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中国助听器展:认识奇妙的人工耳蜗!
作者:助听器展 来源:网络 访问:294 时间:2023-01-13



人工耳蜗的历史可以追溯到至少200年以前。意大利科学家Alessandro Volta发明了电池,电压单位伏特(Volt)就是以他的名字命名的。他利用电池为研究工具证实了电激励可以直接激起人体的听、视、嗅和触觉感知。当他将一个50伏电池的正负极分别贴近双耳时,它感觉到:“……当电路接通的那一刻,我觉得我的头被震了一下,过了一会我开始听见一种声音,或者说是一种噪音,我无法确切描述:那是一种带着电火花的噼啪声,好像有什么粘稠的东西被煮沸了……这种可怕的感觉让我不敢再继续重复这个实验,因为我觉得对大脑的电击很危险……”在此后的150年里,没有出现关于听觉系统的电刺激效果的安全而系统的研究的相关报道,直至现代电子技术的出现。1937年,S.S.Stevens和他的同事运用真空管振荡器和放大器,证实了至少三个与“电声感知”有关的机制。第一个机制是“电动机械效应”,具体指电刺激使耳蜗中的纤毛细胞振动,从而使人在与电刺激相对应的声刺激信号的频率点上感觉到一个音调信息。第二个机制是鼓膜将电信号转换成声学信号,从而使人在2倍信号频率点上感觉到另一个音调信息。Stevens等人之所以能将第二个机制从第一个中分离出来是因为他们发现鼓膜破损或缺失的病人只能感觉到原始频率的音调信号。第三个机制与听觉神经的直接电兴奋有关,因为有一些病人称他们在正弦电激励信号中感到有类似噪声的声音,随着电流变化有着剧烈的响度增加,并且时常会引起面部神经兴奋。然而,最早证明听觉神经的电刺激效应的却是一组俄罗斯科学家,他们声称观察到了一个中耳和内耳耳聋的病人在电刺激下的听力感知。

在1957年,法国医生Djourno等人成功的运用电刺激使两个完全耳聋的患者产生了听力感知,他们的成功刺激了20世纪60-70年代美国西岸一系列恢复耳聋患者听觉的深入研究。虽然早期研究的方法与现在的技术相比很原始,但是它们指出了许多关键问题和一些为了能成功实现听觉神经电刺激而必须考虑的限定条件。例如,他们发现,与原声听觉相比,听觉神经的电声听觉的动态范围小很多,且声音变化幅度剧烈,时域音调也仅限在几百赫兹范围。Bilger对这些早期的实验进行了详细的说明和分析。1972年第一台与单道人工耳蜗相配套的声音处理器问世,1977年奥地利人研制出世界第一个多通道人工耳蜗植入系统,1978年澳大利亚人格雷姆.克拉克发明了世界上第一个人工耳蜗。证明人类研究电刺激替代装置在整个人类世界的成功探索。 人工耳蜗技术经过几十年的发展,特别是随着近年来生物医学工程等高新技术的出现,已经从实验研究进入临床应用,成为目前全聋患者恢复听觉的惟一有效的治疗方法。据统计,全球现在约有3万多耳聋患者使用了人工耳蜗。

在商用方面,House-3M单电极耳蜗在1984年成为第一个通过FDA认证的耳蜗装置并拥有几百名使用者。Utah大学亦开发了一套穿皮插销式的6电极耳蜗,并且也有几百名使用者。Utah大学的这个装置在文献中被称作Ineraid或Symbion装置,它很好的适应了实验应用的需要。比利时的Antwerp大学开发的Laura系统可以传递8通道双极性或15通道单极性刺激信息。法国的MXM实验室也开发了一个15通道单极性装置Digisonic MX20。这些产品后来都逐渐被淘汰。

由复旦大学附属眼耳喉鼻科医院教授、中科院院士王正敏领衔,历时18年,先后研制成功单道脉冲式人工耳蜗和单道连续式人工耳蜗,2003年终于研制成功了我国首个拥有自主知识产权和独立创新技术的“多道程控人工耳蜗”,打破了“洋耳蜗”一统天下的垄断局面,临床效果及各项数据指标均达到了国际先进水平,使我国跨入了世界上为数不多研制、生产人工耳蜗的国家行列。

同时,在总体积不过1立方厘米的内耳世界,王正敏院士还成就了3项世界首创:率先利用微内镜激光系统发现十种内耳新病变;率先改造人工镫骨;率先利用侍服系统降低中耳炎治疗并发面瘫的几率。同时,他率先在中国开展耳-颅底外科手术,面部神经外科手术,成功率接近100%,让中国的耳外科与发达国家齐头并进

人工耳蜗是一种电子装置,能帮助重度及深度耳聋的患者获得或恢复听觉,人工耳蜗包括体外的言语处理器和头件以及体内的植入部件。对于双耳重度或极重度聋,病变部位定位诊断于耳蜗者,配戴合适的助听器,经过听力康复训练3~6个月后听觉语言能力无明显改善,可以选择人工耳蜗植入。最佳年龄应为12个月~5岁。手术禁忌证包括内耳严重畸形病例,例如Micheal畸形、无耳蜗畸形等;听神经缺如;严重智力障碍;无法配合语言训练者;严重的精神疾病;中耳乳突有急、慢性炎症尚未清除者。手术即是将人工耳蜗的内部部件植入耳后皮下,并将电极组插入耳蜗内。手术后一个月患者要回到医院,由听力师帮助佩戴外部装置(言语处理器和头件),并开启言语处理器设计调试言语处理的程序,即开机。根据患者的具体情况,言语治疗康复方面的专业人员和植入者及家属共同来制订康复计划,以发展患者的听力、语言能力。

认识奇妙的人工耳蜗

1 人工耳蜗的原理

人工耳蜗是一种电子装置,能帮助重度及深度耳聋的患者获得或恢复听觉,它代替病变受损的听觉器官,把声音转换成编码的电信号传人内耳耳蜗,刺激分布在那里的听神经纤维,再由大脑产生听觉。

人工耳蜗包括体外的言语处理器和头件以及体内的植入部件。

言语处理器对声音信号进行处理、编码成电信号的装置,类似一台随身携带的微型电脑。体佩式言语处理器通过导线与头件相连。耳背式言语处理器与麦克风合二为一,可戴在耳后,方便美观。

认识奇妙的人工耳蜗

2 结构

头件包括耳背式的方向性麦克风、传输线圈、磁铁和导线等。

植入部件由铁合金、铂金和硅胶等材料制成,这些材料被证实与人体组织相共容。电极组:由一组电极组成,电极由铂金材料制成。接收刺激器:由坚韧、耐冲撞的钛合金作外壳,外被硅胶层。此设计保证了使用的安全性,可使植人者拥有更积极的生活,不必受过多的限制。植人部件薄而有弹性,可随植人者的头形而塑形。同时适应生长发育的要求,特别适合幼儿植人。

体外部分的麦克风收集声音经过语言处理器对声音信号进行编码,经过头件中的传感线圈以无线的方式发送给体内的植入部分。体内的植入部件需要通过人工耳蜗手术安装在人体内,它接受电信号,根据语言编码方案通过植入耳蜗内的电极对听神经刺激,代替了受损坏耳蜗的功能。

语言编码方案是将声音信号转换为对听神经进行电刺激的电信号的方法。现在较多使用的语言编码方案是SPEAK(由澳大利亚墨尔本大学和Cochlear公司联合研制)、CIS(由美国Triangle研究所研制)和ACE编码方案(由墨尔本大学和Cochlear公司联合研制)。SPEAK是基于部位编码的方案;CIS是基于速率编码的方案,ACE是综合了上述两种编码方案的特点。这三种编码方案各具特点,使用这三种编码方案的人工耳蜗使用者都能取得很好的语言识别

很多家长对人工耳蜗手术充满想象,有的认为像门诊手术那么简单,有的则把手术想象成很恐怖的事,甚至要开颅!

开颅这事儿完全是人们的误解。我们知道人工耳蜗分为植入部分和体外部分,植入部分又由电极和植入体构成。植入部分需要通过手术,将电极插入耳蜗,植入体放入耳后的皮下和颅骨外固定住,并非开颅。

但手术也并不是随做随走的门诊手术。人工耳蜗手术发展到现在,不管是哪个牌子的人工耳蜗,一来都是符合国家标准的,能确保手术安全,二来手术过程都是一样的,越来越趋于出血少、刀口小的微创手术。所有的人工耳蜗手术,医生都需要在耳后开一个3cm左右的刀口,然后通过磨骨的方式暴露出面隐窝、圆窗前磨孔插入电极、磨出骨槽固定植入体,从开刀口到缝合,整个过程仅需要1个来小时,术后伤口愈合需要7—10天。

伤口愈合一个月后,就可以进行体外机的安装和调试了,随后才是漫长的听力和语言康复训练,调机,再训练,再调机……

人工耳蜗植入手术对执行者的要求极高,在不损伤电极的情况下,将电极深深地插入到鼓阶内;电极和植入体不移动;在不损伤电极和植入体的同时,也不能损伤电极和植入体周围的结构,如头皮、外耳道、鼓膜、面神经等;术中严格无菌操作。

患者在接受人工耳蜗植入术后约1个月返回医院,由听力学专业人员为患者开机,即安装人工耳蜗体外设备,并对人工耳蜗系统进行调试。开机后,患者需要定期由专业人员对人工耳蜗进行调试。术后患者还应该进行听力言语康复训练和术后效果评估。人工耳蜗的植入并不需要开颅,从耳朵后侧切入。