Устройство кохлеарного импланта: из чего состоит система для слуха

Понимание устройства кохлеарного импланта — это первый шаг к осознанию того, как современная медицина может вернуть мир звуков. Кохлеарный имплант (КИ) — это сложное электронное медицинское устройство, предназначенное для людей с тяжелой степенью сенсоневральной тугоухости или глухотой, которым не помогают традиционные слуховые аппараты. В отличие от слуховых аппаратов, которые просто усиливают звук, система кохлеарной имплантации преобразует звуковые волны в электрические импульсы и напрямую стимулирует слуховой нерв. Система состоит из двух основных частей: внешней, которая носится за ухом, и внутренней, которая устанавливается хирургическим путем.

Как работает кохлеарный имплант: от звука к слуховому восприятию

Принцип работы системы кохлеарной имплантации основан на обходе поврежденных волосковых клеток внутреннего уха (улитки) и прямой передаче информации слуховому нерву. Это позволяет мозгу получать и интерпретировать звуковые сигналы. Весь процесс можно разделить на несколько ключевых этапов, которые происходят практически мгновенно.

Вот как звуковая информация преобразуется в понятные мозгу сигналы:

• Улавливание звука. Микрофон, расположенный на внешней части устройства, улавливает звуки из окружающей среды.
• Обработка сигнала. Речевой процессор анализирует полученные звуки, преобразуя их в детализированный цифровой код.
• Передача кода. Передатчик, который удерживается на голове с помощью магнита, посылает этот цифровой код через кожу на внутреннюю часть — имплант.
• Прием и декодирование. Внутренняя часть (приемник-стимулятор) получает код и преобразует его в электрические импульсы.
• Стимуляция слухового нерва. Эти импульсы направляются по тончайшей электродной решетке, введенной в улитку внутреннего уха. Каждый электрод отвечает за свою группу частот, стимулируя определенные участки слухового нерва.
• Восприятие звука мозгом. Слуховой нерв передает полученные сигналы в мозг, где они распознаются как звуки: речь, музыка, шум.

Таким образом, кохлеарный имплант не лечит глухоту в биологическом смысле, а создает новое, электрическое «чувство» слуха, которое мозг со временем учится понимать и использовать.

Внешняя часть системы: то, что мы видим

Внешняя часть кохлеарного импланта — это та часть системы, которую пользователь носит на себе и может снимать. Она отвечает за улавливание и первичную обработку звука. Современные внешние части компактны, эргономичны и существуют в различных исполнениях, чтобы соответствовать образу жизни пользователя. Она состоит из нескольких ключевых компонентов.

Речевой процессор. Это мозг всей системы. Он выглядит как небольшое устройство, которое носится за ухом (похоже на мощный слуховой аппарат) или крепится на одежде. Внутри процессора находится микрокомпьютер, который анализирует звуки, отфильтровывает шумы и кодирует важную информацию в соответствии с индивидуальными настройками пользователя. Именно от качества и настроек процессора во многом зависит четкость и разборчивость воспринимаемой речи.

Микрофон. Встроен в речевой процессор. Его задача — улавливать звуковые колебания из окружающей среды. В современных системах кохлеарной имплантации используется несколько микрофонов для создания направленности и улучшения восприятия речи в шумной обстановке.

Передатчик (катушка). Это небольшой круглый элемент, соединенный с речевым процессором тонким проводом. Внутри передатчика находится магнит, который позволяет ему удерживаться на голове точно над местом расположения внутренней части импланта. Его основная функция — передавать закодированный сигнал и энергию для работы внутренней части беспроводным путем, через кожу.

Источник питания. Внешняя часть работает от перезаряжаемых аккумуляторов или одноразовых батареек, которые легко заменить. Это обеспечивает полную автономность системы и избавляет от необходимости хирургического вмешательства для замены источника питания.

Внутренняя (имплантируемая) часть: скрытая работа под кожей

Внутренняя часть кохлеарного импланта, или сам имплант, устанавливается хирургом во время операции и остается с человеком на всю жизнь. Она полностью скрыта под кожей и волосами, поэтому внешне ее наличие незаметно. Все компоненты этой части изготовлены из биосовместимых материалов, таких как титан и медицинский силикон, что исключает отторжение организмом.

Приемник-стимулятор. Это основной корпус импланта, который размещается под кожей в височной кости за ухом. Он содержит магнит для фиксации внешнего передатчика, а также электронику, которая принимает сигналы от речевого процессора, декодирует их и преобразует в точные электрические импульсы для стимуляции.

Электродная решетка. Это самый высокотехнологичный и деликатный компонент системы. Она представляет собой тонкий, гибкий пучок электродов (обычно от 12 до 22), который хирург аккуратно вводит в улитку — спиралевидный орган внутреннего уха. Каждый электрод в решетке предназначен для стимуляции определенной зоны улитки, отвечающей за восприятие звуков разной высоты (частоты). Именно благодаря этому пользователь может различать высокие и низкие звуки.

Связь между внешней и внутренней частями системы КИ осуществляется транскутанно, то есть через неповрежденную кожу, с помощью радиочастотной передачи и магнитной индукции. Это надежный и безопасный способ, который не требует наличия открытых разъемов или проводов, проходящих через кожные покровы.

Сравнение компонентов кохлеарного импланта: таблица для наглядности

Для лучшего понимания того, как распределены функции между частями системы кохлеарной имплантации, рассмотрим их в сводной таблице.

Ключевое отличие кохлеарного импланта от слухового аппарата

Часто возникает вопрос о разнице между кохлеарным имплантом (КИ) и слуховым аппаратом. Несмотря на то, что оба устройства призваны помочь людям слышать, их принцип действия кардинально различается. Понимание этого отличия помогает осознать, для каких случаев предназначена система кохлеарной имплантации.

Слуховой аппарат — это, по сути, миниатюрный усилитель звука. Он улавливает звук, делает его громче и направляет в слуховой проход. Его работа эффективна только тогда, когда волосковые клетки во внутреннем ухе частично сохранены и способны преобразовывать усиленные звуковые колебания в нервные импульсы. Если эти клетки повреждены слишком сильно или отсутствуют, даже самый мощный звук не будет воспринят.

Кохлеарный имплант не усиливает звук. Он полностью заменяет функцию поврежденных волосковых клеток. Система КИ преобразует звук в электрическую энергию и напрямую стимулирует окончания слухового нерва. Это позволяет передать информацию в мозг в обход неработающего звена слуховой системы. Можно провести аналогию: если слуховой аппарат — это мегафон, который кричит в ухо, то кохлеарный имплант — это новая проводка, которая доставляет сигнал напрямую к цели, когда старая оборвана.

Список литературы

1. Сенсоневральная тугоухость у взрослых. Клинические рекомендации. Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2021.
2. Оториноларингология: национальное руководство / под ред. В. Т. Пальчуна. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016.
3. Таварткиладзе Г. А. Руководство по аудиологии. — М.: Медицина, 2003.
4. Королева И. В. Кохлеарная имплантация у детей и взрослых. — СПб.: КАРО, 2009.
5. Buchman C. A., Gifford R. H., Haynes D. S., et al. Unilateral Cochlear Implants for Severe, Profound, or Moderate Sloping to Profound Bilateral Sensorineural Hearing Loss: A Systematic Review and Consensus Statements // JAMA Otolaryngology–Head & Neck Surgery. — 2020. — Vol. 146(10). — P. 942—953.
6. World report on hearing. Geneva: World Health Organization; 2021.