Chủ đề 3: Ốc tai điện tử là gì, hành trình giành lại âm thanh

Ốc tai điện tử

Tất cả các loại máy trợ thính chỉ hoạt động tốt khi sức nghe tự nhiên của người bệnh vẫn còn. Nếu tổn thương xảy ra ở tai trong tức ốc tai (điếc tiếp nhận), các tế bào lông hay các cơ quan corti bị tổn thương không còn làm nhiệm vụ tiếp nhận chuyển đổi tín hiệu âm thanh lên não hoặc các vùng hạch xoắn dẫn truyền (spiral ganglion) tổn thương thì dù có khuếch đại rất cao bệnh nhân cũng khó nghe được.

Ốc tai đã bị tổn thương các tế bào thần kinh cảm thụ sẽ khó lòng nghe tốt được với máy trợ thính

 Khi đó, giải pháp cấy điện cực ốc tai hay ốc tai điện tử là giải pháp cuối cùng để giành lại sức nghe, kết nối người bệnh với thế giới âm thanh.

Video giải thích cách thức hoạt động của Ốc tai điện tử

Ốc tai điện tử hoạt động hoàn toàn khác với các máy trợ thính thông thường. Nếu như đầu ra của máy trợ thính là âm thanh sau đó nhờ ốc tai của bệnh nhân chuyển thành tín hiệu điện gửi lên não thính giác thì ốc tai điện tử mô phỏng toàn bộ quá trình này bằng việc thu nhận và chuyển đổi âm thanh thành các tín hiệu điện và thông qua con đường dẫn truyền thần kinh để gửi tín hiệu lên não.
Cách thức mà người sử dụng làm quen với OTĐT cũng rất khác biệt. Do tín hiệu từ OTĐT gửi lên không thể giống hệt với tín hiệu từ ốc tai cũ nên nếu bệnh nhân bị điếc sau ngôn ngữ thì phải mất thời gian mới làm quen được. Người được cấy ghép OTĐT phải trải qua quá trình tập luyện với “tai mới” và não bộ sẽ từ từ thích nghi với những xung điện mới này để hình thành nên hệ thống ngôn ngữ và âm thanh tương ứng. Quá trình này ở trẻ nhỏ bị điếc bẩm sinh có thể trở nên tự nhiên hơn do các bé chưa từng hoặc có rất ít  trải nghiệm âm thanh trong não bộ.
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của ốc tai điện tử

Các thành phần chính của hệ thống ốc tai điện tử đã được cấy ghép

Bộ phận bên ngoài của ốc tai điện từ bao gồm:

- Micro phone thu nhận âm thanh
- Bộ xử lý tín hiệu số đã được lập trình sẵn các chương trình xử lý, mã hóa âm thanh thành xung điện. Các chương trình này được gọi là các Map, được lập trình bởi kỹ sư lâm sàng hoặc nhà thính học dựa trên thính lực đồ và đáp ứng của bệnh nhân
- Khối điều chế và khuếch đại: điều chế các xung vào các sóng RF để truyền vào bên trong bộ cấy dưới da.
- Cuộn cảm (coil) đóng vai trò như anten truyền sóng
Bộ phận cấy ghép bên trong gồm:
- Anten thu nhận tín hiệu
- Khối giải điều chế và giải mã
- Bộ chuyển đổi D-A thành xung kích thích
- Mạch telemetry giúp thực hiện các phép đo trở kháng, đáp ứng thần kinh qua da
- Dãy điện cực kích thích

Sơ đồ khối miêu tả hoạt động của OTĐT

Để đi sâu vào nghiên cứu hoạt động của hệ thống ốc tai điện tử, chúng ta sẽ xem xét các khía cạnh của việc kích thích điện trực tiếp lên nhân ốc tai.

Kích thích điện trực tiếp lên thần kinh thính giác được thực hiện bằng dòng điện thông qua các điện cực được phân bố đều trong vịnh nhĩ của (Scala Tympani) một trong ba vịnh chứa dịch của ốc tai. Biên giới giữa vịnh nhĩ và vịnh trung tâm là màng đáy và cơ quan Corti, biên giới giữa vịnh nhĩ và vịnh tiền đình là màng Reissner. Mặt cắt của ốc tai trong hình dưới đây.

Mặt cắt của ốc tai đã được cấy điện cực

Trong hình ta có thể thấy ba vịnh của ốc tai và một phần điện cực được đặt vào vịnh nhĩ. Dãy điện cực được luồn vào vịnh nhĩ của ốc tai nhờ việc phẫu thuật viên khoan mở phần xương ở vùng đáy ốc tai ở phía vịnh nhĩ ( kỹ thuật mở ốc tai – Cochleostomy). Một cách khác dãy điện cực có thể được luồn vào thông qua màng cửa sổ tròn của ốc tai. Độ sâu của việc luồn điện cực bị hạn chế bởi chiều rộng thu hẹp dần của ốc tai ở phần đỉnh và độ xoắn vòng của ốc tai và độ gập ghềnh không bằng phẳng đặc biệt ở phần đỉnh của ốc tai. Hiện chưa có điện cực nào có thể luồn sâu hơn 30mm và thực tế thường chỉ ở mức từ 18 – 26 mm ( Tổng chiều dài của ốc tai khoảng 35mm). Trong một số trường hợp, điện cực chỉ được luồn rất nông do cản trở của cấu trúc xương.

Các điện cực khác nhau của dãy điện cực có thể kích thích các nhóm nơ ron khác nhau. Như đã bàn ở các phần trước, nơ-ron ở các vị trí khác nhau dọc theo chiều dài của ốc tai sẽ đáp ứng với các tần số khác nhau ở người bình thường. Các hệ thống cấy ghép cố gắng mô phỏng cấu trúc tần số “tonotopic” bằng cách kích thích các tần số cao ở các điện cực ở vùng đáy ốc tai và các âm tần số trầm sẽ được xử lý để kích thích bằng các điện cực ở vùng đỉnh của ốc tai. Các cặp điện cực ở gần nhau được sử dụng để tạo thành một kích thích lưỡng cực, nhưng đôi khi những điện cực đơn lẻ cũng có thể được sử dụng với một điện cực tham chiếu ở xa để tạo ra các kích thích đơn cực. Hiện nay kích thích đơn cực được sử dụng rộng rãi do vẫn đạt được hiệu quả đáp ứng thần kinh thính giác như mong muốn trong khi tiêu hao ít năng lượng hơn.

Đặc tính không gian của các kích thích với điện cực đặt trong vịnh nhĩ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hướng và xắp xếp hình học của các điện cực, khoảng cách của điện cực đến các cấu trúc nơ-ron mục tiêu, và tình trạng của ốc tai được cấy ghép xét ở khía cạnh những vùng thần kinh còn lại và vấn đề xơ hóa. Một mục tiêu quan trọng  của thiết kế điện cực là tối đa hóa số lượng các vùng tập trung nhiều nơ-ron không chồng lấn có thể được định vị bởi điện cực. Tuy nhiên hiện nay thực tế cho thấy chỉ có nhiều nhất 4-8 vùng được độc lập với thiết kết dãy điện cực gồm 22 bản cực. Số lượng vùng độc lập có vẻ như bị giới hạn bởi sự chồng lấn điện trường của các điện cực nằm kế nhau. Sự chồng lấn này là khó tránh khỏi vì điện cực được đặt trong một môi trường chất lỏng có độ dẫn điện cao và khoảng cách từ điện cực đến các nơ-ron  mục tiêu là khá xa.