FR2659009A1 - Dispositif d'aide a l'audition comportant une prothese auditive implantee et autonome a conduction osseuse directe. - Google Patents

Abstract

Dispositif d'aide à l'audition comportant une prothèse auditive (6) à conduction osseuse directe, fonctionnant grâce à une alimentation électrique et comprenant un moyen générateur (10) de vibrations transmises directement à l'os mastoïde et des moyens de réception et de conversion des sons (5) en signaux analogiques, puis de traitement de ceux-ci pour être adaptés aux besoins de l'handicapé auditif avant d'être transmis audit générateur de vibrations (10); ladite prothèse auditive (6) est autonome, pouvant être implantée et placée en position sous cutanée, et comprend une batterie d'accumulateurs (12) rechargeables associés à une bobine (16) d'induction réceptrice permettant ladite recharge grâce à un générateur (13) de champ magnétique alternatif placé épisodiquement à proximité de ladite prothèse (6).

Description

"Dispositif d'aide à l'audition comportant une prothèse auditive
implantée et autonome à conduction osseuse directe
DESCRIPTION
La présente invention a pour objet un dispositif d'aide à l'audition comportant une prothèse auditive implantée et autonome à conduction osseuse directe.

Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication de prothèses auditives stimulant par vibrations le cuir chevelu dans la région mastoïdienne.

On connait en effet divers types de prothèses auditives que l'on peut classer en trois catégories
- celles destinées à corriger les surdités profondes comportent des électrodes implantées dans la cochlée et transmettant des signaux électriques aux fibres du nerf auditif qui se trouve dans celle-ci ; ces prothèses dites oreilles bioniques sont composées pour celà d'une part d'un appareil externe équipé d'un microphone qui capte les sons, et les circuits électroniques qui décomposent ceux-ci en signaux électriques de différentes fréquences, et d'autre part de ces électrodes qui sont connectés auxdits circuits électroniques soit directement, soit par induction à travers la peau. et qui sont placés sur un porte électrodes implanté hors ou dans la cochlée au cours d'une intervention chirurgicale.On peut citer dans les implantations intracochléaires la demande de brevet FR A. 2 383 657 (BERTIN et Cie et Al) qui 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.

On connait également la demande de brevet EP A3 0.007.157 (UNIVERSITE DE MELBOURNE) qui 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.

Dans le domaine des implantations extracochléaire, on note aussi la demande de brevet FR 2587221 de Mr A. HOURI déposée le 31 janvier 1985 sur un "système d'implant extracochléaire à variation de la quantité de courant excitateur par modulation de largeur d'impulsions.

Ces catégories de prothèses sont très difficiles à mettre en oeuvre de part la précision chirurgicale nécessaire et la technicité de l'efficacité du porte-électrodes : elles sont réservées aux êtres vivants atteints de surdité profonde dont les cellules sensorielles ciliées de la cochlée sont déficientes et pour lesquelles les prothèses auditives des catégories suivantes qui ont pour effet d'accroître l'énergie acoustique sont sans effet.

On rappelle en effet que les ondes acoustiques sont d'abord captées par le pavillon de l'oreille et renvoyées par le tympan qui les transmet aux osselets et aux liquides de l'oreille interne qui exitent à leur tour lesdites cellules sensorielles ciliées de la cochlée.

- celles destinées plus particulièrement à corriger la presbyacousie (surdité de perception de la personne âgée) sont à conduction aérienne et consistent en une amplification du signal sonore depuis un micro vers un bas parleur disposé dans le conduit auditif externe. Elles ont pour inconvénients d'être visibles et d'irriter le conduit auditif externe.

Certains systèmes ont été cependant développés pour atténuer ce problème en améliorant la compréhension de la parole par une adaptation des fréquences de celle-ci au champ optimal de compréhension de la personne : on peut citer dans ce domaine la demande de brevet FR 2294606 déposée le 09 décembre 1974 par Messieurs
GUBERINA et ARAMBASIN.

Cependant même si ces prothèses sont efficaces dans le cas de surdité de perception et de presbyacousie, elles s'avèrent non adaptées dans les surdités de transmission pour lesquelles on utilise la dernière catégorie ci-après dans laquelle se situe la présente invention.

- celles utilisant le principe de la conduction osseuse sont indiquées uniquement dans les surdités de transmission.

A l'intérieur même de ces prothèses, on distingue
- les prothèses dont le vibreur est disposé au contact du cuir chevelu dans la région mastoïdienne tenues par un dispositif type serre-tête ou branches de lunettes. Leur efficacité étant proportionnelle à la pression exercée on se trouve dès lors devant un double problème
une bonne efficacité entraîne une mauvaise tolérance (douleurs et lésions cutanées),
une bonne tolérance réduit l'efficacité.

De plus. elles sont inesthétiques dans tous les cas de figure.

- les prothèses à transmission osseuse directe dont le vibrateur est disposé contre ou dans l'os mastoïdien nécessitent des interventions chirurgicales lourdes (dispositifs vissés dans l'os). En outre, toutes les prothèses de ce type existant à ce jour, sont constituées de deux parties, une implantée comportant le dispositif vibratoire, et une externe non implantée comportant la partie active de la prothèse (micro, alimentation, réglages et amplification).

On peut citer par exemple dans cette catégorie la demande de brevet US 3870832 déposée le 29/07/1974 sous priorité d'un brevet anglais par Monsieur J. FREDICKSON sur une "prothèse auditive implantable électromagnétique" et les brevets FR 2586557 et 2586216 déposés les 21 et 22 mars 1986 respectivement sous priorité US par
BRISTOL MYERS CY sur d'une part un "dispositif électromagnétique implantable dans l'os temporal (qui se rapproche en fait de la première catégorie en ce cas) d'aide à l'audition par conduction osseuse dans l'oreille moyenne", et d'autre part une "prothèse auditive à conduction osseuse directe vissée dans l'os et dont le dispositif externe est dans un boîtier porté par exemple dans une poche de la personne concernée.

Il apparait dans cette dernière catégorie qui nous intéresse qu'aucun dispositif à ce jour n'est entièrement implanté et autonome, comportant tous les éléments nécessaires à son fonctionnement et à son autonomie : cela oblige en particulier des passages de fils ou de pièces à travers la peau, ce qui constitue des points d'infection et de gêne.

Le problème posé est donc de réaliser un dispositif d'aide à l'audition qui permette l'implantation de tous ces éléments et qui assure une bonne efficacité d'aide auditive.

Une solution au problème posé est un dispositif d'aide à l'audition comportant une prothèse auditive à conduction osseuse directe, fonctionnant grâce à une alimentation électrique et comprenant un moyen générateur de vibrations transmises directement à l'os mastoïde et des moyens de réception et de conversion des sons en signaux analogiques, puis de traitement de ceux-ci pour être adaptés aux besoins de l'handicapé auditif avant d'être transmis audit générateur de vibrations ; ladite prothèse auditive est autonome, pouvant être implantée et placée en position sous cutanée, et comprend une batterie d'accumulateurs rechargeables associés à une bobine d'induction réceptrice permettant ladite recharge grâce à un générateur de champ magnétique alternatif placé épisodiquement à proximité de ladite prothèse.

Dans un mode de réalisation, ladite prothèse comprend un moyen de réception des signaux en provenance d'un émetteur de télécommande, et un circuit de traitement desdits signaux permettant de modifier les caractéristiques de la prothèse en fonction des besoins de l'handicapé auditif qui la porte.

Préférentiellement le moyen de réception des sons est un microphone que est placé sous la peau de la face antérieure de la conque de l'oreille, à l'emplacement d'un morceau de cartilage préalablement enlevé pour permettre son logement.

Et dans un mode de réalisation préférentiel les moyens de réception des sons est le même que celui de réception des signaux de télécommande.

Le résultat est de nouveaux dispositifs d'aide à l'audition comportant une prothèse auditive, implantée et autonome à conduction osseuse directe.

L'indication de cette prothèse à conduction osseuse dans les cas de surdité de perception, c'est à dire avec intégrité anatomique et fonctionnelle du système tympano-ossiculaire permet
- de ne pas être influencé par le phénomène de recrutement, qui est constitué par le pincement de l'écart entre le seuil tonal lininaire et le seuil de contraction du muscle de l'étrier (phénomène de protection de l'oreille interne). Ce phénomène est toujours très gênant dans les cas de prothèse de conduction aérienne et ne permet pas toujours d'apporter un gain suffisant.

- dans la plage de fréquence la plus souvent touchée et la plus utile ( > 1kHz), d'utiliser la conduction osseuse par compression et non la conduction osseuse par inertie ( < 500Hz) et donc d'utiliser très avantageusement l'inertie de vibration de l'ensemble de la chaîne des osselets.

Les solutions intéressantes apportées par la présente invention et telles que décrites ci-après sont de deux types
- les solutions liées à son implantabilité
- les solutions électroniques liées à son fonctionnement et à son autonomie.

Les avantages de ces solutions sont d'apporter un confort d'utilisation à leurs usagers avec une esthétique physique externe non perturbée. En effet, rien n'est détectable en dehors d'une légère modification de la zone concernée puisqu'il n'y a aucun fil externe, ce qui supprime également les risques d'infection.

De plus, le système est autonome pendant une certaine durée et peut être rechargé facilement de l'extérieur sans intervention chirurgicale. Le sujet est donc libre de ses mouvements, sans être gêné par une alimentation externe.

La position préférentielle du micro dans le pavillon ou conque de l'oreille est d'une part discrète et d'autre part la plus efficace puisque la forme de cette oreille est naturellement optimum pour capter les sons : de plus, le sujet conserve alors la notion de directivité de l'origine de ceux-ci, alors que pour des micros placés en d'autres points de son corps, ils captent un peu tous les sons et peuvent gêner le sujet dans sa concentration directive d'écoute.

Un autre intérêt est de pouvoir dissocier les moyens générateurs de vibrations sonores en le fixant démontable sur une pièce intermédiaire qui elle seule est fixée d'une manière permanente audit os mastoïde, ce qui en cas de réparation évite de traumatiser à nouveau cet os et peut donc être réalisé sans intervention chirurgicale lourde.

On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en démontrer la nouveauté et l'intérêt. La description, les dessins et les figures ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles à partir des revendications qui précisent la portée et l'étendue de cette invention.

La figure 1 est une vue en coupe horizontale d'une oreille externe.

La figure 2 est une vue en coupe verticale d'une oreille externe.

La figure 3 est un schéma de la prothèse et de ses dispositifs externes.

La figure I montre la zone d'implantabilité 1 en coupe horizontale d'une oreille 2. S'agissant d'une prothèse à conduction osseuse, le dispositif vibratoire doit se trouver au contact de l'os mastoïdien 3. La zone d'implantation est donc la zone mastoïdienne rétro-auriculaire.

L'abord chirurgicale de cette zone recto-auriculaire est connu et montre qu'elle se présente sous la forme d'un angle diedre ostéocartilagineux.

La face osseuse 3 de cet angle diedre sera destinée à recevoir le dispositif vibratoire 10, la face cartilagineuse 4 recevra le micro 5. Ce micro trouve sa place dans un logement créé par la résection ou enlèvement d'une pastille cartilagineuse de même diamètre respectant la peau antérieure de la conque tel que figuré en coupe dans la figure 2.

La prothèse comble donc cet angle diedre. Tous ses éléments tels que décrits dans la figure 3 et leur protection sont noyés dans un matériau souple, non traumatisant et biocompatible tel que celui désigné sous la marque déposée "silastene".

En regard des éléments actifs que sont le dispositif vibratoire 10 (vibreur ou vibrateur) et le micro 5, l'épaisseur du matériau biocompatible qui constitue la coque sera réduite de façon à ne pas gêner leur fonctionnement. Dans une autre variante, le matériau biocompatible en regard de ces éléments sera avantageusement remplacé par un film toujours biocompatible d'une autre nature que celui cidessus.

Le vibreur 10 devant être intimement fixe à l'os sera fixé démontable ou articulé sur un dispositif collé à l'os permettant son amovibilité, ou dans une autre variante, en cas d'impossibilité, directement collé sur l'os.

La figure 3 montre un schéma du dispositif avec la prothèse implantée 6 comportant tous les éléments nécessaires à son fonctionnement et à son autonomie, et les dispositifs externes lui permettent cette autonomie et son réglage.

L'ensemble implanté 6 est composé de
- un dispositif 7 destiné à fournir l'énergie électrique assurant l'autonomie à la prothèse 6,
- le microphone 5,
- un ensemble préamplificateur 8 et un amplificateur 9 de même type connu,
- le vibrateur 10,
- un récepteur de télécommande Il.

Une prothèse auditive nécessite une énergie électrique qui est habituellement fournie par une pile. La consommation de la prothèse d'une part, et les soucis de miniaturisation d'autre part, conduisent à l'utilisation de piles dont la capacité n'autorise qu'une autonomie d'environ 48 H. Au delà, il est nécessaire de les remplacer.

Ceci ne peut évidemment pas être envisagé pour une prothèse implantée et le dispositif selon l'invention permet d'y remédier.

Il comporte en effet, selon une de ces caractéristiques, une batterie rechargeable 12 assurant une autonomie de quelques dizaines d'heures.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la recharge de la batterie s'effectue comme suit : un dispositif extérieur 13 composé principalement d'un oscillateur électrique 14 alimentant une bobine d'induction 15 produit un flux magnétique alternatif.

La prothèse comporte une bobine d'induction 16 et des circuits électroniques de redressement 17 reliés à la batterie 12.

Le flux magnétique alternatif produit par le dispositif extérieur 13 induit dans cet enroulement une puissance électrique alternative qui, une fois redressée, recharge la batterie 12.

L'enroulement du dispositif extérieur et l'enroulement 6 situé dans la prothèse sont en fait, le primaire et le secondaire d'un transformateur statique.

Cette recharge peut s'effectuer pendant la nuit, l'enroulement du dispositif extérieur étant placé à proximité de la prothèse, par exemple sous un oreiller.

Selon des modes particuliers de réalisations :
- l'enroulement primaire 15 émetteur du flux magnétique peut être de petite dimension. placé en position sur-cutanée face à l'enroulement secondaire 16 récepteur de flux magnétique situé dans la prothèse 6,
- cet enroulement primaire peut être maintenu dans sa position sur-cutanée par un moyen adhésif,
- cet enroulement primaire peut être maintenu dans sa position sur-cutanée par un moyen magnétique : un aimant permanent est en place dans la prothèse, un autre aimant permanent est en place dans le dispositif émetteur. Les pôles de chaque aimant en regard sont opposés, l'attraction produite maintenant le dispositif émetteur en place. L'un des deux aimants peut être remplacé par un élément ferromagnétique.

- le dispositif extérieur 13, émetteur de flux magnétique peut être alimenté 18 par un batterie rechargeable et comporte les circuits nécessaires à la recharge de cette batterie sur le réseau. L'avantage de ce système étant de procurer une sécurité et une garantie supplémentaire à la recharge de la prothèse en cas de panne de courant ou d'impossibilité de disposer du réseau électrique.

Le microphone 5 de type à large bande, capte les sons destinés à être amplifiés, mais également peut capter les ultra-sons destinés à la télécommande. Selon une autre caractéristique de l'invention, le microphone protégé par une fine pellicule de protection d'un matériau biocompatible, capte les ondes sonores à travers la fine épaisseur de peau de la conque, sans affaiblissement notable dans la bande de fréquences utiles. De plus, placé dans la conque, il permet de conserver au pavillon son rôle physiologique de capteur-localisateur des sons.

Les signaux électriques produits par le microphone sont transmis au préamplificateur-amplificateur 8 et 9, dont les caractéristiques d'amplification et de correction en fréquence permettent de fournir au vibrateur 10 des signaux électriques d'amplitude telle que l'exige la correction auditive à effectuer.

En option, cet ensemble électronique peut comporter un dispositif de sécurité suivant : un interrupteur à pression à deux positions stables (arrêt-marche) placé en série avec la batterie 12 permettant à l'utilisateur une disjonction complète de la batterie.

Cet interrupteur est recouvert de la protection du matériau biocompatible et mis en action par pression du doigt sur la peau.

En outre, cet ensemble électronique peut comporter un dispositif de disjonction automatique de l'amplificateur, lors de l'absence de sons captés par le microphone pendant quelques secondes et de remise en service de l'amplificateur lors de la présence de sons.

Ce dispositif permet une importante économie de l'énergie fournie par la batterie 12.

Les signaux électriques issus de l'amplificateur, reproduisant analogiquement les sons, sont transmis au vibrateur 10 de type par exemple piezo-électrique par l'intermédiaire d'un dispositif transformateur d'impédance.

Dans un mode de réalisation préférentiel, le vibrateur 5 est monté démontable sur une pièce en matériau métallique biocompatible (type matériau de prothèse orthopédique), pièce qui, elle, est vissée ou collée sur le mastoïde à l'aide d'un ciment chirurgical, permettant ainsi l'amovibilité de la prothèse. Dans une autre variante, en cas d'impossibilité laissée à l'appréciation de l'homme de l'art, il sera directement vissé ou collé sur l'os.

Le vibreur 10 qui peut être de type piezo-électrique ou électromagnétique, habituellement de forme circulaire, peut avantageusement avoir une surface de forme différente, par exemple Iliptique pour de meilleurs rendements et transmissions des fréquences basses.

Par ailleurs, un récepteur de télécommande 19 par ultra-sons permet de régler les caractéristiques de la prothèse par l'audioprothésiste en fonction du type de correction à apporter, et de rendre accessible à l'utilisateur les fonctions habituelles de réglage de puissance. Elle permet de plus d'être adaptée en cas d'évolution de la surdité.

Le dispositif de télécommande 19 comporte un émetteur 2 à ultrasons codés avec un générateur 20 et un dispositif de commande 22. Les signaux sont captés par le microphone 5 à large bande au travers de la peau et de la protection avec une atténuation qui croit avec la fréquence.

La fréquence des ultra-sons peut être choisie dans les bandes 20-25 kHz, ce dispositif étant déjà utilisé dans certaines prothèses auditives intra-conduits non implantées.

Selon un mode particulier de réalisation, la prothèse auditive est constituée d'un circuit imprimé supportant les circuits intégrés d'amplification et de réception de télécommande, les composants de redressement de la tension d'alimentation et autres composants électroniques, suivant le schéma de la figure 3.

Le microphone 5 peut être de type "Electret" à effet omnidirectionnel dont le diamètre est de 3 mm environ, est disposé perpendiculairement au support de prothèse mais sans fixation rigide pour permettre son positionnement en fonction des variations anatomiques. La bande passante propre du microphone est de préférence supérieure à 25 kHz (- 3 dB). La présence de la peau et de la pellicule de protection ne provoquent pas d'atténuation sensible jusqu'à 8 Khz. Par contre, vers 23 Khz, qui peut être la fréquence de la télécommande, l'atténuation est de 12 dB environ.

Le vibrateur 10 qui peut être de type piezo-électrique, dont les dimensions peuvent être pour le diamètre de 35 mm environ et pour l'épaisseur de 1,7 mm environ, peut avoir les caractéristiques suivantes : bande passante 600 Hz-20 Khz. Impédance 600 ohms à 1 kHz.

Il peut être fixé au support de la prothèse 6 sur sa périphérie par un système de bague à microfiletage de type 1/8 ou 1/4 de tour, ou dans une autre variante par un système d'ergots.

La bobine d'induction 16 peut comporter 400 spires de fil de cuivre émaillé de 6/100 de mm de diamètre. Elle est fixée de préférence par collage à la périphérie du support de la prothèse 6 pour augmenter sa section. Dans une autre variante, elle peut être imprimée dans le circuit.

La batterie 12 peut être de type cadmium-nickel, avec une tension nominale de 1,2 Volts environ et une capacité de 30 mA/h environ.

L'ensemble électronique décrit ci-dessus est enrobé d'un film de protection étanche et d'un matériau souple biocompatible.

Le support sur lequel peut s'articuler le vibrateur 10 est extérieur à l'ensemble homogène que constitue la prothèse 6. C'est le seul élément qui soit fixé à la mastoïde 3 par vissage, colle ou ciment chirurgicale.

Il se présente sous la forme d'un anneau en alliage biocompatible (type matériau de prothèse orthopédique), de diamètre égal à celui du vibrateur 10. Une face de cet anneau est destinée à la fixation sur la mastoïde à l'aide par exemple de colle ou ciment chirurgicale, l'autre face étant destinée à l'articulation avec le vibrateur de la prothèse par exemple par microfiletage 1/8 ou 1/4 de tour ou dans une autre variante par ergots.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif d'aide à l'audition comportant une prothèse auditive (6) à conduction osseuse directe, fonctionnant grâce à une alimentation électrique et comprenant un moyen générateur (10) de vibrations transmises directement à l'os mastoïde et des moyens de réception et de conversion des sons (5) en signaux analogiques, puis de traitement de ceux-ci pour être adaptés aux besoins de l'handicapé auditif avant d'être transmis audit générateur de vibrations (10) caractérisé en ce que

- ladite prothèse auditive (6) est autonome, pouvant être implantée et placée en position sous cutanée, et comprend une batterie d'accumulateurs (12) rechargeables associés à une bobine (16) d'induction réceptrice permettant ladite recharge grâce à un générateur (13) de champ magnétique alternatif placé épisodiquement à proximité de ladite prothèse (6).

2 - Dispositif d'aide à l'audition suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ladite prothèse comprend un moyen (5) de réception des signaux en provenance d'un émetteur de télécommande (19), et un circuit de traitement (11) desdits signaux permettant de modifier les caractéristiques de la prothèse (6) en fonction des besoins de l'handicapé auditif qui la porte.

3 - Dispositif d'aide à l'audition suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le moyen de réception (5) des sons est un microphone qui est placé sous la peau de la face antérieure de la conque (4) de l'oreille, à l'emplacement d'un morceau de cartilage préalablement enlevé pour permettre son logement.

4 - Dispositif d'aide à l'audition suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que les moyens de réception des sons (5) est le même que celui de réception des signaux de télécommande.

5 - Dispositif d'aide à l'audition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit moyen générateur (10) des vibrations sonores transmis à l'os mastoïde (3) est un vibrateur de type piezo-électrique.

6 - Dispositif d'aide à l'audition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que ledit moyen générateur (10) des vibrations sonores transmis à l'os mastoïde (3) est un vibrateur de type électromagnétique.

7 - Dispositif d'aide à l'audition suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit moyen de générateur (10) de vibrations sonores est fixé démontable à une pièce intermédiaire qui elle seule est fixée d'une manière permanente audit os mastoïde (3).