1.1.10(1). Cochleaire Implantatie – Werking en uitvoeringen
Print Friendly, PDF & Email

De voorliggende tekst is samengesteld uit geactualiseerde onderdelen van een inmiddels opgeheven website van de Afdeling KNO-heelkunde van het UMC Utrecht. Verschillende medewerkers van de Zorggroep Cochleaire Implantatie aldaar hebben de teksten in de loop van de tijd becommentarieerd.

Voor de vermelding van de toestemmingen voor het plaatsen van de illustraties zie document ‘Verantwoording van de illustraties’ op de homepage van de website en het lijstje aan het eind van dit hoofdstuk.

1.1.10.1(1). Inleiding

Een cochleair implantaat (CI) is een gehoorprothese voor kinderen en volwassenen met zeer grote gehoorverliezen, die te weinig horen met gewone hoortoestellen. Het apparaat wordt geïmplanteerd in het binnenoor en zet spraak en omgevingsgeluiden om in elektrische stroompjes die de gehoorzenuw stimuleren. Dit gebeurt direct, zonder dat gebruik wordt gemaakt van het middenoor en zonder afhankelijkheid van het functioneren van het beperkte aantal haarcellen in het binnenoor. Dit is de meerwaarde die Cochleaire Implantatie biedt in vergelijking met conventionele hoorapparatuur. Een CI bestaat uit een inwendig deel (het implantaat) en een uitwendig deel (de spraakprocessor met de microfoon).

Achtereenvolgens worden besproken de verschillende onderdelen van het CI systeem, de werking ervan, de verschillende methoden om het spraaksignaal te coderen en de mogelijkheden (doelstellingen) van Cochleaire Implantatie. Aan het einde van dit hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van de toekomstige ontwikkelingen op het gebied van Cochleaire Implantatie.

1.1.10.2(1). Onderdelen van een cochleair implantaat (CI)

Een cochleair implantaat (CI) bestaat uit een deel dat zich aan de buitenkant van de schedel bevindt en een deel dat operatief in de schedelwand en in het binnenoor wordt aangebracht.

Het deel dat zich aan de buitenkant van de schedel bij de oorschelp bevindt ziet er uit als een achter-het-oor hoortoestel (Fig.1, producten van vier fabrikanten). Bij een CI is dit ‘hoortoestel’ echter de spraakprocessor waarin de geluiden die via de microfoon binnen komen gecodeerd worden, zodat ze geschikt zijn om in het binnenoor de gehoorzenuw te stimuleren. De gecodeerde signalen gaan naar een – externe- spoel, de zendspoel (‘transmitter’). Dit is in de afbeeldingen hieronder het ringetje of het ronde dopje.

 

Fig.1. Achter-het-oor spraakprocessoren van vier fabrikanten.

Direct achter het oor, onder de huid, bevindt zich het eigenlijke implantaat. Dit bestaat uit een ‘interne’ spoel en een stimulator (Fig.2 en Fig.3). In beide afbeeldingen is – in de hand – links de interne spoel te zien en rechts de stimulator. In de interne spoel bevindt zich een ringvormige ontvanger (antenne) met in het midden daarvan een magneetje waartegen de zendspoel die zich op de schedel bevindt, gefixeerd wordt. De zendspoel (de ronde dopjes in Fig.1) zendt de gecodeerde informatie uit de processor naar de antenne in de interne spoel. Die informatie wordt vervolgens doorgestuurd naar het titanium doosje aan de rechter zijde van het vastgehouden gedeelte van het implantaat (in de Fign.2 en 3).

Fig.2. Interne spoel, met zendspoel (het dopje) er tegen aan geklikt.


Fig.3. Interne spoel met elektrodenbundel en aardelektrode.

Vanuit de zendspoel (de doosjes) gaan twee zorgvuldige gecoate elektrische kabeltjes. Het ene kabeltje (Fig.3) is in feite een bundel afzonderlijke metalen draadjes, de elektroden. Aan het eind van deze bundel bevindt zich een reeks geleidende ringetjes die van elkaar gescheiden zijn door sterk elektrisch isolerend materiaal. De elektroden, dus de metalen draadjes, eindigen elk op een ringetje. Het kabeltje, met aan het einde de reeks ringetjes, wordt door het rotsbeen heen in het slakkenhuis geschoven (Fig.4. en Fig.5).

Fig.4. Positie elektrodenbundel in het binnenoor.

 

Fig.5. Positie elektrodenbundel in het slakkenhuis.

De stroompjes zijn zo zwak dat je ze niet kunt voelen. Ze zijn echter wel voldoende sterk om de zenuwcellen te prikkelen en een geluidsensatie op te roepen. In Fig.4 is achter de processor ook het tweede kabeltje te zien, de aardelektrode. Deze zorgt ervoor dat er elektrische stroompje kunnen lopen zodat de zenuwcellen geactiveerd worden.

1.1.10.3(1). Hoe werkt een cochleair implantaat (CI)?

In een normaal functionerend slakkenhuis bevinden zich in de lengterichting, op het basilaire membraan (Fig.6), rijen haarcellen die met hun bewegingen de zenuwvezels activeren. Hoge tonen worden aan het begin (bij het ovale venster) geregistreerd en lage aan het eind. Bij doofheid zijn de haarcellen grotendeels uitgeschakeld. De zenuwvezels die met de haarcellen verbonden zijn kunnen dus niet meer geactiveerd worden wanneer geluid wordt aangeboden.

Fig.6. Doorsneden door het slakkenhuis.

In een cochleair implantaat (CI) gaat het er om de ‘oude situatie’ enigszins te herstellen. Daartoe wordt tijdens een chirurgische ingreep een heel flexibel draadje (Fig.7) in het slakkenhuis geschoven (Fig.8). Dat draadje bestaat vooral uit siliconen materiaal, met daarin een aantal heel dunne elektrisch geleidende draden, die onderling geisoleerd in de siliconen liggen.

Fig.7. Elektrodenbundel.

 

Fig.8. Elektrodenbundel in het slakkenhuis geschoven.

Elk elektrisch draadje in die bundel eindigt op een metalen stripje aan de buitenkant van de bundel, de elektrode. De metalen stripjes zijn van elkaar gescheiden door sterk elektrisch isolerend materiaal (Fig. 8). Op deze manier komt elke elektrode op een afzonderlijke plaats in het slakkenhuis terecht en kunnen de zenuwvezels die zich daar bevinden in afzonderlijke groepen elektrisch gestimuleerd worden. Dit is het principe van Cochleaire Implantatie.

De bundel elektroden is verbonden met de spraakprocessor die zich ‘buiten’ achter de oorschelp bevindt. In de spraakprocessor worden de binnenkomende geluiden (omgevingsgeluiden en spraak) zodanig gecodeerd dat voor de hoge tonen in het geluid de elektroden aan het begin van het slakkenhuis geactiveerd worden voor de lage tonen de elektroden aan het eind, in gelijke stappen van hoog naar laag. Op deze wijze wordt de ‘oude situatie’ in zoverre hersteld dat niet meer afzonderlijke zenuwvezels geactiveerd worden, maar groepen van zenuwvezels, maar wel in dezelfde volgorde als bij een goed gehoor.

In de begintijd van Cochleaire Implantatie heeft men sterk getwijfeld aan de mogelijkheden om, bij een zo grove verdeling van frequenties in het binnenoor, geluiden te herkennen en spraak te verstaan. Het wereldwijde succes van Cochleaire Implantatie heeft alle twijfels daarover weggenomen. Dat is ook een verdienste van de hersenen, het ‘brein’, dat in staat is zeer beperkte informatie heel specifiek te interpreteren. Het aantal elektroden, zolang het er maar meer dan 4 tot 6 zijn, speelt daarbij geen grote rol. Het brein is een bepalende factor voor het profijt dan men met een CI heeft.

Wanneer tijdens de operatie het CI is geplaatst moet er nog wel het een en ander aan het apparaat ingesteld worden. De stroomsterktes moeten uiteindelijk zo ingesteld zijn dat de geluiden goed gehoord worden, maar ook weer niet zo sterk dat de geluiden onaangenaam hard klinken. Deze afregeling van de spraakprocessor vindt enkele weken na de operatie plaats.

1.1.10.4(1). Spraakprocessor

In de microfoon worden de binnenkomende geluiden omgezet in elektrische signalen. Die elektrische signalen worden in de spraakprocessor vervolgens zo gecodeerd dat de verschillende frequenties van die geluiden goed verdeeld zijn over de elektroden, dus zó dat de hoge tonen op de elektroden aan het begin in het slakkenhuis komen en de lage aan het eind. Bij een /s/ klank bijvoorbeeld moeten alleen de elektroden aan het begin van het slakkenhuis gestimuleerd worden, terwijl voor een /z/ klank, waarbij laagfrequente stem meeklinkt, ook een elektrode aan het eind van het slakkenhuis signalen moet afgeven (Fig. 9 en 10).

Fig.9. Elektrodenbundel in een ‘opengewerkt’ slakkenhuis.

 

Fig.10. Frequentiecodering in het slakkenhuis.

De spraakprocessor zorgt er verder voor, wanneer deze goed is ingesteld, dat de elektrische signalen niet te zacht (onhoorbaar) zijn, maar ook weer niet te hard, want dat geeft een onaangename prikkeling. De spraakprocessor is het besturingssysteem van het CI. Feitelijk kunnen bijna alle grootheden die voor het efficiënt activeren van de zenuwvezels van belang zijn met behulp van een PC en speciale software ingesteld worden. De gecodeerde signalen worden ‘overgestuurd’ naar de interne processor. Deze genereert de elektrische stroompjes die de betreffende elektroden stimuleren.

Sommige instelmogelijkheden zijn vastgelegd in het ontwerp van het CI en zijn dus bepaald door de fabrikant. Tot die instellingen behoren het aantal elektroden (de zwarte ringetjes in de eerste afbeelding) en de breedte van de filters. Daarbij horen ook de ‘codeerstrategieën. Dit is het softwareprotocol waarin de aansturing van de elektroden als geheel is vastgelegd. De verschillende elektroden kunnen gelijktijdig worden aangestuurd, kort na elkaar of volgens ingewikkelder protocollen. Aan de verschillende keuzes ligt meestal een theorie over de werking van het gehoor ten grondslag.

Een aantal instellingen worden door de audioloog in overleg met de patiënt vastgelegd. De belangrijkste daarvan zijn de drempelniveaus (de T-niveaus, ‘T’ van ‘Threshold’) van de verschillende elektroden en de niveaus van ‘aangename’ luidheid (de C-niveaus, ‘C’ van ‘Comfort’). Met een CI kunnen namelijk geluiden, ook zachte geluiden, net zo hard ingesteld worden als men maar wil door de bijbehorende stroomsterkte op te voeren. De stroomsterktes worden echter zo ingesteld dat zachte geluiden net hoorbaar zijn (instelling van de T-niveaus) en harde geluiden net niet te hard zijn (de C-niveaus). In aanvulling hierop kan de patiënt zelf gebruik maken van een soort volumeregelaar die zich op de ‘rug’ van de processor bevindt. Met deze regelaar kunnen zachte geluiden zo ingesteld worden dat ze iets duidelijker of iets minder duidelijk hoorbaar zijn. De harde geluiden blijven even sterk.

Vaak bevindt zich in de spraakprocessor geavanceerde software waarmee het storend achtergrondgeluid onderdrukt kan worden. Die mogelijkheid kan door de gebruiker aan- en uitgeschakeld worden.

1.1.10.5(1). Typen en uitvoeringen van cochleaire implantaten

De belangrijkste fabrikanten van cochleaire implantaten zijn

Elk van deze fabrikanten brengt standaard verschillende uitvoeringen van een CI op de markt, met verschillende voorzieningen:

  • CI met de microfoon en spraakprocessor achter het oor uitvoering (AHO – BTE) – voor volwassenen
  • Met aansluiting voor soloapparatuur (FM systemen) die worden gebruikt om het horen in vergaderingen, klaslokalen en ruimten met een structureel hoog lawaainiveau te verbeteren
  • Met aansluiting voor een persoonlijke audiosnoer bij gebruik van een iPod, Walkman of draagbare radio
  • Meerdere programma’s (voor een stille omgeving en in lawaai)
  • Meerdere codeerstrategieën
  • MRI veilig bij 0.2, 1.0 and 1.5 Tesla, afhankelijk van de lokale veiligheidsvoorschriften.
  • Bescherming tegen sproei- en spatwater
  • Uitvoering in verschillende kleuren

Meestal is ook aanwezig ‘Neural Response Telemetry’. Dit is een techniek waarmee de zenuwontladingen (actiepotentialen) die door de elektrostimulatie worden opgewekt geregistreerd worden en vervolgens weer teruggezonden worden naar de spraakprocessor. Die signalen worden met behulp van een PC en speciale software uitgelezen. Op deze manier kan de audioloog, onafhankelijk van de medewerking van de patiënt, een (eerste) schatting maken van de stroomsterktes die nodig zijn voor een goede sterkteverdeling van harde en zachte geluiden.

Specifieke informatie over typen en uitvoeringen is te vinden op de betreffende websites.

De producten van de verschillende fabrikanten leveren vergelijkbare prestaties.

 Fig. 1  Overname afbeeldingen met toestemming (4x)
 Fig. 2  Advanced Bionics – Toestemming
 Fig. 3, 4 en 5  Cochlear Limited (voor het gebruik van deze afbeelding is toestemming verkregen)
 Fig. 6  https://kabilansripathy.wikispaces.com/The+Ear
 Fig. 7 en 8  Cochlear Limited (voor het gebruik van deze afbeelding is toestemming verkregen)
 Fig. 9  www.pinterest.com
 Fig. 10  Cochlear Limited (voor het gebruik van deze afbeelding is toestemming verkregen)

 

Auteur

Lamoré

Revisie

december 2017