Trends in Cochlear Implant(CN)
人工耳蜗的发展趋势
Fan-Gang Zeng, John-Yuhan Bai
Hearing and Speech Research Lab
Department of Otolaryngology, Department of Biomedical Engineering
University of California, Irvine
摘要
当今世界上有超过6万人在使用人工耳蜗来恢复功能性听力。虽然它们在不同个体上的性能差异依然很大，但平均来说，大部分使用者都可以通过人工耳蜗在安静环境下进行顺畅的电话交谈。使用人数和科技文献的数量的指数性增长，证实了人工耳蜗已经发展成为一个成熟的领域。本文着重从心理物理学，语音，音乐和认知表达这几个角度，来阐述现今与人工耳蜗相关的声学、临床医学、工程学、解剖学和生理学方面的发展概况。本文也报告了一些在人工耳蜗的术前评估、调试协议、信号处理和术后康复方面的临床和实验发展趋势。最后向读者描绘了一幅人工耳蜗未来不断扩大的发展蓝图，它将综合助听器，中耳装置和人工耳蜗这三个独立而又相互补充的部分来实现一个完整的听力损失解决方案。
关键词：人工耳蜗，信号处理
目录
人工耳蜗信号处理方法的研究 (1)
1 简介： (3)
1.1人工耳蜗的历史 (3)
1.2现状 (4)
2 工程问题 (6)
2.1系统设计 (6)
2.2语音信号处理器 (7)
2.3电极 (10)
2.4遥测采集技术 (11)
2.5调试系统 (12)
3 解剖学和生理学问题 (12)
3.1耳蜗和听觉神经 (13)
3.2声学刺激和电刺激的不同 (13)
3.3电刺激的中枢神经响应 (13)
4 心理物理学性能 (13)
4.1强度、响度和动态范围 (14)
4.2频率，音调和音调构成 (14)
4.3时域处理 (14)
5 语音处理的性能 (15)
5.1希尔波特包络和微细结构 (15)
5.2时域和频域处理 (16)
5.3语音识别 (19)
5.4双边人工耳蜗及联合声电刺激 (20)
5.5说话人和音色的识别 (22)
6 音乐欣赏性能 (22)
6.1节拍和节奏 (23)
6.2音调、间隔和旋律 (23)
6.3音品和乐器 (24)
7 感知性能 (25)
8 发展趋势 (25)
8.1临床问题 (25)
8.2下一代人工耳蜗 (26)
8.3前景 (26)
1简介：
人工耳蜗是唯一能够使完全耳聋者通过电信号来刺激残留的听觉神经以恢复部分听力的医学手段。 从20年前的一种主要用于让患者加强唇读和感知声音的存在的单电极装置到今天，人工耳蜗已经发展成一种能支持其全球6万用户中的大多数人进行顺利电话交谈的复杂多电极装置。 近年来，人工耳蜗的适用者范围也已经被大大扩展，包括小到3个月的婴幼儿童，和有明显的功能性残余听力的成人，特别是低频率域内残余。
下面将介绍什么是人工耳蜗和它的工作原理，以及它的过去、今天和未来。2-8节将着重讨论人工耳蜗在听觉矫治学、临床问题、工程问题、解剖学和生理学方面的问题，也将讨论它在基础心理物理学，语音，音乐和感知学中的应用表现。 最后我们将从临床医学，实验室研究和系统的观点分别对人工耳蜗的未来发展趋势展开一些讨论。
1.1人工耳蜗的历史
人工耳蜗的历史可以追溯到至少200年以前的意大利科学家Alessandro V olta，他发明了电池，电压单位伏特（V olt）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（V olta, 1800）。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（Stevens, 1937; Stevens and Jones, 1939; Jones et al., 1940）。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（Andreev et al., 1935）。
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（Djourno and Eyries, 1957; Djourno, 1957 et al., 1957a; Djourno et al., 1957b）。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（Bilger, 1977b, 1977a;…）。
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通道的单极性装置，Digisonic MX20。这些产品后来都逐渐被淘汰。现在世界上的三大主要的人工耳蜗生产商分别是美国的Advanced Bionics Corporation公司，代表产品为Clarion人工耳蜗；奥地利的MED-EL公司；澳大利亚的Cochlear公司，代表产品为Nucleus耳蜗。
1.2现状
如今，全球人工耳蜗的使用人数已经达到了6万人，其中包括2万名儿童，这个数字依然以指数函数增长着。功能方面，人工耳蜗已经从最初的用作唇读辅助设备或声音感觉器的单电极简单装置演进成为一种可供半数以上使用者顺利电话交谈的现代化多电极装置。图1反映了近20年来人工耳蜗在改善语音识别性能方面的进步历程，横坐标表示不同的设备厂商的不同处理器在不同年份进行的不同实验，而纵坐标则是每一种处理器在安静环境下进行句子识别的正确识别率。早期的单电极装置，除了一些个别的话题外，基本就不能实现自由的语音识别。在Nucleus装置中，语音识别率从1980年以来每5年稳定增长20个百分点的这一事实尤为显著。虽然现有的人工耳蜗在语音信号处理和电极设计方面都有很多差异，但是各种品牌产品的使用者在使用中却没有特别明显的性能差别。
3M
House
1980Nucleus WSP 1982Nucleus WSP II 1985Nucleus MSP 1989Nucleus Spectra 1994Ineraid MIT 1992Ineraid RTI 1993Clarion C-I 1996Med-El Tempo 2002
Med-El Combi 1996Nucleus 242002Clarion C-II 2001S e n t e n c e R e c o g n i t i o n (% c o r r e c t )010
2030405060708090100
图1 人工耳蜗的发展
人工耳蜗研究现在已经发展成熟并逐渐形成一个新的科研领域。 图2分别展示了从MEDLINE 数据库中可以搜索到的人工耳蜗和助听器这两个术语相关的年文章发表数目。 在2004年1月27日，数据库中共找到2,699篇与人工耳蜗相关的文章。 相比之下，“助听器”可以找到共2,740个条目，而“听觉的”则有58,551个条目。 年论文数目的指数性上升趋势，侧面反映了人工耳蜗用户的增长态势，而且更反映了对研究人工耳蜗所投入的经费的增长情况。 助听器的研究明显早起步于人工耳蜗，19世纪60年代初期到70年代中期之间，每年近10-20篇的论文发表证明了这一点。 助听器类的文章数目在1970年代中期以后开始有了大的飞跃，一直增长到现今年100篇左右的水平。 而相比之下，人工耳蜗的相关文章从1972年开始才出现在数据库中，最早的文章是关于内耳植入电极的动物体研究（Haowitz et al., 1972）。 第一个人体研究则是由Dr. William House 发表于1974年（House, 1974）。 人工耳蜗类的文章从1990年开始呈现指数性上涨，并在90年代中期超过了助听器的文献数目，在2000年达到了年250篇文章的最高峰。 在2000年之前的这个振荡态势恰巧与两年一次的可植入听力辅助系统大会的年次相吻合，这可能反映了研究者有意或无意地努力在权威会议上展示他们的工作成果。
图2 人工耳蜗的学术文献的增长
2工程问题
借着高科技发展之迅猛势头，尤其是近二十年来微电子领域的迅速发展，人工耳蜗已经经历了一个从模拟到数字，从单电极到多电极，从经皮穿插到通皮传输，从单一调制到复杂特征提取处理的技术演化过程。下面将首先从系统层面来描述人工耳蜗的硬件，然后介绍各个组成部分，最后介绍对人工耳蜗性能有着至关重要作用的配套软件部分。
2.1系统设计
在一个正常的听觉过程中，声波从外耳经由中耳到达耳蜗，在那里声信号被转换成电脉冲并传向大脑。大多数的严重听力损伤病例都有耳蜗声电转换功能损坏这一问题存在。人工耳蜗恰恰是跨越了这一个自然转换过程，而直接用电脉冲来刺激听觉神经。所以，人工耳蜗起到了模拟和替代从外耳到内耳的整体听觉功能的作用。
图3 人工耳蜗的工程设计模型
图3给出了一个典型的现代人工耳蜗。首先，一个话筒（1）采集声音，并将声音通过电线（2）传送到语音信号处理器（3）上。信号处理器将根据个体耳聋的程度来将声音信号转变成不同的数字信号。处理后的信号被回送到一个耳机（4），此耳机中的线圈发射编码后的无线电频率信号穿过皮肤。耳机通过一块磁铁与皮下的人工耳蜗（5）吸附在一起。人工耳蜗中也有一个线圈用来接收该无线电频率信号，还有一个密闭的电子电路，这个电路将信号解码，并将它们转换成电信号，然后通过导线传送到耳蜗（6）中。在导线末端的一系列电极（7）刺激听觉神经（8），这些听觉神经与中枢神经系统相连，电脉冲在那里被解读为声音信号。
虽然人工耳蜗的各个组成部分的设计可能因厂家的不同而异，但是其整体工作原理却都是一样的。例如，话筒可以被勾在耳阔上部，也可以别在胸前。传输线圈的形状，颜色和无线电频率值可以不同，但是磁耦合结构却是完全相同的。下面的部分将逐一介绍现代人工耳蜗中的语音信号处理器，电极，遥测采集，以及调试系统。
2.2语音信号处理器
语音信号处理器就是人工耳蜗的大脑。它提取了某些特定声学特征，将它编码并通过射频传输，同时可以调整控制电刺激的参数。在最早的单电极3M/House耳蜗中，一个模拟的声音信号波形的幅度被压缩，然后只是用一个16-kHz的正弦波来调制它来提供有效的电刺激信号。所有现代的多电极耳蜗设备都是根据人体耳蜗的音调结构来设计开发的，即耳蜗的顶端部分编码低频信
息而底端编码高频信息。因此，所有的人工耳蜗都采用了一列滤波器来将语音信号分解成不同的子频段，但是各种人工耳蜗的信号提取，编码和特征提取方法却是千差万别。
编码和处理的核心就是要提取声学信号中的时域包络信息，频域信息和空域信息。
一种处理思路是模拟压缩法，它是将带限的、幅度压缩的模拟波形信号传递给位于耳蜗上不同位置的电极。图4给出了一个典型模拟压缩方法的示意图，在这里，话筒采集声音，然后自动增益控制（AGC）电路将根据说话人的声音大小和离话筒的距离来自动削弱或放大声音。在这个特定的例子中，声音信号通过带通滤波器被分解成四个子频带。这些窄带信号随后通过增益控制器进行幅度压缩，以使它们保证在较窄的电动态范围之内（详见心理物理学特性中关于强度，响度和动态范围等的相关章节）。压缩了的带限模拟信号被转换成电信号并最终被传送到不同的耳蜗内插电极上，最顶端的电极接受最低频信号，最底端的电极接收最高频的信号。在Ineraid装置中，返回电极位于耳蜗外的颞肌上（即所谓的单极刺激模式）。在Clarion装置中，模拟压缩方法被称作同步模拟法（SAS），其中的返回电极可以是一个临近的耳蜗内插电极（即所谓的双极刺激模式）。
To Electrodes
Bandpass filters, Compression, Current source
图4 典型模拟压缩方法
另一种思路基于语音的组成和感知，它提取了能反映发声器官的共振特性的频谱尖峰和频谱分量，并根据假定的电极位置和其所激发音调关系来传送这些信息到适当的电极。这种思路最早的版本是在Nucleus便携式语音处理器（WSP II）上实现的F0F2方法，它提取了基频分量（F0）和二倍频分量（F2），其中F0用来决定刺激速率，而F2用来决定刺激电极的位置信息，即传给哪个电极。后来，Nucleus的WSP III型处理器中又加入了一倍频分量（F1），在Nucleus的MPEAK 算法中提取了六个频谱尖峰。
第三种处理思路是基于时域包络信息的隐性抽象编码，它可以追溯到早期的声码器研究。图5给出了连续交织采样（CIS）处理器的工作示意图，它是一种提取并完全地传递时域包络信息的算法。它的预处理过程和模拟压缩方法处理
器相类似，但是它的带限信号还要经过一个整流器和低通滤波器来提取包络信息，这里的低通滤波的典型截止频率在160 Hz到320 Hz 范围之间。来自3到4个子频带的慢变化时域包络信息能够很大程度上保证安静环境下的语音识别度。这些包络信息仍然需要被压缩以适应电子刺激较窄的动态范围，这种压缩多为对数压缩。另外，刺激的电极之间的电场重叠会导致工作电极之间的相互干扰，它可能会削弱带限信号的包络信息。因此我们用高速（>800 Hz）脉冲载波对每个子带进行幅度调制，各个子带的脉冲载波是相互交错开的。也就是说，在任何特定时刻，只有一个电极被刺激。
Pulses
图5 连续交织采样（CIS）处理方法
现在，世界上已经开发和实现了许多种不同的时域包络提取方法。在一个典型的CIS算法装置中，带通滤波器的数目与电极数目相同，早期的Ineraid装置中是6个，Clarion CI 装置中是8个，Med-el 装置中是12个，而Nucleus 24 装置中是22个。另外，滤波器的数目（m）可以大于刺激电极的数目（n），其中这m个滤波器中的n（一般为6或8）个信号包络能量最强的子带信号被传递给n个相应的电极。这种方法被命名为n-of-m 法，或峰值提取法，这种方法被应用在Nucleus 的SPEAK处理器中。为了能兼顾高速刺激的需要和减小电极互扰的要求，两个或多个间隔较远的电极上的脉冲载波可能被同时刺激，因而它们分别被称作双脉冲抽样（PPS）和多脉冲抽样（MPS）。图6根据不同的原理和实现方法对主要的信号处理方法作了一个总结。各种方法相应的语音识别性能可以在图1中找到。
图6 主要人工耳蜗语音信号处理方法
2.3电极
电极是插入人体耳蜗中来刺激神经细胞的微型金属部件。早期的电极主要是铜线和金线，但是现代的电极都是由铂和铂铱合金制成。这些电极在尺寸和刺激方式上都有很大的差异。图7是一个电极插入耳蜗的鼓阶底部的示意图。黑色载线周围的一个个白色环表示电极触点，这些接触从而刺激了周围耳蜗轴上的听觉神经元。在这个图上，该电极在耳蜗内的鼓阶插入了整两圈。在实际中，电极一般不可能插入这么深，往往它们会扭结或翻转，甚至穿透基膜进入前庭阶、顶室。
图7 电极插入耳蜗鼓阶底部示意图
Nucleus装置的电极就类似上面图示的环状，但Clarion装置中的电极则呈单球，Medel装置中的则呈双球形（类似哑铃状）。电极接触间的距离可以像Nucleus装置中被固定为0.75 mm，或者像最近的Clarion装置中朝向耳蜗顶端方向距离逐渐由大变小。电极列的长短和位置都可以根据要求而改变：为了做到声刺激和电刺激的联合激励，电极线可以被截的很短来适应浅插入的要求；为了防止耳硬化，也可以把电极线分成两段，分别插入构成第一圈和第二圈。
根据返回电极或地电极的位置不同，电极的布局可以是单极型，双极型和多极型刺激模式，相应的也可以将人工耳蜗分成这三类。对单极型模式，返回电极在耳蜗外，通常在耳后的颞肌上，但可以接到盛内部电子组件的盒子上。在双极型模式下，返回电极是与刺激电极相邻的另一根内插电极。在三极型模式下，返回电极是与刺激电极相邻的两根电极，这两根中的每一根接收发送给刺激电极的一半电流。模型研究和生理学数据都表明，电极间的空间激发效应从单极型，双极型到多极型逐渐减弱。生理学数据显示，双极型刺激的门限较单极型模式有上升，但是双极型刺激是否能产生严格指定的刺激和更好的语音性能就不是很确定了。
2.4遥测采集技术
大多数现代的人工耳蜗装置已经拥有或即将拥有精密的遥测采集功能，它能做到精确监控和测量电极阻抗，电场分布和神经活动。阻抗监控功能可以监测电极是否开路或短路，而电场分布和神经活动的监控则可以对电极互扰和神经存活情况的进行客观的测量。这些测量现在变得越来越重要，因为它们可以帮助
客观地调试人工耳蜗，特别是对于儿童不能提供可靠的主观反应的情况。
2.5调试系统
每一个植入耳蜗的使用者都要个别调试自己的耳蜗才能保证安全而有效的电刺激。随着现代人工耳蜗的不断发展，可供选择的语音处理方法和可调参数的数目都大大增加了，这就使得每个用户都可以在语音处理器中储存多个编码图以供不同的听觉环境使用，比如安静或吵闹环境，语音或音乐。
一般地，听觉病专家要花费很多的时间来测量到达每个电极上的合适的电流值，介于最低门限值（T-Level）和最舒适响度值（M-Level或C-Level）之间。这个幅度图是必须要调整的，特别是语音处理器第一次开启后的数个月，因为人工耳蜗系统和耳蜗使用者都需要适应电刺激环境。幅度图的编制目的就是为了能够最佳地将语声中的声音幅度转换成为电流强度来激起介于刚能听到最大舒适响度之间的听觉感知。所以，除了由T和C决定的电子动态范围之外，还有两个重要的参数需要测量和调试以实现最佳幅度图。第一个参数是输入声强范围，过去这个值被设为30 dB，但现在常常被设在50-60 dB来包含语声中更多的幅度变化。第二个参数是声到电信号压缩的属性和压缩程度。现有的设备中主要使用幂函数压缩和对数压缩两种方法。虽然压缩程度对语音识别力产生的影响相对较小，但是对于能恢复正常响度感知的压缩必然可以提供更好的语音识别力和识别质量。通常来说，输入动态范围和压缩函数一般都采用厂家建议的默认值。
然而，听觉病专家往往很少花时间甚至忽略了一个重要的调试参数，那就是频率电极图。生理学研究证实，听觉神经的编排是按照音调高低在耳蜗上排列开的：耳蜗顶端的神经激起的刺激对应的是低频音，而耳蜗底端的神经激起的刺激对应的是高频音。然而，这并不保证说相对电极位置能决定音调。由于插入深度的不同，电极线扭结现象的存在，以及神经的存活情况和形式不同，同一个电极可能在不同人身上产生不同的音调感知，同时，不同电极也有可能激发出相同的音调感知。更坏的情况是，在顶端电极激发出比底端电极激发的频率更高的音调的情况下，就出现了音调反转现象。这种错误的频率电极图就是导致人工耳蜗使用者在噪声环境和听音乐时使用性能不佳的一个主要原因（详见语音和音乐性能一节）。
最后，调试人工耳蜗的一个重要目的就是祛除那些产生不必要的刺激的电极。这些不必要的刺激导致的并发症主要是对其他面部神经和肌肉的刺激，包括振动、疼痛、眼部颤搐和前庭响应。有时候，这些并发症也可以通过调整如脉冲周期之类的电刺激参数和电极的模式来制止。但是由于缺乏指导，所以只有很少的一些有经验的听觉病专家投入到这部分有风险的调试系统的工作。
3解剖学和生理学问题
电刺激所独有的特性可能会产生电声听力的感知结果。这里我们将重点讨论声学刺激和电子刺激在解剖学和生理学上的不同之处，从而为下文分析它们两者各自的感知结果做一些铺垫。
3.1耳蜗和听觉神经
正常人的耳蜗中有大约3000个左右的纤毛细胞，它们分别被调谐在从20到20,000 Hz 之间的不同频率上。每一个纤毛细胞中有10到20个刺激听觉的神经纤维，它们将信息传向中枢神经系统。在一个聋耳中，听觉神经纤维的数目可能大大的减少。对于那些存活下来的纤维，他们可能有的也已经萎缩，或者树突和髓鞘损坏。听觉神经存活的状况和形式是与耳聋的病因和时间以及手术创伤等有关的。研究表明，长期有规律的电刺激可以有效地促进耳聋动物的残余听觉神经的存活，这也进一步证明了人工耳蜗对聋哑儿童早期介入治疗的作用。
3.2声学刺激和电刺激的不同
电刺激与声学刺激不同，它是通过表膜的极性的变化来兴奋听觉神经的。电刺激过程中既没有主动也没有被动的机械调谐过程，它的兴奋形式是由电场分布、耳蜗电极阻抗和神经组织的兴奋能力决定的。此外，声学刺激和电刺激还有另外两个明显的不同，从而导致了神经响应的明显不同结果。第一点不同是耳蜗压缩的损伤（由外耳纤毛细胞的活动导致）会使得电刺激的速率-强度函数比声学刺激变化得更急剧。第二点则是随机神经突触的缺乏将会在电激励的神经中产生一些高度同步电冲动。速率-强度函数可能对窄动态范围有影响，而高度同步响应则可能对耳蜗使用者的时域调制微细结构的检测起作用（详见心理物理学性能的相关章节）。
3.3电刺激的中枢神经响应
中枢听力神经系统在电刺激的作用下，其神经活动的剥夺和重新引入有着很强的可塑性。例如，耳蜗核内细胞会由于缺乏感觉刺激而萎缩，而当加入电刺激后它们又会恢复到正常大小。脑下丘对不同形式和周期的电刺激会产生不同的时域和空域特性响应。听觉皮质同样对电刺激有着完全不同于声学刺激的响应，它的响应在猫身上反映为获得性的、适宜的听力损失，其中后者的皮质活动明显减少。在动物身上发现的这一事实与人脑成像数据中获得的信息相吻合，人脑成像数据表明，语前聋者的皮质活动要明显少于语后聋者。更有趣的是，人脑成像还发现了在一些较好的人工耳蜗使用者的跨模式感知可塑性，即耳蜗使用者会借助视觉皮质来帮助完成听觉任务。
4心理物理学性能
因为人工耳蜗跨过耳蜗直接刺激听觉神经，所以很有必要对声学听力和电声听力的性能进行比较。我们着重比较两种听力方式在信号强度，频谱和时域处理方面到的不同点，因为它们不仅提供了研究电声听力的刺激方式和编码的关键信息，也间接反映出耳蜗处理在整个听觉系统中的作用。
4.1强度、响度和动态范围
一个正常人的听觉系统的听力动态范围为120dB，有多达200级的可辨声阶。相比之下，一个人工耳蜗使用者一般只有10-20dB的听力动态范围和20级可辨声阶。在声学听力中，声音响度是声音强度的幂函数，而在电声听力中，响度更接近于电流强度的指数函数。导致声学听力和电声听力这些不同性能的原因可能是由于缺少耳蜗处理的关系，也有人工耳蜗语音信号处理器的设计和适应方案方面的原因（见工程问题的相关章节）。
4.2频率，音调和音调构成
对于正常听觉者，频率信息似乎是由时间和位置机制来共同编码的。时间码反映了听觉神经跟踪并锁相频率范围高达5000 Hz的原声刺激信息的能力；位置码则反映了耳蜗将原声刺激分解成独立的子带信号的滤波能力。这些不同子带信号的中心频率与耳蜗上的不同位置相对应，而且这种对应关系在包括听觉表皮在内的整个听觉路径上都存在。这种频率-构造关系称作音调结构关系。在人工耳蜗中，时间码是通过变化刺激速率来模拟的，而位置码则是由电极位置来大致确定的。心理物理学数据显示，时间码限定范围是300到500 Hz，位置码则由电极插入深度，扭结程度和神经元存活情况等信息组成。
4.3时域处理
传统的时域处理方法包括时域整合，间隙检测和时域调制转移函数。人工耳蜗使用者的表现已经接近正常水平，甚至比正常人要稍微好一些。这里的“正常”通常是由于不正常的电声听觉信号强度处理导致的。例如，一个正常人的时域整合函数每两个周期（约100-200ms）会有一个大约3dB的倾斜。人工耳蜗的相关数据显示出一个类似的时间整合周期，但是它的时域整合函数斜率要小得多，每两个周期的倾斜仅有0.6 dB左右。这种原声刺激和电声刺激在倾斜度上的差异很有可能是由于人工耳蜗缺少耳蜗压缩的原因。有趣的是，这种压缩的缺少却有其有利于时域信号处理的地方，即它能使人工耳蜗使用者检测到比正常听力者所能检测到的5-10%的调幅信息更小的调幅信息（有时候1%或更小）。
图8以间隙检测作为最终的例子来说明时域和音调分辨率之间的相互影响。这些数据来源于五名Ineraid耳蜗使用者在单极模式下的最顶端电极信号。刺激原包括两个正弦标记信号，周期200ms，无倾斜。第一标记信号的频率固定为100Hz，而第二标记信号的频率在100到3000Hz之间变化（X轴）。对标准情况来说，两标记信号间是没有间隙的，但实际信号间总是含有间隙。这个间隙的初始值变化很明显，易于检测，但是，对于一个二间隔、定项选择的过程中，该值逐渐收敛于79.4%正确率值。实验中，所有的刺激都被调整到了最佳大小。图8说明了一种双重机制：在第二标记信号的频率同第一标记一样为100Hz时，间隙检测达其最小值4ms；然后，间隙值单调增大，直到第二标记频率达到300Hz 以上时，该值就维持在30Hz这一平坦值。从300到3000Hz之间的平坦区域说明人工耳蜗使用者再无法分辨300Hz以上的频率分量。
图8 频率间隙检测
5 语音处理的性能
语音是人类最重要的通信声音，从设备控制和产品生产到相应的声学和感知分析，语音的研究系统而深入。 事实上，人工耳蜗的“大脑”被称作语音处理器而非声音处理器正说明了语音研究的核心意义。 在前面有关语音处理器设计的章节已经提到，语音的感知可以通过基本的时域或频域信息来实现。 早期的研究致力于提取频域信息，但是由于现有的人工耳蜗的用户的频率信息处理能力已经大大减退了，所以这些研究并不成功（见心理物理学性能部分）。 近期的研究重点则是利用电刺激模式的强大时域处理能力来着重研究时域特征的提取和编码，尤其是编码时域包络信息和微细结构。
5.1 希尔波特包络和微细结构
首先我们给出时域包络和微细结构的数学定义，然后举一些例子来解释它们的含义。 这些定义都是以希尔波特变换为基础的，希尔波特变换由德国著名数学家希尔波特提出，他曾于1900年在巴黎国际数学大会上提出了著名的23个数学命题。
对于一个实信号，它对应的解析信号()r s t ()s t 可以表示如下：
()()()r i s t s t is t =+
其中i 是虚数符号（即-1的平方根值），()i s t 是()r s t 的希尔波特变换。 希尔波
特包络就是解析信号的幅度值：
)()()(22t s t s t a i r +=
希尔波特微细结构是cos φ(t)，其中φ(t) 是解析信号的相位：
)()(arctan
)(t s t s t r i =φ 希尔波特微细结构的瞬时频率是：
dt
t d f )(21φπ= 原始的实信号可以通过下面的公式恢复出来：
()r s t )(cos )()(t t a t s r φ=
为了能提供一些感性认识，我们看一下什么是一个正弦信号的希尔波特包络和微细结构。 例如正弦信号s r (t)=A cos (2πft) ，它的希尔波特变换就是它的正交信号，即s i (t)=A sin (2πft)。 我们可以通过一些简单的三角运算来证明一个正弦波的希尔波特包络就是它的信号幅度（A ），它的微细结构就是一个单位振幅的余弦波(cos (2πft))，其瞬时频率为（f ）。
图9是一个更加形象的例子，图中第一行是一个只含有幅度和频率调制音的刺激信号波形。 希尔波特包络就是其调幅信号（中间一行）；而希尔波特微细结构就是其调频信号（最后一行），瞬时频率开始慢，中间快，后面又慢下来。 另外，从这个例子可以看出希尔波特变换包络的变化比微细结构的变换相对要慢一些。
图9 任意信号的调幅和调频信息波形
5.2 时域和频域处理
令人遗憾的是，时域包络和微细结构并没有十分严格的定义，所以常常有人产生一些错误观点。 一种错误认识存在于声学和感知学之间，它来源于时域信息的函数定义和正常听力者通过时域和频域混合机制的明显感知结果的不同。
Rosen 根据幅度的变化情况定义了三种语音的时域信息：
（1）包络（2-50Hz ），（2）周期（50-500Hz ），（3）微细结构（500-1000Hz ）。 包络信息可能通过时域机制
被感觉到，微细结构则有可能通过频域机制被感觉到，而周期则可能是通过时频域两种机制共同感知的。
另一种错误认识与提取和编码时域信息的工程实现方法有关。一般来说，典型人工耳蜗中提取时域包络的方法是将刺激信号通过一个非线性设备，如半波或全波整流器，然后通过一个低通滤波器。低通滤波器的截止频率决定了包络、周期，甚至微细结构在包络提取器端的顺利输出。这样就有人误以为我们只要不断提高截止频率就可以获取想要的周期和微细结构信息。实际上，通过纯时域机制所能获取的幅度变化信息是有其感知上限的，另外，如果截止频率过高则会导致解调的非线性失真，而使低通滤波输出波形产生混叠。
第三种错误是由于人们忽略了人耳从宽带微细结构中恢复窄带包络的能力。一个著名的例子是幅度无限大冲击声具有高度的可识别性，这个实验中的宽带幅度信息被去除，但保留了过零点的微细结构信息。另一个例子是合成声听力研究，它同样也说明由语音微细结构和平坦噪声组成的合成包络在一起仍能有很高的识别性。图10的上图是一个语句的波形，下图则是由原始语音微细结构和噪声包络共同构成的一个一子带合成声。如预期的那样，该合成声和原始声的希尔波特包络之间呈现很低的相关性（r=0.13）。
-1 -0.8
-0.6
0 1
Time (ms)
A m p l i t u d e Original speech
0 Time (ms) A m p l i t u d e Noise envelope + original speech fine structure
图10 合成声实例研究分析图
然而，当我们将上述合成声通过窄带分析系统时却得到了一个完全不同的结果。 图11的上图和下图分别给出了原始语音信号和合成声信号通过16个窄带滤波器提取的16个子带希尔波特包络。 我们可以很明显的看出，合成声的窄带包络和原信号有着很高的相关性，16个子带的平均相关性约是0.44，取值在高频子带的0.68到中频子带的0.15之间变化。 我们注意到相关性较低的子带，在其原始信号的对应子带中不是能量分布过低（如子带9-11）就是能量分布过高（如子带1）。 换句话说，即使合成声的宽带包络完全不能恢复出原始语音信号包络，听觉神经也至少可以部分地恢复出原始信号的窄带包络。 感知研究表明，这些恢复出来的窄带包络可以提供相当于原始宽带微细结构至少一半以上的识别能力。
1
Time (ms)
2
3
4
5
6
7
8
9
Original speech envelope
1
Time (ms) 2
3
4
5
6
7
8
9
Noise envelope + original speech fine structure
图11 合成声信号窄带包络分析
5.3 语音识别
我们通常将语音识别作为正常听觉对象的频带数目的函数和人工耳蜗对象电极数目的函数来进行衡量。 对于复杂的语音材料，3个频带的时域信息已经足够实现几乎完美的语音识别。 但令人惊讶的是，多达22个内插电极的人工耳蜗对象其使用性能表现几乎跟只有4-10个电极一样。
图12给出了一组IEEE 简单句子的识别百分率作为频带数目（X 轴）的函数曲线，实验条件分别是正常听力对象在安静和10dB 信噪比的两种情况。 与以往的研究结果不同的是，这个实验的干扰是另一个话音。 同时，图上还标出了9名人工耳蜗对象的平均识别性能，横线表示识别率，竖线指示其相对应的频带
数目。
图12 简单句子识别百分率
上图反映出的几个要点如下。第一，对于这些简单的句子，要在安静环境下达到90%正确的稳定识别至少需要16个以上的子带。在噪声环境下，各点的识别性能都下降了15-20个百分点，除1子带和2子带出现地板效应的情况。第二，在安静环境，人工耳蜗对象的识别性能在70%是正确率左右，对应于正常听觉对象10个频带时的表现。然而，在噪声环境下，他们的识别能力却下降到10%正确率左右，对应正常听觉对象4个频带时的表现。第三，我们同样发现，正常听觉对象在这样的10dB信噪比情况下识别原始的未经处理的句子时可以达到几乎最好的识别效果（约98%的正确率），而对于处理过的句子，即使是由32子带信息构成的句子的识别率也仅是达到75%左右。这说明我们必须将每个子带的微细结构信息编码才可能更好的改善噪声环境下的识别性能。
5.4双边人工耳蜗及联合声电刺激
为了能提高人工耳蜗在噪声环境下的性能，近期一些研究人员正试图开发和利用双边人工耳蜗和联合声电刺激等一些新的技术。早期的研究常把好耳效应误当作是真正的双耳效应。好耳效应是一种物理效应，它由头部阻挡所导致一边耳朵的收听信噪比比另一边要高，而真正的双耳效应是一种基于复杂神经处理的生理效应。近期的研究已经基本摈弃了好耳效应的作用，而越来越多地证明了小而不均匀的双耳效应才是真正能改进噪声环境下声音位置识别和语音识别性能的主要因素。虽然双耳人工耳蜗的商业需求很大，但是由于现有的科学水平仍旧停留在使用两个人工耳蜗来构成一个双耳耳蜗的阶段，这对于本身已经价格不菲的单个人工耳蜗来说，双耳耳蜗的成本自然是一个很严峻的问题。
在提高人工耳蜗的性能研究方面，另一个逐渐活跃起来的领域是联合声电刺激的研究。这种联合刺激方式可以通过在一边耳使用普通人工耳蜗，另一边耳
人工耳蜗市场分析报告 目录 一、人工耳蜗概述 (2) 二、人工耳蜗与助听器区别 (4) 三、耳聋人数快速上升，耳聋损害将持续上升 (6) 四、世界范围内主要生产厂商 (7) 五、政策支持人工耳蜗发展 (9) 六、力声特有望成为进口替代受益者 (10) 七、人工耳蜗市场估算 (11)
一、人工耳蜗概述 人工耳蜗是一种替代人耳功能的电子装置，它可以帮助患有重度、极重度耳聋的成人和儿童恢复或提供听的感觉。重度、极重度耳聋患者是指双耳听阈大于90 分贝听力级以上，配戴大功率助听器无效的人。人工耳蜗技术开始于50 年代，经过数十年的发展，特别是随着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。 在一个正常的听觉过程中，声波从外耳经由中耳到达耳蜗，在那里声信号被转换成电脉冲传向大脑。大多数的严重听力损伤病例都有耳蜗声电转换功能损坏这一问题存在。人工耳蜗恰恰是跨越了这一个自然转换过程，而直接用电脉冲来刺激听觉神经。所以，人工耳蜗起
到了模拟和替代从外耳到内耳的整体听觉功能的作用。 人工耳蜗包括：体外构件部分，体内植入部分。体外部件包括：麦克风、言语处理器和发射线圈。 体内构件包括：接收线圈和电极序列。麦克风拾取声信号，并将声信号传入言语处理器，体外的言语处理器指令以射频信号的方式传入体内感应器，这种信号经听神经中枢端传入脑干的耳蜗核，并进一步产生听觉。这种体内体外分离的工作原理免除了两者之间的物理连接，从而降低了感染的机会。 需要明确的是：人工耳蜗的作用是将声音信号传导到耳蜗，并不是完全替代耳蜗。若耳蜗完全损坏，也无能为力。
人工视网膜技术原理及应用 如果用数码相机来做类比，人眼的角膜和晶状体就相当于镜头，眼球后方的视网膜是感光器件，视神经等同于连接感光器件和存储卡之间的线路，而大脑后部的视觉皮层则是存储卡和后期处理软件。色素性视网膜炎或老年性黄斑变性这样的疾病会让视网膜失去功能，让这部相机无法感知任何图像;而美国的第二视觉(Second Sight)公司，正在尝试用电子器件替换失去功能的视网膜，帮助这些患者重新获得基本的视觉。 这种技术，就是人工视网膜技术。它和人工耳蜗的原理类似使用电流刺激依然完好的神经，让大脑能够接收到信号并认为感官依然在正常工作。在过去的20多年里，已经有数十万人通过人工耳蜗获得了听力，但是人工视网膜的进展却有些停滞不前。 这是因为视觉系统复杂得多。我们所获取的信息中，有大约80%来自于视觉。人们至今也无法制造出性能堪比人眼的照相机，而感光细胞和视神经之间的精确对应关系也还是个谜。再考虑到技术的限制人工视网膜芯片的大小一般只有数平方毫米，厚度只有不到100微米想获得如人眼般精确的视觉，是相当困难的事情。 虽然早在1924年，人们就已经发现使用电刺激作用于视觉皮层时会产生幻视觉，但是直到1967年，植入视觉皮层的人工视觉装置才被开发出来。但是，这种方式产生的视觉质量很差，对这一领域的研究也开始逐渐由视觉皮层植入转向视网膜植入。在过去的30年里，许多研究机构和厂商都投入到这一领域当中，研究思路也分成了两类：视网膜下植入和视网膜外植入技术。 视网膜下植入技术是将芯片植入到视网膜神经感觉上皮和色素上皮之间的区域，代替光感细胞感受光照，直接利用视网膜本身的编码和解码机制来将电信号转化成视觉。它依然利用患者自身的镜头，就像是为数码相机换一块感光器件一样。这种技术需要外接供能单元，手术难度高，使用范围较小，但是不用外挂一部摄像机。视网膜下植入技术的主要研究者有芝加哥大学Alan Chow的研究小组和德国图宾根大学的Eberhart Zrenner小组等。图宾根大学已经开发出了这种设备的原型，它有1500个电极，用耳后的无线电源供电，而且该小组已经进行了十例植入试验。
关键词:人工视网膜技术感光器件光点人工耳蜗存储卡 如果用数码相机来做类比，人眼的角膜和晶状体就相当于镜头，眼球后方的视网膜是感光器件，视神经等同于连接感光器件和存储卡之间的线路，而大脑后部的视觉皮层则是存储卡和后期处理软件。色素性视网膜炎或老年性黄斑变性这样的疾病会让视网膜失去功能，让这部相机无法感知任何图像;而美国的第二视觉(Second Sight)公司，正在尝试用电子器件替换失去功能的视网膜，帮助这些患者重新获得基本的视觉。 这种技术，就是人工视网膜技术。它和人工耳蜗的原理类似—使用电流刺激依然完好的神经，让大脑能够接收到信号并认为感官依然在正常工作。在过去的20多年里，已经有数十万人通过人工耳蜗获得了听力，但是人工视网膜的进展却 有些停滞不前。 这是因为视觉系统复杂得多。我们所获取的信息中，有大约80%来自于视觉。人们至今也无法制造出性能堪比人眼的照相机，而感光细胞和视神经之间的精确对应关系也还是个谜。再考虑到技术的限制—人工视网膜芯片的大小一般只有数平方毫米，厚度只有不到100微米—想获得如人眼般精确的视觉，是相当困难的事情。 虽然早在1924年，人们就已经发现使用电刺激作用于视觉皮层时会产生幻视觉，但是直到1967年，植入视觉皮层的人工视觉装置才被开发出来。但是，这种方式产生的视觉质量很差，对这一领域的研究也开始逐渐由视觉皮层植入转向视网膜植入。在过去的30年里，许多研究机构和厂商都投入到这一领域当中，研究思路也分成了两类：视网膜下植入和 视网膜外植入技术。 视网膜下植入技术是将芯片植入到视网膜神经感觉上皮和色素上皮之间的区域，代替光感细胞感受光照，直接利用视网膜本身的编码和解码机制来将电信号转化成视觉。它依然利用患者自身的“镜头”，就像是为数码相机换一块感光器件一样。这种技术需要外接供能单元，手术难度高，使用范围较小，但是不用外挂一部摄像机。视网膜下植入技术的主要研究者有芝加哥大学Alan Chow的研究小组和德国图宾根大学的Eberhart Zrenner小组等。图宾根大学已经开发出了这种设备的原型，它有1500个电极，用耳后的无线电源供电，而且该小组已经进行了十例植入试验。 而视网膜外植入技术则是将电极阵列紧贴于视网膜外表面，用眼外传来的信号直接刺激神经细胞，相当于完全替换了镜头和感光器件。这一领域的主要研究者有德国波昂大学、美国霍普金斯大学、麻省理工学院和哈佛大学，以及南加州大学的多汉尼(Doheny)眼科研究所。第二视觉公司的人造视网膜技术，就是在多汉尼研究所的基础上开发的。 1998年，Robert Greenberg博士和Sam Williams一起创建了第二视觉公司。Sam自己就是一位色素性视网膜炎的患者，对这一领域的公共研究丧失了信心，所以决定自己开发能投入商业化的人工视网膜设备。Sam于2009年去世，没有来得及等到自己目标实现的那天。但是他的遗产将会造福许多人。 Argus是希腊神话中百眼巨人的名字。以它为名的人造视网膜系统由一个小摄像头、一部微型计算机和一些无线通讯工具组成。2002年，在南加州大学多汉尼眼科研究所一项发明的激励下，Argus I被开发出来，它有16个电极。在2002到2004年间，共进行了6例试验性的植入手术。这些患者拥有了简单的光感，能判断物体的移动，能从背景里分辨出 物体。 对于这类技术来说，拥有越多的电极，就能看到更多的点。现在的Argus II有了60个电极。从2006年至今，它已经让40名患者重新获得了基本的视力，其中一些人已经能够区分物体、形状，甚至阅读大字印刷的印刷品。虽然使用者需要经过一定程度的训练才会理解视野里的光点意味着什么，但是总比在漆黑的世界里摸索要好。 Argus II不是治疗失明的方法，而只是治疗一些特定视网膜疾病的方法。据世界卫生署组织的统计，全球视障人口超过
有关人工耳蜗的初步行业研究 一、人工耳蜗概述 什么是人工耳蜗 人工耳蜗（cochlear implant system），又称人造耳蜗、电子耳蜗，是一种替代人耳功能的电子装置，它可以帮助患有重度、极重度耳聋的成人和儿童恢复或提供听的感觉。这里的重度、极重度耳聋患者是指双耳听阈大于90分贝（dBHL）听力级以上，配戴大功率助听器无效的人。 耳聋分类 人工耳蜗的工作原理 与助听器等其它类型的听觉辅助设备不同，人工耳蜗的工作原理不是放大声音，而是位于耳蜗内、功能尚完好的听神经施加脉冲电刺激。 在一个正常的听觉过程中，声波从外耳经由中耳到达耳蜗，在那里声信号被转换成电脉冲传向大脑。大多数的严重听力损伤病例都有耳蜗声电转换功能损坏这一问题存在。人工耳蜗恰恰是跨越了这一个自然转换过程，而直接用电脉冲来刺激听觉神经。所以，人工耳蜗起到了模拟和替代从外耳到内耳的整体听觉功能的作用。
人工耳蜗包括：体外构件部分，体内植入部分。体外部件包括：麦克风、言语处理器和发射线圈。体内构件包括：接收线圈和电极序列。麦克风拾取声信号，并将声信号传入言语处理器，体外的言语处理器指令以射频信号的方式传入体内感应器，这种信号经听神经中枢端传入脑干的耳蜗核，并进一步产生听觉。这种体内体外分离的工作原理免除了两者之间的物理连接，从而降低了感染的机会。 需要明确的是：人工耳蜗的作用是将声音信号传导到耳蜗，并不是完全替代耳蜗。若耳蜗完全损坏，也无能为力。 人工耳蜗发展历程 人工耳蜗技术开始于上世纪50年代，经过数十年的发展，成为目前全聋患者恢复听觉的惟一有效的治疗方法。 在2009年之前，主流的各种人工耳蜗都采用传统的声音包络编码（振幅提取）。但该策略因忽略了声音的低频精细结构，所以在噪音下的言语识别、汉语声调以及音乐欣赏方面存 人工耳蜗植入体 人工耳蜗言语处理器 人工耳蜗工作原理
电极对于人工耳蜗植入者的重要性 最近有条新闻特火，一度引起热议。说的是世界著名研究性大学麻省理工学院联合了几家 医院和专家学者，发布了一个非常振奋人心的消息：他们已经发现了一种分离小鼠内耳干 细胞，并将其转化为听觉毛细胞的方法，用于治疗感音神经性耳聋，并将于今年（2018年）开始人体测试。 这话说的是什么意思呢？说的是研究人员发现了一种药物组合，可以促进内耳干细胞增殖，并将他们转化为听觉毛细胞，从而帮助听力损失、尤其是感音神经性聋的人重获听觉。说 的再直白点，这种药有望让人工耳蜗植入者“摆脱”人工耳蜗来聆听世界！ 我们每个人每只耳朵从出生就有大约15000个毛细胞，看上去似乎超级多，但这些毛细胞 一旦损坏，是不能再生的。之所以有很多人会出现感音神经性耳聋，就是由于耳蜗听觉毛 细胞减少或损伤导致功能丧失所致的。 如果现在有一种药物可以扩大内耳中另外一种细胞（支持细胞）的数量，并把它们转化为 听觉毛细胞，就可以重获听力，这当然是所有患者都渴求的。 那么，问题来了。目前这类药物尚处于试验阶段，虽说今年就要投入人体测试，但真到临 床应用还有很长的路要走。在这之前我们要怎么办？干等着？显然不靠谱，治疗耽误不起；做人工耳蜗手术？这是必然。但会伤害耳蜗精细结构的电极你还会选吗？ 为什么这么说？要知道，耳蜗呢，只有黄豆粒大小。而听觉毛细胞也好、支持细胞也罢， 都长在耳蜗内，且大多分布在基底膜上，这些，全部都是耳蜗的精细结构，可以想见它们 是有多细微、多精致。 人工耳蜗手术，一个必须的环节，就是将电极植入耳蜗，一根细小狭长的电极，要“穿越”大半个耳蜗，代替我们耳蜗中受损的毛细胞来刺激螺旋神经节细胞，从而使声音经听神经 传给大脑。 那么，电极在植入过程中及植入后，会不会碰触、压迫、剐蹭耳蜗的精细结构导致损伤， 就成了关键问题。因为，精细结构一旦遭到破坏，就是毁灭性的、不可逆转的，就算药物 经过临床测试投入使用，也用不上了。 现在市面上的电极有几种，大致可分为直电极、弯电极和预弯电极。直电极相对粗硬，植 入时需要较大的力度，而且要紧贴着鼓阶外侧壁，这样无疑会划伤外侧壁，甚至捅破基底膜、骨螺旋板，试问，基底膜都破了，毛细胞、支持细胞还能残存吗？预弯电极也存在这 个问题，但由于前端略弯曲，植入时的破坏力要小于直电极；而弯电极的前端弯度很大， 植入时会紧贴蜗轴损伤骨壁，植入后电极会一直贴在蜗轴上，长时间压迫蜗轴，容易损伤 蜗轴骨壁从而破坏分布在蜗轴上的螺旋神经节细胞，而螺旋神经节细胞恰恰是声音传递过 程中非常重要的一环，它们受到伤害，声音要如何传递？！ 不得不说，美国AB是专门为保护耳蜗精细结构、呵护残余听力而设计的MS电极，从根本上解决了所有可能的伤害问题。它的柔软度刚刚好，无论是植入中还是植入后，都恰到好 处地避开了所有与耳蜗内部精细结构可能的接触和损伤，它独有的悬浮植入，既不贴紧鼓 阶外侧壁，又不抱紧蜗轴，始终悬浮在鼓阶中间，最大限度地保护了耳蜗的精细结构，为 不久的将来药物再生毛细胞、不依赖人工耳蜗重获听力提供了极大可能。
2012年人工耳蜗市场 分析报告
目录 一、人工耳蜗概述 (3) 二、人工耳蜗与助听器区别 (5) 三、耳聋人数快速上升，耳聋损害将持续上升 (7) 四、世界范围内主要生产厂商 (8) 五、政策支持人工耳蜗发展 (10) 六、力声特有望成为进口替代受益者 (11) 七、人工耳蜗市场估算 (12)
一、人工耳蜗概述 人工耳蜗是一种替代人耳功能的电子装置，它可以帮助患有重度、极重度耳聋的成人和儿童恢复或提供听的感觉。重度、极重度耳聋患者是指双耳听阈大于90 分贝听力级以上，配戴大功率助听器无效的人。人工耳蜗技术开始于50 年代，经过数十年的发展，特别是随着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。 在一个正常的听觉过程中，声波从外耳经由中耳到达耳蜗，在那里声信号被转换成电脉冲传向大脑。大多数的严重听力损伤病例都有耳蜗声电转换功能损坏这一问题存在。人工耳蜗恰恰是跨越了这一个自然转换过程，而直接用电脉冲来刺激听觉神经。所以，人工耳蜗起
到了模拟和替代从外耳到内耳的整体听觉功能的作用。 人工耳蜗包括：体外构件部分，体内植入部分。体外部件包括：麦克风、言语处理器和发射线圈。 体内构件包括：接收线圈和电极序列。麦克风拾取声信号，并将声信号传入言语处理器，体外的言语处理器指令以射频信号的方式传入体内感应器，这种信号经听神经中枢端传入脑干的耳蜗核，并进一步产生听觉。这种体内体外分离的工作原理免除了两者之间的物理连接，从而降低了感染的机会。 需要明确的是：人工耳蜗的作用是将声音信号传导到耳蜗，并不是完全替代耳蜗。若耳蜗完全损坏，也无能为力。
人工耳蜗植入手术的配合探讨 发表时间：2016-03-09T10:17:44.667Z 来源：《健康世界》2015年21期作者：江平 [导读] 江苏省南京市江宁区南京同仁医院人工耳蜗植入术是一种精细手术，手术过程中的配合对患者术后的恢复具有重要的作用，并且提高了手术成功率。 江苏省南京市江宁区南京同仁医院 210000 摘要：目的：分析人工耳蜗植入手术的配合。方法：对我院2014年5月-2015年5月实施人工耳蜗植入手术患者26例的手术过程进行回顾性分析，探讨手术配合。结果：26例患者均顺利完成人工耳蜗的植入手术，经检测效果正常，术后未出现并发症。结论：人工耳蜗植入术是一种精细手术，手术过程中的配合对患者术后的恢复具有重要的作用，并且提高了手术成功率。 关键词：人工耳蜗；植入手术；配合 人工耳蜗，俗称电子耳蜗，是一种能够模拟耳蜗功能的声电换能助听装置，有两个装置，分别是体内植入和体外佩戴[1]。使用人工耳蜗的人群为双耳极重度感音神经性耳聋者，从而使他们重新获得听觉。本研究对2014年5月-2015年5月在我院实施人工耳蜗植入术患者的手术配配合情况进行分析，现将分析结果报道如下。 1资料与方法 1.1一般资料 将我院2014年5月-2015年5月的实施人工耳蜗植入手术的患者26例作为观察对象，男患者15例，女患者11例，年龄在2-14岁之间，平均年龄为（6.8±2.3） 岁。所有患者均为重度感音性耳聋，经听力评估和影像学检查，患者体征情况均符合《人工耳蜗植入工作指南》中的手术标准。 1.2手术方法 患儿在麻醉后，术耳向上，做弧形切口，乳突腔暴露后作轮廓化，在暴露的砧骨短脚尖位置进入面隐窝，通过面隐窝进入圆窗。用电钻在圆窗龛前方磨开耳蜗骨阶，植入人工耳蜗。在固定完成后，缝合伤口，在术后进行电极阻抗及神经反应遥测技术监测。 1.3手术配合 1.3.1术前准备 人工耳蜗植入手术的手术室要宽敞、避光较好，为避免患者在手术后发生颅内感染的情况，要在手术前对使用的仪器和物品进行彻底的消毒，检查手术需要使用的仪器是否性能正常。由于人工耳蜗植入手术一项特殊的手术，需要使用显微镜、电钻、面神经监护仪等仪器，因此，为保证手术的顺利，在器械的准备上，要全面，包括乳突手术包、进口显微镜、电钻两套及规格不同的钻头，单、双极电凝、面神经监护仪、乳突牵开器、人工耳蜗植入器械、骨蜡、明胶海绵、小洞巾、20ml注射器等。 1.3.2术中配合 术中配合包括巡回护士的配合和洗手护士的配合。巡回护士的配合包括以下几点，一是在手术前对患者进行访视工作，安抚患者及家属的情绪，最大限度的减少患者及家属对手术的担心，与患者及家属建立相互信任的关系。二是做好术前的准备工作，检查患者是否签署手术同意书，为患者做好麻醉、用药、皮肤准备，告知患者在手术前禁食、禁水。在没有错误的情况下，协助麻醉师为患者进行麻醉工作，留置导尿管。调整患者的姿势，让患者耳枕顶侧，但不要使操作的对侧造成压缩，保证患者的姿势能够满足手术操作的要求。三是调整手术显微镜、电钻、电凝器等各种仪器的位置，连接后调整适合手术的功率，保证仪器正常运行[2]。四是在手术中对手术间内的人员进行提醒，不要碰到手术床。检测患者的面部神经，防止面部神经在手术过程中受到损伤，在电极插入耳蜗后，观察患者的面部肌肉和表情。五是人工耳蜗植入手术是新型手术技术，手术要严格做到无菌操作，为方便其他人员学习，护士打开摄像系统，将手术过程传输到电教室，供其他人学习[3]。六是人工耳蜗植入体，在手术前护士做好核对工作，检查包装质量。生产日期，中文表示，确保是在合格期内。将用后的植入物条形码粘贴在护理护理单的背面，以便日后追溯[4]。在手术医生造成耳蜗接收器骨床和人工耳蜗植入孔后，将人工耳蜗植入体递给医生或器械护士时，要小心谨慎，避免造成植入体的污染或损坏。在手术结束后，将患者送入苏醒室。 洗手护士的配合要点如下，一是协助医生做好消毒工作，上号显微镜套，将无菌贴膜贴附在术野表面，连接输液器，固定电钻、电凝等，按照顺序插入信袋内。二是熟悉手术台上药物，做好标记，防止使用时发生差错。对手术的步骤熟悉，熟练掌握手术器械的使用顺序和使用方法，根据手术情况，随时更换手术器械并及时递给手术医生。器械的拿取要轻拿轻放，在使用后能够放回原位。三是清点工作严格按照制度进行，防治器械、敷料遗留。四是熟练掌握电钻使用事项避免对患者的面神经造成损伤。 1.3.3术后护理 患者在手术后全麻苏醒时，要将患侧肩下的体位垫取出，调整患者的体位，保证患者呼吸道的通常，为患者做好保暖工作，观察患者生命体征、瞳孔、意识的变化情况，如果患者在苏醒期出现躁动情况，要进行约束，防治出现坠床的情况，保证患者静脉通道的通畅。 2结果 26例患者均顺利完成手术，未出现电极脱落、感染、出血、面神经损伤等并发症，电极阻抗和神经反应测试均显示正常，达到手术预期效果。 3讨论 人工耳蜗植入手术是一项精细的显微手术，熟练的手术配合时保证手术成功的关键。对在我院行人工耳蜗手术26例患者在手术中的配合进行分析，总结在手术配合要做到以下几点。 3.1手术要严格按照无菌操作进行。无菌操作能够防止患者出现颅内感染并发症的情况，为保证手术的成功，手术操作室要保证无菌，控制操作人员的数量、在手术操作室内的流动，从而在源头上为患者提供干净、稳定的环境。 3.2操作仪器、设备要完好。在手术前后要对操作仪器设备进行检查，保证仪器是经过消毒处理，设备包装完好无损在保质期内，在检查过程中要遵守无菌操作规定，防止发生医源性感染，在测试仪器时要注意显示器电源线和电气安全[5]。
群英荟萃比利时，小耳蜗里论乾坤 ——第十五届世界人工耳蜗大会参会感闻 北京同仁医院 崔丹默 6月27日-29日，人工耳蜗行业最大的学术盛会-世界人工耳蜗大会在比利时安特卫普召开。世界耳人工耳蜗大会是讨论人工耳蜗及相关科技最新动态的高水准、全面的大会。自1987年在德国迪伦首次召开以来，今年已是第15次会议，2000余人参会。30年来，在推动人工耳蜗科技进步、行业发展、全球学术交流中发挥重要作用。 自20年前工作开展以来，我国的人工耳蜗植入数量快速增长，目前每年植入例数占全球10%，拥有近100家人工耳蜗植入中心，近200名手术医生。中国人工耳蜗手术专家约38人参加本次会议。随着我国人工耳蜗临床工作的广泛深入开展，大量病例和经验的积累传承，中国专家的临床和科研水平越来越得到国际同仁的广泛认可赞誉。中华医学会耳鼻咽喉头颈外科分会主任委员，北京协和医院耳鼻咽喉头颈外科主任高志强教授受邀就双侧植入相关研究作学术报告。除此之外还有十余名中国专家受邀作学术报告，进行交流。从以前单纯带耳朵去听去学，到现在越来越多的专家参与学术报告，谈我们的研究，分享我们的经验，参与疑难病例手术演示，这是我们中国人工耳蜗工作走向国际化的表现，是巨大的进步。除以下图片外，还有来自上海第九人民医院，北京解放军总医院，北京大学第三医院的多名专家受邀发言。 取得进步固然可喜，但他山之石，可以攻玉，全球同仁的智慧，最新研究动态，更值得我们广泛关注借鉴。为了更加全面地将本次大会上新动态分享给大家，特对会议热点进行整理如下。本次会议聚焦人工耳蜗相关基础科学、听力学和客观测试相关研究、儿童人工耳蜗手术和效果、成人人工耳蜗手术和效果术、有源中耳植入和骨导听力植入、儿童和成人康复、医学经济相关问题、伦理及临床管理等。 中华医学会耳鼻咽喉头颈外科分会主委、北京 协和医院高志强主任做双侧植入学术报告 北京协和医院陈晓巍主任做听力植入学术报告 北京同仁医院李永新主任及团队受邀发言并做疑难病例手术演示
人工耳蜗植入工作指南(2013) 人工耳蜗是一种可以帮助听力障碍人士恢复听力和言语交流能力的生物医 学工程装置，人工耳蜗植入是医学和康复领域中的一项新技术且随着科技发展不断更新，因此在适应证选择、术前评估、手术、术后调机和听觉言语康复等方面都需要一份可供参考的指南。 我们在2003 版的基础上参考大量国内外相关文献，对指南进行了较全面的修订，旨在为从事此项工作的临床医生、听力和言语康复等相关领域的工作者提供指导性意见，进一步规范中国的人工耳蜗植人工作，提高整体治疗康复效果。 人工耳蜗植入涉及到医学、听力学、生物医学工程学、教育学、心理学和社会学等诸多领域，需要医师、听力学家、言语病理学家、言语治疗师、康复教师、工程技术人员及家长等共同组成人工耳蜗植入小组，协同开展工作。 适应证的选择 一、患者的选择标准 人工耳蜗植入主要用于治疗双耳重度或极重度感音神经性聋。适应证的选择 1．语前聋患者的选择标准：①植入年龄通常为12 个月-6 岁。植入年龄越小效果越佳，但要特别预防麻醉意外、失血过多、颞骨内外面神经损伤等并发症。目前不建议为 6 个月以下的患儿植人人工耳蜗，但脑膜炎导致的耳聋因面临耳蜗骨化的风险，建议在手术条件完备的情况下尽早手术。 6岁以上的儿童或青少年需要有一定的听力言语基础，自幼有助听器配戴史和听觉言语康复训练史。②双耳重度或极重度感音神经性聋。经综合听力学评估，重度聋患儿配戴助听器 3 -6 个月无效或者效果不理想，应行人工耳蜗植入；极重度聋患儿可考虑直接行人工耳蜗植入。 ③无手术禁忌证。④监护人和／或植入者本人对人工耳蜗植入有正确的认识和适当的期望值。⑤具备听觉言语康复教育的条件。 2．语后聋患者的选择标准：①各年龄段的语后聋患者。②双耳重度或极重度感音神经性聋，依靠助听器不能进行正常听觉言语交流。③无手术禁忌证。④植入者本人和／或监护人对人工耳蜗植入有正确的认识和适当的期望值。 二、手术禁忌证 1．绝对禁忌证：内耳严重畸形，例如Michel 畸形；听神经缺如或中断；中耳乳突急性化脓性炎症。
人工耳蜗植入术护理 刘芝红,嵩丽梅,胡凤芝,李红淑 (黑龙江省医院,黑龙江哈尔滨150036) 摘要:目的全国约有20 万聋哑人,让他们从无声世界到有声世界来,能开口说话,这是我们每一位工作人员的心声。结果实践证明,安装人工耳蜗的患儿术后听力及语言能力都有极大改善,他们的学习理解能力及语言表达能力都有很大提高,从而极大地改善了他们的生活质量,让他们重返有声世界,享有美好人生。结论积极有效地术前、术后护理工作,可使安装人工耳蜗植入手术病人建立良好的自信心。为预防和发现术后并发证提供重要资料,从而达到满意疗效。 关键词:护理学;聋哑证;人工耳蜗;护理;语言处理器 学科分类代码: 32017120 中图分类号: R473176 文献标识码: B 文章编号: 1004 - 5775 (2005) 02 - 0145 – 02 人工耳蜗,是模拟人耳蜗毛细胞功能设计制造的一种声电换能器,由体内和体外两部分组成,它的植入体薄而坚硬,厚度< 4 mm ,为生物陶瓷外壳,硬度与人的骨骼相当,安全性能好,具有柔软的电极及深层的电极配置,植入电极既能深达蜗尖,覆盖更多耳蜗区域,增强对语调节奏元音的辨别力,收到很好的听觉效果,同时又不损伤耳蜗内结构。
1 临床资料 我院于2003 - 07 - 16 与澳地利人工耳蜗公司联合成立“黑龙江省医院人工耳蜗植入中心”,率先填补了省内空白,至2004 - 04 共做10 例患儿,其中男性7 例,女性 3 例,平均年龄在3～10 岁之间。 2 研究对象与方法 2.1研究对象 人工耳蜗可以帮助各种年龄患者,包括先天性和后天性耳聋患者。耳聋时间越短,人工耳蜗植入效果越好。对那些先天性聋哑病人,年龄在18 个月～17 岁之间,智力发育正常,听力损失在95 dB 以上,助听器不能奏效,且无手术禁忌证的,可尽早实施手术,因为在 4 岁之前处于语言形成黄金期,早期植入对儿童语言学习意义重大。 2.2手术方法 在全麻下,颅脑显微外科基础上,将“人工耳蜗” 埋入患儿的耳蜗内,切口为耳后颞枕部S 切口。 3 护理内容 3.1 术前护理 人工耳蜗是一项新技术,所以,做好患儿家长的术前咨询工作尤为重要,这就需要专科护士必须快速掌握电子耳蜗的构造及原理、手术方法以及术前必须做的有价值的检查,等等。 术前应按全麻准备,术前1 d 应用抗生素,如海他欣,并完善相关检查: ①专科检查:术前做纯音试验、CT ,磁共振检查,这对手术成功与否有直接关系。 ②纯音试验电测听:这个检查主要是检查患儿听力损害程度及残余听力,正常听力 5 dB 或0～10 dB ,突聋重者在40 dB ,而聋哑患者则在100 dB 以上,这
Trends in Cochlear Implant(CN) 人工耳蜗的发展趋势 Fan-Gang Zeng, John-Yuhan Bai Hearing and Speech Research Lab Department of Otolaryngology, Department of Biomedical Engineering University of California, Irvine 摘要 当今世界上有超过6万人在使用人工耳蜗来恢复功能性听力。虽然它们在不同个体上的性能差异依然很大，但平均来说，大部分使用者都可以通过人工耳蜗在安静环境下进行顺畅的电话交谈。使用人数和科技文献的数量的指数性增长，证实了人工耳蜗已经发展成为一个成熟的领域。本文着重从心理物理学，语音，音乐和认知表达这几个角度，来阐述现今与人工耳蜗相关的声学、临床医学、工程学、解剖学和生理学方面的发展概况。本文也报告了一些在人工耳蜗的术前评估、调试协议、信号处理和术后康复方面的临床和实验发展趋势。最后向读者描绘了一幅人工耳蜗未来不断扩大的发展蓝图，它将综合助听器，中耳装置和人工耳蜗这三个独立而又相互补充的部分来实现一个完整的听力损失解决方案。 关键词：人工耳蜗，信号处理
目录 人工耳蜗信号处理方法的研究 (1) 1 简介： (3) 1.1人工耳蜗的历史 (3) 1.2现状 (4) 2 工程问题 (6) 2.1系统设计 (6) 2.2语音信号处理器 (7) 2.3电极 (10) 2.4遥测采集技术 (11) 2.5调试系统 (12) 3 解剖学和生理学问题 (12) 3.1耳蜗和听觉神经 (13) 3.2声学刺激和电刺激的不同 (13) 3.3电刺激的中枢神经响应 (13) 4 心理物理学性能 (13) 4.1强度、响度和动态范围 (14) 4.2频率，音调和音调构成 (14) 4.3时域处理 (14) 5 语音处理的性能 (15) 5.1希尔波特包络和微细结构 (15) 5.2时域和频域处理 (16) 5.3语音识别 (19) 5.4双边人工耳蜗及联合声电刺激 (20) 5.5说话人和音色的识别 (22) 6 音乐欣赏性能 (22) 6.1节拍和节奏 (23) 6.2音调、间隔和旋律 (23) 6.3音品和乐器 (24) 7 感知性能 (25) 8 发展趋势 (25) 8.1临床问题 (25) 8.2下一代人工耳蜗 (26) 8.3前景 (26)
人工耳蜗救助项目 申请表 听障儿童XX： 出生日期：年月日 填表日期：年月日 XX省残疾人联合会印制
填报说明 一、此表为人工耳蜗救助项目申请专用表，用蓝色、黑色签字笔或钢笔完整填写表中各项内容，如有缺项、漏项视为无效申请。 二、此表所列个项内容要求如实填写，所提供材料真实有效，否则将被取消申请资格。 三、此表由十五项内容组成，具体填写要求说明如下： （一）第一和第二两项由听障儿童法定监护人根据自身情况如实填写，其中“家庭年人均收入”指家庭上年度总收入【1】除以家庭总人口。 （二）第三和第四项由专业人员协助听障儿童法定监护人如实填写。 （三）第五至第七项由听障儿童法定监护人提供家庭户口、XX、家庭收入证明【2】原件，由项目工作人员对上述内容与原件进行核对、确认并签字后粘贴至指定位置，视为有效。 （四）第八至十三项由听障儿童法定监护人提供项目指定筛查机构或定点手术医院出具的检查结果，项目工作人员应对其进行核对、确认后粘贴至指定位置，核对签字有效。 说明：以填表日期计算，八至十项要求提供6个月以内的检查结果；十二、十三项要求提供3个月内的检查结果，超过时间要求视为无效结果。 （五）第十五项由专业人员根据听障儿童实际情况填写并核对准确后签字有效。 四、报送要求
（一）此表需由本省填写“省残联推荐意见”，经项目负责人签章后方可上报，如有缺项视为无效申请。 （二）报送此申请表的同时，报送相同内容电子文档，如缺任何一项将不予受理。 —————————————— 【1】家庭总收入包括四大部分：①工资性收入：包括工资及补贴收入、其他劳动收入。②经营性净收入：指家庭成员从事生产经营活动所得的净收入。③财产性收入：包括利息收入、股息与红利收入、保险收入、其它投资收入、出租房屋收入、知识产权收入。④转移性收入：包括养老金或离退休金、社会救济收入、辞退金、赔偿收入、保险收入、失业保险金、赡养收入、捐赠收入、亲友搭伙费、提取住房公积金、记账补贴、其他转移收入。【2】家庭经济收入证明：在职人员需出具所在单位核准盖章并签字的收入证明；离退休人员和失业人员由退休金和失业救济金发放单位出具；无工作单位的由户籍所在街道办事处（乡镇政府）出具收入证明。 知情告知 在您决定是否申请人工耳蜗救助项目之前须仔细阅读以下内容，并签署知情同意书。 1、您申请的人工耳蜗救助是贫困聋儿人工耳蜗植入救助项目，由国家（省）财政对个人资助人工耳蜗产品（一台）及人工耳蜗植入手术费。 2、申报流程 （省“畅听行动”项目）签署知情同意书填写申请表提交初筛查材料市、省审 核康复机构分别签协议手术、调机 康复训练 推荐给国家项目办公室项目专家委员会审核定点医院复筛确定受助资格 重点强调：在初筛、审核和复筛这三个环节中的任何1个环节未
对于高科技医疗产品新宠：人工耳蜗的行业市场分析及投资策略研究报告 第一章人工耳蜗产品简述 1、人工耳蜗：人工耳蜗是一种电子装置，它能帮助重度/极重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，把声音信号转化为编码的电信号传入内耳蜗，刺激分布在耳蜗蜗轴内的听力神经末梢纤维，再由大脑产生听觉。 2、人工耳蜗构造：人工耳蜗系统包括植入体内的植入部份、位于体外的外部装置即言语处理器和头件。（如图1)头件包括麦克风、导线、磁感线圈。植入体的材料与人体具有相容性。 图1:人工耳蜗 3、工作原理：麦克风接取到声音，并通过导线传至言语处理器。言语处理器对声音信号进行数字化，滤波编码等处理，并将编码信号经导线传递给磁感线圈，磁感线圈将编码信号通过耦合传导至皮下的接受刺激器，接受刺激器对编码信号进行解码，解码后按信号的不同频率选择一定位置的电极刺激耳蜗内的听力神经纤维，听力神经纤维将神经兴奋传至大脑，从而产生听觉。
4、人工耳蜗的效果：重度/极重度聋的儿童在接受人工耳蜗的植入后，经过一段时间的康复训练，可以获得不同层面的效果。如图2：即通过一系列中期效果可转化为巨大的社会独立性和高的生活质量。
A、通提高听力。通过比较使用人工耳蜗和使用助听器的比重显示出深度耳聋儿童使用人工耳蜗较使用助听器能显著改善语言的感知能力。但其效果不及使用人工耳蜗效果好。它能改善和诱发儿童的听觉和言语的辨别能力。提高儿童的听觉/口语沟通模式。当儿童听到声音以后，并通过几年的学习如何使用人工耳蜗来破译听到的声音并根据其它线索一起去理解谈话的内容和含义。逐步使口头表达到可用能力。 B、当聋儿通过人工耳蜗植入并经过一定时期的语言康复训练获得了接近了正常人的言语沟通能力，该患者便可回到有声世界，融入主流社会，接受正常人同等的教育并融入主流教育环境。据国外研究表明：超过66%的人工耳蜗孩子能融入主流教育环境，比特殊教育学校节省75%的费用。 C、传统上，重度/极重度聋儿童往往依靠手语交流，上聋儿学校，或是一个全天的、自我封闭的、特殊的学校里。手语交流和阅读技能在这种环境中可能得到发展，但缺乏听说能力进一步限制教育和就业的可能。当人工耳蜗植入的儿童能够一步步参与主流社会时，他的接受教育的机会大大增加，由于他们提高了听力，改善了语言沟通能力，因此他的学习能成绩也大大提高。 D、语言是儿童与父母和社会进行联系、认识世界、社会及情感发展的工具。当儿童与其父母使用相同语言交流时，社会交往和获得自然被发展。但是当儿童和父母交流缺乏一种常规模式时，孩子在认知能力，社交能力和情绪的发展构成很大的挑战。而人工耳蜗植入和口语教育能扩展孩子的社
人工耳蜗植入术后几种影像学检查的比较 [ 颞骨高分辨率CT等影像学检查能清晰显示耳蜗和内耳道的形态，已成为人工耳蜗植入（cochlear implantation，CI）前必不可少的检查项目。随着CI的广泛开展，CI术后影像学评估越来越受到关注，检查方法从单一的二维图像向三维影像发展，观察内容从单纯评估耳蜗内电极向探讨电极位置与相关功能关系上扩展。本文就近年来CI术后耳蜗内电极影像学评估进展和应用综述如下。 1 术后影像学检查方法 1.1 X线平片——二维图像观察。 乳突侧斜位和岩部斜位都可显示CI术后人工耳蜗的接收器、连线和电极全貌，可以了解电极形状，如是否打折及卷曲，间接估计电极是否植入耳蜗内。由于一般的X线片分辨率低，显示内耳细小结构有限，评估耳蜗内电极的位置和长度受到一定限制。数字化X线片（digital X-ray）问世提高了内耳影像分辨率，在合适的摄片平面上可分辨出耳蜗、前庭和半规管，可看清电极是否在耳蜗内及在耳蜗内的长度，比较适合CI术后电极评估。Xu等[1]在测量经扫描并三维重建的颅骨标本基础上，设计出观察电极植入状况的耳蜗片（cochlear view）摄片方法。拍摄标准的耳蜗片时，患者取坐位或俯卧位，做后前斜位投照，头颅矢状面与胶片的夹角调整为50°，CI侧靠胶片侧，X线通过未植入侧的枕部，经植入侧的外耳道前方3.0 cm、上方0.7 cm 处直接到达胶片中心。如采用仰卧位，做前后斜位投照，头部的转向、X线入颅和出颅的点都要进行相应的调整。拍摄出的耳蜗X线片除可以清晰显示电极的形状外，还可分辨出上半规管、前庭及耳蜗的形状。定位上半规管和前庭，取上半规管顶点与前庭中心点连线并延长与电极串相交，交点即为蜗窗位置，据此可数出耳蜗内电极数；同时，可以找出蜗轴中心点并作经中心点垂直于前述的上半规管-前庭中心点连线的直线，测出植入耳蜗内电极角度，估计电极植入长度。耳蜗X线片在显示CI术后电极方面具有下列优点：①一张X线片上可同时显示人工耳蜗的接收器、连线和蜗内电极；②能够显示蜗内电极走形及位置；③患者接受X线剂量少、费用低、操作简便，目前被临床广泛应用。但由于耳蜗片显示的耳蜗内电极的形状受头位和投照角度影响大，如拍摄平面有偏差，电极在片上显示的形状就会变形，影响计算电极植入的角度或深度；同时由于X线片分辨率低，尚无法直接显示电极在蜗内的具体部位位置。 1.2 高分辨率CT检查——三维重建观察。颞骨高分辨率 CT扫描可以清晰显示颞骨骨性结构及内耳基本形态，通过三维重建技术，可很好显示骨迷路与内耳淋巴腔隙的位置关系，是CI术前必备的检查内容之一。虽然植入电极后会对CT扫描图像产生不同程度的伪影，但与X线片相比，CT扫描可以直接显示电极在耳蜗内的位置和长度[2]。随着16排、64排等多层扫描CT的问世，扫描图像层厚更小、速度更快，能减少由于患者不配合造成的运动伪影，获得的大量横断面扫描信息，经后台工作站三维图像技术处理，可对任意方位平面进行观察。常用的三维重建方法有任意方位的多平面重建（MPR）、曲面重建、容积再现技术（VRT ）、表面阴影显示（SSD）、最大密度投影（MIP）、最小密度投影（MinIP）及CT仿真内镜（VE）成像等，多种重建方法的有机结合，可以使图像更为清晰易辨。耳蜗结构精细，除蜗轴、骨螺旋板为骨性结构外，大部分为膜性结构及淋巴腔隙。高分辨率CT三维重建图像能否显示植入电极与周围组织的关系为大家所关注。Lane等[3，4]通过对比植入电极的尸体颞骨标本64排螺旋CT扫描图像及相对应的切片图像，确定在合适平面上重建的三维图像可以分辨出电极在鼓阶或前庭阶的位置，为研究CI蜗内电极的空间位置提供重要的技术手段。内耳CT扫描大多为轴位扫描，选取合适平面重建对定位植入电极在耳蜗内的位置非常重要[5，6]。临床上常用的观察平面有：①垂直蜗轴并与耳蜗基底周平行的平面，重建后可观察电极在耳蜗内的走形情况，并可观察电极与蜗轴和耳蜗外侧壁的关系；②耳蜗横断面平面，可观察到电极位于鼓阶或前庭阶的情况；③曲面重建拉直电极进行直接测量，可观察电极植入耳蜗内的深度。我们通过64排螺旋CT轴位平扫及三维重建，观察了澳大利亚Cochlear公司CI24R人工耳蜗植入后电极的位置和形态，图像显示清晰（图2）。虽然高分辨率CT图像还存在电极扫描伪
人工耳蜗植入与听力语言训练 ．．．．．．．．．．．．． 一、人工耳蜗发展简史 1800，意大利物理学家Alessandro V olta用直流电刺激外耳道 1855，法国Duchenne交流电刺激 1936，俄国Gersuni认为耳蜗是主要的受刺激部位 1965，美国Simmons，刺激部位与音调有关 1968，美国Michelson，人工耳蜗植入的安全性 1968，美国House，单导人工耳蜗 1975，奥地利Hochmir，单导人工耳蜗 1977，奥地利Hochmir，多导人工耳蜗 1978，澳大利亚Clark，多导人工耳蜗 1980，美国3M单导人工耳蜗临床应用于儿童 1981，澳大利亚Cochlear公司成立，产品Nucleus 1989，奥地利MED-EL公司成立，产品COMBI40/40＋ 1991，奥地利MED-EL，耳背式言语处理器 1993，美国ABC公司成立，产品Clarion 1994年，法国MXM公司成立，产品Digsionic 80年代初开始，中国开始研制自己的人工耳蜗 80年代中，澳大利亚Cochlear进入中国 1997，奥地利MED-EL进入中国 1999，MED-EL的TEMPO+言语处理器问世 二、人工耳蜗植入的基本原理 三、人工耳蜗植入术前的评估 （一）对病人是否适合人工耳蜗植入术的全面评价十分重要·人工耳蜗只是一种交流工具，而不是治疗毛细胞损害的手段。
·无论采取哪种方法来恢复听力，术前的期望值都会大大影响术后的满意度。 ·交流障碍具有多因性，通常必须进行多个方面的康复，尤其是听觉、发声和理解能力都欠缺的儿童，这一点需要提醒注意。 ·患者应具有学会使用并保持装置达到最佳效果的愿望和心理特征（或患者的家属）。（二）人工耳蜗植入术前评估的内容 ·听力评估 ·耳科学及其他医学评估 ·全身健康状况评估 ·心理评估 四、人工耳蜗植入术9岁以下儿童适应症 1.双耳重度或极重度感音性聋，纯音听力测验的三个频率500、1000、2000Hz平均听力损 失大于80dB（即PTS 3Fs≥80dB）。 2.年龄在18个月（美国FDA通过）～9岁。 3.配戴3～6月合适助听器听力康复训练后听力改善基本无效或微效。 ·5岁以下患儿不能建立有效的听觉交流能力。 ·5岁以上患儿，开放式言语认知≤50%。 ·2kHz及以上频率的助听听阈在言语频谱范围之外。 4.无手术禁忌症，如急慢性中耳炎发作期和其他全身器官不适合手术。 5.父母及家人对儿童改善听力具有强烈的愿望。 6.良好的家庭支持和良好的家庭聆听环境。 7.对人工耳蜗有正确的认识和适当的期望值。 8.针对儿童患者需要一套完整的听力语言康复教育计划。 五、助听器和人工耳蜗使用者的异同 （一）助听器和人工耳蜗使用者的相同处 （1）听觉学习的顺序一致； （2）都存在明显的个体差异； （3）元音比辅音先获得； （4）均受到背景噪声影响。 （二）助听器和人工耳蜗使用者的不同处 （1）人工耳蜗植入者可以显著地改善高频声的察觉； （2）人工耳蜗者容易察觉人类的言语频谱范围； （3）人工耳蜗植入者需要学习聆听的时间和过程比极重度助听器佩带者所需要的时间快过程短； （4）人工耳蜗使用者具有随意学习的潜力，明显地表现出“有无意中听到”和“再次听觉化”。 六、儿童人工耳蜗术后听力语言康复 成功手术是儿童重新获得听觉的基础；有效康复训练是儿童回归主流的必要手段。（一）听觉训练阶段 人工耳蜗术后的儿童听觉训练与佩戴助听器的儿童基本一致，也遵循察觉、辨别、识别和理解四个阶段。 （二）词汇积累阶段 （三）语言训练阶段 语言训练的范围：韵母、声母、字、句、文章、谈话、电话交谈、沟通技巧。 语言训练的方法：鼓励聆听；一对一单独训练；听和唇读结合
2018年全国耳科年会日程 6月7日全天（合肥丰大国际酒店） 08:00-23:00注册报到 6月7日下午分会场（国际厅A） 第一分会场(国际厅A) 耳内镜专题会议主席：吴皓、杨仕明、孙敬武 大会发言（每人8分钟，提问2分钟）主持：赵宇、王武庆 14:30-15:30 内镜下人工镫骨手术的多中心研究王武庆复旦大学附属眼耳鼻喉科医院 耳内镜下听骨链成形手术多中心回顾性研究郑永波四川大学华西医院 耳内镜下粘连性中耳炎的手术治疗张文陕西省人民医院 干湿耳状态下鼓膜成形术效果的前瞻性队列研究汪照炎上海交通大学医学院附属第九人民医院内镜下联合入路处理中耳胆脂瘤的手术方法改良侯昭晖解放军总医院 内镜辅助下面肌痉挛微血管减压的疗效分析姚俊吉上海交通大学医学院附属第九人民医院大会发言（每人8分钟，提问2分钟）主持：陈阳、孙家强 15:30-16:30 耳内镜下精细准确的中耳解剖杨琼深圳市第六人民医院深圳市南山人民医院耳内镜与显微镜下鼓膜修补术临床疗效比较王巍天津市第一中心医院 耳内镜下双侧同期鼓室成形术疗效观察杨海弟中山大学孙逸仙纪念医院 耳内镜下外中耳手术适应证的选择温立婷空军军医大学西京医院 耳内镜下中耳胆脂瘤手术分型探讨孙宇华中科技大学同济医学院附属协和医院 耳内镜与显微镜在部分耳显微外科手术中的应用体会张桂茹吉林大学第一医院 茶歇（16:30-16:40）
圆桌讨论 16:40-17:40 主题：耳内镜技术特点主持：汪照炎 参与专家：王武庆、王巍、陈阳、杨琼、杨海弟、张文、侯昭晖、孙家强、孙宇、虞幼军、崔勇、赵宇 会场快餐（17:40-18:30） 6月7日晚上分会场（国际厅B） STROZ耳内镜手术解剖演示继续教育专场 点评专家：吴皓、杨仕明、孙敬武 18:30-21:30 中耳解剖孙家强 中国科学技术大学附属第一医院（安徽省立 医院） 上鼓室、鼓窦、耳蜗解剖侯昭晖解放军总医院 内听道、面神经全程解剖汪照炎上海交通大学医学院附属第九人民医院6月8日上午主会场（07:00-12:30） 晨教项目主会场(国际厅A+B) 主题：中耳炎手术（每人20分钟）主持：杨仕明 07:00-08:00中耳、乳突外科理念与技术高志强北京协和医院 慢性中耳炎手术相关问题探析韩东一解放军总医院 鼓室成形术吴皓上海交通大学医学院附属第九人民医院 开幕式主持：王海波、孙敬武 08:00-08:30全体起立、奏国歌 中华医学会杂志社领导致辞（魏均民）大会主席致辞（高志强） 安徽省医学会及协办医院领导致辞