К вопросу об электротестировании кандидатов на кохлеарную имплантацию

Петров Сергей Михайлович

На настоящий момент имеется большое количество работ, в которых приводятся результаты электротестирования (ЭТ), т.е. результаты исследования слуховой функции с помощью электрических стимулов разной частоты [1,2,3,4,]. Под термином ЭТ, в основном, подразумевается либо электроаудиометрия, при которой активный электрод располагается в наружном слуховом проходе, либо промонториальный тест, при котором активный электрод вводится через барабанную перепонку и устанавливается на промонториуме. Такие измерения в большинстве своем проводятся при отборе кандидатов на кохлеарную имплантацию (КИ), т.е. с помощью этой методики обследуются пациенты со значительными периферическими потерями слуха или глухотой. Цель ЭТ - оценка состояния слухового нерва.
Однако отношение к такому обследованию неоднозначно у различных исследователей. По мнению одних - ЭТ обязательно и по его результатам можно судить о сохранности слухового нерва, определять показания к КИ и прогнозировать результаты слуховой реабилитации после операции кохлеарной имплантации [1, 2], по мнению других - положительные результаты при ЭТ не абсолютно необходимы и операция проводится даже при отсутствии слуховых ощущений в ответ на электрические стимулы [5, 6]. Причем и в том и в другом случае отмечаются вполне удовлетворительные отдаленные результаты слуховой реабилитации имплантированных пациентов.
В последнее десятилетие в России внедряется в практику кохлеарная имплантация (КИ), т.е. способ реабилитации глухих пациентов посредством имплантации электродов в улитку -в нескольких клиниках страны прооперировано менее 100 человек (во всем мире - десятки тысяч). В частности, в С.-Пб НИИ ЛОР в течение последних 5 лет реализуется программа КИ, и, естественно, что в процессе работы по этой проблеме возникают некоторые вопросы, связанные, в частности, с отбором пациентов на такую операцию. Одним из таких практических вопросов и является электротестирование.
В данной работе предпринимается попытка рассмотреть метод ЭТ с точки зрения значимости его результатов, обсудить проблемы, возникающие при проведении ЭТ и оценить возможности трактовки результатов «электроаудиометрического» обследования.

Кратко рассмотрим методику проведения ЭТ

Стимулами при данном обследовании являются электрические сигналы синусоидальной или бифазные прямоугольной формы, которые подаются на два электрода. Один из них - индифферентный электрод - располагается, как правило, на лбу или сосцевидном отростке и второй - активный - имеет различные точки приложения.
При данном обследовании наиболее часто применимы три точки расположения активного электрода: около барабанной перепонки в наружном слуховом проходе, на промонториуме и в нише круглого окна. Различными фирмами, например, «Nucleus» и «Med El», разработаны и поставляются приборы для такого тестирования. В первом случае проводится промонториальный тест на октавных частотах 50-800 Гц, во втором - электроаудиометрия, при которой активный электрод располагается в наружном слуховом проходе и стимулы имеют октавные частоты в диапазоне 63-2000 Гц.
Основные результаты, которые регистрируются при электроаудиометрии это: порог слышимости при электрическом раздражении стимулами разных частот (частотно-пороговая кривая) и динамический диапазон слухового восприятия, т.е. разность значений уровней дискомфорта и порога слышимости. Регистрируемый параметр стимуляции - величина электрического тока.

Рассмотрим эти результаты

Пороги слышимости при электрическом раздражении зависят от местоположения активного электрода и повышаются при удалении его от ниши круглого окна к наружному слуховому проходу. Что касается собственно значений порогов то, например, при частоте 62 Гц пороги соответственно равны: электрод в нише круглого окна -0 дБ, на промонториуме - 7,7 дБ и в наружном слуховом проходе (НСП)- 35.8 дБ [3]. Близкие соотношения значений порогов восприятия при разных точках расположения активного электрода отмечаются и на других частотах [1].

Такое распределение пороговых значений тока в зависимости от положения электрода вполне понятно.

Поскольку череп с содержимым является токопроводящей средой, то, естественно, что основная часть тока протекает между двумя приложенными электродами по кратчайшему пути наименьшего сопротивления. Так как для возникновения слухового ощущения ток должен воздействовать на волокна слухового нерва то, естественно, что чем дальше от улитки расположена прямая, соединяющая 2 стимулирующих электрода, тем большие значения тока необходимо приложить, чтобы он, растекаясь по объемному проводнику, хотя бы некоторой частью смог воздействовать на окончания волокон слухового нерва. Поэтому понятно, что при максимальном удалении электрода от улитки, т.е. при расположении его в наружном слуховом проходе, ток должен быть больше, чем при размещении электрода в нише круглого окна. Разность в 35,8 дБ [3] означает, что при расположении электрода в НСП ток должен быть почти в 100 раз больше, поскольку основная часть тока минует улитку. Т.е. при расположении электрода в наружном слуховом проходе всего лишь чуть более 1/100 его части достигает волокон слухового нерва. Вполне понятно, что при таком растечении тока, при расположении электрода в наружном слуховом проходе не у всех испытуемых можно вызвать слуховое ощущение [3]. Это объясняется тем, что ток таким образом протекает по объемному проводнику, что никак не затрагивает сохранившиеся волокна слухового нерва и вызывает только тактильные (вплоть до болевых) ощущения [7, 8]. Не исключено также и то, что слуховой нерв действительно поврежден. Однако, по мнению некоторых исследователей, отсутствие слуховых ощущений в ответ на электрические стимулы не является противопоказанием к КИ [5].
Т.е. одни авторы утверждают, что ЭТ и наличие слуховых ощущений обязательно и имеется корреляция между параметрами ЭТ и результатами реабилитации, другие - не обязательно, а послеоперационные результаты также положительны. Необходимо подчеркнуть, что разные исследователи находят корреляцию с разными параметрами ЭТ: или с порогами слышимости, или с комфортным уровнем громкости, или с наклоном пороговой кривой, или с динамическим диапазоном восприятия, причем, как правило, не со всеми. Из своего опыта мы можем сказать, что при исследовании кандидата на КИ, у которого ранее была проведена радикальная операция, т.е. когда полностью отсутствовали слуховые косточки и барабанная перепонка и звук даже максимальной интенсивности он не слышал, был проведен промонториальный тест. При таком исследовании больной услышал звуки, которые он уже не слышит обычным путем и еще более утвердился в своем решении на операцию КИ.
Если же пороги слышимости по воздушной проводимости, пусть и на больших уровнях интенсивности - 100-120 дБ,- зарегистрированы, то уже это служит показателем (возможно и частичной) сохранности слухового нерва, что и определяется корреляцией между степенью остаточного слуха и дооперационными показателями ЭТ [9]. Т.е. наличие порогов слышимости по воздушной проводимости уже является одним из показаний к операции КИ. Более того, при рассмотрении результатов тональной пороговой аудиометрии необходимо принять во внимание тот факт, что при периферическом поражении звуковоспринимающего аппарата происходит сдвиг ощущения по высоте [10], т.е. при стимулах некоторой определенной частоты максимум колебаний базилярной мембраны смещается относительно нормальной тонотопики в сторону основания улитки, т.е. к области восприятия более высоких частот. Следовательно, опираясь на данные аудиограммы, можно сказать, что волокна сохранены и в более высокочастотной части, чем та граничная частота, на которой обнаружен обрыв пороговой кривой. Как было показано в приводимой работе, сдвиг ощущения тем больше, чем больше снижение слуха. Исследование было проведено до потерь слуха в 70 дБ, при которых обнаружен сдвиг на 22%. Вполне логично допустить, что при более значительных потерях сдвиг будет больше и если продлить линию регрессии, то при потере слуха в 110 дб, сдвиг ощущения будет равен 50%. Отсюда следует, что, например, при потере слуха, равной 110 дБ, в ответ на стимул частотой 2000 Гц реагируют волокна в том месте базилярной мембраны, которое по нормальной тонотопике соответствует частоте 3000 Гц. Естественно, что такой результат несколько облегчает принятие положительного решения об операции КИ.
Имеется еще проблема при ЭТ. Пациент, от рождения имевший значительные потери слуха или глухоту, почти не имеет представления собственно о звуке и, в частности, о частоте стимулов. Он не оперирует понятиями "выше-ниже". При ЭТ необходимо очень четко понять, что пациент именно слышит звуки, а не ощущает, например, пощипывание электрическим током. Пациенту, потерявшему слух от рождения разделить эти ощущения очень трудно [3]. Вполне возможно, что он будет реагировать на тактильные ощущения, различая их по интенсивности, но не отдавая ни исследователю, ни себе отчета о слуховых ощущениях. Имеется также возможность симуляции, осознанной или неосознанной, поскольку пациент очень надеется на результаты КИ. И вне всяких сомнений очень трудно получить достоверные результаты по ориентировочной реакции у детей - их поведение изменится, даже если они не услышат звук, а только почувствуют действие тока.
Рассмотрим динамический диапазон восприятия электрического тока при различных положениях активного электрода. Этот показатель несомненно дает определенное представление о состоянии слухового нерва.
Динамический диапазон, также как и пороги слышимости, зависит от места приложения активного электрода и чем дальше от улитки расположен электрод, тем диапазон меньше [3]. Разные значения динамического диапазона возможно объясняются тем, что, например, при электроде в нише круглого окна дискомфорт определяется громкостью звука, т.е. дискомфорт слуховой, при промонториальном тесте и при электроде в наружном слуховом проходе в большей или меньшей степени примешивается тактильный компонент, который и определяет уровень дискомфорта. Зачастую при электроаудиометрии больные сами отмечают тактильный компонент в месте приложения того или другого электрода [7, 8]. И это становится понятным, если учесть почти 100-кратную разницу в пороговых значениях тока в зависимости от местоположения активного электрода [1, 3].

Рассмотрим следующий экспериментальный факт, который требует своего объяснения.

ЭТ проводится на разных частотах и непременным указанием на то, что оно выполняется правильно, является отсутствие ям или горбов в кривой, отражающей зависимость порогов слухового восприятия от частоты, а также плавное повышение порогов слышимости при увеличении частоты электрических стимулов [2, 11]. Иначе говоря, частотно-пороговая кривая (ЧПК) плавно поднимается от низких частот к высоким.
Существует точка зрения, что пороговая кривая свидетельствует о состоянии волокон слухового нерва, расположенных в разных частях улитки, и по результатам измерений пороговой чувствительности можно судить о состоянии волокон слухового нерва в соответствии с нормальной тонотопикой улитки.

Рассмотрим, так ли это?

Представим себе, что ЧПК отражает состояние волокон слухового нерва во всем диапазоне исследуемых частот - от 60 Гц до 2 кГц. Что из этого следует? В соответствии с формулой Хартмана [12], этот диапазон охватывает область от вершины улитки до точки, отстоящей по базилярной мембране на 20 мм, т.е. более половины длины улитки. Поскольку абсолютно у всех испытуемых порог слышимости увеличивается с частотой, то, исходя из этого, можно сделать вывод, что у всех обследованных кандидатов состояние волокон слухового нерва в этом диапазоне частот абсолютно одинаково. Исходя из многообразия причин тугоухости и глухоты, а, следовательно, и различного их влияния на слуховой нерв, такое положение дел представляется маловероятным.
Далее, если исходить из того представления, что ощущение разных частот связано с раздражением различных участков слухового нерва (в соответствии с восприятием частоты по теории места) не совсем понятно, почему порог слышимости стимулов низких частот всегда ниже, чем высокочастотных. По логике получается, что ток низкой частоты проникает в улитку именно к ее вершине и в то же время не затрагивает расположенных у основания улитки высокочастотных волокон. С учетом изоляционных свойств костной ткани [13] такое предположение тоже представляется маловероятным. Это также не совсем понятно, еще и по той причине, что исходя из анатомических представлений прямая, соединяющая точки приложения электродов, минимально удалена именно от базального участка улитки, в котором происходит восприятие высокочастотных стимулов.
Ход ЧПК при ЭТ можно объяснить, исходя из результатов электрофизиологических исследований [14]. Они были проведены на животных после многократного введения им больших доз ототоксического антибиотика для разрушения наружных волосковых клеток (гистология подтвердила их отсутствие) с целью исключения возможности слухового восприятия посредством электрофонического эффекта. При регистрации ответа волокон слухового нерва кошки на электрические стимулы разных частот было показано, что все волокна, с которых проводилась регистрация вызванных ответов, отвечали в широком диапазоне частот - от 0,1 до 2 кгц. Необходимо отметить, что пороги ответа возрастали по мере увеличения частоты стимуляции на всех 22 обследованных волокнах. Особо следует подчеркнуть, что электроды в слуховой нерв вводились в трех различных направлениях, и, следовательно, сходство ЧПК всех волокон нельзя объяснить тем, что они иннервируют один и тот же участок улитки. Следовательно, независимо от того, с базального или апикального волокна регистрировались ответы, ЧПК абсолютно всех волокон имели один и тот же вид, отличаясь только в пределах 10 дБ по пороговым значениям электрического тока.

Вернемся к результатам ЭТ кандидатов на КИ. Как отмечают иследователи абсолютно у всех пациентов отмечается совершенно аналогичный ход ЧПК.

Некоторые неcообразности, возникающие при рассмотрении распределения тока по костным структурам, а также четко прослеживаемые параллели между электрофизиологическими и психоакустическими результатами исследований позволяют с большой степенью вероятности предположить, что при электротестировании кандидатов на кохлеарную имплантацию электрические стимулы разных частот воздействуют на один и тот же участок слухового нерва, причем на наиболее близко расположенный к основанию улитки. Следовательно, по зарегистрированной ЧПК и, соответственно, уровням дискомфорта нельзя сделать заключение о состоянии слухового нерва во всем диапазоне используемых при обследовании частот. Более того, можно предположить, что отсутствие слуховых ощущений при ЭТ и, несмотря на это, положительные результаты КИ, объясняются тем, что электрический ток, растекаясь по объемному проводнику, просто не достигает того участка, где еще сохранились волокна слухового нерва.
Однако при таком взгляде на ЧПК возникают некоторые разногласия с заявлениями о возможности прогнозирования результатов реабилитации по данным ЭТ.
Рядом авторов [1, 2] обнаружено, что некоторые показатели дооперационного промонториального теста или электроаудиометрии хорошо коррелируют с результатами КИ (например, разборчивость речи в отдаленные после операции сроки). Если принять за основу наше предположение, что электрические стимулы разных частот раздражают главным образом волокна, которые располагаются ближе к основанию улитки, то обнаруженную корреляцию можно объяснить следующим образом.
Как правило, при нейросенсорной тугоухости периферического типа (а именно только больным с таким диагнозом показана КИ) наиболее часто встречается нисходящая форма аудиограммы, что связано с тем, что гибель рецепторных элементов происходит в направлении от основания улитки к ее вершине. Естественно, что гибель рецепторных клеток улитки приводит к некоторым изменениям состояния волокон слухового нерва, иннервирующего поврежденный участок базилярной мембраны. Более апикально расположенные волокна находятся в более благоприятных условиях, поскольку рецепторные клетки, хотя и частично, но присутствуют. Следовательно, чем дальше от основания улитки располагаются нервные волокна, тем менее они подвергаются неблагоприятным воздействиям.
Отсюда следует, что если при электротестировании получены хорошие результаты, а именно, низкий порог ответа и большой динамический диапазон, то, исходя из наших представлений, они свидетельствуют о хорошем состоянии только высокочастотных волокон. Вполне логично представить себе, что состояние остальных волокон, которые находились в более благоприятных условиях, может быть таким же или даже лучшим. И тогда обнаруженная высокая корреляция между показателями электротестирования и отдаленными результатами КИ находит вполне логичное объяснение, не вступая в противоречие с нашим представлением о природе ЧПК, получаемой при электротестировании.
Следующий вопрос, требующий рассмотрения, это субъективное различение по высоте электрических стимулов разных частот. Для объяснения этого феномена необходимо обратиться к работам по phase-locking ответу волокон слухового нерва, т.е. по взаимосвязи момента возникновения спайка с фазой воздействующего стимула. Как известно, эта взаимосвязь для звукового стимула прослеживается на низких частотах до 1 кГц [14, 15]. Отметим, что это близко к максимальной используемой частоте в приборах для электротестирования (2000 Гц в электроаудиометре фирмы «Med-El»).
В работах по регистрации постстимульной гистограммы в ответ на электрическую стимуляцию было показано, и даже более строгое, чем для звука, совпадение момента генерации спайка с определенной фазой как синусоидального, так и прямоугольного электрического стимулов [14, 16, 17]. Т.е. с учетом временной теории восприятия частоты стимулов в ответ на синусоидальный тональный сигнал или на синусоидальный электрический ток низких частот волокна слухового нерва будут генерировать спайки с разной частотой и ощущение высоты и в том и в другом случае, естественно, будет различаться. Причем даже в том случае, если на электрические стимулы разных частот отвечают одни и те же волокна. Такому рассуждению имеются подтверждения и в литературе. При проведении сравнения по высоте между ощущением, вызываемым электрическим током (имплантированное ухо) и тональным сигналом (неоперированное ухо) у больных с остаточным слухом было обнаружено, что при подаче стимулов только на один, самый апикальный электрод, отчетливо прослеживается, что чем выше частота электрического тока, тем больше высота звука [18].
При сравнении высоты звука, подаваемого на неоперированное ухо и ощущения, возникающего при стимуляции разных электродов импланта, подавляющее большинство с трудом проводили сравнение, поскольку, по мнению авторов, электрический стимул вызывает ощущение спектральной полосы. Более того, как нами было показано ранее, у больных НСТ нарушается тонотопика улитки, тональный сигнал также воспринимается не чистым тоном, и эти изменения тем более выражены, чем больше потери слуха [10]. Несомненно, что при потерях слуха на неоперированной стороне в пределах 80-100 дБ (такие потери имели обследуемые пациенты [18]) совокупное действие этих факторов еще более затрудняет выполнение задачи сравнения стимулов по высоте имплантированным пациентам.
Мы не беремся судить о сходстве ощущений на электрические и звуковые стимулы равных частот, но то, что ощущения при стимуляции электрическим током различных частот отличаются друг от друга - несомненно. И основное, что следует подчеркнуть, это то, что при стимуляции электрическим током разной частоты даже одного и того же участка слухового нерва возникают различные по высоте ощущения [18].
Возможно, именно тот факт, что больные при проведении им ЭТ при восприятии электрических стимулов разных частот оценивают их различными по высоте, и наталкивает исследователей на мысль о том, что по результатам измерений восприятия электрических стимулов различных частот можно судить о состоянии слухового нерва в различных, соответствующих нормальной тонотопике, частотных областях.
Основным заключением из предложенного обсуждения является то, что частотно-пороговая кривая, получаемая при электротестировании кандидатов на кохлеарную имплантацию не дает оснований судить о состоянии слухового нерва во всем диапазоне исследуемых частот. Если принять к сведению приведенные нами соображения о корреляции между параметрами ЭТ и результатами КИ [1, 2], то по наличию слуховых ощущений при ЭТ с некоторой степенью вероятности можно предположить о сохранности всего слухового нерва. И все-таки, основным показателем сохранности (возможно и частичной) слухового нерва, по-видимому, является тональная пороговая аудиограмма с учетом поправки на изменение тонотопики, обнаруженное при периферическом поражении звуковоспринимающего аппарата [10]. Надеемся, что предложенная трактовка результатов электротестирования достаточно последовательна и дает основания для более критического к получаемым результатам отношения.
В заключение необходимо сказать, что с учетом приведенных рассуждений мы не отрицаем необходимости проведения ЭТ при отборе кандидатов на КИ. Более того, полагаем, что если глухой человек, зная о сути КИ, т.е. о слуховой реабилитации посредством стимуляции слухового нерва электрическим током, при проведении данного обследования отчетливо услышит звуки, причем разной высоты и громкости, то он еще глубже проникнется идеей кохлеарной имплантации и в дальнейшем эта мотивация будет большим подспорьем специалистам, участвующим в сложном процессе реабилитации имплантированных пациентов.

Список литературы

1. Khan S., Raine C.H., Becconsall K. Comparison of a promontory stimulation test using a transtympanic needle electrode with a test using an ear canal electrode // Ann-Otol-Rhinol-Laryngol- (St. Louis) -1995.-Vol.104 , N 9.- Part 2.-Suppl. 166.-p.190-192
2. Kileny P.R., Kemink J.L. et al. Effects of preoperative elec- trical stimulability and historical factors on performance with multichannel cochlear implant // Ann.Otol.Rhinol.Laryng.(St. Louis).-1991.-Vol.100, N 7.-P.563-568.
3. Spies T.H., Snik A.F., Mens L.H. et al. Preoperative electri- cal stimulation for cochlear implant selection. The use of ear canal electrodes versus transtympanic electrodes // Acta Otola- ryngol. (Stockh.) - 1993.- Vol.113 , N 5.- P.579-584
4. Таварткиладзе Г.А. Белянцева И.А. Фроленков Г.И. и др. Пока- зания к кохлеарной имплантации // Методические рекомендации N95/209.- М.: 1995.- 24 с.
5. Luxford W.M. Cochlear implant indications // Am. J. Otol.-1989. -Vol.10, N 1.- p. 95-98.
6. Gantz B.J., Tyler R.S., Knutson et al. Evaluation of five dif- ferent cochlear implant designs: audiologic assessment and pre- dictors of performance // Laryngoscope - 1988.- Vol. 98, N 10.- P. 1100-1106.
7. House W.F. Cochlear implants // Ann-Otol-Rhinol-Laryngol- (St. Louis) - 1976.- Vol.85, N 3.- Part 2.-Suppl. 27.-p.1-93
8. Богомильский М.Р., Сапожников Я.М. Основные принципы отбора больных для кохлеарной имплантации // Вестн. оторинолар.- 1983.- N 3.- С.7-11.
9. Bronkx J.P.L., Hombergen G., Coninx F. Relations between audi- ometrical thresholds of potential cochlear implant patients and their performance in preoperative psychophysical tests with electrical stimulation // Scand. Audiology.-1988.- Vol 17, N 2.- p.217-222.
10. Петров С.М. Восприятие частоты тональных стимулов при перифе- рическом поражении звуковоспринимающего аппарата // Физиология человека.- 1998.- №6- с.38-41.
11. Wagner H., Gerhardt H.J., Sturzebecher E. et al., Preoperative assesment of function of auditory nerve using electroaudiometry and a notch-noise auditory brain stem response technique // An- nals Otol.Rhinol.Laryng.1995- Vol.104, N 9. p.2.- Suppl.166 P. 198-201.
12. Hartmann W. Pitch, periodicity and auditory organisation // J. Acoust. Soc. Amer.- 1996.- Vol. 100, N 6.- P. 3491-3502
13. Smiths L., Simmons F.B. Estimating eight nerve survival by electrical stimulation // Ann. Otol. Rhinol. Laryng. (St. Louis) - 1983.- Vol. 92, N 1.- P. 19-2.
14. Kiang N.Y.S., Moxon E.C. Physiological consideration in arti- ficial stimulation of the inner ear // Annals Otol.- 1972.- Vol. 81, N5.- P. 715-730.
15. Evans E.F. Cochlear nerve and cochlear nucleus // Handbook of sensory physiology / Ed. W.D. Keidel, W.D.Neff.- Berlin: 1975.- Vol. 5/2.- P.1-108
16. Parkins C.WW., Colombo J. Auditory nerve single neuron thres- holds to electrical stimulation from scala tympani electrodes// Hearing Research.-1987.- 31.- P. 267-286.
17. Hartmann R., Topp G., Klinke R. Discharge patterns of cat primary auditory fibers with electrical stimulation of coch- lear//Hearing Research.- 1984.- 13.- P. 47-62.
18. Blamey P.J., Parisi E.S., Daud G.M. et al. Pitch matching of electric and acoustic stimuli // Ann-Otol-Rhinol-Laryngol- 1995. - Vol.104.-N 9.-Part 2.- Suppl.166.- p. 220-222