Периферический отдел вестибулярной системы - вестибулярный аппарат - находится во внутреннем ухе и отвечает за равновесие и правильную ориентацию в пространстве. При нарушении вестибулярного аппарата человек теряет способность ориентироваться вследствие нарушения зрительного и слухового восприятия, потери тактильной чувствительности. Вестибулярный аппарат состоит из нескольких отделов, и о нарушении работы каждого из них говорят определенные симптомы.

Симптомы нарушений

В основном нарушения проявляются следующими признаками:

· прямые:

o головокружение;

o колебательные движения глаз (нистагм).

· сопутствующие:

o тошнота различной интенсивности, часто сопровождающаяся рвотой;

o побледнение или покраснение кожи лица и шеи;

o потеря равновесия;

o нарушение координации движений;

o нарушение уровня артериального давления;

o потоотделение;

o изменение частоты дыхательных движений и сердцебиения.

Симптомы нарушений могут быть непостоянными и возникать внезапно, при большинстве заболеваний носят приступообразный характер. Приступы могут возникнуть при появлении резкого запаха или звука, резкого изменения погоды и пр. В перерывах между приступами человек ощущает себя здоровым.

Причины нарушений

Существует множество причин, по которым могут возникнуть нарушения основных функций вестибулярного аппарата. Они связаны с различными заболеваниями внутреннего уха и некоторых систем организма, с травмами и новообразованиями, воспалительными процессами, вызванными инфекциями и вирусами.

1. Доброкачественное пароксизмальное позиционное головокружение - одна из самых распространенных форм головокружения. Ощущению позиционного головокружения подвержены все, но особенно часто состояние возникает у людей старше 60 лет, в основном у женщин. Основные симптомы позиционного головокружения:

· иллюзия вращения, возникающая при изменении положения головы (поворот головы, резкий подъем с кровати и пр.);

· иногда возникает тошнота и рвота;

· в редких случаях отмечается резкая боль в желудке.

Причины возникновения головокружения чаще всего установить не удается, но в основном оно отмечается в посттравматическом и постоперационном состоянии, а также при заражении респираторной инфекцией на фоне общей слабости.

2. Вестибулярный неврит, чаще всего возникающий по причине инфекционных заболеваний (герпес, грипп, лишай и пр.). Является наиболее часто встречающейся причиной нарушения вестибулярного аппарата или нарушения функции вестибулярного нерва. Основные симптомы:

· истинное головокружение, при котором создается иллюзия быстрого кругового вращения;

· тошнота, сопровождающаяся рвотой;

· спонтанный горизонтально-ротаторный нистагм, при котором оба глазных яблока очень быстро движутся горизонтально и по кругу.

Чаще всего тяжелые симптомы продолжаются в течение 3-4 дней, но полное выздоровление наступает лишь через несколько недель, у пожилых людей - через несколько месяцев.

3. Синдром вертебрально-базилярной недостаточности. В группу риска возникновения синдрома входят люди старше 60 лет, и лечение нарушений вестибулярного аппарата сопровождается лечением заболеваний сердечно-сосудистой системы. Среди причин возникновения синдрома отмечены мозжечковые инсульты, сосудистая ишемия внутреннего уха, нарушения работы вестибулярного нерва. Признаки синдрома подразделяются на:
основные:

· головокружение, возникающее неожиданно и без видимых причин;

· тошнота и частая рвота;

· нарушение равновесия;

сопутствующие:

· нарушение зрительного восприятия (часто у больных двоится в глазах);

· частые падения вследствие нарушения равновесия;

· нарушение речи (смазанность, с носовым звуком).

При этом следует отметить, что синдром вертебрально-базилярной недостаточности обычно кратковременен, и если характерные для него симптомы повторяются в течение нескольких месяцев и дольше, данный диагноз подлежит исключению, пациента нужно отправить на более детальное обследование.

4. Закупорка внутренней слуховой (лабиринтной) артерии. Является одной из самых опасных причин нарушения функции вестибулярного аппарата, поскольку при этом нарушается кровоснабжение головного мозга, что может привести к мозжечковому инсульту и инфаркту, кровоизлиянию в мозг, представляющих смертельную опасность. Основным признаком является острое головокружение, сопровождающееся потерей координации движений и односторонней глухотой. При возникновении такого состояния необходимо немедленно вызвать скорую помощь.

5. Двусторонняя вестибулопатия в хронической форме. Возникает в основном вследствие интоксикации лекарствами, оказывающими ототоксическое действие. Основные симптомы:

· умеренное головокружение, сопровождающееся тошнотой;

· нарастающее нарушение устойчивости, особенно заметное в сумерках и темноте.

6. Болезнь (синдром) Меньера - одно из наиболее распространенных заболеваний внутреннего уха. Основные симптомы:

· быстро нарастающее и медленно спадающее головокружение, имеющее приступообразный характер;

· снижение слуха различной интенсивности в разные промежутки времени, ведущее с течением болезни к постепенной потере слуха;

· шум в ухе, который в процессе развития болезни принимает постоянный характер, значительно усиливается перед приступом головокружения;

· заложенность в ухе.

7. Ушные заболевания, к которым относятся:

· серная пробка;

· поражение костной капсулы внутреннего уха - отосклероз;

· нарушение функции слуховой трубы, связывающей внутреннее ухо с глоткой, которое может возникнуть по причине повреждения височно-челюстного сустава, полипов, аллергии и др.;

· острый отит или гнойный отит.

8. Травма. Головокружение также может быть вызвано черепно-мозговой травмой, вызвавшей сотрясение лабиринта или перелом височной кости.

9. Базилярная мигрень. В некоторых случаях признаком мигрени является не изнуряющая головная боль, а приступообразное длительное головокружение. Чаще всего такими формами мигрени страдают девочки подросткового возраста. В основном такие больные склонны к укачиванию.

10. Эпилепсия. Признаком этой болезни, особенно в детском возрасте, может оказаться головокружение, сопровождаемое тошнотой. Но чаще всего эти основные признаки нарушения вестибулярного аппарата сопровождаются при эпилепсии кратковременным нарушением сознания, галлюцинациями, выделением слюны, нехарактерными двигательными движениями.

11. Довольно редко причиной подобных нарушений является опухоль мостомозжечкового угла. Проявляются новообразования в основном постепенным снижением слуха вплоть до его потери, впрочем, глухота иногда наступает резко. Головокружение практически не встречается, но часто проявляется нарушение координации движений. Новообразования чаще всего возникают по причине нейрофиброматоза в любой форме, при котором на коже проявляются светло-коричневые пятна.

12. Краниовертебральная патология является довольно распространенной причиной возникновения головокружения и нарушения координации движений. При этом могут проявляться нистагмы, нарушения речи, у больного отмечается нарушение глотательной функции. В основном возникновению данного патологического состояния подвержены дети.

13. Рассеянный склероз часто характеризуется истинным головокружением, сопровождаемым сильной тошнотой.

Диагностика

Ввиду того что основные вестибулярные функции нарушаются по причине патологического состояния, лечение нарушений вестибулярного аппарата нужно начинать с выяснения первопричины возникновения патологического состояния. При первых признаках нарушений необходимо обратиться к отоларингологу. Кроме осмотра врача обычно проводится детальное обследование при помощи:

· аудиометрии, позволяющей определить слуховую чувствительность;

· ультразвукового исследования, при помощи которого проверяется состояние позвоночных артерий;

· компьютерной томографии мозга на предмет патологических изменений.

1.3 Модифицированный кохлеарный имплантат

Структурная схема

Многоканальный вестибулярный протез предназначен для одновременного преобразования из аналоговой формы в цифровую сигналов от поворотов головы в каждом из 3-х измерений и доставки стимулов постоянного тока через пары электродов. Прибор включает в себя микроконтроллер, который постоянно проверяет входящий сигнал от 3-х взаимноперпендикулярных датчиков угловой скорости и, соответственно, модулирует частоту стимулов от источника тока. Любые комбинации «биполярных» (два электрода находятся в пределах прибора) и «монополярных» (один электрод в приборе, другой в мускулатуре шеи) электродов могут быть настроены после имплантации с помощью программного обеспечения. В результате мы можем получить до 4-х изолированных биполярных пар электродов или до 7 монополярных электродов.

Сенсоры

3 гиромикродатчика угловой скорости (ADXRS300) перпендикулярны друг к другу. Каждый оцифровывает скорость вращения вокруг оси с разрешением ~ 0,2 ° / с (младший бит после оцифровки) в диапазоне от -450 до +450 ° / с с пропускной способностью 40 Гц. Устройство крепится к голове и датчики примерно выравниваются (с точностью до ~ 10 °) согласно плоскостям имплантированных полукружных каналов, таким образом, чтобы выход каждого датчика мог напрямую модулировать частоту импульсов определенного электрода, соответствующего конкретному полукружному каналу. Эти устройства были выбраны из-за их небольшого размера (7 Ч 7 Ч 3 мм), а также из-за соответствия диапазона чувствительности, уровня шумов и полосы пропускания требованиям системы. Их основным недостатком является высокое энергопотребление (30 мВт для каждого), на их долю приходится 90% потребления протеза.

Процессор

MSP430F149 микроконтроллер с частотой от 6 МГц. Наряду с ультра-низким энергопотреблением, некоторые функции этого устройства делают его особенно выгодным. Поддерживает простую в обращении, но мощную программу отладки. Это устройство включает в себя несколько схем- модулей, необходимых для данного проекта. Размер 10 Ч 10 Ч 1,8 мм, включая 16-битный центральный процессор (CPU), 16-битной аппаратный множитель, 2 КБ оперативной памяти, 60 Кб флэш-памяти, два многофункциональных реле, 8-канальный 12 -разрядный аналого-цифровой преобразователь, а также интерфейс JTAG, который позволяет на месте перепрограммировать протез с помощью 6-проводнго интерфейса.

Питание

Бесперебойное питание очень важно, так как пациент привыкает к тонизирующему действию импланта и может получить серьезные травмы из-за внезапного прекращения работы протеза. Литиевые батареи, находящиеся в головке устройства (Saft LS14250, 3,6 В, 1000 мАч, диаметр 14.7мм Ч 24.8мм, 8.9гр) могут выступать в качестве подзарядки для основного аккумулятора, находящегося внутри корпуса прибора (Lenmar LIJ408, 7,2 В, 1100 мАч, 54 Ч 38 Ч 22 мм, 71 г), упрощая процесс замены батареи без прерывания подачи питания.

К сожалению, высокое потребление тока 3-х гироскопов ограничивает автономную работу до 48 часов.

Габаритные параметры

На рисунке показана фотография протеза до упаковки. Он реализован с использованием технологии поверхностного монтажа и составляет ~ 30 Ч 30 Ч 11 мм, после упаковки в пластиковый корпус 35 Ч 35 Ч 15 мм, вес 19 г без батареи.

Функциональная модель

Вывод: были разработаны функциональная и структурная модели, отображающие основные принципы работы многоканального нейронного протеза полукружных каналов. Также были описаны технические параметры данного прибора.