Ein technisches Wunderwerk erobert die Welt

Die Geschichte des Cochlea-Implantats

Das Cochlea-Implantat (CI) ist ein kleines technisches Wunderwerk, das bei Menschen mit schwerer bis hochgradiger Schallempfindungsschwerhörigkeit eingesetzt wird, und ihnen wieder ermöglicht zu hören.

Cochlea Implantate

SPrint Soundprozessor 1997 (links), ESPrint Soundprozessor 1998 (rechts) | © Cochlear Ltd.

Das CI besteht normalerweise aus zwei interagierenden Komponenten, zum einen aus dem Implantat und zum anderen aus dem Audioprozessor. Mikrofon, Sendespule und Sprachprozessor werden außerhalb am Körper getragen. Das CI umgeht die beeinträchtigten Innenohrstrukturen und leitet die Schallinformationen als elektrische Impulse direkt an den Hörnerv. Das Mikrofon nimmt also den Schall (Sprache, Geräusche) auf und leitet diesen an den Sprachprozessor weiter. Dieser wandelt die Schallwellen in elektrische Impulse um, welche über die Sendespule an die Elektroden in der Hörschnecke übertragen werden, die den Hörnerv stimulieren. Durch diese Elektrostimulation wird das Reizmuster über den Hörnerv und nachfolgende Strukturen zu dem Teil des Gehirns weitergeleitet, in dem der Höreindruck entsteht.

Die Geschichte des Cochlea-Implantats (CI) begann schon um 1800. Alessandro Volta (italienischer Physiker, Erfinder der Batterie) wagte ein Selbstexperiment, in dem er Batterien mit zwei Metallstäben verband. Diese führte er sich in sein Ohr ein, dabei bemerkte er „ein Rütteln in seinem Kopf“ und nahm zusätzlich ein Geräusch wahr. Er beschrieb dieses Geräusch ähnlich dem einer kochenden dickflüssigen Suppe. In den darauffolgenden Jahren führten unterschiedliche Wissenschaftler Versuche mit verschiedenen Stromstärken durch. Erstmals 1855 verwendete Duchenne de Boulogne Wechselstrom für diese Art der Versuche und in den folgenden Jahren wurden noch andere Stromquellen verwendet. Gemeinsamkeit dieser Versuche der damaligen Zeit zur Elektrostimulation der Hörnerven war der extra-cochleäre Stimulationsort (außerhalb des Innenohrs). Erst 1936 brachten Gersuni und Volokhov die Forschung voran, indem sie die Gehörknöchelchen entfernten und nachwiesen, dass die Cochlea (Hörschnecke) als Ort der Stimulation zum Hören benutzt werden muss. Drei Jahre später zeigten Steven und Jones, dass „wenn die Cochlea durch ein mechanisches Feld in Schwingungen versetzt wird, Geräusche wahrgenommen werden können“.

Im Jahr 1950 erfolgte die erste direkte Stimulation des menschlichen Hörnervs durch Ludenberg, infolgedessen der Patient Geräusche wahrnahm. Nach diesem Erfolg entwickelten die Physiker André Djourno und der Otologe Charles Eyriès 1957 das erste funktionierende Cochlea-Implantat. Am 25. Februar 1957 wurde dieses einem gehörlosen Patienten implantiert. Dieser Patient war daraufhin in der Lage, ein Geräusch (ähnlich dem Zirpen einer Grille) zu hören. Mit viel Übung konnte dieser Patient einfache Worte wie Hallo, Mama, Papa erkennen/hören. Auch konnte mithilfe dieses ersten Cochlea-Implantats die Fähigkeit des Lippenlesens verbessert werden. Das Implantat bestand aus einer implantierten Elektrode. Über eine Radioantenne war es möglich, ein Signal an diese Elektrode zu senden.
Infolgedessen unternahmen die amerikanischen Chirurgen John M. Doyle und William F. House sowie der Elektronikingenieur James Doyle die ersten Versuche mit mehreren Elektroden.

Im Jahr 1963 starteten Zöllner (Otologe aus Freiburg) und Keidel (Sinnesphysiologe aus Nürnberg) ein eigenes Projekt mit anderem Konzept. Ihr Konzept sah vor, die Elektroden in der Cochlea zu platzieren. Jedoch konnte auf diese Weise nur eine Elektrode implantiert werden. Trotzdem erbrachten Zöllner und Keidel wichtige Erkenntnisse, die später verwirklicht werden konnten. So schlugen beide eine transkutane Übertragung (Übertragung durch die Haut) vor, die verwendeten Elektroden sollten einen Frequenzbereich von 300 bis 3.000 Hz abdecken. Dies hätte jedoch zur Folge, dass 20 bis 100 Elektroden notwendig werden. 1964 implantierte Dr. Blair Simmons (Stanford Universität) ein Implantat mit sechs Elektroden. Er zeigte damit erfolgreich, dass mit verschiedenen Stimulationen verschiedene Empfindungen einhergehen. Zu Beginn der 1970er-Jahre begannen Kliniken der USA vermehrt, Cochlea-Implantate einzusetzen. House und Urban hatten dem ersten Patienten ein Langzeitimplantat eingesetzt, welches mit einem tragbaren Sprachprozessor verbunden war. Sie entschieden sich für eine Einzelelektrodenplatzierung, welche aktuell noch die einzig realisierbare Variante des Cochlea-Implantates darstellt.

Claude-Henri Chouard (rechts), Graeme Clark (links) und Ingeborg Hochmair in Toulouse
18. Juni 2015 © Bruno Scala (EDP Santé), CC BY-SA 3.0, Wikimedia

Ebenfalls in den 1970ern begannen Dr. Ingeborg Hochmaier (s. Bild) und Professor Dr. Erwin Hochmaier (spätere Gründer der Firma MED-EL) mit der Entwicklung von Cochlea-Implantaten an der Technischen Universität in Wien. Im Dezember 1977 wurde ihr CI erstmals implantiert, die Tonübertragung funktionierte jedoch noch nicht. Ebenfalls in den 1970ern beschäftigte sich Claude-Henri Chouard (s. Bild) in Frankreich mit der Entwicklung von Cochlea-Implantaten. Er erreichte weltweite Anerkennung in den späten 70er-Jahren aufgrund des von ihm und seinem multidisziplinären Team entwickelten mehrkanaligen Cochlea-Implantats.