Nghiên cứu phẫu thuật cấy ốc tai điện tử loại đa kênh

Cấy ốc tai điện tử đa kênh là phẫu thuật đặt một thiết bị có khả năng biến những âm thanh thành các tín hiệu điện thông qua các điện cực đặt bên trong ốc tai, từ đó các tín hiệu này được

LÊ TRẦN QUANG MINH

NGHIÊN CỨU PHẪU THUẬT

CẤY ỐC TAI ĐIỆN TỬ

LOẠI ĐA KÊNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2015

-o0o -

LÊ TRẦN QUANG MINH

NGHIÊN CỨU PHẪU THUẬT

CẤY ỐC TAI ĐIỆN TỬ

LOẠI ĐA KÊNH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

CHUYÊN NGÀNH: TAI-MŨI-HỌNG

Mã số: 62720155

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TP HỒ CHÍ MINH - NĂM 2015

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào

Ký tên

LÊ TRẦN QUANG MINH

Lời cam đoan

Mục lục

Bảng đối chiếu thuật ngữ Anh Việt

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các hình

Danh mục các biểu đồ

Danh mục các bảng

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

Chương 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Giải phẫu 4

1.2 Sinh lý nghe 14

1.3 Lịch sử phát triển của ốc tai điện tử 20

1.4 Cấu tạo và cơ chế hoạt động của ốc tai điện tử 22

1.5 Lịch sử phát triển của phẫu thuật cấy ốc tai điện tử 29

1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 30

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

2.1 Đối tượng nghiên cứu 37

2.2 Phương pháp nghiên cứu 38

2.3 Địa điểm nghiên cứu 38

2.4 Thời gian nghiên cứu 38

2.7 Thu thập số liệu 47

2.8 Kiểm soát sai lệch 57

2.9 Xử lý và phân tích số liệu 57

2.10 Vấn đề y đức 57

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 58

Chương 4: BÀN LUẬN 86

KẾT LUẬN 129

KIẾN NGHỊ 131 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA TÁC GIẢ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

Mẫu bệnh án nghiên cứu

Danh sách bệnh nhân nghiên cứu

Tiếng Anh Tiếng Việt

Auditory nerve Response Telemetry

(ART)

Đo từ xa đáp ứng thần kinh thính

giác

Continuous Interleaved Sampling Lấy mẫu ngắt quãng liên tục Evoked Compound Action Điện thế hoạt động phức hợp khơi

gợi Feature Extraction and Multi Chiến lược trích xuất đặc điểm đa

đỉnh Impedance and Field Đo từ xa trở kháng và điện trường

điện cực

Reticular lamina–complex Phức hợp mảnh biểu bì-mảnh lưới Simultaneous Kích thích Tuần tự Đồng thời Spectral Maxima Sound Xử lý lời cực đại phổ

ABR (Auditory Brainstem Respond) : Đo điện thính giác thân não

ADRO (Adaptive Dynamic Range

Optimisation)

: Tối ưu hĩa phổ hoạt động

ASSR (Auditory Steady State Respond) : Đo đáp ứng thính giác bền vững CIS (Continuous Interleaved Sampling) : Lấy mẫu ngắt quãng liên tục

CT Scan (Computerized) : Chụp cắt lớp điện toán

FDA (Food and Drug Administration) : Cơ quan thuốc và thực phẩm (Mỹ)

FF (Free field) : Đo thính lực trường tự do

MRI (Magnetic Resonance Imaging) : Chụp cộng hưởng từ hạt nhân

MSP (Multi Speak) : Đa lời nói

NIM (Nerve Integrity Machine) : Máy dò thần kinh

OAE (Oto Acoustic Emission) : Âm truyền ốc tai

PXCBĐ : Phản xạ cơ bàn đạp

SPEAK (Spectral Maxima Sound

Processor)

: Xử lý lời cực đại phổ

TESM (Transient Emphasis Spectral

Maxima)

: Cực đại phổ nhấn giọng ngắn

VA (Vegetation Adenoid) : VA vòm

Hình 1.2: Hòm nhĩ 5

Hình 1.3: Màng nhĩ và xương con 6

Hình 1.4: Ống bán khuyên 8

Hình 1.5: Sự lưu chuyển ngoại dịch 10

Hình 1.6: Hình chiếu sào bào lên mặt ngoài xương chũm 12

Hình 1.7: Vị trí ngách mặt 13

Hình 1.8: Các thành phần qua đường mở ngách mặt 14

Hình 1.9: Cơ quan Corti 18

Hình 1.10: Phẫu thuật của Djourno và Eyries 21

Hình 1.11: Quá trình phân tích và tổng hợp âm thanh 25

Hình 1.12: Quá trình phân tích âm thanh Fourier 28

Hình 2.1: Kính hiển vi phẫu thuật 39

Hình 2.2: Máy khoan Skeeter và mũi khoan nhiều kích cỡ 40

Hình 2.3: Thiết bị ốc tai điện tử 41

Hình 2.4: Đường rạch da sau tai, bóc tách tạo vạt cân cơ 43

Hình 2.5: Phẫu thuật sào bào thượng nhĩ 43

Hình 2.6: Mở ngách mặt 44

Hình 2.7: Mở ốc tai 44

Hình 2.8: Tạo giường đặt bộ phận tiếp nhận trong và đường dẫn 45

Hình 2.9: Đặt điện cực vào ốc tai 46

Hình 2.10: Kiểm tra hoạt động của các điện cực 46

Hình 2.11: May vạt cân cơ, may dưới da và trong da 46

Hình 3.3: Dị dạng ốc tai hình túi trên CT Scan 66

Hình 3.4: Hình ảnh MRI cho thấy ốc tai 68

Hình 3.5: Thước đo compa 69

Hình 3.6: Mở ngách mặt 69

Hình 3.7: Tế bào chỉ điểm 70

Hình 3.8: Lỗ mở ốc tai 71

Hình 3.9: Đo đáp ứng thần kinh từ xa 73

Hình 3.10: Điện cực đặt đúng vị trí đến vòng đánh dấu 78

Hình 3.11: Mở vào ốc tai đặt điện cực 81

Hình 3.12: Mở vào ốc tai và đặt điện cực 82

Hình 3.13: Trường hợp khó 83

Hình 3.14: Dị dạng ốc tai khoang chung 84

Hình 3.15: Thân và dây điện cực ốc tai điện tử 85

Hình 4.1: Đo điện thính giác thân não 90

Hình 4.2: Hình ảnh vôi hóa ốc tai trên CT Scan 92

Hình 4.3: Một số hình ảnh đường mổ lớn trước đây 97

Hình 4.4: May cốt mạc (kỹ thuật cũ) 97

Hình 4.5: Đường rạch da sau tai 98

Hình 4.6: Tạo vạt cân cơ sau tai 99

Hình 4.7: Vị trí khoan mở ốc tai 102

Hình 4.8: Vị trí mở vào ốc tai 103

Hình 4.9: Đường đi của dây điện cực trong ốc tai 105

Hình 4.12: Khoan lỗ cột chỉ 109

Hình 4.13: Bóc tách tạo túi cốt mạc 110

Hình 4.14: Ốc tai dị dạng trên CT Scan (Bé nữ 5 tuổi) 115

Hình 4.15: Ốc tai dị dạng trên CT Scan (Bé nam 2 tuổi) 115

Hình 4.16: Ốc tai điện tử sau PT trên X quang Stenvers 117

Biểu đồ 3.1: Tỉ lệ giới trong mẫu nghiên cứu 58

Biểu đồ 3.2: Phân bố địa lý của bệnh nhân 59

Biểu đồ 3.3: Mức độ nghe kém của bệnh nhân 63

Biểu đồ 3.4: CT Scan trước phẫu thuật 65

Biểu đồ 3.5: Vị trí lỗ mở ốc tai 71

Biểu đồ 3.6: X quang sau phẫu thuật 75

Biểu đồ 3.7: Kết quả đánh giá ngôn ngữ 80

Bảng 2.1: Phân bố các sóng ABR 49

Bảng 2.2: Mức độ vôi hóa ốc tai 50

Bảng 2.3: Các dị dạng ốc tai và tai trong 51

Bảng 2.4: Đánh giá sự phát triển ngôn ngữ 56

Bảng 3.1: Nhóm tuổi bệnh nhân 58

Bảng 3.2: Tiền sử mẹ trong thai kỳ 60

Bảng 3.3: Tiền sử của bệnh nhân 61

Bảng 3.4: Loại nghe kém 62

Bảng 3.5: Đối chiếu CT Scan và tình trạng vôi hóa ốc tai lúc PT 66

Bảng 3.6: Vị trí tai phẫu thuật 68

Bảng 3.7: Tế bào chỉ điểm 70

Bảng 3.8: Khác biệt về kỹ thuật giữa nhóm trẻ em và người lớn 72

Bảng 3.9: Thời gian nằm viện 74

Bảng 3.10: Thời gian hậu phẫu 74

Bảng 3.11: Tỷ lệ biến chứng 76

Bảng 3.12: Dị dạng ốc tai 77

Bảng 3.13: Tiêu chí đánh giá kết quả phẫu thuật 77

Bảng 3.14: Kết quả phẫu thuật 78

Bảng 3.15: Kết quả huấn luyện ngôn ngữ 79

Bảng 4.1: Phân loại mức độ nghe kém 89

Bảng 4.2: Vị trí mở ốc tai 102

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghe kém là khiếm khuyết về giác quan thường gặp nhất, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sinh hoạt xã hội, sự phát triển tâm sinh lý của bệnh nhân, đặc biệt là ảnh hưởng rất nhiều đến tương lai của trẻ em

Tại Mỹ, nghe kém ảnh hưởng đến 28 triệu người và từ 1-3/1000 trẻ em sinh ra bị nghe kém, khoảng 40-50% nghe kém ở người > 75 tuổi [20] Ở Việt Nam chưa có số liệu chính thức báo cáo về tỷ lệ nghe kém bẩm sinh cũng như mắc phải trong toàn cộng đồng

Đối với bệnh nhân nghe kém dạng tiếp nhận nặng và sâu, đặc biệt cả hai tai và không hiệu quả khi đeo máy trợ thính, cấy ốc tai điện tử loại

đa kênh là chọn lựa tốt nhất giúp bệnh nhân nghe nói được và giao tiếp với xã hội

Nền móng của thiết bị ốc tai điện tử được thiết lập từ cuối thế kỷ mười tám sau sự kiện Alessandro Volta (nhà vật lý người Ý) phát hiện các kích thích điện lên hệ thống thính giác đã tạo ra khả năng tiếp nhận âm thanh [49] Phẫu thuật cấy ốc tai điện tử bắt đầu vào những năm thập niên

60 của thế kỷ hai mươi, nhờ vào sự phát triển của các thiết bị ốc tai điện tử đơn kênh Từ những năm thập niên 70 của thế kỷ hai mươi, phẫu thuật cấy ốc tai điện tử phát triển rộng rãi hơn nhờ vào sự phát triển của các thiết bị ốc tai điện tử đa kênh và những trung tâm cấy ốc tai điện tử ở Úc, Mỹ, Pháp, Thụy sĩ Ngày 1/8/1978, Graeme Clark đã cấy ghép thiết bị ốc tai điện tử đa kênh đầu tiên trên thế giới cho một bệnh nhân tại Úc [36]

Cấy ốc tai điện tử đa kênh là phẫu thuật đặt một thiết bị có khả năng biến những âm thanh thành các tín hiệu điện thông qua các điện cực đặt bên trong ốc tai, từ đó các tín hiệu này được chuyển đến các tế bào của hạch xoắn rồi theo dây thần kinh thính giác đến vỏ não [34],[84] Đây là kỹ thuật giúp bệnh nhân có được cơ hội phát triển ngôn ngữ gần như bình thường, hội nhập với đời sống xã hội, giải tỏa tâm lý tự ti, mặc cảm mà những người khiếm khuyết về một giác quan nào đó thường gặp phải

Tại Việt Nam, các kỹ thuật phẫu thuật tai nhằm mục đích phục hồi chức năng nghe ngày càng phát triển rộng rãi, trong đó phẫu thuật cấy ốc tai điện tử cũng được thực hiện rải rác tại các bệnh viện đầu ngành chuyên khoa Tai Mũi Họng ở Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh với sự hỗ trợ của các chuyên gia nước ngoài Tuy nhiên những khó khăn, tai biến như nguy

cơ liệt mặt, chảy dịch não tủy, thương tổn tai trong thậm chí tổn thương động mạch cảnh … cũng như căng thẳng tâm lý khi không đặt được điện cực vào ốc tai là những áp lực lớn mà phẫu thuật viên thường phải đối mặt khi thực hiện phẫu thuật này

Tại BV Tai Mũi Họng TP Hồ Chí Minh, chúng tôi đã bước đầu thực hiện phẫu thuật cấy ốc tai điện tử từ tháng 9 năm 1998 với sự chuyển giao kỹ thuật của các chuyên gia nước ngoài Cho đến nay, qua nhiều năm tự thực hiện một số ca phẫu thuật cấy ốc tai điện tử, chúng tôi đã nghiên cứu

đề tài “Nghiên cứu phẫu thuật cấy ốc tai điện tử loại đa kênh” qua đó

đề xuất một số cải tiến, trao đổi một số kinh nghiệm giải quyết những khó khăn, tiên lượng các tai biến có thể gặp phải; bước đầu xây dựng qui trình phẫu thuật cấy ốc tai điện tử loại đa kênh

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1/ Đánh giá sự thành công của phẫu thuật dựa trên các tiêu chí xác định về mặt kỹ thuật phẫu thuật

2/ Xác định tỉ lệ các loại biến chứng thường gặp phải trong và sau khi phẫu thuật cấy ốc tai điện tử đa kênh

3/ Xác định các yếu tố cải tiến kỹ thuật đưa đến thành công của phẫu thuật

4/ Đề xuất qui trình phẫu thuật cấy ốc tai điện tử loại đa kênh với các cải tiến kỹ thuật

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

- Tai trong: gồm mê đạo xương và mê đạo màng chứa các bộ phận cảm giác quan trọng trong việc chuyển các rung động âm thanh thành xung động thần kinh và giúp điều chỉnh thăng bằng [2], [3]

Xương thái dương gồm 5 phần: phần vảy, chũm, đá, nhĩ và phần mỏm trâm, chúng tôi đi sâu mô tả cấu trúc Giải phẫu chủ yếu của phần chũm và phần đá, nơi chứa bộ phận tai giữa và tai trong

mm Đường kính ngang ở phía trên hòm nhĩ là 6 mm, phía dưới 4 mm, nơi đối diện với màng nhĩ là 2 mm.[6]

Hình 1.2: Hòm nhĩ “Nguồn: Robert J Witte, 2003”[80]

Hòm nhĩ chia làm hai tầng: tầng trên gọi là thượng nhĩ chứa xương con, tầng dưới gọi là trung nhĩ Theo một số tác giả, hòm nhĩ được chia thành 3 tầng: thượng nhĩ, trung nhĩ và hạ nhĩ

+ Thượng nhĩ chứa đầu xương búa, mấu ngắn và thân xương đe, thượng nhĩ thông thương với sào đạo và sào bào

+ Trung nhĩ chứa cán búa, mấu dài xương đe, xương bàn đạp, gân cơ bàn đạp, cơ căng màng nhĩ và dây thừng nhĩ

+ Hạ nhĩ là phần của tai giữa nằm dưới sàn của ống tai ngoài, phía trước có lỗ vòi Eustache [7]

1.1.1.2 Màng nhĩ

Màng nhĩ nằm giữa ống tai ngoài và hòm nhĩ, mỏng, màu xám lóng lánh, hơi trong suốt, hình bầu dục đường kính thẳng đứng 9 đến 10 mm, đường kính ngang 8 đến 9 mm Màng nhĩ gồm hai phần: phần trên gọi là màng chùng, phần dưới gọi là màng căng [1]

1.1.1.3 Các xương con của tai

Gồm xương búa, xương đe và xương bàn đạp

1.1.1.4 Mạch máu và thần kinh của hòm nhĩ

* Động mạch và tĩnh mạch: Động mạch nhĩ trước và trên của động mạch

hàm; Động mạch nhĩ sau của động mạch tai sau; Nhánh đá của động mạch màng não giữa; Động mạch nhĩ dưới của động mạch hầu lên; Xoang tĩnh mạch đá trên và đám rối chân bướm

* Thần kinh: đám rối nhĩ do thần kinh nhĩ của thần kinh thiệt hầu và đám

rối động mạch cảnh trong thuộc hệ thần kinh giao cảm [6]

1.1.1.5 Vòi tai

Vòi tai hay vòi nhĩ đi từ lỗ nhĩ của vòi tai ở thành động mạch cảnh của

hòm nhĩ đến lỗ hầu vòi tai, dài độ 37 mm Vòi tai gồm hai phần: Phần

xương vòi tai ở 1/3 ngoài; Phần sụn vòi tai ở 2/3 trong

1.1.2 TAI TRONG

Tai trong nằm trong phần đá xương thái dương, gồm có mê đạo tai xương và mê đạo tai màng

1.1.2.1 Mê đạo tai màng

Là một hệ thống các ống và khoang chứa nội dịch Mê đạo tai màng gồm có: ống ốc tai, soan nang, cầu nang, các ống bán khuyên, ống nội dịch, ống soan cầu, ống nối và khoang ngoại dịch

* Các ống bán khuyên Có ba ống bán khuyên:

+ Ống bán khuyên trước nằm trên mặt phẳng thẳng đứng và thẳng góc với trục của xương đá

+ Ống bán khuyên sau nằm thẳng đứng- song song với trục xương đá + Ống bán khuyên ngoài nằm trên mặt phẳng ngang

Hình 1.4: Ống bán khuyên “Nguồn: Aage R Moller, 2006” [10]

* Soan nang, cầu nang:

Soan nang nhận năm lỗ của ba ống bán khuyên và nối với cầu nang bởi ống soan cầu Trong soan nang và cầu nang có vết soan nang và vết cầu nang là nơi tận cùng của các nhánh thần kinh tiền đình

* Ống ốc tai:

Là một ống dài 32 mm, xoắn hai vòng rưỡi nằm trong ốc tai của mê đạo xương Trên thiết đồ ngang, ống ốc tai hình tam giác với ba thành:

Thành dưới là mảnh nền đi từ bờ tự do của vịn nhĩ ống ốc tai hay màng xoắn đến thành ngoài ốc tai Thượng bì của mảnh nền dầy lên thành cơ quan xoắn ốc là nơi tận cùng của dây thần kinh ốc tai

Thành ngoài nằm sát với thành ngoài ốc tai Tại đây thượng bì dầy lên thành dây chằng xoắn ốc tai

Thành trên đi từ bờ tự do của màng xoắn đến dây chằng xoắn ốc tai, còn được gọi là thành tiền đình ốc tai hay màng tiền đình

* Nội dịch, ngoại dịch, khoang ngoại dịch

Mê đạo màng chứa một dịch lỏng gọi là nội dịch Đó là một dịch tương tự nội tế bào (chứa nhiều kali) nhưng ít protein hơn dịch nội tế bào Nội dịch có lẽ được tiết ra từ dây chằng xoắn

Mê đạo màng được bao quanh bằng khoang ngoại dịch, chứa ngoại dịch Ngoại dịch có thành phần gần giống như dịch não tủy nhưng có nhiều protein hơn dịch não tủy

Ở ốc tai, khoang ngoại dịch được ống ốc tai chia thành hai phần

 Trên màng tiền đình là thang tiền đình (vịn tiền đình)

 Dưới mảnh nền là thang nhĩ (vịn nhĩ)

Hai vịn thông với nhau ở khe xoắn ốc Từ vịn nhĩ, khoang ngoại dịch có cống ốc tai hay ống ngoại dịch thông với mặt dưới xương thái dương

1.1.2.2 Mê đạo tai xương

Mê đạo tai xương là một hốc xương trong phần đá xương thái dương Mê đạo tai xương bọc lấy khoang ngoại dịch và mê đạo màng Mê đạo tai xương gồm có hai phần: tiền đình và ốc tai

+ Thành trong của xương tiền đình có ngách bầu dục do soan nang tựa vào và ngách cầu do cầu nang tựa vào

Hình 1.5: Sự lưu chuyển ngoại dịch “Nguồn: Aage R Moller, 2006” [10]

Mảnh xoắn ốc cuộn theo trụ ốc có các ống rỗng xuyên trong lòng nó làm đường cho các sợi thần kinh đến và rời cơ quan Corti

Màng đáy: dài 30 – 35mm, ở đáy rộng nhưng mỏng, càng lên đỉnh càng hẹp và dày, được cấu tạo bởi nhiều sợi keo Màng đáy căng giữa mảnh xoắn và dây chằng xoắn tạo nên sàn ốc tai và đỡ cơ quan Corti nằm trên Màng Reissner: gồm hai lớp tế bào

+ Là thành trên của ốc tai màng, ngăn cách với vịn tiền đình

+ Căng từ Limbus spiral đến bờ trên vân mạch

Tường bên gồm có: Dây chằng xoắn, vân mạch Strie vasculaire, chỉ có vân mạch là thành phần thực sự của ốc tai màng

Cơ quan Corti là cơ quan thính giác ngoại biên nằm trên màng đáy, gồm các tế bào lông xen với tế bào nâng đỡ theo một quy tắc phức tạp

 Mạch máu và thần kinh:

Mạch máu:

 Động mạch mê đạo là nhánh của động mạch nền

 Tĩnh mạch: Các tĩnh mạch mê đạo đổ vào xoang tĩnh mạch đá dưới Thần kinh tiền đình ốc tai đi vào ống tai trong, phần ốc tai đến cơ quan xoắn đảm nhận chức năng nghe, phần tiền đình vào ống bán khuyên màng, soan nang, cầu nang đảm nhận chức năng thăng bằng [7]

1.1.3 CÁC THÀNH PHẦN LIÊN QUAN ĐẶC BIỆT

1.1.3.1 Xoang tĩnh mạch bên

Xoang tĩnh mạch bên bắt đầu từ hợp lưu sau chảy về vịnh cảnh và gồm có ba đoạn : đoạn nằm ngang, đoạn xuống và đoạn ngược lên; Đoạn hai và đoạn ba có quan hệ nhiều với xương chũm

Xoang tĩnh mạch bên bắt đầu vào lĩnh vực xương chũm ở đoạn hai bằng một cái khuỷu cong lõm về phía sau Tĩnh mạch đi từ trên xuống dưới và hơi nghiêng từ sau ra trước trong một cái máng ở mặt trong của xương chũm (phần tiểu não tĩnh mạch) Vị trí của tĩnh mạch đối với mặt ngoài của xương chũm thường không cố định

Khi xuống đến cạnh dưới của xương đá, tĩnh mạch bên ngóc đầu trở lên hướng về phía trên, trước và trong, đây là đoạn ba, dài độ 1cm

Hình 1.6: Hình chiếu sào bào lên mặt ngoài xương chũm

1.1.3.2 Dây thần kinh mặt

Sau khi đi hết đoạn một trong xương đá, thần kinh VII nằm trong cống Fallope, rẽ về phía sau đi vắt ngang qua mặt trong của hòm nhĩ, sát trên cửa sổ bầu dục Khi đến thành dưới của sào bào thì cống Fallope rẽ thẳng xuống dưới, đây là đoạn hai, dài độ 1cm

Đoạn ba bắt đầu từ khuỷu nói trên đến lỗ trâm – chũm và dài độ 18mm Ở đây cống Fallope nằm trong một khối xương đặc, giữa ống tai ngoài và xương chũm, gọi là tường dây thần kinh VII của Gelé

1.1.4 GIẢI PHẪU VÙNG NGÁCH MẶT

Ngách mặt là đường mở vào hòm nhĩ từ phía sau nhằm các mục đích: Đường tiếp cận cửa sổ tròn trong các phẫu thuật cấy ghép tai giữa; Kiểm tra ngách nhĩ tầm soát trong bệnh lý VTXC có Cholesteatoma; Tăng cường thông khí xương chũm

Hình 1.7: Vị trí ngách mặt

1.1.4.1 Giới hạn vùng ngách mặt

Trên: Trụ xương đe

Ngoài: Dây thừng nhĩ

Trong: Dây thần kinh mặt (dây VII)

Dưới: Chỗ phân chia dây thừng nhĩ và dây thần kinh mặt (dây VII)

1.1.4.2 Các điểm mốc

Mấu ngắn xương đe, ống bán khuyên ngang, cống Fallope đoạn ba Các thành phần được nhận diện qua đường mở ngách mặt: Khớp đe-đạp, xương bàn đạp và gân cơ, mỏm tháp, gờ cửa sổ tròn, ụ nhô

Hình 1.8: Các thành phần qua đường mở ngách mặt

“Nguồn Robert Witte, 2003” [80]

1.2 SINH LÝ NGHE

1.2.1 Tổng quan về giác quan thính giác

Thính giác là một giác quan cung cấp cho cơ thể thông tin về môi trường xung quanh Đó là kết quả hoạt động của hai cơ quan chủ yếu là: + Tai: bộ máy thính giác ngoại biên nằm trong xương thái dương, thu nhận các âm thanh đủ loại của thế giới bên ngoài, chuyển đổi chúng thành xung thần kinh

+ Não: phân khu trung ương của bộ máy thính giác, có nhiệm vụ phân tích các tín hiệu thần kinh do cơ quan ngoại biên cung cấp và giải mã cho

cơ thể cảm giác về âm thanh, cảm giác nghe [10]

Mối tương quan giữa cường độ kích thích âm học và mức độ cảm giác nghe tuân theo định luật Weber – Fechner và trên cơ sở đó có đơn vị quy ước để đo lường cường độ cảm giác nghe, đó là đơn vị dB tương quan logarit với cường độ kích thích âm thanh

Phần ngoại biên của bộ máy thính giác gồm tai ngoài – tai giữa – tai trong và theo chức năng được chia thành hai bộ phận:

 Bộ máy truyền âm gồm tai ngoài và tai giữa, có chức năng đón nhận khuếch đại và dẫn truyền sóng âm đến tai trong

Bộ máy tiếp nhận gồm ốc tai và dây thần kinh Ốc tai biến đổi âm thanh thành các xung thần kinh và các neurone thính giác (dây ốc tai) thu nhận các thông tin về âm thanh để đưa về vỏ não Đường dẫn truyền thần kinh và các trung tâm thính giác trên não là phần trung ương của bộ máy tiếp nhận [7]

1.2.2 Bộ máy truyền âm

1.2.2.1 Mục tiêu hoạt dộng của bộ máy truyền âm

Bộ máy truyền âm phải thỏa mãn hai đòi hỏi trái ngược nhau trong sinh lý nghe của con người Con người phải sống trong môi trường không khí nhưng các tế bào thần kinh thính giác lại chỉ có thể hoạt động được trong môi trường nước (thể dịch)

Theo nguyên tắc vật lý, sóng âm khi truyền từ môi trường không khí qua môi trường nước do sự khác biệt về trở kháng âm 99%o năng lượng bị dội lại, chỉ có 1% năng lượng được truyền qua theo tỷ lệ 1000 :1, kết quả là có sự chênh lệch, tính được khoảng 30 dB Bộ máy truyền âm với sự điều chỉnh trở kháng của mình phải thu hồi được sự chênh lệch 30 dB [7]

1.2.2.2 Vai trò sinh lý của tai ngoài

Tai ngoài gồm hai bộ phận chức năng: thu âm do vành tai và dẫn âm do ống tai ngoài đảm trách Ống tai ngoài có chiều dài khoảng 2,5 cm, tần số cộng hưởng là xung quanh 3500 Hz, có thể khuếch đại tối đa 15 dB

1.2.2.3 Bốn yếu tố chức năng của tai giữa

Để thực hiện tốt chức năng khuếch đại, tai giữa phải thõa mãn đồng thời 4 điều kiện:

+ Có một màng rung căng chắc nguyên vẹn

+ Có một chuỗi xương con liên tục, tự do chuyển động không bị cản trở, nối liền mang nhĩ đến dịch tai trong

+ Hoạt động hài hòa của hai cửa sổ mê đạo

+ Không khí trong hòm nhĩ được thay đổi liên tục đều đặn qua lỗ vòi và duy trì sự cân bằng áp lực ở hai phía của màng nhĩ

1.2.2.4 Cơ chế thu hồi khoảng cách chênh lệch 30 dB khi âm

truyền từ môi trường không khí sang môi trường nước

Yếu tố có tầm quan trọng hàng đầu là sự tương quan bề mặt của màng nhĩ và đế đạp Phần di động hữu ích của màng nhĩ là 60 mm2 còn diện tích đế đạp là 3 mm2, tỷ lệ chênh lệch là 20, điều này dẫn đến áp lực âm thanh từ màng nhĩ đến đế đạp được tăng lên khoảng 25 dB Yếu tố thứ yếu là hiệu quả đòn bẩy: cán búa dài hơn 1/3 lần so với chiều dài của ngành xương đe, sự chênh lệch cơ học này cho phép thu hồi từ 2 – 3 dB

Tổng cộng hai yếu tố trên giúp áp lực âm thanh tăng lên khoảng 30dB

1.2.3 Bộ máy tiếp nhận

1.2.3.1 Cơ quan Corti

Là phần giác quan chủ yếu của bộ máy thính giác gồm có: tế bào lông trong, tế bào lông ngoài, các tế bào nâng đỡ, màng mái và màng đáy. + Màng mái nằm che ở phía trên cơ quan Corti, phía dưới có các sợi hướng tâm và ly tâm của dây thần kinh thính giác (VIII) đến tiếp

xúc với các tế bào lông trong và ngoài

+ Tế bào lông ngoài có 3 hàng khoảng 13.500 tế bào, nhiều hơn 3 lần tế bào lông trong Mỗi tế bào có hàng trăm lông nổi lên bề mặt, độ cao không đều, sắp xếp theo hình chữ W, nhưng chỉ có một hàng cao nhất tiếp xúc với màng mái ngay lúc nghỉ Khi có chuyển động cơ học sẽ phát sinh thay dổi về điện đó là sự biến đổi điện – cơ học Các tế bào lông ngoài đóng vai trò giúp tai trong phân loại các tần số

+ Tế bào lông trong mới thực sự là tế bào thần kinh giác quan, nó có nhiều điểm khác với tế bào lông ngoài: chỉ có một hàng tế bào (3.500 tế bào), ngăn cách với tế bào lông ngoài bởi đường hầm Corti, các lông trong không trực tiếp cắm vào màng mái, synape chủ yếu với các sợi thần kinh thính giác hướng tâm, ở đây diễn ra quá trình tiếp nhận tín hiệu thần kinh

Hình 1.9: Cơ quan Corti

“Nguồn D.Dulon, 2006” [30]

Điện sinh lý ốc tai gồm hai loại điện thế, điện thế nội ốc tai, điện thế nghỉ đo được lúc không có kích thích âm thanh , đó là điện thế dương 80 milivolt do vân mạch tạo ra Còn tế bào lông có điện thế âm -80 milivolt Các điện thế này được ghi nhận trong kỹ thuật đo điện ốc tai

1.2.3.2 Sự phân bố của các sợi TK hướng tâm và ly tâm ở cơ

quan Corti

Sợi hướng tâm mà đa số (95%) synapse với tế bào lông trong rồi tập hợp về hạch xoắn, từ đây chúng tạo nên dây thần kinh ốc tai tận cùng ở các nhân ốc tai Các sợi thần kinh hướng tâm một phần bắt chéo và một phần đi thẳng lên thể gối, củ não sinh tư và cuối cùng đến thùy thái dương

ở vùng võ não thính giác nguyên thủy Vai trò sinh lý là dẫn truyền các thông tin thính giác về não và có thể đo được các hoạt động của các sợi hướng tâm bằng kỹ thuật đo điện thính giác thân não

Sợi ly tâm xuất phát từ thân não xuống tiếp xúc với các tế bào lông ngoài, vai trò chức năng chưa được biết chính xác, có lẽ góp phần vào sự ức chế và biến đổi điều chỉnh hoạt động của cơ quan Corti

1.2.3.3 Mã hóa thông tin thính giác

Tín hiệu âm thanh đến cơ quan Corti được phân bố mã hóa theo tần số và thời gian:

- Mã hóa định vị theo tần số: Theo Bekesy chuyển động của màng đáy không phải như nhau theo các tần số kích thích âm học Đối với âm cao chỉ có phần thấp của màng đáy chuyển động đó là phần màng đáy gần cửa sổ mê đạo nhất và cứng nhất Ngược lại đối với âm trầm, dao động được trải dài suốt phần lớn màng đáy Khởi đầu ở phần thấp dao động tăng dần về phía đỉnh, đó là sự lan truyền chuyển động theo sóng từ đáy lên đỉnh Cơ chế bổ sung được tìm thấy gần đây đó là sự chuyển động có lựa chọn của màng đáy theo tác động vi cơ học của ốc tai có liên quan chặt chẽ đến hoạt động của tế bào lông ngoài Sự phối hợp của hai cơ chế này, lan truyền theo sóng và tác động vi cơ học làm cho ốc tai có khả năng định vị tần số nhờ vậy tần số được mã hóa bởi tai trong.[48]

- Mã hóa thời gian của tần số âm: Mỗi sợi thần kinh có một tần số đặc hiệu dành cho nó, nhưng khoảng cách thời gian của các đợt tiếp nhận xung thần kinh lại không giống nhau tùy theo tần số Sự phối hợp mã hóa về tần số và thời gian góp phần làm cho hệ thần kinh thính giác trung ương xác định một tần số âm cụ thể

1.2.4 Tiếng nói

Tiếng nói nằm trong dãy tần số khoảng từ 125 Hertz đến 7000 Hertz hoặc 8000 Hertz Chúng ta có thể hiểu tiếng nói tương đối chính xác trong khoảng tần số từ 300 Hertz đến 3000 Hertz (đây cũng chính là dãy tần mà điện thoại sử dụng) Như vậy một ốc tai điện tử được tạo ra phải có dãy tần

ít nhất từ 300 Hertz đến 3000 Hertz Thật ra, hầu hết các loại ốc tai điện tử đều có dãy tần rộng hơn, từ 100 Hertz đến 5000 – 7000 Hertz Mỗi âm phát ra của tiếng nói có tín hiệu âm thanh khác nhau Ví dụ âm “x” có các tần số nằm trong dãy tần từ 4000 Hertz đến 7000 Hertz; Âm “m” có các tần số nằm khoảng 300 – 400 Hertz Các nguyên âm có đặc điểm đa tần số, ví dụ nguyên âm “I” được đặc trưng bởi tần số từ 400 Hertz và 1800 Hertz [19], [31]

Như vậy một ốc tai điện tử phải truyền một dãy tần số và có khả

năng giải quyết trong các dãy tần để có thể phân biệt được các âm thanh

1.3 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ỐC TAI ĐIỆN TỬ

Sự phát hiện các kích thích điện lên hệ thống thính giác tạo ra khả năng tiếp nhận âm thanh đã được biết đến vào khoảng năm 1790 bởi Alessandro Volta (cha đẻ của pin điện) Ông đã đặt hai thanh kim loại lên tai và nối với dòng điện 50 Volt và nghe được một âm thanh giống như tiếng súp đặc đang sôi [37], [63], [93] Sau đó những thực nghiệm tiếp tục đến khi các máy trợ thính điện tử tăng âm xuất hiện vào đầu thế kỷ 20

Sự kích thích trực tiếp lên thần kinh thính giác với một điện cực đã được thực hiện đầu tiên vào những năm 1950 bởi nhà phẫu thuật người

Pháp gốc Algerie Andre Djourno và Charles Eyries mặc dù độ an toàn khi kích thích trực tiếp lên thần kinh thính giác cũng như khả năng nghe được vẫn còn gây nhiều tranh cãi trong giai đoạn sơ khai này.[49]

Vào năm 1957, Djourno và Eyries ở Pháp, William House ở Viện tai House- Los Angeles và Robin Michelson ở trường đại học California, San Francisco đều báo cáo các trường hợp cấy ghép thiết bị ốc tai điện tử đơn kênh trên các người tình nguyện [27], [35], [36], [49]

Doyle (1964) và House (1976) cũng đã báo cáo hai trường hợp được cấy điện cực khi phẫu thuật điều trị Meniere vào năm 1961, cả hai đều mô tả nghe được những tiếng động lớn khi tăng cường độ dòng điện lên [49]

Hình 1.10: Phẫu thuật của Djourno và Eyries 1957

“Nguồn John K Niparko, 2000” [49]

Năm 1963 Doyle đã có những thực nghiệm cấy ghép trên vịn nhĩ và năm 1972 ông đã cấy thiết bị ốc tai điện tử đơn kênh House/3M đầu tiên [35], [47], [84]

Đầu những năm 70, Graeme Clark và cộng sự cũng đã nghiên cứu và phát triển thiết bị ốc tai điện tử đa kênh tại Melbourne Ngày 1/8/1978, Graeme Clark đã cấy ghép thiết bị ốc tai điện tử đa kênh đầu tiên trên thế giới cho bệnh nhân Rod Saunder Cùng với những phát triển ở Australia, các nghiên cứu nhằm phát triển thiết bị ốc tai điện tử đa kênh cũng được tiến hành ở Mỹ, Austria và Pháp [35], [47], [84]

Đến tháng 12/1984 FDA đã chấp thuận cho phép cấy thiết bị ốc tai điện tử đa kênh được sản xuất tại Úc cho các người lớn tại Mỹ Năm 1990, FDA cho phép cấy ốc tai điện tử ở trẻ em 2 tuổi , ở trẻ em 18 tháng vào năm 1998 và trẻ em 12 tháng vào năm 2002 [35], [47], [49], [84]

Sự nghe bằng hai tai cho phép tiếp nhận âm thanh tốt hơn trong môi trường ồn ào nên gần đây, các nước đã tiến hành cấy ốc tai điện tử cả hai bên cho bệnh nhân Đến tháng 12/2008 đã có tổng số 153.000 trường hợp cấy ốc tai điện tử trên toàn thế giới trong đó hơn 8.000 trường hợp được cấy ốc tai điện tử hai bên, có gần 5.000 trẻ em chiếm tỉ lệ 62 % [16]

1.4 CẤU TẠO VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA ỐC TAI ĐIỆN TỬ

1.4.1 Khái niệm và phân loại ốc tai điện tử

1.4.1.1 Khái niệm ốc tai điện tử

Ốc tai điện tử là một thiết bị vi mạch điện tử nhỏ (được phẫu thuật để cấy dưới da sau tai) và một bộ phận ngoài xử lý âm thanh, một micro cũng được mang bên ngoài cơ thể dưới dạng đeo phía sau tai để thu âm thanh đến

Ốc tai điện tử gồm có hai phần chính:

+ Bộ phận tiếp nhận trong được đặt vào xương thái dương, gồm có: bộ phận tiếp nhận và dây điện cực đặt vào trong ốc tai

+ Bộ phận tiếp nhận ngoài gồm có: một microphone, một bộ phận xử lý âm thanh, một cuộn truyền dẫn có nam châm để dính vào bộ phận tiếp nhận trong.[36]

1.4.1.2 Phân loại ốc tai điện tử

- Ốc tai điện tử đơn kênh: Là ốc tai điện tử chỉ có một điện cực

- Ốc tai điện tử đa kênh: Là ốc tai điện tử có từ 15-24 điện cực tùy hãng sản xuất [49]

1.4.2 Cơ chế hoạt động của ốc tai điện tử

 Một microphone nhỏ thu nhận âm thanh, được gắn trực tiếp vào bộ phận xử lý âm thanh bên ngoài và được đeo sau tai

 Bộ phận xử lý âm thanh thật sự là một máy vi tính nhỏ tiến hành lọc, phân tích và số hóa các tín hiệu âm thanh thành những tín hiệu điện đã được mã hóa

 Bộ phận xử lý âm thanh gửi những tín hiệu đã được mã hóa tới cuộn truyền dẫn, cuộn truyền dẫn này thật sự là một anten vận chuyển sóng tần số radio Cuộn truyền dẫn được dính với bộ phận tiếp nhận trong ở dưới da bằng nam châm

 Cuộn truyền dẫn gửi những tín hiệu đã được mã hóa (giống tín hiệu radio) qua da tới bộ phận tiếp nhận trong nằm dưới da Bộ phận tiếp nhận trong này thực chất là một anten tiếp nhận sóng

tần số radio và một máy vi tính nhỏ khác, tại đây các tín hiệu đã mã hóa được biến đổi thành các tín hiệu điện

 Bộ phận tiếp nhận trong chuyển các tín hiệu điện này đến dây điện cực nằm bên trong ốc tai Mỗi điện cực nằm dọc theo dây điện cực đều có dây kết nối với bộ phận tiếp nhận trong, mỗi điện cực đều có một chương trình riêng biệt để chuyển đổi các tín hiệu điện đặc trưng cho từng loại âm thanh khác nhau cả về độ lớn cũng như tần số Khi các điện cực tiếp nhận một tín hiệu điện, chúng kích thích những sợi dây thần kinh ốc tai thích hợp trong ốc tai để gửi thông tin về não [35]

Kết quả là thông tin về âm thanh dưới dạng tín hiệu điện thông qua hệ thống ốc tai đã được gửi lên não để giải mã

1.4.3 Quá trình tiếp nhận và mã hóa âm thanh của ốc tai điện tử

Quá trình này phân tích những tín hiệu thu được thành nhiều thành phần, mỗi thành phần mang một tần số riêng lẽ của tín hiệu ban đầu Quá trình này có thể chia nhỏ các thành phần khác nhau của tín hiệu âm thanh ban đầu và tái kết hợp chúng thành một dạng tín hiệu mới đã được biến đổi

so với tín hiệu âm thanh nguyên thủy ban đầu Quá trình này còn được gọi là sự phân tích mà kết quả là tạo ra những dải băng tần tín hiệu ngắn và đơn giản hơn Quá trình tái phục hồi tín hiệu âm thanh sau đó còn gọi là sự tổng hợp nghĩa là phục hồi toàn bộ tín hiệu âm thanh nguyên thủy

Quá trình này sẽ chọn lựa những phổ lời nói nổi trội nhất trong tín hiệu âm thanh thu nhận được, từ đó định hướng để dẫn truyền hàng loạt phổ lời nói tới các điện cực đã được qui định sẵn

Hình 1.11: Quá trình phân tích và tổng hợp âm thanh

“Nguồn P Mahalakshmi, 2012” [71]

1.4.4 Chiến lược xử lý lời tiêu chuẩn

1.4.4.1 SPEAK: (Spectral Maxima Sound Processor)

Hệ thống Nucleus sử dụng chiến lược Xử lý lời cực đại phổ (SPEAK) trong đó lựa chọn 6-8 phổ cực đại từ đầu ra của bộ lọc 20 băng tần Điện thế ngõ ra đặc trưng bởi vị trí mã hóa cơ bản tuần tự (không đồng bộ) ở tần số kích thích không đổi (250Hz) để tối thiểu hóa tương tác nhiễu giữa các kênh Tần số cơ bản (F0) được truyền theo biên độ kích thích

1.4.4.2 SAS: (Simultaneous Analogue Stimulation)

Thiết bị Clarion dùng Kích thích Tuần tự Đồng thời (Simultaneous Analogue Stimulation) được phát triển từ chiến lược của Salt Lake City và

Đại học San Francisco và được bổ sung cho các thiết bị Symbion, Ineraid, Storz, MiniMed SAS sau đó được dùng cho 8 bộ lọc xử lý của Clarion Phương pháp duy nhất để tránh tương tác nhiễu giữa các kênh là chia kênh theo tạm thời hoặc theo không gian để trường điện thế không bị chồng lấn Việc chia kênh theo không gian có thể đạt được bằng cách đặt một dãy điện cực gần với tế bào hạch xoắn để cho việc kích thích đơn cực hay lưỡng cực có thể tạo ra kích thích thần kinh tại chỗ [78]

1.4.4.3 CIS (Continuous Interleaved Sampling)

Giống với SPEAK, chiến lược lấy mẫu ngắt quãng liên tục (Continuous Interleaved Sampling) kích thích nhiều kênh không đồng thời để giảm tương tác nhiễu kênh, nhưng đạt được tốc độ cao hơn Ngõ ra của 6 bộ lọc hoặc nhiều hơn được sử dụng để kích thích một số điện cực tương ứng Một nghiên cứu thực hiện vào năm 1995 và 1996 so sánh hai nhóm bệnh nhân được sử dụng 06 kênh chiến lược xử lý của SPEAK và CIS Kết quả cho thấy nhóm sử dụng hệ thống SPEAK-Spectra-22 đạt kết quả tốt hơn [49]

1.4.4.4 Feature Extraction and Multipeak Strategies (Chiến lược trích xuất đặc điểm đa đỉnh)

Chiến lược này sử dụng các nguyên âm, mỗi nguyên âm có một tần số gốc (đỉnh của tần số thấp nhất) và ngôn ngữ formant ( đỉnh của những tần số cao hơn) Kiểu mẫu của tần số gốc và tần số ngôn ngữ formant đặc trưng cho những nguyên âm khác nhau Quá trình này chú trọng việc nhận biết nguyên âm, nhấn mạnh các đặc trưng của chúng và dẫn truyền các phổ lời nói đến các điện cực trong ốc tai [43]

1.4.4.5 Chọn lựa chiến lược xử lý lời cho ốc tai điện tử

Công ty Cochlear (chiếm 70% thị phần) sử dụng quá trình Speak-ACE chọn lựa và phân tích tối đa âm thanh thu nhận được Chiến lược ACE được thử nghiệm với Nucleus 24 là bản thay đổi của SPEAK với kích thích hiện hữu ở tốc độ cao và nhiều kênh hơn ACE có tốc độ kích thích cao hơn (khoảng 800 xung/giây) so với SPEAK sử dụng 250 xung/giây Chiến lược

“n” của “m”: lựa chọn “n” kênh kích thích từ “m” bộ lọc ngõ ra, đây là nguyên lý đang được dùng trong tất cả máy Nucleus

Chiến lược xử lý lời khác đang được thử nghiệm với SPEAK bằng cách tối ưu hóa phổ hoạt động cho mỗi băng tần bằng cơ chế đáp ứng ADRO (tối ưu hóa phổ hoạt động cho mỗi băng tần) và kết quả bước đầu cho thấy có thể cải thiện sự hiểu lời Chiến lược xa hơn, TESM (Transient Emphasis Spectral Maxima: cực đại phổ nhấn giọng ngắn), nhấn mạnh là lời nói dễ hiểu hơn và sẽ cải thiện sự hiểu lời

Chiến lược cho Combi-40 ( MED-EL) bao gồm CIS tốc độ cao, CIS+, jitter, CIS tốc độ biến thiên, và “n” của “m” (chiến lược này sử dụng “n” kênh kích thích từ “m” đầu ra của bộ lọc) Chiến lược CIS sử dụng biến đổi Hilbert (chuyển pha 90 độ) cho trích xuất đường bao Jitter CIS nghĩa là việc thêm vào tốc độ kích thích ngẫu nhiên hơn, cũng có trong SPEAK, và được báo cáo rằng tạo ra âm thanh tự nhiên hơn

Công ty Advance Bionics sử dụng những kỹ thuật khác như CIS, SAS và Hires, chúng kích thích toàn bộ các phổ lời nói

Những nghiên cứu trên thế giới đã cho thấy các bệnh nhân có thể hiểu lời nói với tối thiểu 4 điện cực nhưng vấn đề ở chỗ là khả năng cảm thụ âm