Cochlea-Implantat (CI-System)

Das Cochlea Implantat (CI) Cochlea-Implantat ist eine chirurgisch implantierte Neuroprothese, die Menschen mit schwerem Hörverlust dabei unterstützen kann, Schall und Sprache wahrzunehmen. Es besteht aus einem Implantat, welches fest in der Hörschnecke (Cochlea) verankert ist sowie einem abnehm- und austauschbaren Sprachprozessor, welcher außerhalb des Schädels getragen wird. Die Mikrofone im externen Sprachprozessor registrieren den vorherrschenden Schall. Ein ebenfalls integrierter Prozessor wandelt den Schall in digitale Signale um und leitet diese drahtlos an das Implantat weiter. Das Implantat besitzt einen fadenartig aufgebauten Elektrodenträger, der im Idealfall alle Frequenzbereiche und damit die vollständige Cochlea abdeckt. So besitzt er an verschiedenen Stellen Elektrodenausgänge (Herstellerspezifisch), die den Hörnerv mittels elektrischen Impulsen stimulierten.

Das akustische Hören eines gesunden Ohres wird demnach durch direkte elektrische Stimulation des Hörnervs ersetzt. Durch alltägliches Zuhören und auditives Training ermöglichen Cochlea-Implantate sowohl Kindern als auch Erwachsenen, diese Signale als Sprache und Klang zu interpretieren.

Anwendungsgebiete und Aufbau

Cochlea-Implantate werden allgemein als eine der effektivsten neuralen Prothesen angesehen. Sie kommen in der Regel zum Einsatz, sobald das stärkste auf dem Markt verfügbare Hörgeräte beim Patienten keine ausreichende Abhilfe mehr im Hörverständnis erzielen kann. Ausnahmen für den Einsatz eines CIs liegen vor, wenn Fehlbildungen der Cochlea, des Hörnervs oder der Hörbahn existieren, die eine elektrische Stimulation ausschließen. Bis 2023 haben in Deutschland mehr als 500.000 Menschen mit schwerem bis hochgradigem Hörverlust ein CI erhalten, um einen Teil ihres Hörvermögens wiederherzustellen. Es gibt große Unterschiede in der individuellen Wirksamkeit dieser Implantate. Während einige Patienten eine deutliche Verbesserung ihres funktionellen Hörvermögens erfahren, profitieren andere nur in begrenztem Maße von CIs. Seit den Anfängen der Implantation in den 1970er und 1980er Jahren hat sich das Sprachverständnis über ein Implantat kontinuierlich verbessert.

Mit Hilfe von Therapie kann ein Cochlea-Implantat zu einer verbesserten Sprachverständlichkeit sowohl in ruhiger Umgebung als auch in lauter Umgebung führen.

Das Implantat besteht aus zwei Hauptkomponenten. Die äußere Komponente wird in der Regel hinter dem Ohr getragen, kann aber auch beispielsweise bei kleinen Kindern an der Kleidung befestigt werden. Diese Komponente, der Klangprozessor, enthält Mikrofone, Elektronik mit digitalen Signalprozessor (DSP)-Chips, Batterie und eine Spule, die ein Signal über die Haut an das Implantat überträgt. Die innere Komponente, das eigentliche Implantat, besteht aus einer Spule zum Empfangen von Signalen, Elektronik und einer Elektrodenmatrix, die in die Cochlea eingebracht wird und den Hörnerv stimuliert.

Faktoren wie das Implantationsalter, die Beteiligung und Bildung der Eltern, die Dauer und Ursache des Hörverlusts, die Positionierung des Implantats in der Cochlea, der allgemeine Gesundheitszustand des Hörnervs sowie individuelle Fähigkeiten des Wiederlernens werden als Einflussfaktoren für diese Variation betrachtet.

Der chirurgische Eingriff wird unter Vollnarkose durchgeführt. Die chirurgischen Risiken sind minimal und die meisten Personen werden ambulant operiert und kehren am selben Tag nach Hause zurück. Einige Personen können jedoch Schwindel verspüren und in seltenen Fällen können Tinnitus oder Prellungen des Gesichtsnervs auftreten.

Funktionsweise

Ein Cochlea-Implantat besteht aus einem externen Sprachprozessor und einem Implantat im Innenohr. Der Sprachprozessor nimmt den Schall auf, wandelt ihn in digitale Signale um und sendet sie drahtlos an das Implantat. Das Implantat enthält Elektroden, die in die Cochlea eingeführt werden. Die Elektroden stimulieren gezielt die Hörnervenfasern, wodurch elektrische Impulse erzeugt werden. Diese Impulse werden vom Gehirn als Klänge interpretiert.

Ablauf der Operation

Die Operation erfolgt in Vollnarkose und dauert ca. zwei bis vier Stunden. Im Rahmen der Implantation wird zunächst der Schädel des Patienten bzw. der Patientin mit einem Schnitt in der Nähe des jeweiligen Ohres geöffnet. An einer geeigneten Stelle in der äußeren Schädeldecke wird eine flache Mulde für den später dort liegenden Elektrodenträger gefräst. Auch der dünne Verbindungsgang zur Cochlea wird angelegt.

Anschließend wird der Elektrodenstrang (je nach Hersteller gibt es eine unterschiedliche Anzahl an Elektroden) so tief platziert,
dass die Elektroden die Härchen an Außenwänden der Cochlea berühren.
Diese geben die akustischen Signale an den Hörnerv weiter. Während der Implantation wird das Cochlea-Implantat testweise überprüft,
ob die (Hör-)Reize weitergeleitet werden. Der Patient bemerkt hiervon jedoch nichts.

Optisches CI

Derzeit werden zwei Methoden der optischen Stimulation untersucht, die Optogenetik und die Infrarot-Neurale Stimulation (INS).