除了“天价”“开颅”,关于人工耳蜗,你还了解多少?

传感器技术 2022-05-20 07:00

一则“弟弟丢失价值20多万元耳蜗,重配可能需要开颅手术”的求助刷爆朋友圈,在网上引起热议,相信很多人都有这样好奇:一个小小的人工耳蜗到底有着什么名堂?为什么会这么贵?



听觉是怎样产生的?



在讨论人工耳蜗之前,我们不妨先了解一下听觉是怎样产生的?



人耳是听觉器官,由外耳、中耳和内耳三部分组成。外耳包括耳廓,外耳道以及位于耳道深部的鼓膜,外观上我们只能看到耳廓和外耳道口。中耳是一个复杂的含气骨腔,通过鼓膜与外耳道分隔。中耳腔内有三块人体最小的骨头,称为听小骨,连接鼓膜和内耳。内耳为真正感受声音的地方,深埋在坚硬的骨质之内。内耳形状似蜗牛,因此又称为耳蜗。内耳腔内充满液体,内耳中有许多的感受声音的细胞,称为毛细胞。内耳像一架钢琴一样,不同的部位感受不同频率的声音。内耳接受听神经的支配,由听神经将接受的声音信息传入大脑。


声音经耳廓、外耳道振动鼓膜,再经听骨链将声音振动传入内耳,内耳内的液体再将声音振动传给毛细胞。毛细胞感受声音振动,并将声音振动转换为电信号,刺激支配它们的听神经,再由神经将声音信息传入大脑,产生听觉。


耳蜗的作用



耳蜗是人内耳的一部分,形似蜗牛壳,是一个中空的螺旋形骨管,全长约30~32毫米,其内部充满液体。耳蜗螺旋管内共有3个管腔,分别是前庭阶、中阶和鼓阶,中阶又叫蜗管。前庭阶和中阶由前庭膜分隔,中阶和鼓阶由基底膜分开。前庭阶和鼓阶内充满外淋巴液,中阶内充满内淋巴液,前庭阶和鼓阶内的外淋巴液经蜗顶的蜗孔相通。位于蜗管基底膜上的螺旋器(Corti器)由毛细胞、支柱细胞和盖膜构成,是听觉感受器。



耳蜗的作用是把传入内耳的机械性声音振动信号转化成听神经生物电信号, 这主要是由螺旋器内的毛细胞在基底膜的振动下完成,耳蜗还具有初步的频率、强度和适时分析作用。


绝大多数感音神经性聋的病理基础来源于毛细胞的丧失或功能缺陷,称为感音性聋;只有少数感音神经性聋的病理基础是听觉中枢通路或皮层上的病变,此为真正的神经性聋;


人工耳蜗针对前者(即感音性聋,毛细胞的病变)的一种康复手段。


人工耳蜗的原理




人工耳蜗装置包括体外装置和体内植入装置两部分:体外装置为言语处理器和头件,采集语音信号并转换为电信号,电信号经过特殊处理,按照特定的语音处理策略编码,通过无线发射线圈传送到体内;体内植入装置包括接收处理器和电极阵列,接收处理器接收到信号后,经过解码芯片解码,使植入耳蜗的电极阵列产生具有声音特征的电流,直接刺激听神经产生听觉。电极阵列植入于耳蜗,尽量使电极在插入鼓阶后靠近蜗轴是人工耳蜗设计的发展主流。



人工耳蜗的发展历史



追溯人工耳蜗的历史,最早证明听觉神经的电刺激效应的是一组俄罗斯科学家,他们称观察到了一个耳聋的病人在电刺激下的感知到了声音,但言之甚少。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,这项实验有里程碑意义,开启了此后一系列恢复耳聋患者听觉的深入研究。1972年诞生了第一台单通道人工耳蜗声音处理器,1977年第一个多通道人工耳蜗声音处理器在奥地利诞生,而1978年澳大利亚人格雷姆.克拉克发明了真正意义上的人工耳蜗,这项跨时代的伟大发明,标志着电刺激替代装置在整个人类世界的伟大成功。


人工耳蜗系统包括哪些部件?



人工耳蜗植入系统主要有由植入体的植入部件、留在体外的外置部件两部分组成。


植入部件:分为电极组和接受/ 刺激器两部分组成。电极上面规律排列着刺激电极。在人工耳蜗所有部件中,只有电极组是真正植入内耳中。接受/ 刺激器置于耳后的皮下。



外置部件:包括言语处理器和发射线圈两部分。言语处理器是人工耳蜗技术的核心,它相当于微型计算机,对声音信号进行处理,编码成携带声音信息的电信号。言语处理器与麦克风结合在一起,如同耳背式助听器一样。发射线圈通过导线与言语处理器相连,与植入体相耦合,发射信号。



体外部分:方向性麦克风 ®言语处理器(电脑)(把声波转换成特殊的声码帮助听觉) ® 传送器(把声码发送给体内部分)


体内部分:接收传送器来的声码®译码后®电极®已废用的耳蜗(但神经存活) ®通过听神经®中枢®感知声音


人工耳蜗是怎样工作的?




佩戴于耳背上的麦克风接收声音信号,传输给言语处理器。言语处理器对声音信号进行数字化、滤波等处理,按一定策略编码成电信号,通过导线传给发送线圈。发送线圈通过电磁波方式传送给埋置于头皮下的接受/ 刺激器。接受/ 刺激器对编码信号进行解码,按规则选择性将相应的电信号传给不同部位的作用电极。作用电极以电刺激形式刺激邻近的听神经纤维,使听神经兴奋,将声音信息传入大脑。



人工耳蜗与助听器有什么不同?



人工耳蜗是一种人造器官,用以替代病损内耳的功能。它直接接受声音信号,将其编码为电刺激信号,刺激分布于内耳附近的听神经而产生听觉。人工耳蜗不受内耳病变程度的影响,因此可以应用于重度、极重度感音神经性聋。但是,人工耳蜗仍然要求听神经保持基本完好,并且需要通过手术植入内耳中。



助听器是一种声音的放大装置,用以补偿声音传入内耳的音量不足,以及根据内耳的听力损失情况,将语言信号频率的声音放大到病损内耳能感受的大小。助听器的使用效果明显受内耳病损程度的影响,对重度及极重度感音神经性聋的效果不好。


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