人工耳蝸植入術(shù)殘余聽力保留現(xiàn)狀和研究進(jìn)展

胡恒坤,趙斯君,2,黃敏,2

(1.南華大學(xué)兒科學(xué)院,湖南 長沙 410007;2.湖南省兒童醫(yī)院 耳鼻咽喉頭頸外科,湖南 長沙 410007)

聽力損失是人類最為常見的感覺神經(jīng)障礙。對于輕度到中度感音神經(jīng)性聾的患者,常規(guī)助聽器可以幫助患者實(shí)現(xiàn)聽覺補(bǔ)償,而對于重度及極重度感音神經(jīng)性聾患者不能提供足夠的聲音清晰度來幫助患者進(jìn)行有意義的言語識別,這時人工耳蝸植入就成為了首選治療方法。隨著技術(shù)的進(jìn)步,人工耳蝸植入術(shù)后保留殘余聽力成為可能,擴(kuò)大了人工耳蝸的受益群體,已從雙側(cè)重度-極重度感音神經(jīng)性聾患者擴(kuò)大到具有明顯殘余低頻聽力和單側(cè)耳聾的患者。這也讓更多的低頻殘余聽力保留的耳聾患者,能從聲電聯(lián)合刺激 (electric and acoustic stimulation,EAS) 中受益,特別是在噪聲環(huán)境中,可以提高患者的言語識別能力、音樂欣賞能力、聲源定位能力[1]。

盡管取得了這些重大進(jìn)展,但人工耳蝸植入后的聽力結(jié)果差異很大,并且在植入后實(shí)現(xiàn)可靠的聽力保護(hù)的目標(biāo)仍然難以實(shí)現(xiàn)。近年來,越來越多的研究發(fā)現(xiàn),外科技術(shù)的改進(jìn)、新電極的開發(fā)設(shè)計、主動監(jiān)測耳蝸功能以及抗炎藥物的治療等,在保護(hù)患者殘余聽力方面取得了一定的進(jìn)展[2],也為保護(hù)人工耳蝸植入術(shù)后殘余聽力帶來新的研究方向。

1 人工耳蝸植入后低頻殘余聽力損失機(jī)制

人工耳蝸植入后對殘余聽力的損害通?？煞譃閮蓚€階段[3]。發(fā)生在術(shù)后即刻為第一階段,被認(rèn)為與手術(shù)和電極植入創(chuàng)傷有關(guān),為急性機(jī)械性損傷。電極植入可能會造成螺旋板骨質(zhì)斷裂、基底膜損傷、鼓階骨膜撕裂,影響螺旋器的結(jié)構(gòu)與功能;術(shù)中電鉆的機(jī)械損傷、電鉆噪聲損傷傳入內(nèi)耳及術(shù)中操作導(dǎo)致聽骨鏈損傷、鼓膜損傷、中耳積液等;內(nèi)耳壓力瞬間改變致淋巴液平衡紊亂、淋巴液枯竭等[4]。術(shù)后數(shù)月至數(shù)年為第二階段,部分患者會發(fā)展到完全喪失殘余聽力,該過程可能與術(shù)后炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)有關(guān),為遲發(fā)性損傷。Quesnel等[5]通過分析單側(cè)耳植入人工耳蝸患者的雙側(cè)顳骨組織切片,發(fā)現(xiàn)在植入側(cè)耳蝸,疏松的纖維組織和形成的新骨充滿鼓階和部分前庭階。電極植入創(chuàng)傷可誘發(fā)炎癥反應(yīng),刺激耳蝸纖維化甚至骨化,引起電極阻抗增加和傳導(dǎo)到耳蝸頂端區(qū)域的聲能減少,導(dǎo)致低頻殘余聽力損失。內(nèi)毛細(xì)胞與Ⅰ型傳入神經(jīng)纖維形成突觸連接,并在沿聽神經(jīng)的傳入通路中起主要作用。耳蝸頂圈突觸結(jié)構(gòu)損傷可能導(dǎo)致低頻殘余聽力損失。在一項(xiàng)動物實(shí)驗(yàn)中[6],將正?；蛟肼曇鸬亩@豚鼠在使用人工耳蝸電極進(jìn)行慢性電刺激后出現(xiàn)1 kHz處的聽力損失;組織學(xué)研究表明,聽力損失可能與內(nèi)毛細(xì)胞帶狀突觸和突觸后受體數(shù)量的減少相關(guān)。電刺激引起的突觸損傷也可能是導(dǎo)致低頻殘余聽力損失的因素之一。而Shen等[7]表明電刺激引起突觸損傷的機(jī)制可能與鈣通道異常開放有關(guān)。影響低頻殘余聽力損失的因素多種多樣,現(xiàn)有研究無法完全解釋其發(fā)生的機(jī)制。理論上,聽覺傳導(dǎo)通路上任何部分的病理變化都會影響低頻殘余聽力。人工耳蝸植入后損傷引起的炎癥被認(rèn)為是顯著的,仍需要進(jìn)一步研究以確定所涉及的具體機(jī)制。

2 人工耳蝸植入后低頻殘余聽力保護(hù)相關(guān)因素

2.1 電極序列的選擇

電極的長度、剛性、形狀等對于殘余聽力的保留非常重要,從理論上講短電極、彎電極和軟電極相對更適合殘余聽力的保留。軟電極尖端纖細(xì)柔軟,可以讓電極平滑地植入耳蝸,能夠減少術(shù)中對耳蝸造成的機(jī)械創(chuàng)傷,并保護(hù)了耳蝸內(nèi)微結(jié)構(gòu)和殘余聽力,術(shù)后聽覺效果更佳[8]。人工耳蝸電極通常按照植入后電極在鼓階中的位置分為直電極序列和彎電極序列(預(yù)彎電極序列)。在本節(jié)中,我們將討論為聽力保護(hù)和EAS目的而開發(fā)的兩種類型的直電極序列:短電極序列和纖細(xì)電極序列。

2.1.1 短電極序列 20世紀(jì)90年代末,發(fā)現(xiàn)EAS可提高患者人工耳蝸植入術(shù)后在噪聲下言語識別能力,使聲音更為清晰自然,因此,出現(xiàn)了以保護(hù)聽力為目標(biāo)的電極序列設(shè)計的改變。Mowry等[9]提出了一種短的電極序列,供聯(lián)合EAS使用,其植入位置較淺,可減少電極植入對蝸頂基底膜及毛細(xì)胞造成損傷,因此可以用來保留低頻殘余聽力。一項(xiàng)關(guān)于S12 Hybrid系統(tǒng)的植入物(10 mm,10個電極觸點(diǎn))在多中心臨床試驗(yàn)中進(jìn)行了評估[10],發(fā)現(xiàn)85%的參與者在12個月時保留了低頻殘余聽力[純音聽閾(pure tone average,PTA)在 125、250 和 500 Hz ≤ 85 dB]。另外一項(xiàng)長期研究顯示,L24、S8和S12使用者中有相當(dāng)一部分在最初植入后15年內(nèi)保留了低頻殘余聽力[11]。這些研究表明電極的長度和植入深度可能是影響低頻聽力的一個重要因素。

2.1.2 纖細(xì)電極序列 研究表明, 較粗的電極序列會增加損傷耳蝸的風(fēng)險,而直電極的優(yōu)勢在于易于植入,因此需要設(shè)計纖細(xì)和柔軟的電極,以便有效地保護(hù)殘余聽力。纖細(xì)電極已成為追求更大電極覆蓋率與聽力保留之間的潛在平衡方式。Lenarz等[12]對20例低頻殘余聽力較高的患者植入SlimJ電極進(jìn)行回顧性研究,發(fā)現(xiàn)術(shù)后1個月,85%的患者低頻聽力保持在30 dBHL以內(nèi),50%的患者保持在15 dBHL以內(nèi),短期內(nèi)獲得了較高的聽力保留率。在一項(xiàng)豚鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)纖細(xì)電極剛度小,電極植入力均值更小,植入后聽力損失小[13]。一項(xiàng)探討電極特性對人工耳蝸植入力學(xué)特征的影響研究中[14],將標(biāo)準(zhǔn)電極、纖細(xì)電極、纖細(xì)加長電極,在耳蝸模型上進(jìn)行電極植入,通過分析植入過程力學(xué)信息,發(fā)現(xiàn)纖細(xì)電極的植入力峰值顯著小于標(biāo)準(zhǔn)電極,表明電極的纖細(xì)化有助于植入力的減小,能更好地保護(hù)殘余聽力。

由于大部分為回顧性研究,對聽力保護(hù)定義不同,且由不同的外科醫(yī)生操作,因此很難得出一致性結(jié)論,還需要進(jìn)一步的前瞻性隊(duì)列研究去證實(shí)。關(guān)于“理想”的電極,還與耳蝸解剖個體差異性、殘留聽力水平、聽力損失的病因等因素相關(guān)。

2.1.3 電極涂層 通常用于聽力保護(hù)的人工耳蝸設(shè)計主要集中在電極序列的直徑、長度和形狀改進(jìn)上。人工耳蝸電極嵌入在有機(jī)硅聚合物外殼中,容易形成生物膜,易引發(fā)耳蝸內(nèi)的異物炎性反應(yīng)和新骨形成,甚至電極表面纖維組織形成等病理反應(yīng)。使用親水性“水凝膠”涂層來改善有機(jī)硅的機(jī)械和防污性能已經(jīng)引起了生物材料研究人員的關(guān)注。例如,正在研究的兩性離子水凝膠涂層可作為此目的的人工耳蝸涂層[15]。該涂層在體外試驗(yàn)顯示出能夠減少蛋白質(zhì)、細(xì)胞和細(xì)菌的粘附,減少電極表面纖維化,但尚未在人工耳蝸模型中進(jìn)行研究,重要的是,這些涂層電極顯著降低了電極植入過程中的植入力,也可能有助于減輕急性插入創(chuàng)傷[16],對保護(hù)殘余聽力也具有非常重要的意義。高分子材料涂層本身也具有抑制表面纖維組織形成的特點(diǎn),其他如透明質(zhì)酸和星形聚乙二醇水凝膠涂層也已開發(fā)并在少量的人工耳蝸模型中進(jìn)行測試[17],但還需要進(jìn)一步的研究和臨床實(shí)踐來證明水凝膠涂層的實(shí)用性和耐受性。

2.2 圍手術(shù)期的藥物治療

糖皮質(zhì)激素洗脫人工耳蝸電極可能成為減少手術(shù)后炎癥反應(yīng)的潛在方法。在人工耳蝸植入電極的豚鼠模型中,已證明從人工耳蝸電極中洗脫糖皮質(zhì)激素可減少炎癥反應(yīng)、纖維化和降低電極阻抗。在最近一項(xiàng)研究中,與植入后長達(dá) 6 個月的傳統(tǒng)人工耳蝸相比,地塞米松洗脫電極降低了聽性腦干反應(yīng)閾值變化并降低了電極阻抗[23],研究中組織學(xué)分析還顯示,實(shí)驗(yàn)組的耳蝸內(nèi)纖維化和新骨形成減少。Briggs等[24]研究使用一種新型地塞米松洗脫耳蝸電極與常規(guī)的耳蝸電極相比,檢查了電極阻抗測量值,發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)組中,電極阻抗在術(shù)后 24 個月內(nèi)顯著降低且更穩(wěn)定,穩(wěn)定的低阻抗表明減少了對人工耳蝸的炎癥反應(yīng)。上述研究表明,糖皮質(zhì)激素洗脫電極能夠有效地抑制局部炎癥反應(yīng),對殘余聽力有保護(hù)作用。

2.2.2 其他藥物 如前所述,在人工耳蝸植入手術(shù)中對局部和全身使用糖皮質(zhì)激素進(jìn)行了廣泛研究,然而,糖皮質(zhì)激素具有許多副作用,例如高血糖、機(jī)會性感染、消化性潰瘍等。Gantz等[25]建議需要預(yù)防人工耳蝸植入后的延遲性聽力損失,而長期使用糖皮質(zhì)激素會增加該群體的不良反應(yīng)。因此,需要更多的研究來發(fā)現(xiàn)新的藥物對人工耳蝸植入術(shù)殘余聽力的保護(hù)。一項(xiàng)旨在評估全身硫辛酸對人工耳蝸植入后聽力保護(hù)的影響研究,該研究將豚鼠隨機(jī)分為對照組和硫辛酸組。實(shí)驗(yàn)組動物經(jīng)腹腔內(nèi)注射硫辛酸治療4周后,組織學(xué)檢查顯示,沿電極插入部位的耳蝸內(nèi)纖維化明顯少于對照組,基底、中間和頂端的螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞密度較對照組顯著升高。該研究表明全身性硫辛酸給藥可能能夠有效地保護(hù)接受人工耳蝸植入患者的低頻聽力,其作用機(jī)制可能歸因于保護(hù)螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和預(yù)防耳蝸內(nèi)纖維化[26]。其他藥物作用機(jī)制包括抑制細(xì)胞凋亡、刺激神經(jīng)突生長和溶解耳蝸內(nèi)血栓[27]等,在動物模型中也顯示出對聽力保護(hù)的一些益處,但由于缺乏重復(fù)性,未經(jīng)過臨床試驗(yàn),目前很難得出結(jié)論。

2.3 人工耳蝸植入手術(shù)現(xiàn)狀與進(jìn)展

手術(shù)方法或電極植入技術(shù)的改進(jìn)也可以減少術(shù)中對耳蝸的創(chuàng)傷,從而減輕耳蝸炎癥反應(yīng)和纖維化。Lehnhardt等[28]在20世紀(jì)90年代率先提出使用“柔”手術(shù)技術(shù)進(jìn)行人工耳蝸植入,其方法強(qiáng)調(diào)在不破壞骨內(nèi)膜的情況下,圓窗龕前端開窗進(jìn)入鼓階,鉆孔時多采用低鉆速鉆頭,鉆至骨內(nèi)膜處停止,換由小刀或探針輕輕劃開骨內(nèi)膜,耳蝸造口處用藥,植入電極時不應(yīng)直接使用吸引器抽吸或者過快地暴力插入電極,應(yīng)勻速、靈活而輕柔,并在植入后對植入體和術(shù)區(qū)形成完全覆蓋與保護(hù)。來自動物和人類顳骨研究的結(jié)果表明創(chuàng)傷性植入對聽力保護(hù)和耳蝸結(jié)構(gòu)完整性存在負(fù)面影響,因此建議使用“柔”手術(shù)技術(shù)[29]。此外,還有嚴(yán)控電極的植入時間、采用圓窗或圓窗前下植入和“進(jìn)極止芯”技術(shù)均有利于殘余聽力的保留[30-31]。

2.3.1 機(jī)器人輔助人工耳蝸植入 人工耳蝸電極植入的速度和穩(wěn)定性被廣泛認(rèn)為是減少術(shù)中創(chuàng)傷相關(guān)的重要因素,并可能改善術(shù)后聽力效果。機(jī)器人輔助人工耳蝸植入將成為一種可能在人工耳蝸植入手術(shù)中標(biāo)準(zhǔn)化植入速度和軌跡的工具。Kaufmann等[32]在人類尸體顳骨上使用新型機(jī)器人比較了機(jī)器人與手動植入,發(fā)現(xiàn)機(jī)器人輔助降低了植入力且保持了植入力的穩(wěn)定,植入樣本的組織學(xué)檢查還顯示,機(jī)器人輔助植入中的耳蝸損傷減少,同時標(biāo)間易位和骨螺旋板的破壞也減少。Barriat等[1]使用機(jī)器人輔助技術(shù)對5例患者進(jìn)行了初步研究,認(rèn)為在臨床環(huán)境中執(zhí)行此操作具有良好的耐受性和可行性。潘金錫等[14]分別應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)、機(jī)器人輔助技術(shù)在耳蝸模型上進(jìn)行電極植入,在電極條件相同的情況下,機(jī)器人技術(shù)均能較傳統(tǒng)技術(shù)降低電極植入的力峰值和力變化,表明機(jī)器人輔助技術(shù)的應(yīng)用有助于植入力的減小,應(yīng)用機(jī)器人輔助技術(shù)可實(shí)現(xiàn)良好力控。

新技術(shù)的應(yīng)用勢必存在一定的風(fēng)險,范登堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)[33]采用框架式輔助系統(tǒng)定位時出現(xiàn)了術(shù)中面神經(jīng)損傷。因此,機(jī)器人輔助人工耳蝸植入的研發(fā)還需要多學(xué)科合作, 包括手術(shù)器械設(shè)計、影像學(xué)定位、術(shù)中操作、聽力及言語的術(shù)中術(shù)后評估等,需要更多的研究結(jié)果來證明其對聽力的保護(hù)。

2.3.2 圖像和電生理引導(dǎo)的人工耳蝸植入手術(shù) 人工耳蝸植入術(shù)中電極的植入軌跡、深度和最終位置難以控制,并且可能因患者解剖結(jié)構(gòu)和外科醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)而存在較大差異。最近研究發(fā)現(xiàn)使用CT進(jìn)行圖像引導(dǎo)的人工耳蝸植入手術(shù),可以更精確地規(guī)劃耳蝸植入的向量和深度。圖像引導(dǎo)是利用患者特定的解剖參數(shù)來實(shí)施理想的植入向量和植入深度[34]。Labadie等[35]研發(fā)了一種可用于圖像引導(dǎo)的人工耳蝸植入手術(shù)系統(tǒng),將術(shù)前計算機(jī)斷層掃描圖像對標(biāo)準(zhǔn)層面進(jìn)行標(biāo)記,并使用微創(chuàng)方式植入人工耳蝸。結(jié)合圖像引導(dǎo)和機(jī)器人輔助植入的集成系統(tǒng),可以對植入過程提供實(shí)時控制。同樣,通過機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電極植入精確控制與耳蝸電圖實(shí)時動態(tài)的監(jiān)測,可以檢測耳蝸局部區(qū)域誘發(fā)的頻率特異性耳蝸微音電位,在耳蝸內(nèi)、外記錄耳蝸電圖。當(dāng)術(shù)中耳蝸電圖信號異常時,可提示是否存在電極插入導(dǎo)致的耳蝸損傷,這樣可能會減少手術(shù)創(chuàng)傷并改善手術(shù)效果。

3 結(jié)論

本文總結(jié)了關(guān)于保留殘余聽力相關(guān)的電極設(shè)計、新型電極涂層、藥物治療、機(jī)器人輔助、圖像引導(dǎo)等方面的最新進(jìn)展,為獲得更好的殘余聽力,改善患者的生活質(zhì)量帶來了新的基礎(chǔ)及臨床研究方向。未來,我們還需要更多更大規(guī)模的前瞻性隊(duì)列研究,獲得更多的循證學(xué)依據(jù),最大程度保護(hù)殘余聽力。