Cochlear Implant人工耳蜗

12.05

演讲：李奇楠 PPT 制作：杨俊

哲 资料收集：贾小瑞

Introduction of Cochlear Implant A cochlear implant (CI) is a surgically

implanted electronic device that provides a sense of sound to a person who is profoundly deaf or severely hard of hearing. Cochlear implants are often called bionic ears. The implant is surgically placed under the skin behind the ear.

人工耳蜗，亦称为“人工电子耳”，是一种植入式听觉辅助设备，其功能是使重度失聪的病人（聋人）产生一定的声音知觉。人工耳蜗植入部分通过外科手术固定于耳后的皮肤之下。

Cochlear implant

Parts of the cochlear implantExternal( 体外部分 ):one or more microphones which picks up sound

from the environmenta speech processor( 语音处理器 ) splits the sound

into channels and sends the electrical sound signals through a thin cable to the transmitter

a transmitter( 发射器 ), which is a coil held in position by a magnet placed behind the external ear, and transmits power and the processed sound signals across the skin to the internal device by electromagnetic induction( 电磁耦合 )

Internal( 体内部分 ):a receiver ( 接收器 )and stimulator ( 电刺激

器 )secured in bone beneath the skin, which converts the signals into electric impulses( 电磁脉冲 ) and sends them through an internal cable to electrodes

an array of up to 22 electrodes( 电极 )which send the impulses to the nerves in the scala tympani and then directly to the brain through the auditory nerve system( 听觉神经系统 ).

Candidateshaving severe to profound sensorineural hearing

impairment in both ears( 双耳重度感觉神经性耳聋 )having a functioning auditory nervehaving lived at least a short amount of time

without hearinghaving good speech, language, and

communication skills, or in the case of infants and young children, having a family willing to work toward speech and language skills with therapy

having no medical reason to avoid surgeryhaving realistic expectations about resultshaving the support of family and friends

人工耳蜗的工作是基于耳蜗的频率拓扑（ Tonotopy ）性质。所谓频率拓扑，就是耳蜗的不同部分与不同声音频率的一种规则的对应关系。在正常的听觉系统中，声音的机械震动通过外耳和中耳之后，在耳蜗内部的液体管道内形成一个行波。行波在耳蜗的各处与基底膜（ Basilar membrane ）发生共振。根据频率的不同，此共振的最大幅度产生在基底膜的不同部位。高频的声音在基底膜靠近底端（即靠近圆窗）的部位产生最大共振幅度，低频的声音的最大共振幅度则产生在基底膜靠近顶端（即远离圆窗）的部位。基底膜的振动带动毛细胞纤毛的振动，产生毛细胞的感受器电位，进而产生听神经的动作电位发放。所以听神经继承了耳蜗的频率拓扑性质。频率拓扑是听觉系统将声音分解成为不同频率成分的一种手段。脑的中枢听觉系统能够根据听神经中不同神经纤维的发放情况判断基底膜的振动情况，进而推断声音的频率成分。

在一些患有感觉神经性耳聋的病人内，毛细胞遭到损伤或者数量减少。这种病变的原因可能是遗传因素、耳毒性药物的作用、一些诸如脑膜炎的疾病的作用、以及遭到过响噪声的破坏。残存毛细胞无法正常地驱动听神经。而人工耳蜗就是绕过毛细胞这一环节，直接对听神经进行电刺激。对于脑来说，这种电刺激的效果就好像是听神经被声音通过正常的基底膜和毛细胞驱动一样。这就是人工耳蜗的基本工作原理。

Cochlear implant as worn by user

亚历山德罗 · 伏特

History早在 1790 年，伏打率先发现了电刺激听觉系统产生声音感觉的现象。

他将两个金属杆置于自己的双耳中，加以 50 伏特的电压，产生了“摇晃的感觉以及听到了像煮沸的浓汤一样的声音”。此后，类似的实验时有发生。直到 20世纪初，电子音响放大式助听器出现。

用电极对听神经施加电刺激的最早案例由法国和阿尔及利亚籍外科医师André Djourno 和 Charles Eyriès完成。在一个外科手术进行的过程中，他们将电线与神经连通，通以电流后病人报告听到了“像赌博轮盘”或者“像蟋蟀鸣叫”一样的声音。

1961 年，美国医生 William House 将上述Djourno 的论文翻译成了英文，研制了类似的设备并将其植入了三个病人体内。 1969 年，House 与 Jack Urban协力开发出了第一款可穿戴式的人工耳蜗。House 的这款人工耳蜗仅有一个电极，只为辅助读唇。二十世纪七十年代，位于澳大利亚墨尔本的学者 Graeme Clark教授研发出了可在电刺激耳蜗的多个部位的设备。 1978 年，墨尔本人 Rod Saunders 成为了世界上第一位接受多通道人工耳蜗植入的失聪病人。

美国食品药品监督局于 1984 年批准了这款澳大利亚人工耳蜗在美国在临床中用于成人，并分别先后于 1990 年、 1998 年和 2002年将病人年龄下限降低到了 2岁， 18 个月和 12 个月。目前人工耳蜗植入病人的年龄下限，在特殊情况下可达 4 个月（国际范围内）或 6 个月（美国境内）。截止 2006 年，在中国北京上海最好的医院中，目前可以对年龄为 8 个月的婴儿进行手术【截止到 2010年】，全世界最年幼的人工耳蜗使用者仅 5 个月（ 163周日），位于德国。

二十世纪九十年代，随着微电子技术的进步，人工耳蜗原先臃肿的体外部分变得越来越小。时至今日（ 2006 年），大多数学龄聋儿所佩戴的人工耳蜗的体外部分都和电子助听器差不多大，基本可以隐藏在耳后。不过由于幼龄儿童的耳朵较小，而且可能玩弄坏体外部分，所以专门用于幼儿的语音处理器通常放在背部的小包里面（体配机佩戴方式）或者衣服领子里面（衣领式佩戴方式），并且通过电线与位于头部的麦克风和信号发射器相连。

目前双耳式人工耳蜗已经实现，医生在较短的时间内分别对两只耳朵分别进行人工耳蜗手术，这种人工耳蜗的优点是可以恢复或改善被植入者的声音定位能力。

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