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L’implantation cochléaire qui permet d’acquérir ou de restaurer l’audition a été une révolution médicale dont la portée est toujours sous-estimée. A partir de la découverte de Djourno et Eyries (1957) de restaurer des sensations auditives par un courant électrique appliqué à la cochlée , quatre groupes de pionniers, Burian et Hochmair (Vienne), Chouard (Paris), Clark (Melbourne) et Michelson et Merzenich (San Francisco) ont dans les années 70 mis au point des implants cochléaires qui quarante ans plus tard sont devenus des dispositifs fiables et performants. Plus de 50000 patients dans le monde sont implantés chaque année utilisant les 4 types de dispositifs développés à partir de ces travaux : Advanced Bionics (USA), Cochlear (Australie), MED-EL (Autriche), et Neurelec (France).
La première étape a été de réduire le traumatisme chirurgical intracochléaire et de préserver l’audition résiduelle par la diminution du diamètre et de la rigidité des portes électrodes. Le geste chirurgical peut encore progresser avec le contrôle des forces d’insertion dans la cochlée grâce à des robots conçus pour l’implantation cochléaire. La deuxième étape est de traiter les maladies de l’oreille interne in situ en mettant au point des vecteurs en fonction des cibles à atteindre : des gels placés au contact de la fenêtre ronde, des nanoparticules magnétiques introduites dans la cochlée et des électrodes, chargés de médicaments. Le futur est d’appliquer ces techniques pour régénérer l’organe sensoriel par différenciation in situ de progéniteurs ou greffes de cellules souches afin de remplacer des cellules déficientes.
Contrôle de l’insertion d’un implant cochléaire à l’aide d’un outil mécatronique Cochlear Implant Insertion with a Mechatronic Tool
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Les implants cochléaires sont aujourd’hui insérés manuellement avec un contrôle limité des forces d’insertions. Garantir la qualité d’insertion lors de l’implantation cochléaire pourrait avoir un intérêt dans la diminution du traumatisme lors de l’acte chirurgical afin d’améliorer la préservation de l’audition résiduelle et les structures de l’oreille interne. Il sera ainsi possible d’améliorer les résultats de la réhabilitation de l’audition à l’aide des implants cochléaires. Nous avons mis au point un banc d’essai expérimental comprenant des modèles artificiels et anatomiques de scala tympani ainsi que des méthodes de mesure des forces d’insertion des implants cochléaires. Trois sites de lésions intra cochléaires ont été identifiés : le point d’entrée dans la cochlée, la région de 180° correspondant au virage dans le tour basal et la fin du premier tour. Nous avons pu mettre en évidence qu’une insertion manuelle génère des à-coups et pics d’effort contrairement à une insertion motorisée dont le profil est continu et prédictible d’une insertion à une autre. L’analyse des forces d’insertions permet aussi de différencier des insertions normales d’insertions traumatiques. En cas de blocage de la progression de l’implant ou de repliement en épingle, un changement, en début d’insertion, (<10 mm) de l’élévation de la force d’insertion et de sa valeur maximale (0,3 à 0,6 N vs 0.15 N pour une insertion normale) sont observés. L’ensemble de ces résultats ont conduit à la conception d’un outil d’insertion mécatronique capable d’insérer un implant cochléaire avec une maîtrise de la force d’insertion à la limite du domaine de perception haptique de la main humaine. Cet outil embarque un capteur d’effort et un actionneur linéaire alignés en série. Il devrait être un outil supplémentaire dans le but d’améliorer la réhabilitation des surdités de perception par l’implant cochléaire.
Cochlear Implant Insertion with a Mechatronic Tool
Cochlear implants are routinely manually inserted, with limited control of insertion forces. Controlling the quality of insertion during cochlear implantation, should reduce trauma to inner ear structures to enhance preoperative residual hearing preservation. This could participate to improvement of speech performances of implanted patients. We have set up a test bench comprising, artificial and anatomical models of scala tympani with cochlear implant insertion force measurements. Three intracochlear lesion sites have been identified: entry point into cochlea, 180° region corresponding to first turn, and the end of the first turn. We have shown that manual insertion could generate peaks and jolts, contrary to motorized insertion which has smoother and a more predictable insertion profile. Insertion force analysis allows detecting abnormal insertions. In case of array progression blocking, or tip fold-over, a sudden rise of insertion forces is observed at the beginning of the insertion (<10 mm) and its final peak is higher (0,3 to 0,6 N vs 0.15 N for a normal insertion). These results have led to the conception of a mechatronic tool allowing a force controlled cochlear array insertion. This tool embeds a linear actuator and a force sensor in serial. It could be an additional tool to help the surgeon to perform a less traumatic surgical procedure to enhance rehabilitation of neurosensory deafness with cochlear implants.