人工耳蝸工作原理圖解
人工耳蝸是一種用于重度和極重度感音神經(jīng)性耳聾的成人和兒童,代替病變受損的聽覺器官,把聲音轉(zhuǎn)換成編碼的電信號(hào)傳人內(nèi)耳耳蝸,刺激分布在那里的聽神經(jīng)纖維,使大腦產(chǎn)生聽覺的微電子裝置。
一、人工耳蝸的基本組成
目前,世界各國采用的主要是三家公司的產(chǎn)品,不論是澳大利亞Cochlear、美國Advanced Bionics公司,還是奧地利MED-EL公司,他們有各自不同型號(hào)的產(chǎn)品,盡管在設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)、采用材料上不盡相同,但其基本組成和工作原理卻沒有太大的差異。
各家公司的人工耳蝸產(chǎn)品都由植入部件和體外裝置組成(圖31-2-8)。
1.植入部件
通過手術(shù)植入到人體內(nèi)的部分即為植入部件,包括接收/刺激器和電極組。由鈦合金、鉑金、硅膠和生物陶瓷等材料組成,這些材料已被證實(shí)能與人體組織相容,不易被人體排斥。
2.體外裝置
佩戴于體外的部分為體外裝置,包括麥克風(fēng)、言語處理器和傳輸線圈。言語處理器有耳背式和體配式兩種。
圖31-2-8 人工耳蝸結(jié)構(gòu)圖
a.人工耳蝸,包括體外的言語處理器和頭件(含麥克風(fēng)和傳送線圈)
b.人工耳蝸的植入電極
c.人工耳蝸的植入電極
二、人工耳蝸的工作原理
1.聲信號(hào)的接收與轉(zhuǎn)化
麥克風(fēng)接收外界的聲信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào),通過導(dǎo)線將電信號(hào)傳至言語處理器。
人工耳蝸采用的是方向性麥克風(fēng)或多個(gè)麥克風(fēng)系統(tǒng),這有利于收集敏感方向的聲音。就理論而言,先進(jìn)的麥克風(fēng)系統(tǒng),能夠提高病人在信噪比低的環(huán)境中對(duì)言語的識(shí)別能力。
2.電信號(hào)的提取分析
言語處理器根據(jù)預(yù)先設(shè)置的程序提取輸入的信號(hào)并進(jìn)行分析,經(jīng)過數(shù)字化、濾波、編碼等處理后,通過導(dǎo)線將編碼信號(hào)傳送到傳輸線圈。
現(xiàn)代多導(dǎo)人工耳蝸的言語處理器都是可編程式的,通過一個(gè)編程界面,言語處理器與一臺(tái)電腦相連,啟動(dòng)電腦中的專用編程軟件,可以很方便地測試病人體內(nèi)耳蝸電極的阻抗。
了解電極工作是否正常,還可以測試電流閾值和舒適閾,為病人所使用的耳蝸工作程序提供參數(shù)。目前,三家公司不同型號(hào)的產(chǎn)品都可以在同一個(gè)言語處理器上加載不同的調(diào)試程序,使病人可以根據(jù)各自的特點(diǎn)使用不同的程序。
3.信號(hào)的傳送和接受
傳輸線圈將編碼的信號(hào)通過射頻方式傳輸?shù)狡は碌慕邮眨碳て。體外的傳送線圈與植入到皮下的接收線圈以無線電射頻的方式實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的傳送和接受,而且人工耳蝸不但能從言語處理器傳送信號(hào)到接受/刺激器,而且可以把數(shù)據(jù)反向地從體內(nèi)傳出到體外。這一反向傳出的數(shù)據(jù)可以包括植入電極的電壓、阻抗等信息,而且這種方式還被用于測試耳蝸電誘發(fā)神經(jīng)電位,這就是神經(jīng)遙測技術(shù)。
4.解碼
接收/刺激器對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行解碼。
5.電極刺激及聲感的產(chǎn)生
解碼后的信號(hào)按預(yù)設(shè)定的程序選擇一定位置的電極,然后有一定量的電流被送到特定的電極刺激某一部位的聽神經(jīng)末梢和螺旋神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。這些信號(hào)經(jīng)過聽神經(jīng)和中樞的聽覺通路傳到大腦的聽覺中樞就產(chǎn)生了聲感。
人工耳蝸的電極實(shí)際上是一個(gè)線形排列的電極束,電極經(jīng)耳蝸蝸窗附近的造口處植入到耳蝸內(nèi),沿蝸軸盤繞。每兩個(gè)電極可以形成一個(gè)刺激頻道,頻道數(shù)目越多,各頻道間的分辨率越高(圖31-2-9)。
但還有兩個(gè)因素影響分辨率,就是被刺激處螺旋神經(jīng)節(jié)的殘留情況和電刺激在組織內(nèi)的擴(kuò)散情況。所以,如果病人耳蝸只有某一處局限的區(qū)域有螺旋神經(jīng)節(jié)殘存,那么即使植入的電極有20多個(gè),實(shí)際建立的刺激頻道還是只有1個(gè)。
31-2-9 電極植入及聲頻的產(chǎn)生
右圖為電極植入后,沿蝸軸從蝸底盤繞向蝸頂,刺激不同部位的螺旋神經(jīng)節(jié),不同部位的螺旋神經(jīng)節(jié)編碼的聲音頻率不同。如左圖所示,從蝸底到蝸頂,頻率由高到低,如同鋼琴鍵盤一般。
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