Otec popisuje, jak vybral kochleární implantát pro svou dceru

„Co právě řekl lékař? Jaký implantát doporučil? Co myslel tím, že paralelní a sériový implantát jsou stejné? Proč si neudělá více času, aby nám to podrobně vysvětlil?“ Když jsme naší dceři sdělili diagnózu ztráty sluchu, vydali jsme se na klikatou cestu džunglí zcela nových informací a museli jsme najít cestu ven.

Nejprve chci říci, že nás společnost MED-EL přesvědčila svými kochleárními implantáty. Tyto implantáty mají 24 dvojitých kontaktů ve 12 různých podélných polohách a samostatný zdroj energie pro každý z těchto kontaktů. Protože jsou zdroje napájení nezávislé, znamená to, že lze zpracovávat jak sériové, tak paralelní kódování. Doufáme, že výzkum v budoucnu přinese stále dokonalejší stimulační strategie – implantát naší dcery je každopádně otevřený oběma systémovým přístupům.

Co znamená sériové nebo paralelní?

Pojmy „sériový“ a „paralelní“ jsou známé z oblasti počítačů. Tok proudu, který přenáší data a informace, může probíhat buď sériově, jeden po druhém přes jeden kontakt, nebo současně paralelně přes několik kontaktů. Druhý způsob může přenos informací urychlit: více informací za kratší dobu. V souvislosti s kochleárními implantáty (zkráceně CI) se sériový a paralelní tok proudu vztahuje také na způsob, jakým drobné proudové impulsy stimulují nervová vlákna ve vnitřním uchu neboli hlemýždi.

Systém CI se skládá z implantátu, který není vidět, a zvukového procesoru, který se nosí zevně. Zvukový procesor může být buď jednojednotkový procesor ve tvaru plochého disku, nebo procesor za uchem (BTE), který vypadá téměř jako běžné naslouchátko. Procesor snímá zvukové vlny pomocí mikrofonu, poté tyto analogové informace digitálně zpracovává a prostřednictvím cívky je přenáší do implantátu. Implantát připraví signály pro kontakty elektrod, odkud jsou v podobě malých elektrických pulzů přivedeny do vnitřního ucha.

V závislosti na výrobci je k soustavě elektrod, „elektrodovému kabelu“, který vede z implantátu do hlemýždě ve vnitřním uchu, připojeno 16 až 24 elektrodových kontaktů. Tato elektroda se obvykle zavádí tzv. kulatým okénkem do scala tympani, bubínkového kanálku hlemýždě. Vedle scala tympani se nachází Cortiho orgán, vlastní sluchový orgán. Ve zdravém uchu Cortiho orgán zásobuje sluchový nerv podněty. U CI jsou tyto podněty nahrazeny drobnými proudovými impulzy z elektrody implantátu. U běžných CI se to děje sériově, jeden puls za druhým, ale u nejnovějších CI technologií je vysíláno několik pulsů paralelně.

Elektroda: srovnání různých výrobců

Rakouský výrobce CI MED-EL používá podle své brožury 24 elektrodových kontaktů, což je o dva více než australský Cochlear. Přesně řečeno, implantáty MED-EL mají 24 kontaktů na 12 různých pozicích podél přibližně 31 milimetrů dlouhého elektrodového pole. Tyto kontakty se označují jako dvojité kontakty, každý s vlastním napájecím vodičem. Naproti tomu Cochlear má 22 kontaktů v různých pozicích, ale ne všechny jsou použity v rámci jednoho stimulačního sezení.

Různými testy bylo zjištěno, že optimální vzdálenost mezi jednotlivými stimulačními body zajišťuje přibližně 12 kontaktů. Z fyzikálních důvodů může každý proudový impuls, bez ohledu na to, jak malý je, podléhat určitému rozptylu. Výsledné „proudové pole“ stimuluje nejen v přesném místě kontaktu, ale stimuluje hlemýžď i šířeji. Proto více než 12 elektrodových kontaktů nemůže přinést žádné významné zlepšení.

Kolik zvuků mohu slyšet?

Po srolování je bubínkový kanál, ve kterém leží CI elektroda, dlouhý přibližně 31 mm. Zdravé vnitřní ucho má v Cortiho orgánu asi 30 000 vláskových buněk, které jsou zodpovědné za generování nervových impulsů při slyšení. Při CI je k dispozici maximálně 24 elektrod na délce někdy menší než 31 milimetrů. Ve srovnání s 30 000 se to může zdát nedostatečné.

S 30 000 vláskovými buňkami dokáže zdravé ucho rozlišit více než tisíc tónů. S CI více než 100. Podle příslušných marketingových prospektů však lze s CI slyšet „více“ pomocí takzvaných „virtuálních kontaktů“, které se vytvářejí pomocí sériové nebo paralelní technologie.

Více výšek díky virtuálním elektrodám

Odborníci hovoří o virtuální elektrodě tehdy, když fyzicky neexistuje jako elektrodový kontakt. Vytváří se superpozicí elektrických polí dvou sousedních kontaktů.

Podívejme se například na dva sousední kontakty A a B: pokud je do bodu A přiveden „elektrický proud“, dojde ke stimulaci nervových vláken (nebo gangliových buněk) v oblasti kontaktu a ozve se příslušný tón. Pokud je místo toho stimulován bod B, bude stimulována oblast v okolí tohoto kontaktu a bude slyšet odpovídající tón. Pokud však aktivujeme oba kontakty současně, elektrické pole obou kontaktů se bude překrývat. Při stejném rozložení mezi poli vznikne maximum pole přibližně uprostřed mezi oběma kontakty. S ohledem na nervovou stimulaci se vytvoří tzv. virtuální elektroda. Pokud je jeden kontakt stimulován více než druhý, pak se maximum posune ve směru tohoto kontaktu. Opět se tak vytvoří nová virtuální elektroda nebo nový tón.

Tento princip nelze odstupňovat tak, jako u přirozeného sluchu. Pokud však různě zkombinujete různé síly impulsů na reálných kanálech, můžete mezi dvěma kontakty odvodit několik virtuálních elektrod a vytvořit nové slyšitelné tóny.

Virtuální kanály – sériové nebo paralelní

Při paralelní stimulaci je proud přiváděn současně na dva sousední kontakty. Pro skutečné elektrické spojení musí existovat odpovídající velký počet zdrojů proudu.

Při sériové stimulaci se systém virtuálních elektrod dosahuje stimulací sousedních kontaktů postupně – jeden po druhém. Poté se simuluje tón pomocí dvojitého impulzu. Na sousedních kontaktech dojde ke dvěma pulzům v rychlém sledu, které jsou od sebe vzdáleny v řádu mikrosekund.

Tento efekt si můžete představit jako podobný starým filmům nebo flipbookům, kdy naše oko vnímá rychle po sobě jdoucí obrázky jako jeden pohyblivý obraz.

Kolik kanálů potřebujeme ke slyšení?

Metoda sekvenční stimulace pro CI zahrnuje superpozici polí v rychlém sledu za sebou. Proud je nejprve přiveden do kontaktu A, který je poté opět vypnut. Ihned poté se aplikuje stimulace na kontakt B. Tímto způsobem se uprostřed dvou fyzicky existujících kontaktů vytvoří maximum pole, které následně vytvoří virtuální elektrodu – pouze s mírným časovým zpožděním.

Rozsáhlé studie provedené na dospělých uživatelích CI ukázaly, že sériovým způsobem lze vnímat 127 až 161 různých tónů. Při paralelním přístupu závisí počet výšek na počtu možných kontaktních párů a počtu úrovní výšek proudu a počtu úrovní výšek proudu. Výzkum prokázal až 460 výšek: v praxi byla v závislosti na strategii kódování potvrzena hodnota až 250 výšek.

Přínosy paralelní stimulace a další rozhodovací kritéria

Systémy CI s paralelní stimulací umožňují více a souběžných „virtuálních kanálů“. Umožňují také kódování, které využívá paralelní systém v nízkém až středním pásmu a spoléhá na sériový systém ve vysokofrekvenčním pásmu. To umožňuje napodobit přirozený sluch. Paralelní zdroje proudu také zvyšují spolehlivost systému a jeho bezpečnost. Podle mého názoru je možnost paralelní stimulace nejdůležitějším rozlišovacím znakem mezi různými kochleárními implantáty.

Druhým důležitým faktorem pro mé rozhodování byl charakter a délka elektrody. Tato délka je také odpovědí na otázku: „Proč někteří uživatelé CI slyší hlasy jako kdyby mluvil Mickey Mouse, zatímco jiní slyší relativně jasně?“ Samozřejmě existují i různé další možné faktory pro rozhodování, ale ty jsou až na konci mého osobního žebříčku, například funkce jako připojení Bluetooth nebo aplikace pro iPhone.

Jak jsme pochopili, výrobce Cochlear stále pracuje se sériovou stimulací a má 22 kontaktů na kratší elektrodě s pouze jedním napájecím zdrojem. MED-EL má 24 dvojitých kontaktů na 12 různých podélných pozicích na delší elektrodě, ale pro každý z těchto kontaktů poskytuje samostatné napájení. A to také umožňuje paralelní stimulaci.

Vybrali jsme si tedy CI od společnosti MED-EL především proto, že je to v současné době jediný systém s možností paralelní stimulace.