人工耳蝸植入術后電極移位相關分析及處理

張曉 劉薇 陳敏 張杰

國家兒童醫(yī)學中心（北京10045)

首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科（北京10045)兒童耳鼻咽喉頭頸外科疾病北京市重點實驗室

人工耳蝸植入術（cochlear implants，CI）是目前醫(yī)學上治療重度神經性聾的最佳方法。近年來，人工耳蝸植入術在臨床上的應用越來越廣泛，在治療兒童聾啞方面發(fā)揮著重要作用。人工耳蝸的聽覺與言語康復治療效果不僅取決于人工耳蝸裝置的言語編碼策略，而且與人工耳蝸電極的手術植入部位及其在耳蝸內的深度密切相關。植入電極是否到位，有無扭曲、滑脫，是手術成功的關鍵。CI設備的預期壽命超過20年，因此，電極載體的位置必須長時間固定，并且最大可能的抗擠壓性是必要的。

本文主要針對人工耳蝸術后電極移位相關內容進行綜述。

1 耳蝸及人工耳蝸電極

耳蝸結構微小，由蝸軸和蝸螺旋管構成，蝸螺旋管是骨密質圍成的骨管，內藏蝸神經節(jié)，其圍繞蝸軸盤曲約兩圈半，分為三部分，近蝸頂側的前庭階，中間膜性蝸管，近蝸底側的鼓階。人類耳蝸管腔的長度約為30mm，不同的耳蝸部位或螺旋神經節(jié)部位編碼不同的頻率，高頻聲刺激引起耳蝸底部基底膜最大位移，而低頻聲刺激引起耳蝸頂部基底膜最大位移，這便是“位置學說”，這一學說也是多導人工耳蝸之所以能傳輸頻率信息的基本出發(fā)點[1]。

人工耳蝸植入是將連接到體外的聲電換能器的微電極（越過發(fā)育不良或受損的聽覺毛細胞）經蝸窗插入耳蝸底圈鼓階內或貼附于耳蝸外面骨壁上用以直接刺激蝸軸螺旋管內殘存的良好螺旋神經節(jié)細胞及其外圍末稍神經，將模擬的聽覺信息傳向中樞以期使重度感音神經性耳聾或全聾患者重新感知聲響[1]。耳蝸對聲音頻率信息的編碼同時遵循頻率-部位理論和頻率-時間理論。

目前通過美國FDA認證的人工耳蝸產品主要有澳大利亞Cochlear公司、奧地利MED-EL公司和美國AB（Advanced Bionics）公司。2011年中國杭州諾爾康公司的晨星人工耳蝸系統(tǒng)獲得許可進入中國市場。以上四個公司的人工耳蝸產品均為多通道人工耳蝸，蝸內電極設計根據正常耳蝸音位配布的規(guī)律，將多個電極觸點縱向排列植入耳蝸鼓階內，每個電極觸點承載特定頻帶的信息。

直電極：直電極序列植入耳蝸后位于鼓階外側壁。

預彎電極：預彎電極在植入耳蝸前由于有金屬內芯的支撐，呈直形。電極序列完全植入耳蝸后拔出內芯，電極恢復成抱蝸軸的彎曲狀。研究發(fā)現彎電極形成的刺激電場比直電極序列更加局限、集中，可刺激耳蝸特定部位的神經細胞，有效減少電極的極間干擾，提供更好的頻率特異性。彎電極平均植入深度要明顯大于直電極。

Nucleus CI422電極序列上有22個朝向蝸軸的半環(huán)狀電極觸點，電極序列靠近鼓階外側壁的一側無電極觸點分布，表面光滑，這樣的設計可以減少直電極植入過程中對鼓階外側壁的損傷。MED-EL目前應用于臨床無耳蝸畸形患者的主要有標準電極（Standard）和超軟電極（FLEXSOFT）兩種類型。兩種電極的電極觸點均為卵圓形，觸點間采用波浪布線技術，降低電極硬度，減小插入時電極對耳蝸結構的損傷。HiFocus 1J植入耳蝸后均位于靠近鼓階外側壁的位置。HiFocus Helix植入耳蝸后貼近蝸軸，植入耳蝸后幾乎居于鼓階中央，不與蝸軸和鼓階外側壁接觸，可以最大程度減小對蝸內結構的損傷。

2 人工耳蝸植入后耳蝸組織病理學

表1 不同型號電極的相關介紹[2]Table 1 Introduction of Different Types of Electrodes

有研究[3]分析了植入各種類型人工耳蝸的55個人類顳骨的組織病理學，觀察了電極插入和存在所引起的耳蝸組織的變化。與耳蝸開窗術相比，通過圓窗插入電極，導致耳蝸內的耳蝸反應最少，包廣泛的纖維組織形成和新骨形成不通順。并且他們發(fā)現，纖維化和新骨一般不會影響電極功能，但如果纖維化或者新骨形成在前庭的聯合管處，會阻塞聯合管，引起內淋巴積水，導致延遲的低頻聽力損失。對這些顳骨的研究表明，纖維化的形成和骨化主要由于耳蝸造口術或較長的電極植入遇到耳蝸第一段彎曲時對內膜造成的損害。

另有對接受人工耳蝸植入的個體的顳骨的病理學研究表明[4,5]，存活的耳蝸神經元細胞的數量與植入體性能之間沒有相關性。

Akira Ishiyama教授在2018年世界人工耳蝸會議上提及，他們在一項新的研究中對植入人工耳蝸的顳骨研究，并進行3D模擬重建研究，發(fā)現絕大多數電極植入平均1.96圈；并進行了螺旋神經節(jié)密度測試，部分耳顯示螺旋神經節(jié)密度不均勻，最高密度集多中在中轉。

3 人工耳蝸植入術后電極移位

研究中發(fā)現電極相關的故障，如電極錯位和電極遷移或擠壓是非常罕見的[6]。據報道，耳蝸植入再次手術的比例在所有CI手術中占3%至10%，在兒科植入者中更為常見[7]。由于電極移位再次手術患者的只占少數，據報道占所有二次手術的1%至15%之間[8]。電極遷移是CI手術中一種未被認識到的并發(fā)癥。

電極移位類型包括，電極原位移位、電極移位到外側壁、電極180h轉位、耳蝸骨內膜的損傷、電極至前庭階內。有研究[9]表明電極植入越深，患者術后的言語分辯率越好。但也有研究表明電極植入過深易損害耳蝸正常結構。長電極及直電極發(fā)生術后電極移位的概率更高。

3.1 電極移位可能原因的探討

（1）耳蝸插入部位的纖維化。目前，人們對電極遷移的潛在機制知之甚少。人們普遍認為插入部位纖維化深入耳蝸并緩慢增長可能是導致阻抗逐漸增加的原因[10]。據報道，在兒童中更常見，新骨形成和乳突生長被認為是導致電極擠壓的原因[11]。頭部創(chuàng)傷和耳蝸內纖維化或骨化也可能導致電極從耳蝸中擠出。在顳骨研究中觀察到顯著的炎癥反應伴有顱骨植入后的瘢痕形成和纖維化。纖維化可以從圓窗區(qū)域處的最小瘢痕形成到延伸到耳蝸中的廣泛瘢痕形成。因此，在CI二次植入手術中經常出現瘢痕形成和不同程度的纖維化。

在兒童患者中，當乳突腔內有新的骨形成以及顱骨的生長時，可能發(fā)生擠壓，這可能使電極從耳蝸中縮回。與所謂的預彎電極相比，直電極易位的發(fā)生率略高，且電極長度大于一定數值時易發(fā)生移位[12]。預彎電極實際上是自我保留在耳蝸內，并且預張力可以在一定程度上抵抗電極引線的拉力。相反，直陣列可以向耳蝸的外壁施加力，這是由于其彈回到其原始直線位置的固有趨勢。這些彈力越大，電極越硬，因此可加重擠壓。纖維蛋白的疤痕收縮或干燥也會對電極施加不利的力。

（2）手術操作中已存在電極移位。在耳蝸植入手術中，植入過程中電極從耳蝸中的鼓階（scala tympani,ST）移位到前庭階（scala vestibuli,SV）。有研究[13]測量將測試探針從耳蝸中的鼓階（scala tympani,ST）轉移到前庭階（scala vestibuli,SV）所需的力，此破裂力范圍從最小值42到最大值122 mN，平均值為88 mN，這對CI手術具有重要的臨床意義。隨著CI手術技術的不斷改進，自動電極插入可以通過以緩慢的，調節(jié)的速度插入并且當實時力反饋指示足夠高的力引起創(chuàng)傷（例如，易位）時停止或改變插入軌跡，從而可以最小化創(chuàng)傷并避免移位。此研究也顯示，機器人插入的電極的力變化明顯小于人類操作員插入電極時用力變化。

（3）插入軸在人工耳蝸植入中的重要性及影響。在手術過程中，理想情況下應將電極陣列插入鼓階（ST）中，保持基底膜（basilar membrane，BM）的自然運動完整并保留耳蝸內其他結構，保持耳蝸內結構可以減少纖維化組織的形成，防止阻抗增加，并保留殘余聽力。雖然插入電極陣列的最佳路線是ST中線，但是由于面神經管的解剖位置，ST中線無法從后鼓室切開術直接看到。因此，一些研究已經表明，可以通過確定最佳的插入軸以更接近ST中線[14]。根據面神經位置，ST中線和最佳插入軸之間的角度可以在1到11度之間變化，并且在非理想插入軸的情況下從15到23度變化。插入軸與ST中心線的角度較大時，陣列尖端會與耳蝸壁進行早期接觸。這種現象會改變電極的進入軌跡，并進一步引起異常植入。這種異常植入電極可以在不準確的插入軸組中觀察到數次穿過BM[15]。耳蝸外傷與插入軸與ST中心線的角度顯著相關。

（4）電極載體上存在向外引出耳蝸的力。這種力可能是鼓階壓過高（例如梅尼埃病）或機械拉動電極導線。這種牽引可以由于電極本身慣性引起或乳突腔中可能存在的牽引電極線的運動引起。

另，嚴重的解剖畸形或纖維化本身就決定了電極不可能完全植入或植入耳蝸內的電極數目不足或移位。術者操作手側別的不同與左右不同側別耳電極移位是否存在相關性目前不明確。

3.2 檢查方法

大多數電極遷移患者的聲音質量下降或語音感知降低。這種觀察可以作為第一個信號，然后需要聽力學、電生理學測試和影像技術綜合評估。電測聽中，電極阻抗值及神經反應遙測閾值（NRT）顯著升高，電刺激聽神經復合動作電位(electrically evoked auditory nerve compound action potentials,ECAP)檢測不到，可作為電極遷移的可疑表現[16,17]。綜合判斷是否需要進一步電極放射成像。

通過引入錐形束計算機斷層掃描（Cone beam CT,CBCT），可以在低劑量輻射暴露下更準確地對術后電極放置進行成像。詳細的術后成像提供有關電極位置、插入深度和標量定位的重要信息[18,19]。關于電極定位的信息很重要，因為它對編程策略有影響。雖然計算機斷層掃描（CT）仍被認為是顳骨成像的金標準，但電極引起的金屬偽影可能會嚴重限制其在CI手術后的術后成像中的應用。在臨床環(huán)境中，CBCT提供了足夠的圖像質量和最小的電極偽影，因此可以準確估計電極位置相對于插入深度和插入角度[20]。

3.3 處理

如果電極遷移被證實，建議先選擇同側耳立即行人工耳蝸再植入手術。由于耳蝸內的纖維組織反應，延遲的電極再植入成功可能性較小。如果沒有明顯的電極遷移跡象，則建議對刺激器進行完整性測試。如果沒有明確的電極遷移或器械失效的證據，則應考慮心理障礙，并應提供心理咨詢。最后，必須指出的是，在調機過程中，發(fā)現位于底轉的電極反應不良或言語能力的評估低于預期時，應通過CT或CBCT檢查以排除早期的電極遷移。

3.4 預防

首先，電極設計應可固定，以減少向外引導的機械力拉動電極引線的可能性。如果預想到電極引線在乳突腔中可能移動，則可以使用用于電極固定的附加工具。其次，術前準確評估耳蝸發(fā)育情況，電極植入過程中注意植入方向、角度、速度及力度，運用“柔技術”盡量減少耳蝸內其他結構的損傷。有研究[21]通過對采用柔手術技術的微創(chuàng)和傳統(tǒng)兩種人工耳蝸植入術的比較，認為微創(chuàng)人工耳蝸植入術具有外形美觀，手術時間不增加，術中創(chuàng)傷小，手術安全性高，可確保刺激電極位于鼓階內，術后并發(fā)癥降低等優(yōu)點。另有文章報道[22]，經人工耳蝸電極載藥可將治療創(chuàng)傷和纖維化的藥物定向輸送至耳蝸內，對提高人工耳蝸植入術后療效大有裨益。

關注人工耳蝸術后調機，定期嚴密隨訪，發(fā)現問題早期干預，以達到更好的聽覺與言語康復治療效果。研究顯示[16]，電極植入和檢測到電極遷移時間間隔范圍為4個月至2年。目前的CI指南建議在植入后12至24個月內重復聽力測試，也有利于早期發(fā)現電極移位。因此，植入CI功能和性能的長期監(jiān)測是必不可少的。

綜上所述，人工耳蝸植入術后電極遷移可能比之前報道的更常見，目前機制尚不明確。在術后隨訪中，我們應特別關注患兒術后言語康復效果，以推測電極陣列在耳蝸中的位置情況，提高對于術后電極移位的認識。在國外，隨著CBCT的引入，低輻射暴露的耳蝸內電極位置的準確評估已經成為可能，但在國內目前應用較少。當有明確電極移位時，主張盡早實施二次耳蝸植入手術。至于耳蝸電極移位對于耳蝸的損傷更應得到重視，早期診斷、早期干預，對于需要長期佩戴耳蝸的兒童患者意義更加重大！