Cochlea-Implantat

Cochlea-Implantat

Das Cochlea-Implantat (englisch cochlear implant, CI) ist eine Hörprothese für Gehörlose und Ertaubte, deren Hörnerv als Teilorgan der auditiven Wahrnehmung noch funktionsfähig ist.

Das CI-System besteht aus einem Mikrofon, einem digitalen Signalprozessor, einer Sendespule mit Magnet und dem eigentlichen Implantat, das sich aus einem weiteren Magneten, einer Empfangsspule, dem Stimulator und dem Elektrodenträger mit den Stimulationselektroden zusammensetzt. Die Elektroden werden in die Cochlea (Hörschnecke) eingeführt. Die Empfangsspule wird im Schädelknochen nahe der Ohrmuschel unter der Haut platziert. Die Sendespule des Prozessors haftet mit Hilfe der Magneten auf der Kopfhaut über der Empfangsspule des Implantats. Die Spannungsversorgung des Implantats erfolgt durch die Kopfhaut mittels elektromagnetischer Induktion. Die Signalübertragung erfolgt mit Hochfrequenzwellen. Manchmal wird nur das Implantat als CI, die komplette Anlage als CI-System bezeichnet.

Pionierarbeit zur Entwicklung dieses Gerätekonzepts leisteten ab den 1960er Jahren William F. House in den USA, Graeme Clark in Australien und das Ehepaar Ingeborg und Erwin Hochmair in Österreich. House befasste sich dabei mit einer einkanaligen Übertragung, während Clark und das Ehepaar Hochmair mit einem mehrkanaligen Übertragungskonzept letztlich erfolgreicher in der Anwendung und Vermarktung waren.

Einsatzgebiet

Eine CI-Versorgung ist dann angezeigt, wenn mittels bester herkömmlicher schallverstärkender Hörgeräte kein ausreichendes Sprachverstehen mehr erzielt werden kann. Das ist bei zerstörten Haarzellen der Fall. Die frühere Aussage, dass ein CI nur für vollständig ertaubte Menschen in Frage kommt, ist überholt. In Deutschland wird zur Untersuchung des Sprachverstehens mit Hörgeräten bei Jugendlichen und Erwachsenen beispielsweise der Freiburger Einsilbertest verwendet. Hier kann man durch den Vergleich des Sprachverstehens durchschnittlicher CI- und Hörgeräteträger feststellen, dass ein Sprachverstehen der Einsilber mit besten Hörgeräten von nur noch 30 % oder weniger bei normaler Sprachlautstärke (65 dB SPL) mit CIs wesentlich verbessert werden kann. Über 75 % der CI-Träger verstehen mehr als 30 % Einsilber, 50 % sogar mehr als 62 % Einsilber. Generell gilt die Empfehlung, dass sich Patienten mit weniger als 40 % Einsilberverstehen bei normal lauter Sprache möglichst frühzeitig bei einer implantierenden Klinik über die aktuellen Möglichkeiten moderner CIs beraten lassen sollten. Die Erfolgsaussicht hängt wesentlich ab von der Ertaubungsdauer, der Sprachkompetenz, dem Zustand der Hörnerven, dem Vorliegen zentral auditiver Wahrnehmungs- und Verarbeitungsstörungen und der Motivation des Patienten zum Erkennen und Identifizieren der häufig variablen Höreindrücke und Sprachlaute.

Bei tauben Erwachsenen, die schon vor oder während des Spracherwerbs ertaubt sind, wird eine CI-Versorgung nicht angeraten, da ein lautsprachliches Verstehen in der Regel nicht zu erwarten ist.

Bei kleinen Kindern ist eine Bewertung des Sprachverstehens auf der Basis des Einsilbertests nicht möglich. Hier entscheidet man üblicherweise aufgrund der Hörschwelle. Auf der Bewertungsbasis der modernen CIs gilt als Richtmaß eine Hörschwelle von 90 dB HL oder schlechter ab 1000 Hz und höher als Indikation zur CI-Versorgung.

Funktionsweise

Das Cochlea-Implantat besteht aus einem externen Teil (bestehend aus Mikrofon, Sprachprozessor, Batterie oder Akku und Spule) und einem implantierten Teil (bestehend aus Spule, Signalprozessor mit Stimulator und Elektroden für die Stimulation). Der externe Teil wird meist hinter dem Ohr getragen (Versuche, diese Einheit ebenfalls zu implantieren, schlugen bisher fehl) und überträgt digitale Informationen über die äußere Spule an die implantierte Spule. Die Spulen sind jeweils mit einem Magneten ausgestattet, um eine korrekte Lage zu gewährleisten. Die innere Spule leitet die empfangenen Signale an eine Stimulationsschaltung, welche die erforderlichen Ströme für die Elektroden in der Cochlea erzeugt. Die Ströme erregen den Hörnerv des Ohres, der den Haarzellen nachgeschaltet ist. Unterschiedliche Erregungsorte erzeugen unterschiedliche Frequenzwahrnehmungen, die Größe des elektrischen Stromes ist entscheidend für die Lautheit. Somit ist bei beschädigten Haarzellen nur das Cochlea-Implantat einsetzbar, denn ein herkömmliches schallverstärkendes Hörgerät ist auf deren Funktion angewiesen. Für die Digitalisierung des Audiosignals vom Mikrofon und die Stimulation innerhalb der Cochlea verwenden die Hersteller verschiedene Kodierungs- und Stimulationsstrategien. Die Elektroden können den Hörnerv parallel oder sequentiell stimulieren. Bei der parallelen Stimulierung können zwei oder mehr Elektroden gleichzeitig die Hörnerven reizen, bei der sequentiellen Stimulierung erfolgt die Stimulierung nacheinander. Trotz unterschiedlicher Stimulationsstrategien und Sprachkodierungen zeigt sich, dass das Sprachverstehen bei den drei großen Herstellern etwa gleich gut ist.

Implantation

Die Implantation geschieht in der Regel unter Narkose, wobei bereits erste Operationen lediglich mit örtlicher Betäubung durchgeführt wurden. Vor der Operation wurden früher oft die Haare hinter dem Ohr wegrasiert, bei den heutigen Methoden ist das allerdings kaum noch nötig. Dann wird die Haut hinter dem Ohr 5 bis 8 cm lang aufgeschnitten und nach hinten geklappt. Aus dem nun freiliegenden Schädelknochen wird eine Vertiefung ausgefräst, die später das Stimulatorgehäuse des Implantats aufnehmen soll. Bei Kindern wird dabei die Hirnhaut (Dura) teilweise freigelegt. Dann wird durch das Felsenbein ein Kanal gefräst, der bis ins Mittelohr reicht. Er muss so platziert werden, dass das runde Fenster, welches zum Innenohr führt, zugänglich wird. Durch diesen Kanal hindurch wird nun ein kleiner Bohrer eingeführt und ein Loch in die Cochlea gebohrt. Das geschieht meist in der Nähe des runden Fensters. Durch das Loch wird das Elektrodenbündel des Implantats maximal tief in die Scala tympani eingeführt. Das dünne Anschlusskabel wird am Felsenbein fixiert, um ein Herausrutschen des Elektrodensets zu verhindern.

Das eigentliche Implantat eines CI-Systems (Modell Cochlear Freedom 24 RE)

Je nach Operationstechnik wird nun der Kanal im Felsenbein mit Knochenmaterial verfüllt oder offen gelassen. Das Implantat kann daraufhin mit medizinischem Garn in der dafür vorgesehenen Vertiefung verzurrt werden. Zum Schluss wird noch eine eventuell vorhandene Potenzialausgleichselektrode unter die Kopfhaut geschoben und zuletzt der Hautlappen zurückgeklappt und zugenäht. Noch während der Operation wird mit Spezialgeräten die Funktion des Implantats getestet. Hatte man vor Jahren den Erfolg der Operation nur durch Auslösung des Stapediusreflex sehr ungenau einschätzen können, wird heute noch zusätzlich während der Operation die Antwort des Hörnerven auf elektrische Erregung mit speziellen Telemetriegeräten qualitativ und quantitativ gemessen und bewertet (Neuro-Response-Telemetrie; Neuro-Response-Imaging). Weitergehende Informationen über den Zustand der zum Gehirn führenden Hörbahn im Hirnstamm bietet die intraoperative Bestimmung der elektrisch ausgelösten Nervenaktionspotentiale des Hirnstammes (EBERA, EABR). Damit kann auch bei kleinen Kindern der Reifungsstand der Hörbahn bestimmt werden.

Hörempfindung und Hörtraining

Externe Einheit Cochlea-System

Die elektrischen Reize in der Hörschnecke erzeugen beim CI-Träger individuelle Hörempfindungen, die teils anders sind als die von Normalhörenden. Der neuronale Mechanismus für die Verarbeitung von akustischen Reizen ist aber so flexibel, dass eine Anpassung an diese Empfindungen stattfindet. Ein intensives, langes Hörtraining nach der Operation ist erforderlich, um die neuen Signale den bekannten Hörmustern zuzuordnen. Die Therapie mit CI hat Ähnlichkeit mit dem Erlernen einer Fremdsprache. Der Zeitraum, der für das Sprachverstehen benötigt wird, ist individuell unterschiedlich. Für Kinder wird die Dauer auf etwa zwei bis drei Jahre veranschlagt. Erwachsene, die gerade ertaubt sind und frühzeitig mit einem Cochlea-Implantat versorgt werden, benötigen gewöhnlich eine kürzere Rehabilitationsphase.

Medizinische Risiken

Zu den allgemeinen Risiken einer Operation treten spezielle Risiken auf.

• Eine gewisse Gefahr besteht für den Gesichtsnerv und den Geschmacksnerv, da der Kanal für den Elektrodenträger in deren Nähe gefräst wird. Der Chirurg muss daher extrem vorsichtig mit Hilfe von Fazialismonitoring vorgehen, um die Gesichts- und Geschmacksnerven nicht zu verletzen.
• Ausgesprochen selten wird das Elektrodenset irrtümlich statt in die Hörschnecke in einen der drei Bogengänge des Gleichgewichtsorgans eingeführt. Während der Operation wird ein Hörnervenmonitoring durchgeführt, mit dem die ordnungsgemäße Funktion des CI und die Funktionsfähigkeit der Hörnerven festgestellt wird.
• Es besteht die geringe Möglichkeit einer Meningitis nach der Implantation. Das ist der Fall, wenn Keime über die Eintrittsstelle des Elektrodenbündels in die Cochlea gelangen.
• Nach der Operation können in äußerst seltenen Fällen Patienten eine Unverträglichkeit gegenüber den verwendeten Materialien des Implantats (z. B. dem Silikon) entwickeln. Die Operationswunde heilt dann nicht aus und bleibt entzündet.

Umfang

Am 31. Dezember 2011 gab es weltweit rund 300.000 CI-Träger, davon etwa 30.000 in Deutschland.

Versorgung von Kleinkindern

Die CI-Versorgung von hochgradig schwerhörenden oder gehörlosen Kleinkindern ist heute aufgrund der im Vergleich zur Hörgeräteversorgung überragenden Hör- und Spracherwerbsleistung medizinischer Standard und wird von einer großen Mehrheit der betroffenen Eltern angenommen. Die Versorgung ist vor dem 2. Lebensjahr empfohlen, da die Resultate mit steigendem Implantationsalter schlechter werden. Eine Implantation nach dem achten Lebensjahr erscheint für die meisten von Geburt an gehörlosen Kinder weniger sinnvoll, da ein Erwerb oder die Verbesserung der Lautsprache durch das Gehör dann nur noch sehr eingeschränkt möglich ist. Das gilt natürlich nicht, wenn ein Kind früher ausreichend mit Hörgeräten versorgt werden konnte und durch eine Verschlechterung der Hörschwelle erst später Sprache mit Hörgeräten nicht mehr ausreichend verstanden werden kann. Die Kosten sowohl für die einseitige als auch für die beidseitige Implantation werden in Deutschland vollständig von den Krankenkassen, in der Schweiz von der Invalidenversicherung übernommen.

Bedeutung der zwei Zeitfenster der Sprachentwicklung für die frühe Erkennung und Intervention

Die zwei Zeitfenster stimmen mit der jüngsten Forschung auf dem Gebiet der experimentellen Neurophysiologie und Neurowissenschaften über die Existenz einer kritischen (dauerhaft festgelegten) und einer sensitiven (besonders empfänglichen) Periode in der Entwicklung des Menschen überein. Sie bestätigen die Bedeutung der frühen Erkennung (Neugeborenenhörscreening) und Intervention (Hörverstärkung, Hörerziehung).

Das erste Zeitfenster (kritische Periode) reicht bis zum 8.–9. Monat. In den 1970er Jahren entdeckte die Sprachheilpädagogin Ciwa Griffiths bei der Versorgung von gehörlosen Säuglingen mit bilateralen Hörgeräten, dass die Hörgeräte nach ein paar Monaten abgesetzt werden konnten, weil die Säuglinge inzwischen eine normale Hörfähigkeit entwickelt hatten. Ihre klinische Studie von 1969 bis 1973 an 21 gehörlosen Säuglingen zeigte, dass 67 % der Säuglinge, die im Alter bis 8 Monate an der Studie teilnahmen und mit Hörgeräten versorgt wurden, eine normale Hörfähigkeit entwickelten, während das bei keinem der Säuglinge, die erst nach 8 Monaten Hörgeräte erhielten, der Fall war. Bei einer ähnlichen Studie, die durch den Otologisten Arpad Götze am Janos Spital in Budapest, Ungarn 1978–1981 mit 68 gehörlosen Säuglingen durchgeführt wurde, konnten 51 (75 %) eine normale Hörfähigkeit entwickeln, die übrigen 17 hatten gehörlose Eltern oder erhielten ihre Hörgeräte erst nach 8,5 Monaten.

Mit der Studie über kindliches Lernen von 2000 wies Alison Gopnik von der University of California nach, dass sieben Monate alte japanische und amerikanische Babys gleich gut zwischen „R“ und „L“ unterscheiden konnten, was nach zehn Monaten bei den japanischen Babys nicht mehr möglich war. Diese Studie bestätigt Ergebnisse der Hirnforschung, dass sich das Gehirn, gesteuert durch die Ohren, auf die Muttersprache spezialisiert und deshalb fremde Laute, die es in der Sprachumgebung nicht hört, nach dem 8.–9. Monat einschränkt. Bei gehörlosen Kindern, die gar keinen sensorischen Input erhalten, ist die Einschränkung noch massiver.

Das zweite Zeitfenster (sensitive Periode), das als Reifeperiode der Sprachentwicklung angesehen wird, reicht von 8 bis 9 Monaten bis etwa 3,5 Jahre. Je länger dem Gehirn akustischer Input vorenthalten wird, desto größer wird die resultierende sensorische Deprivation, die einen Mangel an sensorischer Stimulation des Gehirns verursacht. Nicht nur, dass sensorische Deprivation auditives Lernen verhindert, es verhindert auch das neuronale Wachstum. Bei der Abwesenheit von normaler Stimulation gibt es eine empfindliche Periode bis etwa 3,5 Jahre, in denen das menschliche zentrale auditorische System maximal plastisch bleibt, nach dem Alter von 7 Jahren wird die Plastizität stark reduziert.

Beidseitige Versorgung

In den vergangenen Jahren wurde üblicherweise nur ein Ohr implantiert, auch und gerade, wenn beide Ohren ertaubt waren. Einerseits wurde das Argument eines unoperierten „Ersatzohres“ angeführt, das in der Zukunft für verbesserte Implantate oder andere Therapieformen (Hoffnung, die Hörzellen wieder nachwachsen zu lassen) zur Verfügung stünde. Andererseits haben die Krankenkassen nur die einseitige Implantation bezahlt.

Langjährige psychoakustische Forschungsergebnisse zum binauralen Hören (und natürlich die alltägliche Hörerfahrung, wenn man sich ein Ohr verschließt) konnten aber nachweisen, dass gerade das Sprachverstehen mit nur einem Ohr schlechter ist als mit zwei Ohren und das vor allem in (den üblichen alltäglichen) geräuschvollen Hörsituationen. Dazu kommen die zunehmenden neurophysiologischen Erkenntnisse, dass die Hörbahn und der Hörkortex des unversorgten tauben Ohres sich nach der Geburt nicht entwickeln kann und teilweise vom hörenden Ohr übernommen wird, so dass nach langen Phasen einseitiger Gehörlosigkeit ein gutes Hören an diesem Ohr nicht mehr erreicht wird – das gilt jedoch nur für einseitige Gehörlosigkeit, die früh nach der Geburt einsetzt. Bei Kindern sollten Phasen von einseitigem Hören folglich vermieden werden. Bei der Hörgeräteversorgung hat man diesen Umstand schon seit den 1970er Jahren in der beidohrigen Standardversorgung berücksichtigt.

Etwa seit dem Jahr 2000, vor allem seit der Einführung von hinter dem Ohr getragenen digitalen Signalprozessoren, wird an fast allen CI-Kliniken auch die beidohrige CI-Versorgung mit gutem Erfolg angeboten. Auch die Versorgung von einseitig ertaubten Patienten (mit Hörgeräteversorgung auf der contralateralen Seite oder Normakusis) ist möglich und wird an vielen Kliniken durchgeführt.

Kritik

Ähnlich wie beim Methodenstreit wird die Implantation von einem Teil der Menschen abgelehnt, die sich der Gehörlosenkultur zugehörig oder verbunden fühlen. Dabei wird von der Befürchtung ausgegangen, dass in der anschließenden Rehabilitation der Einsatz der Gebärdensprache hinter die Förderung der Lautsprache zurückgestellt wird. Dem tauben Kind solle nicht durch die Implantation der Weg in die Gehörlosenkultur verbaut werden. Kritisiert wird die Propagierung des CI als gezielte Nicht-Akzeptanz von Taubheit und vom Leben mit Taubheit, welche sie positiv bewerten. Harlan L. Lane bezeichnete die Befürworter des CI sogar als audistisch. Er betrachtete Gehörlose nicht als Behinderte, sondern als Mitglieder einer ethnischen Gruppe. Um den Bedenken tauber CI-Gegner zu begegnen, wird mancherorts implantierten Kindern zusätzlich Gebärdensprache angeboten.

In seiner Autobiographie beschreibt der taub geborene Peter Hepp, wie er als 33-Jähriger die Operation und Auswirkungen des Cochlea-Implantats durchlebt hat. Hepp kam zu einer negativen Einschätzung. Umgekehrt liefern Fiona Bollag u. a. eine Erfolgsgeschichte.

Ähnliche Techniken

• Hirnstamm-Implantat – Ein modifiziertes Cochlea-Implantat, bei dem statt des Innenohres der erste Hörkern elektrisch stimuliert wird
• Elektrisch-akustische Stimulation – Eine Kombination aus Hörgeräte- und Cochlea-Implantat-Technologie

Literatur

Leitlinien

• S2k-Leitlinie Cochlea-Implantat Versorgung einschließlich zentral-auditorischer Implantate der Deutschen Gesellschaft für Hals-Nasen-Ohren-Heilkunde, Kopf- und Hals-Chirurgie. In: AWMF online (Stand 2012)
  

Übersichtsarbeiten

• M. L. Carlson, C. L. Driscoll, R. H. Gifford, S. O. McMenomey: Cochlear implantation: current and future device options. In: Otolaryngologic clinics of North America. Band 45, Nummer 1, Februar 2012, S. 221–248, ISSN 1557-8259. doi:10.1016/j.otc.2011.09.002. PMID 22115692. (Review).
• N. R. Peterson, D. B. Pisoni, R. T. Miyamoto: Cochlear implants and spoken language processing abilities: review and assessment of the literature. In: Restorative neurology and neuroscience. Band 28, Nummer 2, 2010, S. 237–250, ISSN 0922-6028. doi:10.3233/RNN-2010-0535. PMID 20404411. PMC 2947146 (freier Volltext). (Review).
• B. Mangus, A. Rivas, B. S. Tsai, D. S. Haynes, J. T. Roland: Surgical techniques in cochlear implants. In: Otolaryngologic clinics of North America. Band 45, Nummer 1, Februar 2012, S. 69–80, ISSN 1557-8259. doi:10.1016/j.otc.2011.08.017. PMID 22115682. (Review).

Sonstiges

• Elisabeth Calcagnini Stillhard: Das Cochlear-Implant. Eine Herausforderung für die Hörgeschädigtenpädagogik. Edition SZH/SPC, Luzern 1994, ISBN 3-908263-03-4.
• Julia Koch: Entdecker in der Welt der Töne. In: Der Spiegel. Nr. 13, 2005, S. 156 (mit aktuellen Zahlen, online).
• Sabine Müller, Ariana Zaracko: Haben gehörlose Kleinkinder ein Recht auf ein Cochlea-Implantat? In: Nervenheilkunde. 4, 2010, S. 244–248. (PDF)
• Marion Hermann-Röttgen (Hrsg.): Cochlea-Implantat. Ein Ratgeber für Betroffene und Therapeuten. Trias, 2009, ISBN 978-3-8304-3530-3.

Weblinks

• Deutscher Schwerhörigenverbund: Cochlea-Implantat
• pro audito Schweiz: Das Cochlea-Implantat (CI)
• Deutsche Cochlea Implantat Gesellschaft, (DCIG)

Einzelnachweise

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