MOSTRA CONVEGNO 

INDICE ATTI

Dr Enrico Fagnani, audiologo presso la fondazione dell'Ospedale Maggiore Policlinico di Milano. Nella sua relazione ci illustrerà le caratteristiche degli impianti cocleari e indicherà su quali nuovi traguardi si sta andando nel merito, sperando che nel dibattito i rappresentanti di Advanced Bionics e Cochlear ci diano poi anche un loro contributo. Grazie.

Grazie per l'invito. Spero di potervi dare una panoramica sul funzionamento e sulle possibilità offerte oggi dall'impianto cocleare dando uno sguardo anche al futuro possibile. sappiamo che la sensorialità uditiva, all'interno delle altre sensorialità, è fondamentale per garantire una corretta ed efficace comunicazione verbale e per consentire un normale e adeguato sviluppo cognitivo. La nostra periferica audio è la chiocciola, che ha queste caratteristiche fondamentali: grande sensibilità, bassa rumorosità elettrica intrinseca, è inoltre simultanea perché è molto veloce nell'analizzare i messaggi in entrata e grande dinamica, vale a dire che è in grado di analizzare suoni molto intensi senza saturarsi e distorcere . Analizza l’energia contenuta nei suoni in ingresso all’orecchio; questa immagine rappresenta l'energia dei suoni che si sviluppano nel tempo. l'impianto cocleare fa proprio questo, analizza nel tempo i suoni. La chiocciola è un insieme di microfoni che analizzano lo spettro sonoro e lo codificano con un segnale elettrico - matematico, comprensibile al sistema nervoso centrale. Parlando di sordità neurosenoriale, abbiamo un danno alla coclea, per cui la coclea è molto danneggiata mentre il nervo è ancora funzionante in parte. L'obiettivo è di creare un udito bionico per cui vogliamo realizzare una chiocciola bionica la cui caratteristica sia quella di avere tutte le prerogative sopra elencate, fra cui l'ampio campo dinamico. Quello dell'udito umano e superiore ai 100 dB, il nervo acustico invece ha un campo dinamico ridotto, nei confronti del mondo esterno, per noi che ascoltiamo, la chiocciola è un espansore della dinamica che ci permette di espandere la nostra sensorialità Ovvero quella del nervo acustico . L'analizzatore cocleare è in grado di riconoscere le vocali, di stare dietro ai rapidi cambiamenti in altezza delle parole, di riconoscere le consonanti, di filtrare i segnali indsiderati. Ecco quindi che in questi anni abbiamo prodotto una protesi cocleare. Un organo di senso artificiale in grado di codificare i suoni e trasfere l’informazione, senza fili, dal processore esterno alla componente interna che si chiama Ricevitore Stimolatore, provvedendo anche al flusso energetico di alimentazione elettrica. La parte interna non ha batterie e viene alimentata da questo flusso. All'inizio i processori degli impianti cocleari erano a scatola, oggi si sono evoluti, il processore vocale è retroauricolare e tutte le quattro aziende al mondo che producono gli impianti cocleari si sono adattati a questa tipologia. Poi abbiamo l'elaborazione del segnale, la parte interna si chiama ricevitore stimolatore. Qua vedete come gli elettrodi assumono la forma del canale cocleare lungo la rampa timpanica. Dalla parte interna fuoriescono gli elettrodi attivi e di massa. La corrente elettrica, codificata in un certo modo, scorre tra due poli, come avviene in un circuito elettrico. Gli elettrodi di massa sono extra cocleari, uno posto sulla superficie esterna del ricevitorecstimolatore, l’altro a forma di sferetta o di aghetto che si mette in contatto con il muscolo temporale.. Qua vedete un ricevitore stimolatore con un elettrodo di massa fatto di un metallo ad alta conduttività. Quindi è la corrente elettrica, codificata con una logica matematica che trasferisce l'informazione alle fibre del nervo acustico e quindi alle vie uditive del sistema nervoso centrale. La corrente elettrica può avere diverse onde, vi sono onde simmetriche come in questo caso, o asimmetriche come in quest'altro caso. Possono essere cambiate in ampiezza e anche in frequenza. Ci sono molti parametri alla base delle strategie e delle metodiche che si utilizzano per codificare i suoni . Si può agire su diversi parametri. Qua vedete come scorre la corrente elettrica. Quelli verdi sono i flussi di corrente che passano all'interno della chiocciola e vanno a depolarizzare le fibre nervose dell’acustico. La corrente elettrica scorre fra due poli in questo caso chiamati elettrodi, l’elettrodo stimolante e l’elettrodo di riferimento o di massa.

La massa, in alcuni impianti viene posizionata nel muscolo temporale, mentre in altri e ricavata direttamente nel corpo del ricevitore/ stimolatore; quindi la corrente può essere mono polare chiudendo il circuito sulla massa del temporale o su quella del ricevitore/stimolatore o in parallelo su tutti e due.

Si può poi mantenere la corrente anche solo all'interno della chiocciola, utilizzando la stimolazione bipolare; ci sono varie possibilità incrociando le diverse opzioni. La corrente scorre tra questi due elettrodi, vedete la cellule cigliate che non funzionano più, le fibre del nervo però funzionano. Le terminazioni nervose sono attraversate da questa corrente in modo ampio e poco selettivo. Uno dei limiti della metodica è quello di non poter essere super selettivo. Non si può stimolare una certa fibra, ma se ne possono stimolare insieme una certa quota. Qui vedete come fluisce la corrente. In realtà, c'è da dire che ancora oggi non è chiaro che cosa avvenga esattamente all'interno della chiocciola. Sappiamo che la corrente trasferisce l'informazione, ma il metodo esatto è coperto in parte da una riservatezza industriale. Come dicevo prima non si può fare una stimolazione mirata di una sola fibra. Quindi se per dare la sensazione uditiva bisogna usare delle correnti elevate aumentando il voltaggio, si è necessariamente meno precisi nel dare una specificità uditiva. Per usare meno corrente possibile serve una bassa impedenza, cioè che gli elettrodi siano molto a contatto con le fibre. Ecco quindi che gli elettrodi devono stabilire un miglior contatto con le fibre nervose, garantendo così una migliore stimolazione. In realtà il numero di elettrodi possibile massimo è 22. di Aumentando ulteriormente il numero degli elettrodi ci sarebbero vari problemi, tra cui la stimolazione di fibre simili, causando così la diafonia.

Quindi il segnale della voce, la comprensione della voce, con un sistema pur di 22 elettrodi, che attualmente è il massimo, che va a competere con una chiocciola dotata di 4 mila microfoni è una gara in partenza già persa. Per questo si comprende che le potenzialità sono limitate. Eppure l'impianto cocleare funziona davvero molto bene, a volte in modo straordinario. Che cos'è che funziona? È il paziente, l'individuo, per questo ci sono risultati molto diversi. Questa frase è stata pubblicata nel 2000 da un audiologo piuttosto noto, uno dei padri fondatori dell'audiologia. Io condividevo con lui la passione per l'elettronica, ma io mappavo i pazienti con l’impianto e avevo dei buoni risultati, mentre lui non voleva credere che il tutto funzionasse davvero poiché lo riteneva impossibile. Addirittura negava l'evidenza. Per chi aveva delle nozioni di audiologia, di biofisica degli anni 80 o 90 non era possibile che l'impianto funzionasse, questo tuttavia negava quello che è stato compreso dopo successivamente, cioè che esist la neuroplasticità, che sfrutta al meglio le informazioni esterne riorganizzando le reti neuronali. Tutte le ditte che producono gli impianti cocleari sono valide, le strategie sono molto importanti, ma la diversità dei risultati dipende prevalentemente dai pazienti singoli. dal 1993 gli impianti si sono evoluti, sono evoluti i ricevitori/stimolatori. dalla ceramica si è passati al titanio -silicone.

I processori vocali sono passati dalla scatola al retroauricolare. Oggi ci sono delle soluzioni di alimentazione molto moderne. Tutti gli impianti hanno delle batterie ricaricabili che durano meno delle batterie tradizionali, ma visto che ce ne sono due una è in carica e l'altra in uso, per cui la maggiore comodità ed il risparmio sono notevoli. Il Cochlear Nucleus è stato il primo impianto a comparire sul mercato. Oggi abbiamo il modello 5.

Molti ricorderanno i vari tipi di processore a scatola che si sono ormai evoluti. Ho ricostruito insieme a Sara Cavicchiolo, che è una giovane logopedista che lavora con noi in Audiologia al Policlinico di Milano, una tabella che riassume le caratteristiche dei vari impianti oggi disponibili.

Oggi ormai tutte le aziende producono degli elettrodi particolari adattabili alle esigenze dello specifico paziente. Gli elettrodi non superano il numero di 22, il fissaggio è importante per evitare migrazioni sullo scalpo, la ditta MXM Neurelec ha messo a punto un sistema interessante molto valido con delle viti in titanio, la Medel ha inventato un sistema che funziona con due pin di fissaggio nell’osso. Gli altri sistemi richiedono un fissaggio con dei fili da farsi al momento. Questi sono i materiali disponibili oggi. Le telemetrie sono poi molto importanti, perché ricevono informazioni dall'interno su come sta funzionando l'impianto ed il nervo acustico. Le soluzioni per i bambini, le bobine telefoniche a bordo, l'assistente remoto, cioè il telecomando, può essere molto utile per i bambini perché i genitori lo possono gestire. Poi ci sono i microfoni direzionali di cui abbiamo parlato prima. Sono state studiate delle belle soluzioni, c'è un microlink, sistema via radio senza fili per trasferire selettivamente il messaggio sul processore vocale, una soluzione utilissima per i bambini in età scolare ma anche in molte altre situazioni.

Sono possibili soluzioni anche binaurali, esiste poi un sistema ibrido che, ha fatto vedere prima Matteo Racca, è costituito da un processore vocale e da una protesi acustica digitale che, quando è nel condotto uditivo, lavora solo sulle basse frequenze, utilizzando la stimolazione elettrica solo per le alte frequenze. Poi abbiamo la fase del mappaggio, che è la programmazione dell'impianto.

Già alla fine dell'intervento si possono avere delle informazioni, sull'attività e sul funzionamento del nervo acustico e anche a livello del troncoencefalo su come viene elaborato il segnale più in alto nel Sistema Nervoso Centrale. Questi sono tutti computer nuovi e vecchi. Ci sono dei simulatori, dei sistemi che creano la mappa, senza sovraccaricare di informazione il nervo, soprattutto se è debole. Rischeremmo infatti di indebolire il nervo anziché rafforzarlo. Bisogna quindi partire con poche informazioni e poi aumentare piano piano. Sempre mirando a rispettare le caratteristiche del paziente. L’alta velocità non è per forza segno di bontà dell'impianto.

Non posso pretendere da un nervo deficitario che faccia passare tutta l’informazione.

Questa è la mappa tipica, questo è il campo dinamico, poi abbiamo le strategie che possono essere sequenziali, parallele o miste.

Come filosofia generale si è partiti con delle strategie che miravano più all'aspetto frequenziale come le prime, altre aziende hanno puntato su strategie che curassero di più l'aspetto temporale.

La tendenza è quella di creare un mix che sia il miglior compromesso tra le due. Oggi gli impianti hanno ancora grandi potenzialità.

Alcune aziende vanno avanti nella ricerca, anche se io sostengo che è il paziente che determina il buon funzionamento dell’impianto.

Si stanno sviluppando delle strategie per avere più punti di stimolazione con il limite fisico dei 22 elettrodi. Il funzionamento contemporaneo di due elettrodi potrebbe aumentare teoricamente il numero di punti di stimolazione e la selettività, così come strategie in parte sequenziali ed in parte parallele proprio per dare il miglior compromesso fra precisione temporale e frequenziale.

Per quanto riguarda il futuro, si sta pensando di nutilizzare la tecnologia messa a punto per le protesi impiantabili nell'orecchio medio per arrivare ad un impianto cocleare totalmente impiantabili, in altre parole senza una parte esterna. Questa tecnologia è ancora in sviluppo.

Poi vorremmo evitare di far cambiare le batterie. Sono state sviluppate delle celle per cui non è più necessario caricare le batterie alla corrente, perché queste si caricano con il movimento cinetico. Quindi potremo avere anche una fonte di energia endogena, proveniente da metabolismo cellulare muscolare oltre alla ricarica senza fdall'esterno che già sapete essere possibile.

Un altro aspetto del futuro è la possibilità di utilizzare non più la corrente elettrica per stimolare e dare informazioni al nervo, ma usare la luce che permette di depolarizzare le fibre del nervo acustico.

Se invece degli elettrodi di platino iridio depolarizzano potessimo utilizzare dei punti di luce laser veicolata da micro fibre ottiche, potremmo essere molto più selettivi, aumentare i punti di stimolazioni, e garantire un udito sempre più fisiologico. Questo è un collage storico del nostro primo corso sugli Impianti Cocleari tenutosi a Milano al Policlinico.

Nelle foto si vedono il prof. Del Bo che fece l’intervento in diretta collegando l’aula con la sala operatoria, il Prof. Cesarani, nostro attuale Direttore, il dott. Ambrosetti con i baffi ed io che parlo del Mappaggio, era il febbraio del 1994 e molte delle persone che prendevano appunti in aula si sono poi dedicate con successo a questa importantissima tematica.

Grazie dell'attenzione.

indice relatori