ACCESS - Implant cochléaire avec un contrôle actif pour aider le chirurgien

Coordinateur : Eric Cattan, CNRS

Partenaire : Gang Zheng, Inria CRIStAL

Équipe : DEFROST du Groupe Thématique : CO2.

Dates : 10/2024 - 04/2028

Résumé :

Selon le statistiques de l’Organisation Mondiale de la Santé, 360 millions de personnes souffrent d’une perte auditive invalidante. La chirurgie d’implant cochléaire (IC) peut être utilisée chez les patients profondément sourds, pour lesquels les aides auditives ne sont pas satisfaisantes, et elle est considérée comme l’une des meilleures options pour une meilleure audition. Lors de la chirurgie implantaire, la tâche la plus difficile consiste à insérer le réseau d’électrodes (EA) dans la rampe tympanique de la cochlée du patient. Comme les forces impliquées sont extrêmement faibles, le chirurgien n’a aucune perception de ce qui se passe dans la cochlée en forme de spirale pendant l’insertion. L’insertion échouée ou incomplète entraînera une couverture incomplète de la tonotopie du nerf cochléaire, entraînant des distorsions de fréquence lors de l’activation de l’implant. De plus, l’EA peut créer un traumatisme au niveau des structures fines de la cochlée (membrane basilaire, nerf ganglionnaire spiral), conduisant à une réponse inflammatoire, une fibrose et finalement à de mauvaises performances d’élocution postopératoires ou à une perte auditive résiduelle. Les CI EA actuellement commercialisés sont généralement constitués de silicone avec environ 20 électrodes de platine réparties sur toute sa longueur. Il mesure environ 0.5 mm de diamètre et environ 25 mm de long. La forme des EA n’est pas activement contrôlée. Malgré l’attention portée à la conception de l’EA, on est toujours confronté à des traumatismes des structures cochléaires.
ACCESS vise (i) une simulation de l’insertion de l’électrode selon la trajectoire optimale, minimisant les forces de friction et évitant les obstacles anatomiques, (ii) un contrôle simultané de la position du robot chirurgical et de la flexion de l’EA (iii) un EA activement contrôlé au moyen d’actionneurs EAP et film mince EA (TFEA), (iv) rétroaction des signaux provenant directement du TFEA dans son mode capteur.

Abstract :

According to the statistic of World Health Organization, 360 million people, has disabling hearing loss. Cochlear implant (CI) surgery can be used for profoundly deafened patient, for whom hearing aids are not satisfactory, and it is regarded as one of the best options for better hearing. During the implant surgery, the most difficult task is to insert the electrode array (EA) into the tympanic ramp of the patient’s cochlea. As the forces involved are extremely low, surgeon has no perception on what happens in the spiral-shape cochlea while he/she is doing the insertion. The failed or incomplete insertion will lead to an incomplete coverage of the tonotopy of the cochlear nerve resulting in frequency distortions at implant activation. Moreover, EA can create trauma to the fine structures of the cochlea (basilar membrane, spiral ganglion nerve), leading to inflammatory response, fibrosis and finally to poor post-operative speech performances or to residual hearing loss.
The current commercialized CI EA are generally made of silicone with about 20 platinum electrodes spread along its length. It is about 0.5mm diameter and about 25mm long. The EA are not actively controlled in shape. Despite the attention paid to the EA design, both categories still face to trauma to cochlea structures.
ACCESS aims (i) a simulation of the electrode insertion through the optimal trajectory, minimizing friction forces and avoiding anatomical obstacle, (ii) a simultaneous control of surgical robot position and EA bending (iii) an actively controlled EA by means of EAP actuators and thin film EA (TFEA), (iv) feedback signals from directly TFEA by using the actuator in sensor-mode.