Brevet FR2629710A1 — publié le 19891013

Dispositifs porte-électrodes implantables dans la cochlée pour stimuler électriquement le nerf auditif. DESCRIPTION La présente invention a pour objet des dispositifs porte-électrodes implantables dans la cochlée, notamment dans la cochlée d'un être humain, pour stimuler le nerf auditif par des signaux électriques délivrés par un appareil électronique de prothèse auditive. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des prothèses auditives électroniques. On connaît des équipements ou appareils électroniques de prothèse auditive destinés à corriger les surdités profondes qui comportent des électrodes implantées dans la cochlée qui sont destinées à transmettre des signaux électriques aux fibres du nerf auditif qui se trouvent situées dans la cochlée. On rappelle brièvement que les ondes acoustiques sont d'abord transmises par le tympan et par les osselets aux liquides de l'oreille interne qui excitent, à leur tour, les cellules sensorielles ciliées de la cochlée ou limaçon. Chez les êtres vivants atteints de surdité profonde, les cellules sensorielles ciliées sont déficientes et les prothèses auditives classiques,qui ont pour effet d'accroître l'énergie acoustique,sont sans effet. Il est connu, depuis une vingtaine d'années,que l'on peut corriger les surdités profondes au moyen de prothèses auditives dites oreilles bioniques, qui comportent, d'une part, un appareil externe équipé d'un microphone qui capte les sons et de circuits électroniques qui décomposent les sons en signaux électriques de différentes fréquences et, d'autre part, d'électrodes qui sont connectées auxdits circuits électroniques soit directement, soit par induction à travers la peau et qui sont placées sur un porte- électrodes qui est implanté dans la cochlée au cours d'une intervention chirurgicale. La demande de brevet FR. A. 2.383.657 (BERTIN et Cie et Al) décrit un équipement électronique de prothèse auditive comportant un émetteur externe qui est couplé par induction à un implant récepteur comportant un porte-électrodes intracochléaire. 262 9 7 1 0 La présente invention a pour objet un dispositif porte-électrodes qui peut être utilisé avec un émetteur externe du type décrit dans ce brevet antérieur ou avec tout autre émetteur externe analogue. La demande de brevet européen EP. A1 183.605 (BERTIN et Cie) décrit des dispositifs porte-électrodes destinés à être implantés dans la cochlée, qui comportent un support en matériau isolant biocompatible, dans lequel sont creusées des cavités qui débouchent toutes sur une même face du support et qui contiennent chacune une électrode. La demande de brevet EP A3 0.007.157 (UNIVERSITE DE MELBOURNE), décrit des porte-électrodes destinés à être implantés dans la cochlée humaine, comportant un tube flexible, autour duquel sont enroulées des électrodes régulièrement espacées constituées, par exemple,de feuilles de platine. La demande de brevet EP. A. 002.226 (Carl HANSEN) décrit des porteélectrodes destinés à être implantés dansla cochlée qui comportent un support en un matériau isolant ayant la forme d'une fourche ayant deux branches dont chacune a une longueur qui correspond à celle d'une spire de la cochlée, dans laquelle cette branche est introduite et chaque branche porte plusieurs électrodes qui sont situées d'un même côté de la branche. La demande de brevet EP. A. 0.002.068 (Carl HANSEN) décrit des porteélectrodes destinés à être implantés dans la cochlée, qui comportent un support allongé et flexible, ayant la forme d'une feuille, lequel support est précourbé avec une courbure longitudinale temporaire qui correspond sensiblement à la courbure de l'axe du canal de la cochlée et est libéré après avoir été mis en place dans la cochlée pour revenir à son état de courbure propre qui permet d'obtenir un engagement optimum entre les terminaisons nerveuses et les électrodes portées par le support, lesquelles électrodes sont situées le long de l'un des bords du support. On rappelle que la cochlée a la forme générale d'un tube conique, ayant une longueur d'environ 35 mm qui est logé dans un canal osseux en forme de colimaçon comportant deux spires et demi. En section transversale, le tube est divisé en trois canaux qui sont remplis de liquides.Ces canaux sont désignés respectivement: rampe tympanique, rampe vestibulaire et canal cochléaire. Le canal cochléaire est séparé de la rampe tympanique par la membrane basilaire sur laquelle se trouvent les cellules sensorielles ciliées Les porte-électrodes sont placés généralement dans la rampe tympanique. Le chirurgien engage l'extrémité du porte-électrode à travers la fenêtre située à l'extrémité de la rampe tympanique et il pousse le porteélectrode pour le faire avancer à l'intérieur de la rampe, ce qui exige que le porte électrodes soit suffisamment rigide pour transmettre la poussée et suffisamment souple pour suivre un conduit hélicoïdal pendant au moins deux tours. En effet, il est nécessaire que le porte-électrodes s'étende sur la plus grande longueur de la cochlée car la cochlée est comporte dans le sens de la longueur des zones successives qui sont sélectivement excitées par certaines fréquences, ce qui permet au cerveau de reconnattre les fréquences sonores. Les résultats obtenus avec des porte-électrodes tels que ceux qui sont décrits dans les documents précédemment cités, ne sont pas toujours satisfaisants, notamment au point de vue de l'intelligibilité des sons perçus par le patient. L'insertion d'un porte-électrodes en spirale à l'intérieur de la cochlée en poussant sur celui-ci peut conduire à ce que le porte-électrodes se comporte comme un burin qui détériore les membranes et les terminaisons des nerfs auditifs. Ce danger est signalé dans les deux brevets antérieurs EP. A. 002.226 et EP. A. 002.068, qui cherchent à y remédier, soit en divisant le porte électrodes en deux branches qui sont insérées chacune dans une seule spire de la cochlée, soit en conférant au porteélectrodes, une précourbure temporaire, ce qui conduit à des solutions complexes. Par ailleurs des essais réalisés sur un modèle de cochlée avec des porteélectrodes conformes à ceux qui sont décrits dans le document EP. A1. 183. 605 ont montré que, lorsqu'on insère ce porte électrodes dans une cochlée, il tend inévitablement à se vriller pour suivre la courbure longitudinale de la cochlée, de sorte que les électrodes sont orientées dans toutes les directions au lieu d'être dirigées vers la membrane basiliaire. Il en résulte que les lignes de courant issues de certaines électrodes ne sont pas captées ou sont captées très faiblement par certaines zones sensibles de la cochlée d'o une distorsion des sons qui rend ceux-ci difficilement intelligibles. 262 9 7 1 0 Les porte-électrodes décrits dans le brevet EP 0.007.157 qui utilisent des électrodes circulaires ne présentent pas cet inconvénient. Cependant, les électrodes circulaires créent des lignes de courant qui divergent dans toutes les directions et il en résulte que l'énergie émise par chaque électrode se disperse et seule une petite partie atteint les terminaisons nerveuses Le problème que l'invention se propose de résoudre est de procurer des porte-électrodes destinés à être insérés dans la rampe tympanique d'une cochlée par la fenêtre d'extrémité de celle-ci qui améliorent l'intelligibilité des sons. A cet effet, il faut obtenir des porte-électrodes qui doivent être suffisamment rigides pour pouvoir être poussés pour les forcer à progresser dans - les spires de la rampe tympanique et assez flexibles pour épouser la forme hélicoïdale sans détériorer les parois de la rampe ou les terminaisons nerveuses et qui doivent de plus, ne pas se tordre autour de leur axe longitudinal, de sorte que les électrodes situées tout au long du porte-électrodes soient placées face aux terminaisons nerveuses et le plus près possible de celles-ci. La solution au problème posé est constituée par des porte-électrodes dont une partie au moins de l'extrémité distale du corps de support flexible qui porte les électrodes, est composée de-tronçons qui sont reliés entre eux par des charnières autour desquelles deux tronçons successifs peuvent pivoter l'un par rapport l'autre. Selon un mode de réalisation préférentiel, les charnières sont constituées par des discontinuités des propriétés mécaniques qui s'étendent sur une partie seulement de la section transversale, par exemple par des fentes qui recoupent une partie de la section transversale du corps. Avantageusement, ces fentes sont situées dans chaque intervalle entre deux électrodes successives. Avantageusement, chaque électrode comporte une partie apparente qui épouse la forme de la surface du corps du support et les parties apparentes de toutes les électrodes sont placées d'un même c8té du support qui est le c6té situé à l'intérieur de la cochlée lorsque le porte-électrodes est inséré dans celle-ci, c'est-à-dire en regardant vers la pointe, le c8té gauche pour un porte-électrodes destiné à une oreille droite et le c8té droit pour un porte-électrodes destiné à une oreille gauche. Selonun mode de réalisation préférentiel, chaque électrode comporte une tête dont une partie arrondie est apparente et épouse une partie du contour du support flexible et une queue qui est noyée dans la masse du support. De préférence, la queue est coudée en forme de crosse. L'invention a pour résultat de nouveaux porte-électrodes destinés à être insérés dans la cochlée d'un être vivant, notamment dans une cochlée humaine,pour stimuler le nerf auditif au moyen de signaux électriques reçus d'un appareil portatif externe qui capte les sons, qui les convertit en signaux électriques et qui filtre ceux-ci pour les décomposer en bandes de fréquence déterminées qui sont envoyées chacune sur une des électrodes. Grâce à la division en tronçons ou segments articulés les uns aux autres par des charnières constituées par exemple par des fentes transversales, un porte-électrodes selon l'invention a une raideur suffisante pour pouvoir être poussé vers l'avant et une flexiblité telle qu'il suit facilement la courbure de la cochlée sur un tour et demi sans risquer de blesser la membrane qui délimite la rampe tympanique dans laquelle il est inséré et sans se vriller, c'est-à-dire sans tourner autour de son axe longitudinal, de sorte qu'il est possible de placer la partie apparente de toutes les électrodes du même côté du porte-électrodes et d'être certain qu'une fois le porte-électrodes mis en place dans la cochlée, toutes les parties apparentes des;électrodes, qui sont au contact du liquide contenu dans la rampe tympanique, se trouvent orientées vers l'intérieur de la cochlée, c'est-à-dire vers les cellules sensitives du nerf auditif. Il en résulte qu'un porte-électrodes selon l'invention permet d'obtenir une bonne stimulation des cellules nerveuses à partir des signaux électriques et améliore l'intelligibilité des sons par le patient, ce qui est le résultat recherché. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans caractère limitatif, des exemples de réalisation de porte-électrodes selon l'invention. La figure 1 est une coupe axiale d'un porte-électrodes selon l'invention inséré dans une cochlée humaine. La figure 2 est une vue d'ensemble de la partie interne d'une prothèse auditive comportant un porte-électrode selon l'invention. Les figures 3 à 5 sont des vues de dessus de plusieurs modes de réalisation de porteélectrodes destinés à une oreille droite. Les figures 6 à 8 sont respectivement, une vue de dessus, une vue en élévation et une vue en perspective d'un porte-électrodes destiné à une oreille droite. La figure 9 est une vue de dessus d'un porte-électrodes selon l'invention pouvant servir pour une oreille droite ou gauche. La figure 10 est une coupe selon XX de la figure 8. La figure 1 est une coupe axiale d'une cochlée humaine Celle-ci présente la forme d'un conduit hélicoïdal ou en spirale creusé à l'intérieur de l'os temporal 1 et enroulé autour d'un axe osseux conique appelé columelle. Ce canal fait environ deux tours et demi autour de la columelle. Il contient deux conduits délimités par des membranes et remplis de lymphe: la rampe tympanique 2 et la rampe vestibulaire 3, qui sont séparées entre elles par une membrane 4 dite membrane basiliaire. Le nerf auditif 5 comporte un tronc commun situé dans l'axe et des ramifications dont les terminaisons se trouvent sur la membrane basiliaire. Ces ramifications nerveuses comportent des cellules sensorielles ciliées,qui constituent l'organe de corti,qui captent normalement les vibrations acoustiques du liquide contenu dans les deux rampes et qui convertissentI celles-ci en influx nerveux qui sont transmis au cerveau. Les cellules sensorielles ciliées réparties le long de la cochlée captent sélectivement les fréquences sonores. On a représenté sur la figure 1 un porte-électrodes 6 inséré dans la rampe tympanique 2. Après avoir pratiqué une ouverture dans l'os temporal 1, le chirurgien introduit l'extrémité distale du porte-électrodes dans la fenêtre ronde située à l'extrémité de la rampe tympanique, puis il pousse le porte électrodes qui doit progresser vers le sommet de la cochlée en tournant autour de la columelle. Le porte-électrode 6 est engagé dans la cochlée sur une longueur d'environ 20 mm et celle-ci est garnie d'électrodes réparties sur toute la longueur, par exemple douze électrodes. 2 6 2 9 7 1 0 Si l'on regarde une cochlée de la base vers le sommet, la cochlée de l'oreille droite tourne dans le sens trigonométrique tandis que la cochlée de l'oreille gauche toune dans le sens des aiguilles d'une montre. La figure 2 représente une vue d'ensemble d'un dispositif porteélectrodes selon l'invention qui est implanté à l'intérieur de l'os temporal. Celui-ci comporte une tête réceptrice 7, qui est placée sous la peau,derrière l'oreille,en regard d'une tête émettrice qui est disposée à l'extérieur et qui émet des signaux électriques provenant d'un appareil portatif qui est porté par le patient et qui comporte un microphone. Les signaux émis par la tête émettrice sont transmis par induction à la tête réceptrice qui ne comporte donc aucune source d'énergie. Le dispositif récepteur selon la figure 2 comporte un corps allongé ou support 8 en un matériau isolant biocompatible, par exemple en silicone. A l'intérieur de ce corps passent des petits filaments conducteurs 9 qui sont isolés les uns des autres. Chaque filament a une extrémité 10 située dans la tête réceptrice et il relie celle-ci à une électrode de stimulation 11 portée par l'extrémité distale de la tige 8. Les électrodes Il sont réparties sur une longueur de tige qui est de l'ordre de 2 cm à partir de l'extrémité distale, cette longueur correspondant à une partie de la largeur d'une cochlée. On rappelle que les cochlées de tous les individus ont sensiblement la même taille et que la cochlée d'un individu est formée dès la première enfance et ne change pas de dimensions au cours de l'existence, de sorte qu'une seule taille de porte-électrodes peut être utilisée pendant toute l'existence d'un individu. On voit sur la figure 2 que toutes les électrodes 11 sont disposées d'un même côté du porte-électrodes. On voit sur la figure 1 que les ramifications du nerf auditif aboutissant à la membrane basiliaire se situent du côté intérieur de la cochlée vers. le tronc commun 5, que ces ramifications vont rejoindre. Pour obtenir la meilleure transmission possible des signaux électriques entre les électrodes et les terminaisons nerveuses, il est donc préférable que les électrodes se situent du c8té des spires qui se trouvera placé à l'intérieur. Dans le cas d'un porte-électrodes destiné à une oreille droite dont la cochlée tourne dans le sens trigonométrique, les électrodes 11l sont placées du c8té gauche du porte-électrodes en regardant vers l'extrémité distale de celui-ci. Inversement, dans le cas d'un porte-électrodes destiné à être placé dans une oreille gauche qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, les électrodes 11 sont placées du c8té droit du porte-électrodes en regardant vers l'extrémité distale de celui-ci. Le problème à résoudre est de fabriquer des porte-électrodes qui conservent leur orientation pendant leur insertion dans la cochlée, de sorte que les électrodes de stimulation 11 restent toutes placées du côté intérieur sur toute la longueur du porte-électrodes. En effet, si on insère dans un circuit en colimaçon une tige flexible ayant par exemple une section circulaire, les fibres internes se trouvent comprimées et les fibres externes mises en tension et ces contraintes internes entraînent des mouvements de torsion de la tige autour de son axe. Le problème posé est résolu au moyen de porte-électrodes dans lesquels la partie distale qui porte les électrodes et qui est engagée dans la cochlée est constitué de tronçons qui sont reliés entre eux par des charnières autour de chacune desquelles deux tronçons successifs peuvent pivoter l'un par rapport à l'autre. Un porte-électrodes découpé en tronçons successifs articulés présente l'avantage de transmettre les poussées, de sorte qu'il peut être facilement inséré dans la cochlée et en même temps, de se courber facilement pour épouser la forme hélicoïdale de la cochlée sans se tordre autour de son axe. La figure 2 représente un mode de réalisation dans lequel la partie distale comporte des fentes transversales 12 qui s'étendent sur une partie de la section transversale du support et qui sont situées du côté opposé aux électrodes 11, c'est-à-dire du c8té externe lorsque le porte-électrodes est courbé. La figure 3 représente à plus grande échelle une vue de de dessus de l'extrémité distale d'un porte-électrodes destiné à être inséré dans une oreille droite. Le corps 6 en matériau biocompatible porte des électrodes 11 en métal inerte biocompatibles, par exemple en platine Les électrodes 11 sont localisées sur le côté gauche en regardant vers la pointe. Le corps 6 est divisé en tronçons successifs par-des fentes 12 qui sont situées du c6té opposé à celui qui porte les électrodes 11 et entre deux électrodes. La figure 4 représente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un porte-électrodes destiné à être inséré dans une oreille droite, dans lequel le corps 6 porte des électrodes 11 et des fentes 12 intercalées entre les électrodes, du même c8té que celles-ci. La figure 5 représente une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un porte-électrodes destiné à être inséré dans une oreille droite, dans lequel le corps 6 porte des électrodes 11 situées du c6té gauche en regardant vers la pointe et porte des fentes 12 situées des deux c6tés. Les porte-électrodes destinés à être insérés dans l'oreille gauche sont symétriques, c'est-à-dire que les électrodes 11 sont situées du côté droit en regardant vers la pointe. Lorsqu'on insère un porte-électrodes selon l'une quelconque des figures 3 à 5 dans une cochlée d'oreille droite, le corps 6 fléchit et s'enroule dans le sens trigonométrique et les fentes 12 facilitent la flexion et évitent que des contraintes de flexion et/ou de compression ne prennent naissance dans les fibres externes et/ou internes, ce qui a pour effet d'éviter que le corps 6 ne se vrille en pivotant autour de son axe longitudinal, de sorte que les électrodes 11 restent disposées à l'intérieur de la courbe, c'est-à-dire du c6té des terminaisons du nerf auditif et à proximité de celles-ci. Les figures 6 et 7 représentent respectivement une vue de dessus et une vue en élévation de l'extrémité distale d'un porte-électrodes destiné à être inséré dans la cochlée d'une oreille droite. Le corps 6 est en silicone. Il porte quinze électrodes 11 réparties le long du c8té gauche en regardant vers la pointe. La partie distale est divisée en tronçons par huit fentes 12, situées du c6té opposé aux électrodes et au milieu des huit intervalles situés entre les neuf électrodes d'extrémité. Par contre, la partie arrière o se situent les six dernières électrodes,qui occupe l'entrée rectiligne de la cochlée, n'est pas divisée en tronçons. 262 9 7 1 0 La figure 8 est une vue en perspective de l'extrémité distale d'un porteélectrodes dont le corps 6 présente une section transversale ayant une forme générale hémisphérique à angles arrondis. Les électrodes 11 sont placées à cheval sur l'arête située du c8té supérieur gauche en regardant vers la pointe. Les fentes 12 coupent la face latérale droite et sont situées au milieu de chaque intervalle entre deux électrodes. La figure 9 est une vue de dessus d'un autre mode de réalisation d'un porte-électrodes selon l'invention, pouvant être inséré dans une oreille droite ou dans une oreille gauche. Le corps 6 porte des électrodes 11 situées sur la face supérieure et des fentes 12 qui coupent les deux faces latérales et qui sont situées au milieu de chaque intervalle entre deux électrodes. La figure 10 est une coupe transversale selon XX d'un porte-électrodes selon la figure 8. On voit sur cette coupe une électrode 11 qui comporte une tête 13 et une queue 14. Une partie du contour de la tête 13 qui est apparent épouse une partie du contour de la face supérieure et de la face latérale gauche du corps 6. La queue 14 est noyée dans la masse du corps 6. Elle présente une forme de crosse coudée et les conducteurs 9 qui relient électriquement les électrodes à la tête réceptrice 7 sont logés dans la crosse. L'un des conducteurs est soudé à chacune des électrodes. Lorsqu'un porte-électrodes selon les figures 8 et 10 est inséré dans une cochlée, la face supérieure plane est placée parallèlement à la membrane basiliaire et la partie apparente des électrodes se trouve placée du côté intérieur de la cochlée à proximité immédiate des terminaisons du nerf auditif, de sorte que les signaux émis par les électrodes stimulent efficacement les cellules nerveuses. Pour fabriquer un porte-électrodes selon l'invention, on place les électrodes 13 et les conducteurs 9 dans un moule dans lequel on coule ensuite de la silicone. Les fentes transversales 12 peuvent être obtenues par des arêtes internes du moule ou bien en sectionnant transversalement le corps après l'avoir démoulé. Dans tous les exemples décrits, le corps du porte-électrodes est divisé en tronçons successifs par des fentes ouvertes. Il est précisé que ces fentes peuvent être remplies d'un matériau élastomère biocompatible plus facilement déformable que le matériau qui compose le corps 6, de sorte que l'on obtient ainsi des discontinuités des propriétés mécaniques qui permettent de courber facilement le porte-électrodes pendant son insertion dans la cochlée tout en ayant un porte-électrodes qui présente une surface externe uniforme. 262 9 7 1 0 REVENDICATIONS 1. Dispositif porte-électrodes implantable dans la cochlée pour stimuler électriquement le nerf auditif, du type comportant un support flexible (6) , de forme allongée, en un matériau isolant biocompatible, qui porte des électrodes (11) reliées chacune par un conducteur (9) à des moyens (10) de transmission de signaux électriques délivrés par un appareil électronique externe qui capte les sons et qui les transforme en signaux électriques, caractérisé en ce que l'extrémité distale dudit corps de support flexible (6) est composée de tronçons reliés entre eux par des charnières (12) autour desquelles deux tronçons successifs peuvent pivoter l'un par rapport à l'autre. 2. Porte-électrodes selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit support est une tige flexible qui comporte des discontinuités mécaniques qui s'étendent sur une partie seulement de la section transversale. 3. Porte-électrodes selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites discontinuités sont des fentes transversales (12) qui s'étendent sur une partie de ladite tige (6). 4. Porte-électrodes selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites fentes sont remplies d'un matériau élastomère biocompatible, plus facilement déformable que le matériau qui compose le corps (6) dudit support. 5. Porte-électrodes selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites électrodes (11) comportent des parties apparentes à la surface dudit corps qui sont placées d'un même c6té dudit corps (6) qui est le côté situé à l'intérieur de la cochlée lorsque le porte-électrode est inséré dans celle-ci. 6. Porte-électrode selon la revendication 5, destiné à être inséré dans la cochlée d'une oreille droite, caractérisé en ce que les parties apparentes desdites électrodes (11) sont situées du c8té gauche en regardant vers la pointe. 7. Porte-électrodes selon la revendication 5, destiné à être inséré dans la cochlée d'une oreille gauche, caractérisé en ce que les parties apparentes desdites électrodes (11) sont situées du côté droit en regardant vers la pointe. 8. Porte-électrodes selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit corps (6) est divisé en tronçons successifs par des fentes (12) qui s'étendent sur une partie de la section transversale dudit corps et qui sont situées dans chaque intervalle entre deux électrodes successives. 5. 9. Porte-électrodes selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites électrodes (11) comportent une tête (13) dont une partie arrondie est apparente et épouse une partie du contour externe dudit corps (6) et une queue (14) qui est noyée dans la masse dudit support (6). 10. Porte-électrodes selon la revendication 9, caractérisé en de que ladite queue (14) est coudée en forme de crosse et lesdits conducteurs (9) sont logés dans l'espace délimité par ladite tête (13) et par ladite crosse (14).