Het kunstmatig evenwichtsorgaan: futuristische realiteit in het MUMC+

Hoe werkt het gezonde evenwichtssysteem?

Ons evenwicht is gebaseerd op de combinatie van drie soorten informatie. Om in balans te blijven, gebruiken we visuele referentiepunten, informatie vanuit ons lichaam (tast en spierspanning) en informatie uit de evenwichtsorganen. Onze twee evenwichtsorganen bevinden zich elk in één van onze binnenoren. Ze bestaan onder andere uit drie halfcirkelvormige kanalen die paarsgewijs georiënteerd zijn in drie orthogonale vlakken.  De kanalen zijn gevuld met vloeistof en bevatten een membraan (cupula) die de verplaatsing van de vloeistof kan detecteren. De inertie van de vloeistof zorgt ervoor dat deze achterloopt op een hoofdbeweging, wat leidt tot uitwijking van de cupula, die daardoor zenuwcellen activeert. Dit maakt de kanalen gevoelig voor rotaties in het vlak van het kanaal. Met de drie oriëntaties van de kanalen kunnen we rotaties in alle drie dimensies detecteren. Naast de kanalen bevat het evenwichtsorgaan ook twee zakjes (statolietorganen) met daarin kristallen die door hun inertie op een vergelijkbare manier translaties (en zwaartekracht) kunnen detecteren. Samen vormen deze onderdelen een zeer sensitief systeem dat pijlsnel de ogen en het lichaam kan aansturen. Zo zorgen ze ervoor dat het beeld stabiel blijft als we ons hoofd bewegen en behouden we onze balans tijdens dagelijkse bezigheden.

Wat als het niet werkt?

Als om wat voor reden dan ook de evenwichtsorganen niet of minder goed werken zijn we niet meer in staat om onze ogen snel genoeg bij te sturen als we ons hoofd bewegen. Dit resulteert in het wazig zien wanneer het hoofd beweegt (oscillopsie). Hierdoor kunnen mensen tijdens het lopen bijvoorbeeld geen aanwijzingsborden lezen, terwijl het beeld weer scherp is wanneer iemand stil gaat staan. Daarnaast wordt bij uitval ons lichaam niet meer continu bijgestuurd, wat leidt tot onbalans en risico op vallen. Om toch niet te vallen compenseren mensen dit door hun hoofd heel bewust onder controle te houden, hun looptempo aan te passen, met bredere pas te lopen of houvast te zoeken. Dit kost veel energie, wat leidt tot chronische concentratie- en vermoeidheidsklachten. Veel activiteiten die zo normaal lijken, zoals fietsen, traplopen of jezelf aankleden worden dan ineens een hele uitdaging – zeker in het (schemer)donker of bij een oneffen ondergrond. Ondanks dat er wordt geschat dat er in Europa en de VS zo’n 53 tot 95 miljoen mensen lijden aan evenwichtsklachten, blijft dit een nog relatief onbekende aandoening en moeten patiënten vaak gedurende jaren meerdere artsen raadplegen alvorens de juiste diagnose gesteld wordt.

Het vestibulocochleaire implantaat

Zoals gezegd bestaat er momenteel nog geen behandeling voor mensen met evenwichtsuitval. In het MUMC+ wordt er onder leiding van vestibuloloog dr. Raymond van de Berg, in samenwerking met het universitaire ziekenhuis van Geneve en MEDEL, producent van hoorimplantaten, gewerkt aan de ontwikkeling van een kunstmatig evenwichtsorgaan. Het Maastricht-Genève team was in 2012 het eerste team ter wereld dat een volledig werkend kunstmatig evenwichtsorgaan bij patiënten heeft ingebracht. Dit implantaat is inmiddels doorontwikkeld en bestaat uit de combinatie van een nieuw evenwichtsimplantaat (VI) en een conventioneel cochleair implantaat (CI), dat samen het ‘vestibulocochleaire implantaat’ (VCI) wordt genoemd. De implantaten worden gecombineerd omdat ze zich in het hetzelfde orgaan bevinden, het binnenoor. Daarnaast gaan evenwichts- en gehoorklachten vaak samen en heeft de implantatie (nog) risico op gehoorverlies. Tijdens een operatie wordt er zowel een elektrode in het slakkenhuis (gehoororgaan) als in elke van de drie halfcirkelvormige kanalen (evenwichtsorgaan) geplaatst. Door middel van stroompjes die rechtstreeks de zenuwuiteinden prikkelen, kunnen geluiden weer waarneembaar gemaakt worden en kan er evenwichtsinformatie doorgegeven worden. De elektrodes worden aangestuurd door een spoel onder de hoofdhuid, die radiofrequente signalen kan opvangen. Deze signalen worden gegeven door een externe spoel, die middels een magneet op het hoofd gepositioneerd wordt. Deze spoel wordt aangestuurd door de processor die op het oor en om de hals gedragen wordt. De processor bevat zowel de microfoons om het geluid op te vangen als gyroscopen om (hoofd)bewegingen te detecteren.   

De VertiGo!-trial: get up and go with the vestibular implant

Momenteel loopt in het MUMC+ de VertiGo!-trial, waarin acht tot dertien patiënten zullen worden geïmplanteerd met het nieuwe VCI. Tijdens deze studie worden meerdere aspecten onderzocht die van belang zijn bij de toekomstige klinisch implementatie van het VCI.

Allereerst is het van belang om te onderzoeken of het implantaat veilig en effectief is. Er wordt gemonitord of er geen negatieve effecten ontstaan, en het voordeel voor de VCI-dragers wordt uitvoerig in kaart gebracht. Hiervoor zullen alle proefpersonen telkens drie weken naar het MUMC+ komen. Gedurende elke week zullen ze het VCI met continue stimulatie gaan dragen en worden allerhande uitkomstmaten onderzocht: de beeldstabilisatie, het uitvoeren van dagelijkse bezigheden, het vermogen om bewegingen te detecteren, vragenlijsten en het gehoor.

Ten tweede wordt onderzocht hoe de positie van de elektroden in de halfcirkelvormige kanalen tijdens de operatie verbeterd kan worden. Door middel van het combineren van scans vóór en tijdens de operatie worden de elektroden zo dicht mogelijk bij de zenuwuiteinden gelegd. Hiermee wordt getracht om een zo effectief en specifiek mogelijke stimulatie te bereiken.

Een derde kernpunt van de studie is om te onderzoeken hoe de gedetecteerde hoofdbewegingen het best vertaald kunnen worden in elektrische stimulatie. Als belangrijkste uitkomstmaat wordt er gekeken naar de oogbewegingen. Wanneer we ons hoofd bewegen, draaien onze ogen in precies de tegengestelde richting om ons beeld stabiel te houden. Om dit met het VCI te herstellen is het dus van belang dat we bij een bepaalde hoofdbeweging een stimulatie geven die de juiste oogbeweging opwekt. Om dit zo goed mogelijk te kunnen doen, wordt er gekeken naar wat de beste stimulatieparameters zijn, en hoe we deze moeten gebruiken om hoofdbewegingen te coderen.

Al deze onderzoeken zijn hard nodig om doorontwikkeling van het VCI mogelijk te maken om uiteindelijk te komen tot een werkzaam en klinisch toepasbaar medisch hulpmiddel voor mensen met invaliderende evenwichtsuitval. Er wordt inmiddels dan ook al volop nagedacht over vervolgstudies.

Bezoek voor meer informatie en contactgegevens de website vestibularimplant.com.