听觉脑干植入效果及新进展

蒋雯综述 张华审校

·综述·

听觉脑干植入效果及新进展

蒋雯1综述 张华2审校

听觉脑干植入（auditory brainstem implant，ABI）是将声音转化成电刺激直接作用于脑干起始部位耳蜗核复合体的电子植入装置。人工耳蜗植入在内耳，如果听神经缺失则听觉通路仍无法保证其完整性。因此，对于听神经缺失的人群，如果直接把声音传至脑干，建立起新的听觉通路，则理论上患者可以恢复一定的听觉能力，听觉脑干植入就是基于这样的理论基础发展而来。双侧听神经瘤属2型神经纤维瘤（neurofibromatosis type 2，NF2），肿瘤长大或切除手术都会影响听神经的完整性，造成不同程度的听力损失，ABI最先运用在此类患者中［1］。因此，最初的设计是通过直接刺激脑干听觉通路起始部位耳蜗核复合体来帮助NF2患者恢复听觉［1，2］。1979年，Hitselberger and House首次为一例女性NF2患者进行ABI手术，植入体为单个简易手工制作的圆形电极，在切除前庭神经髓鞘瘤（vestibular schwannoma）后经迷路开颅手术（translabyrinthine craniotomy）植入电极，此后至1992年共有25例NF2患者接受了该植入术，这些患者均表示有一定感知声音的效果，且第一例患者终生使用了该植入体［1～4］。随后，Huntington医疗研究机构研制成网状双电极（two-electrode mesh -type array），配合改进过的3M-House人工耳蜗处理器进行一定程度的推广，紧接着多家人工听觉植入公司陆续开发出表层多点序列电极（multisite surface array）［2］。Vincent［5］估计世界范围内超过500例NF2患者在切除肿瘤后进行了听觉脑干植入，而后美国House诊所［5］估计超千例成人已植入ABI。

单耳电极放置在耳蜗核的ABI已通过美国食品和药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）的认证，可作为一项医疗设备在美国使用，但对象仅限12岁以上的双侧听神经瘤切除后的NF2患者。随着技术的发展，ABI已不仅仅适用于NF2患者，目前试验阶段已涉及到其它类型的第八颅神经受损人群，包括颞骨骨折、脑膜炎引起的耳蜗骨化、神经发育不全、神经抽出术（nerve avulsion）等听神经受损患者［3，6］。本文从ABI的基本原理、植入标准等方面综述ABI的效果和研究进展。

1 ABI工作原理

除ABI的电极放置在耳蜗核而不是耳蜗内以外，ABI的工作原理和人工耳蜗基本相似［2，6］。耳蜗核的生理学原理不同于耳蜗的线性分频特性（tonotopic），是由多特性的神经元类型组成的分频亚组织，例如：某类亚组织具备执行区域分布特性［2］，由于分频亚组织的存在，电极被设计成一个平板式样放置在耳蜗核的表面，用于刺激不同特性的神经元类型［2］。尽管不同公司研制出不同通道数的ABI，但由于耳蜗核的表面积有限，各家公司ABI的电极尺寸差别不大（图1）。

图1 各公司的ABI电极形状［2］

2 ABI的植入标准和术后调试

Cochlear公司的Nucleus 24是至今唯一被FDA批准临床使用的ABI植入体，且FDA规定该植入体仅限用于NF2患者。由于FDA对Nucleus 24的批准是基于90例年龄大于12岁的NF2患者的临床试验，所以FDA［7］关于ABI的植入标准如下：必须满足以下所有条件，包括：年龄大于12岁，被诊断为NF2及双侧听神经瘤引起的全聋；植入

ABI前还需考虑患者和家属的积极性是否高，期望值是否合理，手术禁忌症是否全部排除等。Laurie［4］提出一个很重要的标准就是用于人工耳蜗植入或者助听器配戴无效者。

相对于人工耳蜗的术后调试，ABI术后调试的最大挑战在于如何最大化利用有限的电极分频刺激来达到精确的音调识别。目前，仅凭手术是不可能将各电极放置在其频率特异性的位置上，故术后音调匹配在分频调试中尤为重要［8］。另外，Choi等［8］提出相较于人工耳蜗的动态范围，随着时间处理（time processing）增大，ABI的动态范围相对恒定。对于术后调试的步骤，Vincent［2］提出术后6～8周进行第一次调试，目的是取消没有听神经反应的电极刺激；接下来调试电极，目的是音调匹配听神经反应。目前还没有任何一家人工听觉植入公司研制属于ABI的特别言语处理策略［2］。

3 ABI的听觉康复效果和手术并发症

House研究所报道［5］约85%的ABI植入者表示能够感知声音；Sanna等［9］关于ABI的文献综述显示，NF2患者植入ABI的效果并没有随着植入者数量增加和临床经验积累而提高，反而比人工耳蜗植入显示出更多的多变性。虽然文献指出不可预估ABI的康复效果，但在使用ABI的情况下，结合唇读可以为NF2患者提供一定的交流需求［9］。开放式言语识别测试是常见的评估ABI效果的方法之一，Matthies等［10］用其评估了16例成功激活ABI的NF2植入者的效果，结果显示术后3个月仅靠听觉的词语识别率平均值为89%，24个月后开放式言语识别率平均值为41%，短期听觉词语识别能力可以预示长期开放式言语识别能力，从而印证了开放式言语识别测试可以运用于NF2患者ABI植入术后的效果评估［10］。

Colletti等［11］对意大利114例ABI植入者的回顾性分析显示手术的并发症非常低，特别是非NF2患者，植入ABI的低并发症与人工耳蜗植入者一致。因此，在有经验的手术医生和康复专家的合作下，NF2患者在切除肿瘤后接受ABI植入是相对安全的；ABI植入也不仅仅局限于NF2患者，更适用于非NF2患者［9，11］。

4 发展方向

4.1 ABI在幼儿NF2及非NF2患者中的应用美国FDA还未通过ABI在幼儿中的临床使用，但目前有一个由House研究所洛杉矶儿童医院和Colletti合作进行的FDA认证的5年临床试验（24～60月龄的幼儿）［12］；Colletti团队在意大利维也纳首次展开了对非NF2患者植入ABI的研究［4］；Colletti［13］总结80例植入ABI的患者，其中包括18例幼儿和62例成人，非NF2患者54例，年龄8个月～70岁，结果显示ABI植入可以提高患者对环境声音的感知，在一定程度上提高了其交流能力；同时非NF2植入者与NF2植入者相比其交流能力更胜一筹，且非常多的非NF2植入者的交流能力可以媲美人工耳蜗植入者。Sennaroglu等［14］对11例内耳畸形的语前聋幼儿（30～56月龄）植入ABI的初步研究显示，患儿能够恢复一定的听觉感知，同时也未出现任何严重的手术禁忌症；Colletti等［15］总结10年成人植入ABI的经验显示，ABI能帮助患有极重度听力损失且不适宜植入人工耳蜗的成人恢复一定的听觉能力，文中比较了32例NF2患者和48例非NF2患者植入ABI后的开放式言语识别率测试结果，分别是5%～31%（平均10%）和10%～100%（平均59%）（P＜0.01）；测试结果很大程度上取决于病变类型，头部创伤或严重耳蜗骨化造成的听神经损失患者言语识别率最高，神经失调、耳蜗畸形和听神经病等患者的言语识别率最低。另有学者对8例非NF2伴内听道狭窄的儿童（18个月～7岁）和3例语后聋耳蜗骨化的成人ABI植入者进行回顾性分析，提示耳蜗神经发育不全或耳蜗骨化的非NF2患者均为理想的ABI植入者［8］。

基于目前的研究，ABI植入适用于人工耳蜗植入禁忌的儿童及成人，但植入效果因人而异，并不是所有的患者植入ABI都能获得听觉康复。对于幼儿来说，ABI植入可以帮助感知环境声音和一些言语，但很大程度上还需依赖唇读［6］。

4.2 穿透式听觉脑干植入（penetrating microelectrode array for ABI，PABI） Takahashi等［16］认为ABI植入结果的多变性，特别是效果不理想，可能是传统表面电极的局限性，一方面由于电极的表面放置不能达到3D的频率信息编码，另一方面需要足够大的放大电流才能激活神经元，但足够大的电流会造成能量的分散反而不能激活目标神经元。

由于许多植入ABI表面电极的患者感知到音调范围有限，为了全面激发耳蜗核复合体的分频特性，House研究所、Huntington医疗研究机构和Cochlear公司合作开发研制了穿透式听觉脑干植入（PABI）［2］，经FDA认证的PABI前瞻性初步临床试验，是对2003年至2007年间10例NF2患者行前庭神经瘤移除后植入PABI的效果评估，结果显示PABI能够提供更低阈值、更大的音调范围和高度选择性，但患者的言语识别率未得到提升［17］。

尽管PABI听觉感知阈值（0.8～2.0 nC／ph）相比低频表面电极（10～100 nC／ph）更低，但在PABI

植入者中听觉感知仍不理想［2］。到目前为止，与ABI相比，PABI的有效性仍缺乏足够的研究支持。

多项因素影响ABI植入后效果，例如：耳聋时间长短和患者的特异性。研究表明，非NF2患者ABI植入效果比NF2患者好［15］，支持肿瘤切除手术对耳蜗核复合体造成影响的假设［4］。研究还表明较多NF2患者在肿瘤切除前有一定程度的言语能力，支持刺激高于耳蜗核复合体的中枢部位能提高NF2患者切除双侧听神经瘤后植入ABI效果的假设［3］。

4.3 听觉中脑植入（auditory midbrain implant，AMI） AMI是针对不能植入人工耳蜗的极重度听力损失者，植入电极放置在下丘核复合体的听觉辅助装置［3，18］。AMI的假设是基于肿瘤或手术对耳蜗核复合体的破坏导致ABI不适用，且电极放置在下丘是在听觉结构中选择出来合适的部位［3］。

在Lim［3］基于动物和人类的AMI试验的综述中，结论显示AMI植入结果的多变性在于电极刺激部位极大地影响被激活的中脑部位和听觉表现。下丘和耳蜗核的神经编码比听神经更加复杂，因此，在制定下丘和耳蜗核的刺激方式时更需要考虑神经元的类别和时间空间上的特性［18］。Mc Kay等［18］研究表明可能由于中脑神经提高了耐力（refractory）和适应力（adaptation），使得AMI植入者与人工耳蜗植入者相比，前者时间分辨（temporal resolution）能力较弱。

5 总结

自从30年前House研究所第一次实施成人NF2患者ABI植入以来，ABI的发展并没有像人工耳蜗发展的那么迅速，主要原因在于其效果的多变性，但可以肯定的是NF2患者植入ABI能够获得一定的听觉感知和唇读加强［1］。尽管目前ABI植入效果不及人工耳蜗植入效果理想，但根据目前的研究，ABI植入仍有发展前景，优化电极和处理策略将会是未来提高ABI植入效果的研究方向［18］。单耳电极放置在耳蜗核的ABI已通过美国FDA的认证，可作为一项医疗设备使用于12岁以上的双侧听神经瘤切除后的NF2患者，但ABI在幼儿中使用和在非NF2患者中的使用以及PABI和AMI的应用还均在进一步的研究中。

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18 Mc Kay CM，Lim HH，Lenarz T.Temporal processing in the auditory system：insights from cochlear and auditory midbrain implantees［J］.Journal of the Association for Research in O-tolaryngology，2013，14：103.

（2014-04-22收稿）

（本文编辑 周涛）

10.3969／j.issn.1006-7299.2015.04.028

时间：2015-3-3 14：39

R764.5

A

1006-7299（2015）04-0435-03

1 University of Florida； 2 首都医科大学附属北京同仁医院耳鼻喉科头颈外科，北京市耳鼻咽喉科研究所

张华（Email：a-zhang@263.net）

网络出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／42.1391.R.20150303.1439.029.html