"בעצב השמיעה יש 20,000 סיבים - ואתה רוצה לבנות שתל שבלול (CI) עם שמונה ערוצים? זה לעולם לא יעבוד!" זה היה פסק דינו של פיזיולוג מוערך באמצע שנות השבעים, אליו פנו השניים כשהחלו בעבודתם. הוא לא היה הספקן היחיד. פיזיולוגים ידעו על מורכבותה של מערכת השמיעה ועל שבריריות האוזן הפנימית. ההנחה אמרה כי שמונה ערוצים של הזרמת גירוי לעצב – המקסימום שאיפשרה הטכנולוגיה באותה נקודת זמן – לא יספיקו קרובים מספיק כדי לעורר את כל סיבי עצב השמיעה.
בשנת 1975, אינגבורג (אז דסויר) וארווין הוכמאייר ניגשו למשימה זו בצורה הרבה יותר אופטימית. הכל החל כאשר קורט בוריאן, מנהל מרפאת אוזניים, אף וגרון בבית החולים האוניברסיטאי הכללי בווינה, שאל אותם אם הם מעוניינים לפתח מכשיר חדש. הוא שמע על עבודות דומות שהתנהלו בארצות הברית – והתעניין באפשרות לפיתוח אוסטרי.
אינגבורג סיימה מעט קודם לכן את עבודת הגמר שלה בהנדסת חשמל באוניברסיטה הטכנולוגית של וינה. היא התלהבה מהרעיון והגישה החיובית שלה היתה מדבק. השניים ראו את הגירוי החשמלי של עצב השמיעה כבעיה שניתן לפתור באמצעים הנדסיים. למרבה המזל, ארווין כבר עסק בהרחבה במוליכים למחצה, במעגלים משולבים ובטכנולוגיית מעגלים כשעבד כעוזר הוראה במכון האוסטרי לאלקטרוניקה פיזיקלית. במהלך שנתיים של עבודה כחוקר אורח במרכז בקרת הטיסה לחלל של נאס"א בהאנטסוויל, אלבמה, ארה"ב, פיתח ארווין מעגלים באמצעות טכנולוגיה שנראתה לו כמתאימה למעגלים הנדרשים בשתל.
השתל הראשון
ב- 16 בדצמבר 1977, לאחר תקופת פיתוח קצרה להפליא של שנתיים, הושתל שתל השבלול הראשון של MED-EL על ידי קורט בוריאן – והיה לשתל השבלול המיקרואלקטרוני הרב-ערוצי הראשון בעולם. היתרון של מספר רב של ערוצים הוא באפשרות לשמוע תדרי צליל שונים. המשמעות היא שצלילים גבוהים או נמוכים נשמעים באופן מובחן ושונה מאשר המונוטון שהוצע למשתמשים הראשונים בשתלים חד-ערוציים, שהיו זמינים באותה תקופה.
על מנת להגן על המערכת האלקטרונית מפני הסביבה הביולוגית הלחה באוזן הפנימית, מיקמו בני הזוג את המעגל בתוך מארז אטום עם יציאות כבל אטומות. שתל זה היה אב הטיפוס לכל המערכות המודרניות המוכרות לנו כיום: הוא הכיל כבר את כל המאפיינים של המכשירים של ימינו. אם אסטרטגיית הקידוד של דגימה משולבת רציפה (CIS) – ההופכת את הדיבור לקל יותר להבנה – אשר נולדה רק בשלב מאוחר יותר, כבר הייתה מתוכנתת ומשולבת במכשיר – היה כבר המטופל הראשון יכול היה להבין כמה מילים. במקום זאת, בשלב ההוא, הוא יכול היה לקלוט מקצבים של משפטים וצלילים, אך ללא דיבור.
הבנת דיבור
קיים מגוון רחב של אפשרויות לקידוד דיבור והמרתו לאות חשמלי שיגרה את מערכת השמיעה. תחילה, ביצעו המפתחים מדידות פסיכו-אקוסטיות וניסויים. אלה כללו השמעת צלילים ספציפיים למשתמשים בשתלי שבלול ובקשת משוב: האם הצליל חזק? האם הוא חד? פריצת הדרך הגיעה עם מערכת שפותחה זמן קצר לאחר מכן. היו לה רק ארבעה ערוצי גירוי – אך אלה אפשרו כבר הבנה של מילים בודדות בסביבה שקטה. במארס 1980 לקחה מטופלת ראשונה לביתה מעבד דיבור, נושאת אותו בכיס החולצה, כשהוא מקושר לשתל הפועל באוזן התיכונה שלו. היא הייתה לאדם הראשון בעולם שיכול היה להבין דיבור באמצעות מעבד נייד.
הטכנולוגיה של היום
במהלך העשורים הבאים השתפרה השמיעה עם שתלים באופן דרמטי. אחת הסיבות לשיפור, הייתה ההתפתחות בקידוד הדיבור: האופן שבו מעבד הדיבור מפצל צליל נכנס – ומחלק אותו לפסי תדרים, על מנת להמיר כל פס כזה – בנפרד – לאותות חשמליים. אבן דרך נוספת הייתה השתלה דו-צדדית: שתלי שבלול בשתי האוזניים. שמיעה משני הצדדים פירושה אפשרות להבין טוב יותר את הדיבור – גם בסביבות רועשות – ולזהות את הכיוון ממנו מגיע הצליל. יכולת זאת מועילה במיוחד למי שנמצא בתנועה בכבישים. במהלך השנים האחרונות, השתכללו המכשירים עוד יותר כדי להפוך את אות הצליל לבהיר וקל יותר לתפיסה.
אלא שגם בראייה ארוכת שנים, גולת הכותרת של ההצלחה של MED-EL היא הבנת דיבור. כאשר החלו בני הזוג אינגבורג את עבודתם, מול פקפוק בו נענו מכיוונם של מומחים בתחומי הטכנולוגיה והשמיעה כאחד – קשה היה גם להם לחלום כמה רחוק יגיעו. גורם חשוב מרכזי היה יכולת ההסתגלות של המוח, שזכתה בעבר להערכת חסר. השנים הוכיחו כי המוח האנושי גמיש הרבה יותר, ויודע ללמוד ולהסתגל טוב יותר מאשר חשבו לפני עשורים לא רבים. הדיבור הוא כלי תקשורת רב עוצמה, ויכולת המוח בהבנת דיבור רחבה במיוחד: גם אם כמה פרטים של צליל הדיבור אובדים ונעלמים בדרך - ההבנה של התוכן מושפעת ונפגעת רק במעט.
התפתחויות עתידיות
בהשוואה לדיבור, מוסיקה דורשת הרבה יותר ממערכת השמיעה. אחד ממיזמי המחקר של MED-EL מכוון לפתח אסטרטגיות קידוד קול קיימות ולהביאן לרמות גבוהות עוד יותר. המטרה היא לא רק להפיק יותר הנאה ממוסיקה, אלא גם לאפשר לזהות את מיקום מקור הצליל כדי להגיע להבנה טובה יותר של דיבור בסביבות רועשות.
מערכות מושתלות במלואן מציגות כיוון עתידי אטרקטיבי לאנשים רבים עם בעיות שמיעה. לכן, גם MED-EL בוחנת התקדמות בתחום זה. עם זאת, יש עוד כמה משוכות אותן נדרש לעבור, כמו פיתוח חבילת סוללות נטענת ומיקרופונים איכותיים, המסוגלים לקלוט צליל המגיע מחוץ לגוף – ולהתעלם מהצלילים המגיעים מתוך הגוף בו הם מושתלים.
