Orecchio elettrico, connettività, elettrodi: che novità negli impianti cocleari?

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Christian Streitberger del Centro Impianti Cocleari e Protesi Impiantabili dell’Ospedale Generale “Franz Tappeiner” di Merano (Bolzano) ha affrontato il problema delle malformazioni maggiori dell’orecchio esterno e dell’orecchio medio in rapporto all’impianto cocleare. © C. P.

L’impianto cocleare è uno degli interventi riabilitativi della sordità più noti e studiati, soggetto a continui miglioramenti e novità dal punto di vista tecnologico, chirurgico, di diffusione e raccomandazioni cliniche. Un interessante approfondimento, a cura di Roberto Filipo e Alessandro Martini.

Cosa c’è dunque di nuovo su questo importante tema otorinolaringoiatrico e audiologico, si sono chiesti i due specialisti, rispettivamente professori ordinari dell’Università “La Sapienza” di Roma e dell’Università degli Studi di Padova? A rispondere a questo complesso quesito hanno chiamato alcuni colleghi delle rispettive scuole ma anche di altri atenei e ospedali italiani di rilievo, e a ciascuno hanno affidato un sottotema specifico da approfondire: il risultato è un compendio aggiornato sull’argomento, che riserva informazioni specifiche anche su aspetti particolari legati a questo intervento riabilitativo.

Orecchio elettrico e orecchio normale

Ad animare la tavola rotonda ha cominciato Pietro Scimemi di Treviso, con un raffronto tra l’orecchio elettrico e l’orecchio normale: la presenza del processore Speech Processor – è stata la sua conclusione – rende l’impianto cocleare efficace per la comprensione della parola, ma purtroppo ancora deludente nel consentire al paziente che lo indossa di apprezzare al meglio la musica. La percezione uditiva – ha ricordato – è intesa come percezione verbale e di segnali complessi e attiva, per esprimersi compiutamente, la coclea, il tronco e i centri sottocortico-corticali: dalla prima dipendono i codici che comportano l’analisi cocleare, il secondo sovrintende alle funzioni binaurali che integrano la sommazione di loudness, la localizzazione e la riduzione del mascheramento, mentre ai centri sottocortico-corticali vengono abbinate le funzioni cognitive come l’attenzione, la memoria, la decisione e l’apprendimento, fino ad arrivare all’estrazione di una figura dallo sfondo, all’ordinamento in sequenza di stimoli diversi e, forse, alla memoria uditiva a breve termine.

Le differenze fra orecchio naturale ed elettrico sono significative: a partire da un pattern di attivazione diverso, che è compresso per il primo e lineare per il secondo; l’attività spontanea, che risulta assente nel caso dell’impianto ed è presente nell’udito normale; e alcune altre caratteristiche tecniche quali la codifica dell’ampiezza e tonotopica. In presenza di un impianto, la percezione verbale è anch’essa variabile: ad esempio, il riconoscimento migliora in maniera proporzionale fra uno e sette elettrodi, ma questo non succede da sette a ventidue; la stimolazione tripolare e quadripolare risulta migliore della monopolare; non viene conservata la rappresentazione tonotopica, invece vengono attivate la memoria e la plasticità uditiva. La letteratura scientifica fornisce risultati non concordanti in caso di impianto bilaterale, mentre per la stimolazione elettroacustica “il successo sembra dipendere dal residuo neuronale a livello delle frequenze acute”, osserva Pietro Scimemi. Inoltre, nel soggetto impiantato manca l’azione sull’orecchio medio e sulla coclea del sistema efferente; e quella dell’orecchio esterno, come la localizzazione sul piano sagittale.

In conclusione, le difficoltà di percezione verbale nel rumore che ancora permangono con l’impianto cocleare mostrano risultati che dipendono criticamente dalle risorse del sistema nervoso centrale e dal messaggio ridondante; cosa che rende complessa la percezione musicale, in quanto quest’ultimo genere di messaggio non è per niente ridondante. Nel bambino piccolo portatore di impianto cocleare, i migliori risultati dipendono dalle risorse del sistema nervoso centrale e dalla riabilitazione.

Le nuove possibilità di connettività

Dal reparto di Audiologia e Foniatria Pediatrica dell’Azienda Ospedaliera Spedali Civili di Brescia, Maria Grazia Barezzani ha illustrato le ampie e diverse possibilità che gli impianti cocleari offrono in tema di connettività. © C. P.

Quando si parla di connettività degli impianti cocleari, è opportuno sottolineare le evoluzioni tecnologiche che hanno portato alla sostituzione del sistema FM, analogico, con il wireless digitale: la nuova frontiera è il 2,4 GHz. Che si parli del Naída CI di Advanced Bionics o del Nucleus 6 di Cochlear, i moderni dispositivi offrono un ampio ventaglio di proposte per il collegamento fra due articoli, ma anche con l’esterno: ovvero, ZoomControl per la connessione impianto-impianto, la possibilità di rispondere al telefono in stereofonia e l’automatico controllo delle funzioni in entrambi i processori, nel primo caso; la connessione a televisore, telefono, computer, navigatore, lettore mp3, nel secondo. A discutere dell’argomento è stata chiamata Maria Grazia Barezzani dell’Azienda Ospedaliera Spedali Civili di Brescia.

Il sistema FM – Modulazione di Frequenza è una forma di trasmissione radio che comunica con tecnologia wireless, cioè senza fili e cavi di connessione: è composto da un microfono e un trasmettitore, utilizzati da chi parla, e da un ricevitore, per chi ascolta. Il funzionamento è noto: colui che parla invia suoni, attraverso il microfono, al trasmettitore, che capta il segnale e genera onde elettromagnetiche; il segnale così codificato viene inviato attraverso uno specifico canale di radiofrequenza, denominato frequenza carrier, dove il trasmettitore e il ricevitore stabiliscono la connessione wireless; a questo punto, il ricevitore veicola l’informazione al processore vocale a cui è connesso. Questo sistema presenta luci ed ombre: fra le prime, è in grado di migliorare il rapporto segnale/rumore (SNR) di 15-20 dB e la connessione fra il parlante e chi indossa l’impianto rimane stabile consentendo libertà di movimento; per contro, registra interferenze, richiede una dimensione maggiore degli apparecchi acustici e anche un investimento.

I sistemi wireless garantiscono un elevato rapporto segnale/rumore, con massimo comfort e prestazioni per il paziente. E i vantaggi del 2,4 GHz sono evidenti: fino a 21 dB in più di SNR, trasmissione fino a sette metri di raggio, trasmissione diretta della voce senza aggeggi intorno al collo, nessuna interferenza né necessità relative alle dimensioni dell’apparecchio acustico, costo accessibile, adatto a bambini di ogni età, in grado di trasmettere altre fonti audio dal miniJack. Il tutto si traduce in una resa superiore al 50% del tradizionale FM e al 35% del Dynamic FM, con adattabilità anche ad un rumore maggiore di 65 dB. Si tratta di una trasmissione wireless che avviene appunto sulla banda 2,4 GHz, con segnale digitale distribuito in pacchetti molto piccoli di centosessanta microsecondi, con moltissime ripetizioni per impedire l’ingresso di interferenze; dispone di un brevissimo tempo di latenza, pari a 17-10 millisecondi, e di un’antenna molto piccola integrabile nei dispositivi. I nuovi microfoni Roger per AB sono adatti a ogni paziente, disponibili anche sotto forma di clip o penna, così come gli omonimi ricevitori, integrati nei design Phonak, e il ricevitore universale Roger MyLink. Il minimicrofono ReSound Unite™ è invece la soluzione ideata per Cochlear.

Fra i sistemi di connettività bisogna poi citare il wi-fi, protocollo nato per fornire elevate velocità di trasmissione con un raggio maggiore, ma a costo di una maggior potenza dissipata e di un hardware assai più costoso. Rispetto al bluetooth, che crea una Personal Area Network, il wi-fi crea una LAN, Local Area Network. Ancora lo Scan, definibile come una memoria di intelligenza artificiale, che classifica gli ambienti sonori e si avvale di algoritmi di elaborazione specifici da attivare per migliorare il suono. L’induzione magnetica del telecoil è invece una bobina integrata nel processore che, quando viene attivata, esclude il microfono esterno, capta il segnale in modalità wireless sotto forma di campo magnetico e lo trasmette al processore senza il disturbo dei rumori ambientali; il segnale può provenire dalla cornetta del telefono o da specifici dispositivi, detti room loops, posizionati in uffici pubblici, cinema o teatri.

L’importanza dell’elettrodo

A Stefano Berrettini, direttore dell’Unità di Otorinolaringoiatria, Audiologia e Foniatria dell’Ospedale Cisanello di Pisa, è stata affidata una curata panoramica sugli elettrodi degli impianti cocleari: da Cochlear, le diverse forme e caratteristiche si esplicano nei vari articoli disponibili quali Contour Advance, N24 Straight, Slim Straight Array, Hybrid L24, Double Array, Modiolar Research Array e Hybrid S8; da Advanced Bionics, Helix, IJ e il nuovo Midscala; da Med-El, Array di elettrodi Standard e Compresso, Flex, Split, Form e CustomMade; da Neurelec, Digisonic® SP, SP EVO e Binaural. Una diversità che consente un’applicazione su misura per ciascun paziente – ha spiegato lo specialista toscano – considerando i ventisei elettrodi sviluppati, di cui ventiquattro attualmente in commercio: per chi conserva residui uditivi sono adatti il Contour Advance, lo Slim Straight, Flex soft e 28, Midscala e SP EVO; per chi manifesta residui uditivi importanti sui gravi, Hybrid L24 o S8 e Flex 24 o 20; in presenza di ossificazione, Straight, Slim Straight, Array medio, Compresso e IJ; con ossificazione severa, Double Array, Split e Multi Array di Neurelec; per pazienti senza residui uditivi e coclea normale, Contour Advance o Straight, Array Standard o Flex, Helix, Midscala, SP e SP EVO; per impianti binaurali, Binaural; in presenza di malformazioni, Straight, Slim Straight, Form 24 e 19, CustomMade, SP EVO, IJ o Midscala.

Le differenze principali consistono nel numero di elettrodi, negli elettrodi perimodiolari o retti, nella profondità di inserzione, nel diametro array degli elettrodi e nella tecnica di inserzione importanti per la chirurgia soft, nella superficie di contatto ad anello o a semianello. A proposito del numero, si notano le varie soluzioni dei produttori: ventidue elettrodi attivi per Cochlear, dodici coppie per Med-El, venti per Neurelec e sedici per Advanced Bionics; le diverse strategie di processazione del segnale rendono difficile confrontare i risultati. I perimodiolari sono disponibili soltanto da AB e Cochlear, mentre tutte le case dispongono dei retti: la possibilità di avvicinarsi al modiolo e alle cellule dei gangli spirali procura un’eccitazione neurale più focalizzata e altri vantaggi, ma sui reali benefici delle performance uditive con le due soluzioni il dibattito è ancora aperto. Riguardo la profondità di inserzione, Med-El punta su un elettrodo più lungo, fino a trentacinque millimetri, ma il fatto che le coclee non sono tutte uguali discrimina il vantaggio di questa caratteristica; in ogni caso è dimostrato che, quando la distanza fra la stimolazione apicale e la stimolazione basale viene aumentata fino a trentuno millimetri, le prestazioni migliorano dal 10% al 30% secondo l’intensità del parlato, e la stimolazione completa della coclea attraverso un array di elettrodi lungo inserito nelle zone più profonde fornisce all’utilizzatore dell’impianto i migliori risultati possibili nella misura di performance del parlato e nella qualità del suono.

In conclusione – ha osservato Berrettini – i diversi tipi di elettrodi sono necessari per ogni problematica chirurgica; le cocleostomie hanno dimensioni diverse, se nella finestra rotonda o promontoriale, pertanto è consigliabile sempre una chirurgia soft; un numero elevato di elettrodi è anche garanzia contro le problematiche di rottura di alcuni di essi; e non esistono studi controllati che dimostrano con certezza la maggiore efficacia di un elettrodo, mentre i diversi articoli sono funzionali alle diverse strategie di stimolazione. È inoltre importante ricordare che, per quanto riguarda i pazienti pediatrici, nel corso della vita sarà necessario cambiare l’elettrodo alcune volte.

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