陳抗松 虞幼軍 周道民 賴彥冰 張國義 劉致濱 何錦潮 陳慧琴 孫愷

人工耳蝸植入是目前成人和兒童雙側(cè)重度感音神經(jīng)性聾聽覺補(bǔ)償?shù)淖钣行侄?，?984年美國藥品與食物管理局(FDI)正式批準(zhǔn) 3M/House植入投入臨床應(yīng)用以來，迄今全球約40 萬人植入了人工耳蝸[1]。 從 1995 年多通道人工耳蝸引進(jìn)我國以來，截止2013年，我國約有3萬例嚴(yán)重感音神經(jīng)性聾患者接受了人工耳蝸植入[2]。由于植入人數(shù)的增加和設(shè)備的使用期限較長，相當(dāng)數(shù)量的人工耳蝸植入者可能在植入后罹患與植入無關(guān)的的惡性腫瘤并且需要接受放射治療。廣東省是全世界鼻咽癌最高發(fā)的地區(qū)，尤其以中部和西部的肇慶、佛山和廣州高發(fā)，最高發(fā)病率甚至達(dá)到25.12/10萬[3]。鼻咽癌的治療是以放療為主的綜合治療，不少患者放療后可能合并重度感音神經(jīng)性聾需要植入人工耳蝸，而植入后的患者仍然面臨復(fù)發(fā)風(fēng)險需要行二次放療。因此，廣東地區(qū)人工耳蝸植入后接受放射治療者將來可能會愈來愈多。由于人工耳蝸包含集成電路，有可能會因放射治療而受損，因此，本研究擬通過對人工耳蝸植入后的模型模擬鼻咽癌放射方案進(jìn)行照射，檢測放療后人工耳蝸電子元件的穩(wěn)定性，探討放療對人工耳蝸設(shè)備的安全性，以指導(dǎo)人工耳蝸植入者放療方案的制定。

1 材料與方法

1.1建立人工耳蝸植入模型 將已測試確定完好的3個CS-20A型人工耳蝸植入體(杭州諾爾康公司)在顯微鏡(Zeiss,V700)下按經(jīng)典的開放乳突-面隱窩經(jīng)圓窗入路分別植入3個成人尸頭(非鼻咽癌患者)，分別為模型A、B、C；植入成功后將尸頭浸泡入生理鹽水中測試人工耳蝸電極阻抗。

1.2鼻咽部放射治療方案

1.2.1體位固定及CT掃描人工耳蝸 將尸頭模型仰臥于頭頸肩定位體架上，以熱塑頭頸模固定。每例模型均以1 mm 層厚進(jìn)行定位CT掃描，掃描范圍從頭頂至C2下緣，再將CT掃描圖像傳入Ecilps 治療計劃系統(tǒng)(treatment planning system，TPS)進(jìn)行圖像處理及放療計劃設(shè)計。

1.2.2勾畫放療靶區(qū)和危及器官 模型A以人工耳蝸植入體作為照射中心靶區(qū)(圖1)；模型B模擬鼻咽癌照射模式，照射靶區(qū)包括鼻咽部、咽旁間隙、翼腭窩、鼻腔和上頜竇的后三分之一、蝶竇底壁、后組篩竇、顱底、斜坡等，人工耳蝸植入體作為危及器官勾畫(圖2)；其他危及器官則包括腦干、視神經(jīng)及視交叉、晶體、眼球、內(nèi)耳、顳葉、脊髓、下頜骨、腮腺、顳頜關(guān)節(jié)等。

1.2.3復(fù)位確定照射中心并實施放療 在X光模擬機(jī)下將模型A、模型B移位至照射靶區(qū)中心位置(圖3)，在頭頸模上標(biāo)線，標(biāo)記為照射中心；模型A:放療總劑量80 Gy,每周5次，每次2 Gy,分40次約8周完成；模型B：模擬鼻咽癌照射模式，以鼻咽部為照射中心靶區(qū)，放射總劑量70 Gy,每次2 Gy,每周5次，分33次，約6.5周完成；模型C：不做任何放療處理。

1.3放療后人工耳蝸性能檢測 放療方案完成后當(dāng)天每個模型取出人工耳蝸植入體，用諾爾康檢測系統(tǒng)軟件測試植入體阻抗、輸出電流幅度。

1.3.1打開諾爾康人工耳蝸植入體檢測系統(tǒng)軟件，設(shè)置參數(shù)為編碼模式HR-I CS1，系統(tǒng)模式N-channel，調(diào)節(jié)臨床值，以設(shè)置對應(yīng)的理論值刺激電流，測量電極阻抗(Z)。

1.3.2用示波器采集卡在標(biāo)準(zhǔn)電阻上(1 kΩ)讀出相應(yīng)通道的刺激信號的電流幅度值(I)，計算輸出電流幅度的偏差百分比X：

Xi= ∣(I1-I2)/I1∣ × 100%

(公式1)

其中I1為照射開始之前測量植入體電極的輸出電流幅度，I2為照射之后植入體電極的輸出電流幅度，i=1,2,3…24 為電極通道序號。輸出電流為幅度偏差的參考值，輻射劑量照射之后，測量植入體電極的輸出電流，計算輸出電流脈沖幅度與參考值的偏差百分比。如果輸出電流與參考值的偏差百分比在±10%內(nèi)(含10%和-10%)，則植入體被認(rèn)為功能正常。輸出電流的測量和計算按照人工耳國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)YY0989.7-2017和國際標(biāo)準(zhǔn)ISO14708-7中6.1-6.2節(jié)的要求進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1實驗前后人工耳蝸電極阻抗比較 實驗前和實驗完成后3個人工耳蝸植入體都能在正常條件下啟動，電極阻抗測量結(jié)果均在正常范圍內(nèi)(表1)。

表1 模型A、B、C 3個人工耳蝸植入體實驗前后各電極(MP1+2模式)阻抗值(kΩ)

圖4 放療后三個模型人工耳蝸輸出電流偏差百分比 點狀代表24個電極,輸出電流偏差百分比均在正常范圍內(nèi)

2.2實驗前后人工耳蝸植入體輸出電流幅度比較 完成放療后，分別計算三個模型所有通道、刺激幅度、正負(fù)相位下的電流值與初始值的偏差，記錄偏差的最大值、最小值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。模型A和B完成計劃劑量的放射后，與模型C比較，三者輸出電流偏差百分比的絕對值均小于10%(圖4，表2)。

表2 實驗前后模型A、B、C人工耳蝸輸出電流偏差比較(%)

3 討論

人工耳蝸植入設(shè)備可以長期運轉(zhuǎn)，術(shù)后3年植入體保存率超過99%，據(jù)估計術(shù)后11年只有2%的植入體會由于電極問題需要重新編程[4]。在人工耳蝸設(shè)備故障事件中，很少需要更換該設(shè)備，因此，預(yù)

圖1 模型A CT圖像 紅線區(qū)域是放療靶區(qū),為人工耳蝸植入處圖2 模型B CT圖像中勾畫的放療靶區(qū) 紅線區(qū)域是放療靶區(qū),為鼻咽部圖3 CT掃描復(fù)位定位放療靶區(qū) 可準(zhǔn)確反映植入體位

計植入體有數(shù)十年的使用期限。而現(xiàn)今腫瘤發(fā)病率增加，不排除人工耳蝸植入以后罹患腫瘤需要行放射治療者。特別是廣東地區(qū)鼻咽癌高發(fā)，而鼻咽癌患者預(yù)后好，生存期長，但放療后常出現(xiàn)耳聾且腫瘤仍有復(fù)發(fā)可能，故此類患者人工耳蝸植入后需要放射治療的病例將來更為常見。

鼻咽癌經(jīng)調(diào)強(qiáng)放射治療和/或化療后5年生存率高，但仍有部分鼻咽癌患者出現(xiàn)局部、區(qū)域復(fù)發(fā)或遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移[5]，而以放療為主的綜合治療仍是鼻咽癌復(fù)發(fā)后主要的治療方法。值得注意的是，過度的放射劑量照射可能引起器官結(jié)構(gòu)和功能的部分或全部喪失，Yilmaz等[6]統(tǒng)計19例頭頸部腫瘤患者放射治療后的并發(fā)癥，有超過47%的患者在放療后1年內(nèi)出現(xiàn)了感音神經(jīng)性聽力損失。最近有研究認(rèn)為在頭頸部腫瘤的放療過程中，即便是立體定位調(diào)強(qiáng)放療，因為存在擺位誤差的原因，耳蝸仍會受到不確定性的劑量照射，從而增加耳蝸受損的風(fēng)險[7]。有報道對鼻咽癌放療后出現(xiàn)重度感音神經(jīng)性聾合并顳骨壞死的患者行顳骨次全切除術(shù)，同期植入人工耳蝸并封閉耳道，術(shù)后生活質(zhì)量明顯提高[8]。

人工耳蝸植入體是集成電路組成的復(fù)雜的電子裝置，受到輻射后可能被損壞。目前文獻(xiàn)檢索國內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)電離輻射對人工耳蝸影響的相關(guān)研究報道，1995年國外文獻(xiàn)報道[4]，一例75歲的長期耳聾男性患者已植入人工耳蝸但被診斷為未知原發(fā)灶的腺癌，主要為孤立性腦轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)診至放射腫瘤科，全腦分12次接受了中劑量36 Gy的照射，人工耳蝸設(shè)備的內(nèi)部組件包含在放療靶區(qū)域中，放療后患者反應(yīng)良好，再生存了18個月，在此期間患者的聽力仍然保持穩(wěn)定，但沒有對其植入體進(jìn)行相關(guān)檢測。之后國外有學(xué)者[9]對Cochlear公司提供的人工耳蝸植入體進(jìn)行了電離輻射，并測試其功能故障和效用損失，發(fā)現(xiàn)放射總劑量小于80 Gy時，人工耳蝸電子元件功能正常；總劑量達(dá)106 Gy時出現(xiàn)輸出電流幅值下降，總劑量達(dá)111 Gy時電極阻抗測不出。還有其它學(xué)者[10]針對Cochlear人工耳蝸進(jìn)行研究，結(jié)果基本一致。諾爾康人工耳蝸是中國第一家規(guī)模性上市銷售的人工耳蝸，越來越多的耳聾患者接受諾爾康人工耳蝸植入，截止于2017年，已有8 000多名患者植入諾爾康人工耳蝸。頭頸部腫瘤術(shù)后需要行放射治療的方案一般在常規(guī)分割( 每次1.8～2.0 Gy)的條件下，推薦GTVp和GTVln(指術(shù)后殘留的原發(fā)病灶或淋巴結(jié)包膜外侵犯區(qū)域)給予66.0～70.0 Gy、CTV1(原發(fā)病灶高危亞臨床區(qū)域)和CTV2(頸部淋巴結(jié)高危亞臨床區(qū)域)給予60.0 Gy、CTV3(頸部淋巴結(jié)低危亞臨床區(qū)域)給予50.0～55.0 Gy照射[11]；而鼻咽癌無論常規(guī)分割還是超分割調(diào)強(qiáng)放療方案，一般推薦每次1.2～2 Gy，總量70～80 Gy[12]。本研究模擬人體將諾爾康人工耳蝸植入體植入尸頭，按目前臨床上常見的鼻咽癌放療方案對模型B進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療，模型A行延長性放療，放療完成后檢測模型A、B的人工耳蝸電路性能均完好無損，表明人工耳蝸植入后罹患鼻咽癌的患者或鼻咽癌放療后植入人工耳蝸復(fù)發(fā)的患者行放射治療對人工耳蝸設(shè)備損傷小，安全性較高。

由于人工耳蝸植入體及尸頭成本較高，本實驗放療例數(shù)少，但初步驗證了一定劑量電離輻射對人工耳蝸植入體元件損傷較小，每次放療劑量小于2 Gy，總劑量控制在80 Gy內(nèi)，人工耳蝸植入體未見明顯損壞。下一步將增加實驗例數(shù)，并對人工耳蝸植入體進(jìn)行直接放療，延長觀察時間，確定植入體對電離輻射的安全耐受范圍和最大耐受劑量，進(jìn)一步指導(dǎo)人工耳蝸植入者放療方案的選擇。