательно контролируется интраоперационно, чтобы свести к минимуму травму кохлеарных структур. Большинство пациентов возвращаются домой в тот же день с компрессионной повязкой. Устройство активируется через три-шесть недель, что позволяет хирургическому участку заживать. Первичное картирование (программирование) устанавливает порог и уровни комфорта для каждого электрода, а последующие назначения уточняют карту, поскольку пациент адаптируется к электрическому слуху.

Результаты и выгоды

Результаты широко варьируются в зависимости от возраста при имплантации, продолжительности глухоты, остаточного нервного здоровья и обязательств по реабилитации. Многие дети достигают открытого восприятия речи и развивают разговорный язык, сравнимый со сверстниками с нормальным слухом. Взрослые часто сообщают об улучшении понимания речи в тишине, при этом многие восстанавливают способность разговаривать по телефону. Двусторонние имплантаты могут улучшить локализацию звука и прослушивание в шуме. В то время как кохлеарные имплантаты не восстанавливают нормальный слух, они обеспечивают осмысленный слуховой сигнал, который поддерживает общение, социальное участие и качество жизни.

Аудиторное тестирование ответа на мозговую стволу

Аудиторное тестирование на мозговую стволовую реакцию (ABR) - это электрофизиологическая мера, которая регистрирует нейронную активность, генерируемую слуховым нервом и стволом мозга в ответ на звук. Это неинвазивный, объективный тест, который не требует активного участия пациента, что делает его особенно ценным для новорожденных, младенцев и людей, которые не могут надежно реагировать на поведенческие тесты слуха.

Физиологическая основа ABR

Когда к уху предъявляется щелчок или короткий всплеск тона, вдоль слухового пути происходит синхронизированное нервное возбуждение: сначала в слуховом нерве (волна I), затем в кохлеарном ядре (волна II), превосходном оливарном комплексе (волна III), боковом лемниске (волна IV) и нижней колликуле (волна V). Эти пять-семь волн появляются в течение первых десяти миллисекунд после начала раздражения. Задержка и амплитуда каждой волны отражают целостность и сроки передачи нейронов. Аномалии, такие как задержки межволновых интервалов или отсутствующие волны указывают на конкретные участки патологии.

Как выполняется тест

На кожу головы помещаются небольшие электроды — обычно в вершине (Cz), мастоиды (A1/A2) и лбу (земля) — для улавливания потенциалов дальнего поля. Пациент спокойно отдыхает или спит; краткий сеанс тестирования продолжительностью 20—60 минут может потребовать седации для маленьких детей. Акустические стимулы доставляются через наушники со скоростью от 11 до 37 в секунду. Ответы усиливаются, фильтруются (обычно 100—3000 Гц) и усредняются на сотни или тысячи разверток для извлечения нейронного сигнала из фонового шума ЭЭГ.

Интерпретация волновой формы

Нормальная форма волны ABR показывает четкие, воспроизводимые волны I, III и V. Наиболее устойчивым пиком является волна V, латентность которой изменяется с интенсивностью и частотой стимула. Отсутствие волн после волны I предполагает дисфункцию слухового нерва или ствола мозга; нынешняя волна V с задержкой задержки указывает на замедленную проводимость, часто из-за демиелинизирующих или сжимающих поражений. Клиницисты оценивают абсолютные латентности, межпиковые латентности (I-III, III-V, I-V) и амплитуды соотношений (V/I) для локализации места поражения.

Клинические применения

Тестирование ABR является золотым стандартом для последующего наблюдения за скринингом слуха новорожденных, диагностики расстройства спектра слуховой нейропатии (ANSD), выявления ретрокохлеарной патологии, такой как акустическая неврома, и интраоперационного мониторинга во время операции по углам церебеллопонтина. Он также используется для оценки порогов слуха в труднопроверяемых популяциях путем построения задержки волны V по сравнению с интенсивностью (функция задержки-интенсивности).

Роль тестирования ABR в оценке кохлеарных имплантатов

Тестирование ABR играет ключевую роль на протяжении всего пути кохлеарного имплантата — от первоначальной оценки кандидатуры до послеоперационного программирования и мониторинга результатов.

Предварительная оценка кандидатуры

Перед имплантацией тестирование ABR подтверждает функциональную целостность слухового нерва и путей ствола мозга. У пациентов с глубокой потерей слуха хорошо сформированный ABR с настоящими волнами I-V указывает на то, что слуховой нерв проводит сигналы синхронно, что является благоприятным прогностическим признаком. И наоборот, отсутствующий ABR предполагает, что слуховой нерв не реагирует на акустическую стимуляцию, но это не исключает имплантации, поскольку кохлеарный имплант обходит волосковые клетки для стимуляции нерва напрямую. Несколько исследований показывают, что даже пациенты с отсутствующими ABR могут достичь отличного речевого восприятия с кохлеарными имплантатами, особенно если отсутствие связано с кохлеарной дисфункцией, а не с нервной дегенерацией. Однако, если результаты ABR предполагают дефицит кохлеарного нерва или аномалию ствола мозга, МРТ-визуализация заказана для подтверждения наличия кохлеарного нерва перед продолжением.

Прогнозирование результатов восприятия речи

Меры АБР до имплантации коррелировали с послеоперационным речевым восприятием. Более надежные нейронные реакции, такие как большие амплитуды волн V и более короткие латентности, связаны с лучшими результатами как у детей, так и у взрослых. Электрически вызванные слуховые реакции ствола мозга (EABR), полученные путем стимуляции кохлеарного имплантата внутриоперационно, также могут прогнозировать результаты. EABR, который демонстрирует четкие, хорошо сформированные волны с низкими порогами, является положительным показателем. И наоборот, отсутствующие или плохо сформированные EABR могут вызывать опасения по поводу нейронной жизнеспособности, хотя они автоматически не исключают выгоду.

Внутриоперационный мониторинг

Во время операции по кохлеарному имплантату хирурги часто используют мониторинг EABR для проверки правильного расположения электродного массива и адекватной стимуляции слухового нерва. Пока пациент находится под анестезией, но имплантат размещен, хирургическая команда доставляет короткие электрические импульсы через выбранные электроды и записывает ответы от электродов кожи головы. Сильная, воспроизводимая форма волны EABR подтверждает, что электродный массив находится в улитке и что нерв функционально связан. Если ответы отсутствуют или очень слабы, хирург может перепозиционировать массив. Эта обратная связь в реальном времени улучшает хирургическую точность и может помочь предотвратить непреднамеренное размещение в модиол или вставку в вестибюль.

Послеоперационное программирование и корректировка

После активации ABR и EABR остаются полезными для точной настройки MAP имплантата. У маленьких детей, которые не могут обеспечить надежную субъективную обратную связь, пороги EABR могут оценивать уровни T (порог) и C-уровни (комфортная громкость). Клиницисты используют технику под названием «картирование порога EABR» для установления начальных уровней стимуляции, которые безопасны и удобны. Кроме того, наклон функции входа-выхода EABR (рост амплитуды с увеличением тока) может указывать, насколько хорошо нерв реагирует на электрическую стимуляцию, направляя решения о динамическом диапазоне и скорости стимуляции. Со временем повторные меры EABR могут отслеживать нейронную пластичность и обнаруживать изменения, которые могут потребовать переназначения.

Прогресс в технологиях ABR для кандидатов на кохлеарные имплантаты

Недавние технологические и методологические инновации расширили возможности тестирования ABR в кохлеарных имплантатах, сделав процесс более точным и удобным для пациентов.

Стимулы Chirp

Традиционные стимулы клика сначала стимулируют базальную улитку, вызывая небольшую временную дисперсию по мере движения волны к вершине. Стимулы Chirp предназначены для компенсации этой задержки движущейся волны, обеспечивая более синхронную доставку низких частот раньше и высоких частот позже, так что нейронная активность из всех кохлеарных областей достигает ствола мозга более синхронно. Результатом является более крупная, более надежная волна ABR V при более низкой интенсивности, что позволяет более точную пороговую оценку у младенцев и пациентов с тяжелой потерей слуха. Для кандидатов на кохлеарный имплантат, чирп-эвокед ABR может помочь дифференцировать кохлеарные и нервные причины отсутствующих кликовых ответов.

Аудиторные устойчивые государственные меры реагирования (АССР)

ASSR является альтернативным электрофизиологическим методом, который использует амплитудно-модулированные или частотно-модулированные тона для выявления устойчивых вызванных потенциалов на частоте модуляции. В отличие от ABR, который показывает переходный ответ, ASSR может обеспечить оценки пороговых частот в широком диапазоне аудиометрических частот (250-8000 Гц) без необходимости сотрудничества с субъектом. Для кандидатов на кохлеарные имплантаты ASSR особенно полезен, когда ABR отсутствует или ненадежен. Исследования сообщают о хорошей корреляции между пороговыми значениями ASSR и поведенческими порогами у детей с глубокой потерей слуха, и ASSR может использоваться для мониторинга остаточного слуха в противоположном ухе.

Электрический слуховой ответ на мозговые стволы (EABR) с расширенной обработкой

EABR остается золотым стандартом интраоперационной оценки, но новые алгоритмы обработки улучшили соотношение сигнал/шум и сократили время получения. Алгоритмы отторжения артефактов, которые отфильтровывают электрические помехи от самого имплантата, позволяют более четко визуализировать нейронные реакции даже на высоких уровнях стимуляции. Кроме того, объединение EABR с телеметрией нейронного ответа (NRT) или электрически вызванными потенциалами сложного действия (ECAP) дает полную картину реакции слухового нерва на электрическую стимуляцию на уровне одного электрода.

Изображение и интеграция ABR

Передовые методы визуализации, такие как диффузионная тензорная визуализация (ДТИ) слуховой ствола мозга и функциональная МРТ (фМРТ), начинают дополнять результаты ABR. Например, пациент с отсутствующим ABR, но видимым кохлеарным нервом на МРТ высокого разрешения может по-прежнему быть отличным кандидатом на имплантат. И наоборот, если ДТИ показывает отсутствующие тракты белого вещества в слуховой стволе мозга, прогноз может быть хуже. Интеграция этих данных с ABR и EABR создает мультимодальную оценку, которая улучшает выбор кандидата и консультирование.

Заключение

Кохлеарные имплантаты и тестирование слухового ответа на стволы мозга неразрывно связаны в современном управлении глубокой потерей слуха. ABR обеспечивает объективное окно в функциональное состояние слухового нерва и ствола мозга, направляя решения о кандидатуре до имплантации, интраоперационное позиционирование и послеоперационное программирование. Достижения, такие как раздражители, ASSR и улучшенные методы EABR, сделали это партнерство еще более мощным, позволяя клиницистам достигать лучших результатов для более широкого круга пациентов. По мере развития технологий интеграция электрофизиологии, визуализации и инноваций в устройствах обещает еще больше усовершенствовать искусство и науку кохлеарной имплантации, помогая большему количеству людей слышать мир вокруг них.

Для получения более подробной информации, обратитесь к ресурсам кохлеарных имплантатов Управления по контролю за продуктами и лекарствами США , Американской ассоциации речевого языка-слышащего ABR (портал практики ABR и Национального института по глухоте и другим расстройствам связи .