在上一期文章中,我们了解了人工耳蜗更重要的组成部分—工作电极,也了解到柔软电极才能够更好地保护耳蜗内精细的微细结构,保护现有的残余听力,才能顺利植入到耳蜗顶端低频区,能实现耳蜗全覆盖刺激,获得更宽频率及更好的听觉康复效果。更有助于未来更换全植入耳蜗的效果以及基因、干细胞等治疗新技术的应用。
那么究竟什么样的电极才能称为软电极呢?奥地利人工耳蜗是如何使电极变得更柔软无创的呢?
接下来就带大家一起来了解MED-EL人工耳蜗软电极的设计奥秘!
① 专利的波浪形布线技术
使电极数量更多但依然纤细柔软
波浪布线技术就是把电极内极其细小(大概是0.02根头发丝那么细小)的铂金导丝制作成波浪状形态,它是电极之所以柔软的主要原因。当然也是最难实现的关键技术。
简单的理解这一设计就类似于弹簧的原理。一根直线钢丝很硬,几乎难以弯折,但只需要将它盘绕制成弹簧就立刻变得很柔软,可以轻易的弯曲,很容易的转360°变成一个圆环。
而且人体耳蜗有两圈半,也只有“弹簧状”软电极才能盘旋两圈以上。奥地利人工耳蜗工作电极内部由24根铂金导丝组成,虽然每根导丝都极其细小,但如果直线排布,硬度会成倍增大。
而当24根铂金导丝全部制成波浪形布线后,就极大改变了整个电极的柔软程度和灵活程度。手术植入时,电极并不会伤害耳蜗这个小小工作站里的一兵一卒,它会顺滑的植入耳蜗鼓阶,并且灵活地转过耳蜗内的两个360°拐角,顺利到达耳蜗顶部低频区。
MED-EL专利波浪布线技术
MED-EL人工耳蜗从开始就重视到了耳蜗精细结构保护的重要性,率先发明了专用于保存耳蜗精细结构和残余听力的波浪布线软电极,所以这一技术是MED-EL专利技术。
除波浪布线技术外,更科学的电极间距也会使电极变得更加柔软。MED-EL人工耳蜗采用的是更科学的12对物理通道设计,因为MED-EL电极更长,电极片呈上下半环状成对排布,因此电极间距比较宽,避免了电极过于密集影响柔软度。(为了理解我们也可以脑补一下,类似一根手指上戴一两个戒指,手指还能活动,但密密麻麻戴一连串戒指,整个手指就僵硬了)
而现在随着数字信号处理的发展,提高通道数量也并不需要简单粗放地增加电极片,比如MED-EL采取了不增加电极硬度的软件升级技术,比如利用频谱通道技术实现更多的通道数(253),以及最新的精细结构编码策略FS技术,提高声音处理的精细程度。
③ 更均匀疏松的导丝分布
电极截面更均匀疏松的电极导丝排布,即提高了电极柔软度,也提高了手术植入时的灵活度。MED-EL电极内有24根金属导丝,如下图所示,这些导丝内芯均匀分布,不集中到一处,整体提升了电极的柔软程度。而其它导丝内芯集中分布的电极则硬度较大。这个原理就好比一把毛线,自然散着的时候(疏松状态)是很柔软的,但把它们编织成一股绳,也就是集中到一起的时候,整体就会变僵硬,而且它的劲度和张力也会跟着变大。而如上一篇文章所述,对于脆弱的耳蜗来说,植入的电极僵硬,劲度大,张力大就不是一件好事了。
④ 自然形态的软直电极,无预成型加硬处理
什么是预成型加硬处理呢?简单理解就比如说一根软的棉线,是无法保持一个固定形状的,但泡在浆糊里再晾干变硬以后,就可以塑化成型,长期保持一个固定形状。同样的道理,预弯电极在未植入时就保持一个螺旋的形状,势必要求电极加大硬度。
而MED-EL的软电极是自然的软直电极,不是预弯成型的,我们不要求它保持一个固定的形状,所以不会去加强它的硬度,反而是追求其柔软度。
很显然柔软的、没有固定形状的电极具有更好的顺应性,可以轻松沿着耳蜗的生理弯曲进入耳蜗,完成从蜗底到蜗顶的全覆盖植入。
⑤ 锥形电极阵列设计,无需钢丝内芯,植入更轻柔 无创伤
我们都知道,耳蜗的蜗轴具有更为丰富和重要的血管神经组织,如下图所示,蓝色部分为微细静脉,红色部分是微细动脉。这些血管神经组织需要得到完整的保护,才能使神经性的功能保持活化,使人工耳蜗术后的康复效果最大化。而如果耳蜗内部精细结构和蜗轴组织的任何损伤,都会造成不可逆转的损伤并影响术后效果。
仔细观察MED-EL的超软电极和经典软电极就会发现,MED-EL的软电极从尖部到根部并非同等大小的圆柱形设计,而是从根部到尖部逐渐变得细小的长锥形设计。这与耳蜗鼓阶从底部到顶部逐渐变细的生理形态相互吻合。MED-EL软电极并不过分追求根部的纤细化,从尖部到根部逐渐增大的锥形设计非常适合电极的顺应性植入(事实如下图所示:耳蜗鼓阶底转空间足够容纳锥形电极植入)。
MED-EL 锥形电极设计
耳蜗底转空间
这种逐渐膨大的电极根部可更好地承载植入推力,因为对力的分解小,所以更轻柔的推力即可使软电极自然地沿外壁盘旋进入。
因而锥形设计也使得软电极无需钢丝内芯辅助插入,无需像预弯电极一样内置钢丝内芯先绷直,植入后再取出钢丝。带钢丝内芯植入操作固然更简便,但其硬度可想而知,对蜗轴造成的损伤也一目了然。
⑥ 圆滑的电极尖部设计
MED-EL电极尖部采用圆滑的设计,可以让电极平滑的植进耳蜗,在植入过程中对耳蜗内膜十分友好。因为不过分尖细,因此电极尖部也不会穿入到鼓阶内的基底膜软组织和其它微小的孔隙组织,造成耳蜗内精细结构创伤或电极回卷折叠损坏。
以上就是MED-EL电极能够更柔软无创的原因,是帮助听障人群获得更佳听力康复效果的核心技术。
因此,听障朋友们在选择人工耳蜗型号时需要注意,人工耳蜗微创植入、电极无创植入是当下获得最佳听力效果和未来享受更新技术治疗的最大保障。而柔软的电极是无创植入的前提。同时,听障朋友们也要学会甄别电极的真正的软硬,因为很多并不具备以上柔软电极核心技术的产品也宣称是软性电极、微创电极。