人工耳蝸植入的相關(guān)進展

韓東一 王國建

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·專家筆談·

人工耳蝸植入的相關(guān)進展

韓東一1王國建1

作為人類最偉大的仿生科學(xué)成果之一，人工耳蝸是迄今最成功的用于重建聽覺的植入式電子裝置，全世界已有超過30萬重度聽障人群因接受了人工耳蝸植入而重返有聲世界[1]?；谡６伒纳斫Y(jié)構(gòu)及感音原理，人工耳蝸是將聲音信號轉(zhuǎn)化為電脈沖信號，通過植入耳蝸內(nèi)的電極序列興奮耳蝸內(nèi)殘余的螺旋神經(jīng)節(jié)細胞，重建耳蝸的聽覺功能。

自人工耳蝸問世以來，隨著人們對聽覺生理病理的認知不斷深入，以及精密工藝水平的提高，人工耳蝸軟硬件技術(shù)得以不斷突破，這使得人工耳蝸植入手術(shù)對內(nèi)耳組織結(jié)構(gòu)的保護以及聲音精細結(jié)構(gòu)的重建水平得到顯著提高。由此，植入理念不斷更新，適應(yīng)人群不斷擴大，聲音重建日臻完善。近十年來，人工耳蝸的進展主要體現(xiàn)在人工耳蝸產(chǎn)品研發(fā)、內(nèi)耳畸形患者的人工耳蝸植入、雙側(cè)人工耳蝸植入、殘余聽力保護及聽神經(jīng)病患者的人工耳蝸植入等方面。2013年出臺的中國《人工耳蝸植入工作指南》[2]，在規(guī)范國內(nèi)臨床工作以適應(yīng)人工耳蝸快速發(fā)展上發(fā)揮了積極的作用。本文主要論述人工耳蝸植入的相關(guān)研究進展，以進一步提高臨床醫(yī)師對此的認識。

1 不斷更新的人工耳蝸產(chǎn)品

目前中國市場上的人工耳蝸系統(tǒng)主要來自四家制造商：奧地利MED-EL、澳大利亞的Cochlear、美國的Advanced Bionics、中國的諾爾康(NUROTRON)。過去10年中，人工耳蝸產(chǎn)品的進展主要集中在聲音預(yù)處理和言語編碼策略，以及體內(nèi)植入電極的設(shè)計等，而射頻傳輸、接收器和電極序列改變相對較少。上述公司不斷更新言語處理器以獲得更為自然的聲音體驗。例如：MED-EL的OPUS XS言語處理器運用超精細結(jié)構(gòu)編碼策略，可以同時提取聲音“包絡(luò)”信息和“精細結(jié)構(gòu)”，顯著改善聲音質(zhì)量；而Cochlear的N6聲音處理器運用SmartSoundTmiQ技術(shù)可以智能化進行全自動聲音管理，可在不同聲音環(huán)境下得到最佳效果。

在電極設(shè)計理念上各產(chǎn)品間存在著較大差異，特別是在蝸內(nèi)電極的橫截面大小、長度、總體形狀以及機械性能方面[3]。但總體來說，電極陣列的橫截面在逐步減小，材質(zhì)更加柔軟，因為較粗較硬的電極會增加耳蝸損傷的風(fēng)險。目前的電極陣列近耳蝸基底部的直徑通常為1.0 mm或更小，而尖部則只有0.4 mm或更小。

正常耳蝸的電極植入深度一直是人工耳蝸產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點[4]。有一種觀點認為，基于基底膜的頻率定位原理，如果電極能覆蓋整個基底膜，患者便有可能感受到和正常耳蝸幾乎一致的聲音頻率范圍；另外，電極越長，通道間距越寬，通道間相互干擾越小。奧地利MED-EL公司的電極正是基于此理論，以全覆蓋耳蝸基底膜為目標，將標準電極的長度設(shè)計為31.5 mm，接近耳蝸基底膜的長度。而另一種觀點認為，螺旋神經(jīng)節(jié)細胞的胞體是人工耳蝸電極的主要刺激靶點，僅分布在耳蝸底回和中回的蝸軸中；基于此，澳大利亞Cochlear公司和美國AB公司的電極產(chǎn)品主要覆蓋螺旋神經(jīng)節(jié)細胞胞體分布的區(qū)域，其電極長度較短，且均有預(yù)彎電極產(chǎn)品，植入耳蝸后更靠近蝸軸中的螺旋神經(jīng)節(jié)細胞胞體。

Landsberger等[5]針對MED-EL Standard、MED-EL Flex28、Advanced Bionics HiFocus 1J和Cochlear Contour Advance四種不同長度電極的植入深度以及電極與螺旋神經(jīng)節(jié)細胞位置頻率匹配進行了研究，結(jié)果顯示相對較長的電極可以提供與螺旋神經(jīng)節(jié)細胞特征頻率更加匹配的信號。雖然對此問題仍有爭議，但也要考慮到，電極植入越深，鼓階內(nèi)徑越窄，損傷基底膜和周圍組織的可能性亦增加，可能不利于保留低頻殘余聽力[6]。此外，植入深度還與電極類型有關(guān)，彎電極的植入深度較同長度的直電極更深，因而，根據(jù)電極盤旋的角度來判斷植入深度可能更可靠。

近5年來，以浙江諾爾康為代表的國產(chǎn)人工耳蝸產(chǎn)品相繼問世，逐步成為較成熟的產(chǎn)品，諾爾康人工耳蝸產(chǎn)品的射頻及內(nèi)部部件最關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)基本介于當(dāng)前其它產(chǎn)品的參數(shù)之間[1]；其成功研發(fā)不但打破了國外的技術(shù)壁壘，也因其價格低有望使更多聽障人士從中獲益。同時，由于聲調(diào)信息對于聲調(diào)語言(如漢語普通話)的識別至關(guān)重要，而諾爾康人工耳蝸擁有漢語特色的言語編碼策略，與基于英語和德語為母語者設(shè)計的進口人工耳蝸相比，其更適用于以漢語為母語的中國耳聾人群[7]。

2 不同內(nèi)耳畸形患者的人工耳蝸植入

既往研究發(fā)現(xiàn), 在耳聾人群中約20%的感音神經(jīng)性聾患者存在內(nèi)耳畸形[8]，其分類標準較多，最初是1987年Jackler等[9]基于胚胎學(xué)和放射學(xué)研究提出的分類法，將內(nèi)耳畸形分為Michel畸形、共同腔畸形、耳蝸未發(fā)育、耳蝸發(fā)育不全和Mondini畸形；2013年，Sennaroglu等[10]提出一種新的、更精確詳細的內(nèi)耳畸形分類方法，因更具有臨床應(yīng)用價值而被廣泛接受，他將內(nèi)耳畸形分為下列幾種類型：①Michel畸形，耳蝸和前庭結(jié)構(gòu)完全缺失；②初期聽泡；聽囊發(fā)育不全，無內(nèi)聽道，介于Michel畸形和共同腔之間；③耳蝸未發(fā)育，耳蝸完全缺失；④共同腔畸形，耳蝸與前庭融合呈一囊腔，兩者之間無任何分隔；⑤耳蝸發(fā)育不全，畸形進一步分化，耳蝸與前庭之間被分隔開來，但是耳蝸和前庭比正常小，發(fā)育不全的耳蝸在內(nèi)聽道處類似一小泡狀；⑥不完全分隔(imcomplete partitidn,IP)：包括IP-I型，耳蝸缺乏全部蝸軸及篩區(qū)，耳蝸呈囊狀，伴有擴大的囊狀前庭；IP-II型，即Mondini畸形，耳蝸僅1．5周，中間周與頂周融合成一囊狀頂，伴有前庭水管擴大；IP-III型，耳蝸存在間隔但沒有耳蝸蝸軸，內(nèi)聽道底膨大與耳蝸底回相通，此型是一種X-連鎖遺傳性耳聾，人工耳蝸植入術(shù)中易發(fā)生“井噴”；⑦大前庭水管綜合征；⑧耳蝸孔發(fā)育異常；此外還有前庭畸形、內(nèi)耳道畸形、半規(guī)管畸形。與Jackler分類法相比，Sennaroglu分類法將耳蝸、前庭、半規(guī)管、內(nèi)聽道、前庭和耳蝸導(dǎo)水管畸形進行系統(tǒng)分類，更為科學(xué)和準確。

目前，除迷路缺如、初期聽泡、耳蝸未發(fā)育以外，多數(shù)耳蝸畸形患者通過充分的術(shù)前評估，并采用合適長度和類型的電極也可施行人工耳蝸植入術(shù)，并取得較理想效果。奧地利MED-EL公司研發(fā)出可定制長短(15～31.5 mm)的Flexsoft超軟電極，可根據(jù)具體情況進行植入電極長度的選擇；澳大利亞Cochlear公司也研發(fā)出16～25 mm的系列半環(huán)或全環(huán)電極接觸點設(shè)計的CI422軟直電極，并有全頻設(shè)計，使刺激更為靈活。

此外，術(shù)前準確評估及術(shù)中進行CT實時引導(dǎo)，在個別中耳、內(nèi)耳結(jié)構(gòu)畸形患者，特別是面神經(jīng)位置、耳蝸結(jié)構(gòu)嚴重畸形、內(nèi)聽道與耳蝸交通的人工耳蝸植入術(shù)中，對指導(dǎo)電極插入的徑路、實時判斷電極位置以及避免手術(shù)并發(fā)癥具有重要的指導(dǎo)意義。解放軍總醫(yī)院已有多例經(jīng)術(shù)前影像學(xué)評估、術(shù)中在CT導(dǎo)航下通過面神經(jīng)后方深側(cè)植入電極的成功病例。

值得關(guān)注的是，雖然耳蝸未發(fā)育一直被認為是人工耳蝸植入術(shù)的絕對禁忌證，而在實際臨床工作中有電極誤植入前庭的報道，術(shù)后仍可引出電誘發(fā)聽神經(jīng)復(fù)合動作電位及電誘發(fā)聽性腦干反應(yīng)[11]，提示聽神經(jīng)對于電極刺激有反應(yīng)。

3 雙側(cè)人工耳蝸植入

單側(cè)人工耳蝸植入雖然能夠解決耳聾患者“聽到”聲音的問題，但其對聲源的定位能力較差，特別是在噪聲環(huán)境下獲得目標言語仍存在一定局限性。雙側(cè)人工耳蝸植入可以有效改善上述情況，報道顯示，雙側(cè)人工耳蝸植入者在面對競爭性刺激時聽到言語的能力以及利用空間分離優(yōu)勢來辨別目標言語和競爭言語的能力明顯增強[12]。此外，其聲源定位能力提高可以避免相應(yīng)的安全問題，研究顯示，左右腦發(fā)育模式有益于雙耳聽力模式，僅有單側(cè)聽覺的兒童其整體智力水平較雙耳聆聽的兒童差。

雙耳聽覺對于聲音感知的三個主要作用為投影效應(yīng)、雙耳總和效應(yīng)及雙耳靜噪效應(yīng)[13]，其中，頭影效應(yīng)對于雙側(cè)人工耳蝸植入者的聽覺最重要。當(dāng)言語與噪聲在空間上有分離時就會產(chǎn)生頭影效應(yīng)，例如，來自右側(cè)的背景噪聲將干擾右耳，但頭顱會阻礙部分延伸至左耳的干擾噪聲，因此，頭影效應(yīng)會在受保護的左耳形成較好的信噪比。此外，腦干聽覺神經(jīng)核可以處理來自雙耳信號的時程、振幅及頻譜的差異，有助于言語信號和噪聲的分離，發(fā)揮抑噪效應(yīng)。雙耳在接收相似信號時，會在中樞總和效應(yīng)的影響下，使感知聲音的響度加倍，從而增加對聲音強度和頻率差異的敏感性，改善了安靜和噪聲暴露下的言語可懂度。

因此，通過以上機制，雙側(cè)人工耳蝸植入者可以從復(fù)雜的聽覺環(huán)境中，有效分離出目標信號并確定聲音來源，增加了響度，提高了言語識別力，實現(xiàn)了比單側(cè)人工耳蝸植入更好的聽覺效果。此外，雙耳一次性植入可減少一次手術(shù)和全身麻醉的創(chuàng)傷，降低了醫(yī)療成本；同時，雙側(cè)聽覺系統(tǒng)能夠得到同步康復(fù)和發(fā)育。如果兩次植入間期小于1年，植入兒童的皮質(zhì)活動模式發(fā)育將趨于正常兒童。解放軍總醫(yī)院近年來100余例雙側(cè)植入患兒無一出現(xiàn)手術(shù)并發(fā)癥，證明了雙側(cè)人工耳蝸植入的安全性。

需要注意的是，在完成一側(cè)植入后，禁用電刀以防將已植入的人工耳蝸擊穿；要注意徹底止血，防止失血過多；避免損傷雙側(cè)鼓索神經(jīng)；對老年人術(shù)前要準確評估前庭功能，以免出現(xiàn)前庭失代償。

4 聽神經(jīng)病患者的人工耳蝸植入

聽神經(jīng)病(auditory neuropathy,AN)又稱聽神經(jīng)病譜系障礙(auditory neuropathy specrum disorder,ANSD)，是一種以進行性或間歇性中度到極重度感音神經(jīng)性聽力損失為特征的疾病。該病雖然外毛細胞功能正常，但聽神經(jīng)和中樞聽覺通路上傳入神經(jīng)的活動異常，患者耳聲發(fā)射正常，耳蝸微音電位也能引出反應(yīng)(耳蝸外毛細胞產(chǎn)生的極化與去極化)，但來源于聽覺通路的誘發(fā)反應(yīng)通常是缺失的[2]。

相較于傳統(tǒng)助聽器和藥物治療，人工耳蝸植入對聽神經(jīng)病的干預(yù)效果更為確切。悉尼人工耳蝸植入中心曾為80例聽神經(jīng)病患兒植入人工耳蝸，多數(shù)患兒術(shù)后獲得良好效果[14]。截止至2015年8月，解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉-頭頸外科已經(jīng)完成聽神經(jīng)病患者的人工耳蝸植入30多例，對隨診一年以上的15例患者資料進行總結(jié)，結(jié)果顯示患者的聽閾降低了70 dB，比助聽聽閾改善了15～25 dB，IT-MAIS/AIS比值(滿分為1)顯示，在開機后7個月其覺察能力、感知能力及總體評價均比術(shù)前佩戴助聽器提升近1倍[15]。

病因?qū)W研究認為非遺傳性因素和遺傳性因素均可引起聽神經(jīng)病。早期研究多關(guān)注自身免疫性疾病、感染、中毒、營養(yǎng)代謝障礙等非遺傳性因素。近年來，隨著分子遺傳學(xué)、細胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、生物信息學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，對聽神經(jīng)病相關(guān)的遺傳學(xué)研究逐漸深入。據(jù)估計，40%的病例有遺傳因素[16]，遺傳因素是聽神經(jīng)病的主要致病因素，且多為非綜合征型遺傳。已知的非綜合征型聽神經(jīng)病譜系障礙相關(guān)基因中，OTOF、PJVK等基因表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳，AUNA1基因為常染色體顯性遺傳，AUNX1基因為X-染色體連鎖遺傳，12SrRNATl095C為線粒體相關(guān)的致病突變。

聽神經(jīng)病的病變部位與人工耳蝸植入效果有一定相關(guān)性，2008 年，Starr等[17]提議按病損部位對聽神經(jīng)病分為兩型：聽神經(jīng)病變及聽突觸病變；1999年，Yasunaga等[18]用候選基因的方法將OTOF基因確定為常染色體隱性遺傳非綜合征型語前聾(DFNB9)的致病基因，將OTOF基因確定為第一個與聽神經(jīng)病相關(guān)的致病基因。OTOF基因突變導(dǎo)致帶狀突觸的胞吐作用廢止，病變部位主要位于突觸及突觸前。解放軍總醫(yī)院對先天性聽神經(jīng)病患兒群體研究發(fā)現(xiàn)，OTOF基因突變攜帶率為41.2%[19]。有研究[18]顯示，攜帶該基因突變的聽神經(jīng)病患者人工耳蝸植入可取得較好的效果。如果術(shù)前進行OTOF突變檢測，有助于預(yù)估人工耳蝸植入的療效。

此外，圓窗耳蝸電圖提供了更詳細的記錄耳蝸和第Ⅷ 顱神經(jīng)電位的方法，通過觀察其波形，可對聽神經(jīng)病患者的人工耳蝸植入效果有所提示。失匹配負波能否引出與聽神經(jīng)病患兒言語識別測試結(jié)果具有相關(guān)性，可望成為聽神經(jīng)病患者人工耳蝸植入前的效果預(yù)期指標。術(shù)前電刺激聽性腦干反應(yīng)技術(shù)是另一種被認為可能提示聽神經(jīng)病患者病變部位、預(yù)估植入效果的微創(chuàng)電生理檢查。如果能在術(shù)前的電生理學(xué)檢測特征與植入效果之間建立聯(lián)系，可對更多聽神經(jīng)病患者的聽覺干預(yù)效果提供簡便、無痛且較為準確的預(yù)估。

5 保留殘余聽力的人工耳蝸植入

目前保留殘余聽力的重要性得到共識?？梢哉f，殘余聽力保留技術(shù)及實踐已經(jīng)顯著改變了過去幾年中人工耳蝸植入適應(yīng)證的選擇標準[21]。這主要基于以下幾個原因：①對于年輕患者，特別是兒童，殘余聽力受損可能影響到未來應(yīng)用新技術(shù)或新藥物解決聽力問題的機會；②研究顯示，保存殘余聽力的人工耳蝸植入者獲得的聽覺體驗有更明顯的優(yōu)勢，特別是有利于噪聲背景中的言語識別或音樂欣賞，還可以采用聲電聯(lián)合刺激；③對于大多數(shù)重度高頻聽力損失患者來說保存殘余聽力是可行的，也是衡量其聽覺器官沒有受損的標準。

人工耳蝸植入能否保留殘余聽力與多種因素有關(guān)，其中主要與電極設(shè)計、手術(shù)植入技術(shù)以及術(shù)中術(shù)后激素使用有關(guān)。

為實現(xiàn)殘余聽力的保留，國內(nèi)外人工耳蝸公司均先后設(shè)計研發(fā)出相應(yīng)的無創(chuàng)電極，如：澳大利亞Cochlear研發(fā)的超薄自彎曲及軟尖(Softip)電極組，具有更細的直徑、底部支撐部分、軟尖及光滑的側(cè)壁結(jié)構(gòu)，其彎曲度可匹配自然耳蝸形態(tài)，接近螺旋神經(jīng)節(jié)細胞；奧地利MED-EL公司研發(fā)的采用波浪形布線的超軟電極，以及長達20～31.5 mm的電極長度，可實現(xiàn)插入力量最小及不同形態(tài)耳蝸鼓階的無損傷全覆蓋。先進的無損傷設(shè)計，能夠最大程度地減少電極本身對耳蝸精細結(jié)構(gòu)的損害。

在手術(shù)技術(shù)方面，保留殘余聽力主要依靠包括進極止芯(AOS)插入技術(shù)在內(nèi)的柔手術(shù)植入技術(shù)，其強調(diào)電極植入的方式和速度、開窗部位(圓窗或圓窗前下)、電鉆速度和大小、吸引器的使用以及術(shù)中和術(shù)后應(yīng)用激素等。電極準確植入鼓階而不是前庭階對于能否保留殘余聽力較為關(guān)鍵，同時殘余聽力的保留亦證明耳蝸內(nèi)細微結(jié)構(gòu)未受到明顯損傷。

學(xué)者們重點關(guān)注人工耳蝸植入后的遠期殘余聽力保留情況及其與術(shù)后言語功能的關(guān)系。2004年，Gstoettner等[22]應(yīng)用長電極部分植入，21例患者中18例保留了殘余聽力。解放軍總醫(yī)院戴樸等[23]采用柔手術(shù)方式為29例具有較好低頻殘余聽力的患者植入人工耳蝸，術(shù)后1周，術(shù)側(cè)全部低頻聽力均保留，完全保留率為72.5%，部分保留率為27.5%；其中25例平均隨訪至術(shù)后18個月，術(shù)側(cè)全部低頻聽力均保留，完全保留率為72.0%，部分保留率為28.0%，術(shù)后18個月的檢測結(jié)果提示聽覺言語功能取得了良好的改善，但不同患者獲益程度不同。該研究結(jié)果顯示，微創(chuàng)人工耳蝸植入術(shù)能夠很好的、較長時間保留患者的原有殘余聽力，為患者術(shù)后獲得較好的聽覺言語功能提供了基礎(chǔ)。

綜上所述，人工耳蝸植入的進展使其適應(yīng)證標準及臨床實踐發(fā)生了重大改變，低頻殘余聽力較好、絕大部分耳蝸畸形、聽神經(jīng)病等患者已不再是人工耳蝸植入的禁忌證。保留殘余聽力、聲電聯(lián)合刺激、雙側(cè)人工耳蝸植入等日漸普遍?？梢灶A(yù)見，更先進的言語編碼策略、更新的植入電極設(shè)計、全植入式人工耳蝸的問世將進一步拓寬人工耳蝸植入適應(yīng)證范圍，為更多的耳聾人群帶來更完美的聽覺解決方案。此外，未來可能實現(xiàn)的影像導(dǎo)航下機器人手術(shù)將使遠程人工耳蝸植入術(shù)成為現(xiàn)實；隨著耳聾基因診斷技術(shù)的不斷進步，術(shù)前耳聾基因檢測應(yīng)用于聽神經(jīng)病患者人工耳蝸植入術(shù)后療效評估的重要性將進一步體現(xiàn)。

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(2016-10-25收稿)

(本文編輯 周濤)

10.3969/j.issn.1006-7299.2016.06.002

時間：2016-11-2 16:18

R764.5

A

1006-7299(2016)06-0530-04

1 中國人民解放軍總醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科(北京 100853)

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