人工耳蜗

人工耳蜗或称为耳蜗植入，是以人工装置代替内耳耳蜗中柯蒂氏器的功能，将外界声音能量转变为电能量后，进行编码处理为适当的电信号，再送至听神经纤维，使感音神经性耳聋患者重新获得音感。
对外耳和中耳引起的耳聋称为传导性耳聋，一般通过手术治疗或配带助听器能使患者恢复听觉； 而由于内耳耳蜗中毛细胞的损伤所引起的耳聋称为感音神经性耳聋，人工耳蜗是使其能恢复听觉的可行途径。
自六十年代国际上开始进行人工耳蜗的研究。国内自1978年也开展了人工耳蜗的研究。该装置已由经皮插座式人工耳蜗发展为多导穿皮感应式人工耳蜗。由于它尚不能使患者有效地理解语言，因此尚处于研究阶段。
根据对人体内外的耦合方式，人工耳蜗可分为经皮插座式和穿皮感应耦合式两种类型。
经皮插座式人工耳蜗 是将声波经话筒转变为电信号，通过适当的编码方式对该信号处理之后，经固定在耳
后乳突部位之插
座，将该信号送至
耳蜗内靠近听神经
纤维的微电极，由
神经通路将其传至
中枢，使聋人产生
对声音的感觉，如图1所示。
图1 经皮插座式人工耳蜗工作原理
这类人工耳蜗的特点是：
❶可将语言处理器输出的电信号不失真、无损耗地全部传至植入电极；
❷通过插座可直接测量植入电极的特性，并对聋人进行一系列心理物理学参数的测量，如阈值、不适阈水平、频率辨别阈、强度辨别阈等；
❸结构比较简单。但经皮插座式人工耳蜗容易引起感染，不能长期使用，因此只适用于人工耳蜗研究的早期阶段，而目前已多不采用。
穿皮感应耦合式人工耳蜗 其原理是将外界声音由话筒转变为电信号后，语言处理器将其编码为适当电信号，由发射器送至外线圈发射，信号穿过皮肤感应至内线圈，而通过接收器/刺激器将它送至植入电极，如图2所示。该方法最大的优点是不易引起感染，可以长期使用；但结构比较复杂，尤其是对植入体内的线圈和接受器/刺激器，要求选用合适的材料严密封装，以避免体液的浸蚀。由于能长期使用，故目前多采用穿皮感应耦合式人工耳蜗。

图2 穿皮感应耦合式人工耳蜗工作原理

人工耳蜗由植入微电极和刺激器两个主要部分所组成。
(1) 植入微电极：对植入微电极的要求是：
❶电极材料应具有良好的生物相容性，以避免在植入后对人体造成局部感染。一般多采用铂铱合金丝为电极单元材料，外涂以硅橡胶或聚四氟乙烯为绝缘材料；
❷在电极植入过程中既应尽量避免损伤耳蜗组织，又应使其在植入后能与基底膜有较可靠的接触部位，因而要求电极的尺寸及几何形状合理，并具有一定的柔软性和表面光洁度；
❸电极应具有抗电解的能力，以防止因产生电解物而损伤组织和影响电极的使用寿命；
❹应具有一定的机械强度和稳定性。
电极的种类有以下两种：
❶单导电极：植入耳蜗内的作用电极为一根，另在蜗外有一参考电极。作用电极直径约0.2～0.3mm，裸露部分长度约15mm。其余部分用医用硅胶绝缘；
❷多导电极：根据对耳蜗的位置理论和排放理论，必须对耳蜗基底膜不同部位同时或分时进行刺激，才有可能使聋人理解语言，所以目前大多数研究工作者多选用多导电极。从理论上讲，电极导数愈多愈能送入较多的声音信息，并能充分利用基底膜不同部位的残存听神经纤维。但受耳蜗内鼓阶容积的限制，目前用于人体的多导电极最多约为20导。多导电极接触方式可有环状接触和球状接触两种。一般将各电极单元塑造在一硅胶载体上，载体的形状尺寸近似于耳蜗鼓阶形状，因此易于植入，并可有良好的接触。
(2) 语言处理器： 目的在于选择最佳的编码方案对语音信号进行处理，以期达到能使聋人提高理解语言的能力。所以对选择的编码方案要求有效地提取语言信号中的信息，并且期望通过处理后的信号对聋人诱发出的感觉近似原语言声。送至植入电极的刺激信号使患者感到舒适，易于接受。由于语言处理器是聋人随身携带，所以要求它性能稳定可靠，易于调节，轻便小巧，功耗低。
语言处理器分为单导和多导两种：
❶单导语言处理器：目前所采取的编码有多种方式，如直接模拟式、过零点输出脉冲式、脉冲调宽式、脉冲调幅式、无限削波式和载波调制式等。各种方式用于全聋病人均能取得一定效果，但与使聋人能理解开放语言（未经训练的语言）还都有一定距离，为此目前多趋向于采用多导刺激的方式；
❷多导语言处理器： 多导编码处理方案是目前人工耳蜗研究的关键。要求它提取声音信号中的主要频率成分和强度成分，再以脉冲信号或模拟信号的形式，分为多路。根据位置和排放理论，将它们分送至耳蜗基底膜上的相应位置，以使聋人能得到更多的声音信息，达到提高理解语言的目的。(3) 植入接收器/刺激器： 接收器/刺激器埋植在耳后皮下乳突腔内，体积很小。为避免线路元件受体液浸蚀造成短路，破坏和损伤组织。它必须用无毒性、生物相容性好的材料严密封袋，一般可采用金属钛或医用硅橡胶等。刺激器应能提供一定强度的电流，以满足听神经纤维诱发音感的动态范围的需要。并要求输出之刺激信号使患者容易分辨和接受。刺激信号及刺激器所需要的能源均由体外发射器发射，经过体外与体内线圈的耦合接收提供。
目前所研制的人工耳蜗经临床试用于语后全聋患者，一般能达到效果是： 获得音感，并能分辨大部分环境声；经过训练能理解部分日常用语；能提高聋人的唇读能力；通过听觉反馈可以改善聋人的发音。人工耳蜗的最终目的是使全聋病人听懂语音。由于正常耳蜗对声音信息的编码机制目前尚不很清楚，因此声音信息的编码处理问题是人工耳蜗的关键。随着电子技术的发展和对计算机的开发应用，为人工耳蜗对语言信息编码的探讨提供了有利条件，使之有可能达到理想的效果。