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全植入式人工耳蝸的進展--上海南京西路助聽器021-55129113

發布時間：2024/6/10 閱讀次數：172 字體大小: 【小】【中】【大】

全植入式人工耳蝸的進展

隨著人工耳蝸使用人群的逐漸擴大以及使用時間的不斷累積，體外機在正常使用中也衍生出了很多新的問題。體外機本身是一種聽力殘疾的象征，給使用者(尤其是兒童)帶來差異感。一些兒童為了不讓他人發現自己患有聽力障礙，會將體外機摘下不使用或者不與他人接觸，這些情況會造成兒童和青少年的自卑、自閉等心理問題及社交障礙；體外機的固定方式使得使用者在日常及體育活動中產生不便；體外機依賴電池供電，在洗澡、游泳等接觸水的活動時，常常需要摘下并妥善保管，限制了使用者的活動范圍；使用者在睡眠時往往不便佩戴體外機，所以難以做到24 h隨時使用，而在摘下體外機的時段里，患者無法聽到外界聲音；體外機還可能發生損壞和遺失，給使用者帶來不便。為了將這些衍生的問題最小化，國內外專家提出了全植入式人工耳蝸(totally/fully implantable cochlear implant，TICI/FICI)的理念，認為"全植入"的實現將成為人工耳蝸研究中的一個重大突破。"全植入"被認為是一個可預見的發展趨勢和方向，有助于提高患者對人工聽覺植入的信心，造福更多重度和極重度感音神經性耳聾的患者。

人工耳蝸傳感器的全植入研究

在全植入式人工耳蝸的設計過程中，研究者面臨的幾個基本問題主要是3個體外原件(電源、言語處理器、麥克風)的可植入化。目前，可植入的電源和言語處理器已有可應用于臨床的產品，而可植入的麥克風(傳感器)成為全植入式人工耳蝸探索過程中亟待突破的難點。學者們設計的傳感器在本質上都是一種換能裝置，即將聲音信號轉化為電信號，此類研究主要集中在振動聽覺傳導裝置的優化和改進方面，并與全植入式人工耳蝸的全植入設計相關聯。根據信號的轉化原理和傳感器植入位置的不同，主要有以下幾個設計思路。

1傳感器埋植于外耳

聲波振動以皮膚為介質，傳入埋植于皮下的傳感器并被拾取。以往研究者設計的植入位置主要有：(1)外耳道后壁皮下；(2)外耳道后壁與鼓膜交界處；(3)耳后皮下。用到的傳感器技術主要有電磁鐵傳感器、駐極體傳感器及膜式傳感器等類型。具有代表性的研究設計有：(1)TICA(德國Implex公司)：采用植入在外耳道后壁的麥克風作為聲音提取裝置，通過植入于乳突內的信號處理器處理聲音信息，再傳輸至膜活塞型壓電傳感器，傳遞振動到聽骨鏈，完成完整的聲音信號轉變與傳遞過程從而提高聽力，其問題在于麥克風易被擠壓而脫出于外耳道內，且位于中耳的振子和位于外耳道的麥克風之間的能量反向傳遞導致其反饋噪音較大，甚至可能導致殘余聽力的損失，被證實不適合臨床使用，已經停止研究。(2)SOUNDTEC(美國SOUNDTEC公司)：使用置于外耳道深部的聲-電磁傳感器，將聲信號轉化為電磁信號，再通過磁感線圈的電磁感應原理，將電磁場傳至中耳的磁體上，產生振動。植入過程中需要分離砧鐙關節，將磁體固定在鐙骨頸上。但在臨床應用過程中，研究者發現分離砧鐙關節后，處于游離狀態的鐙骨會使外淋巴液過度振動，導致內耳損傷，造成感音神經性聽力下降，上述現象在老年患者中更為嚴重。同時，電磁感應原理傳導的信號易被外界的磁場干擾，穩定性差且易產生噪音。目前研究者仍在尋找上述問題的解決方案。(3)TIKI(澳大利亞Coch lear公司)：為一種全植入式人工耳蝸試驗品，它將傳統人工耳蝸的聲音傳感器、信號處理器、電池等一體化整合在了頭皮下的植入體中，在各種生活場景中具有一定的應用便利性。但是將麥克風埋于顳部皮下也產生了諸多劣勢，如本底生理性雜音(咀嚼、血流、呼吸音)的困擾、頭皮的濾聲效應導致的聲音衰減和失真等，使得應用效果不佳。(4)Carina(澳大利亞Coch lear公司)：植入體部分與TIKI類似，囊括了麥克風、電池、信號處理器以及與砧骨固定連接的振子，電池可以隔皮充電，麥克風也同樣采用皮下埋植的方式拾取聲音。皮下埋植傳感器的設計優點是可以較好地利用膜性振動，而且植入過程較為簡便。臨床試驗顯示，該裝置比其他半植入助聽設備的助聽效果高出10～20 dB。然而，這一途徑易受到前述的人體內源性本底噪聲的干擾。此外，其聲電轉化類型所致的增益也相對有限，而且皮下埋植還易造成皮膚損傷和植入原件的物理性損壞。

2傳感器植入于中耳

另一類設計為將傳感器植入到中耳內。外界聲音的機械波傳入外耳道，并通過鼓膜振動使鼓室腔內的聽小骨振動。所以，利用傳感器拾取中耳內的一些結構的振動也成為一種有潛力的設計思路。在這一思路中，常見的麥克風傳感器放置位置為鼓膜或聽小骨。其中，植入于鼓膜上的微型加速度傳感器和駐極體電容式傳感器先后出現，之后植入在聽骨鏈上的傳感器也有所進展。

1. Huttenbrink等提出了一種液壓聲能傳感器(hydroacoustic sensor)，通過充滿水的軟管一端連接于與聽骨鏈軟性接觸的特制小球上，另一端連接于一個壓電傳感器，當聽骨鏈振動時，能量通過小球和軟管傳遞至壓電傳感器。此設計的優點是減少了聽骨鏈耦合傳感器時帶來的負重問題，但同時也衍生了能量傳遞的比率降低、能量削弱、聲音失真等問題。

2. Envoy Esteem(美國Envoy公司)是目前壓電材料應用于助聽設備的代表性產品。這一可植入式的助聽器，通過壓電傳感器拾取砧骨振動，通過處理將振動信號提高，再輸出至鐙骨，以期提高患者聽力。植入過程中，需要將砧鐙關節離斷，切除部分砧骨，將兩個壓電材料的傳感器分別固定在砧骨和鐙骨的斷端。砧骨振動使得傳感器采集振動信號，傳輸至植入于顳部的信號處理器，再將輸出信號傳至鐙骨處的壓電傳感器，并產生機械振動以提高患者聽力。這一設計方案目前已應用于900余例植入者。這種設計降低了人體本底生理性雜音的影響，避免了頭皮的濾聲效應導致的聲音衰減和失真等問題，從而帶來更好的聆聽效果。但是，該手術過程復雜，難度較大，術后也有傳感器松動脫落的風險。而且，植入過程中需離斷砧鐙關節并切除部分砧骨，造成了不可逆的聽骨鏈破壞。

3.復旦大學研制的新型壓電傳感器(new floating piezoelectric microphone，NFPM)以自主設計的高性能鋯鈦酸鉛陶瓷壓電雙晶片為材料，真空封裝于鈦殼內，通過鈦夾與人耳砧骨長突耦合，利用外耳聽覺生理的基礎，借中耳傳聲系統，實時記錄聽骨鏈的振動信號，并將其轉化為電信號。此設計避免了麥克風和傳感器埋植于外耳可能產生的本底生理雜音，擁有與Envoy Esteem類似的優勢，同時，植入過程中保持了聽骨鏈的完整性，最大限度地保留和利用了人體外耳和中耳的聽覺生理功能。經過實驗室測試、顳骨實驗、動物實驗等階段性的測試和改進，驗證了壓電傳感器拾取聽骨鏈振動聲學信號的可行性。目前，NFPM正在進行臨床試驗以及與人工耳蝸系統的整合工作，可能為全植入人工耳蝸系統傳感器提供一個良好的設計方案。

3傳感器植入于內耳

Shintaku等和Tateno等采用膜狀的壓電換能材料聚偏(二)氟乙烯(polyvinylidine difluoride，PVDF)模仿人耳的耳蝸基底膜，材料厚度僅30 μm，能夠將振動能量轉化為電信號。當特定頻率處的液體振動時，帶動薄膜材料振動，即可接收液體中的聲音振動并進行換能，轉化為特定頻率的電信號，實驗結果顯示產生的電信號與頻率有一定的對應關系。PVDF材料不需外界供電，若將其植入內耳，產生的電信號能直接刺激毛細胞和螺旋神經節，將大大壓縮植入物的數目和體積。目前這一設計還在體外實驗階段，但如果可以應用于內耳，將具有一定潛力。

目前，全植入式人工耳蝸相關的設計方案都在研究過程中。美國紐約大學醫學院Cohen認為，相比于傳統的部分植入式人工耳蝸，全植入式人工耳蝸具有保護患者的疾病隱私、保證7×24 h的全天候使用、可在有水環境中聆聽、給使用者帶來生活和心理上的幫助等多方面的優勢。越來越多的研究者將關注點放在了全植入式人工耳蝸在未來的發展和使用上，相信在可預見的將來，全植入式人工耳蝸可以給廣大耳聾患者帶來更多利益。

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