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人工耳蜗当前关注热点

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人工耳蜗当前关注热点
发布日期:2013-2-27 23:27:48 点击次数:12
王正敏
复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科,卫生部听觉医学重点实验室,上海市听觉医学科学研究所,上海市临床医学听觉医学中心,上海 200031
浙江人,中国科学院院士,博士研究生导师,现代耳显微外科、耳神经外科主要奠基人,在保护和重建神经功能的耳外科、颅底神经血管区显
微外科、头颈肿瘤和再造外科、自主创新国产人工耳蜗和发现内耳细胞损伤修复机制等方面作出了突出贡献。
Email:fjswzm@gmail.com
人工耳蜗的科技发展和全球运行产生新的值得注意的变化。
关注这方面的变化有助于深入开展国内人工耳蜗在临床、试验和
研发等方面的项目。
1 高保真人工耳蜗
提增耳蜗内刺激点是否可达到或接近人工耳蜗高保真效果
是近年一个重要关注点。早在上世纪八、九十年代已发现同时
刺激相邻两个电极可产生附加的音高感。相邻两个电极同时刺
激可产生电场叠加,从而形成位于两个电极之间的新的刺激峰
(stimulation peak)。有计划的调节两个电极同时释放电流
的比值能产生多个音高感,这一技术已被命名为“电流驾驶”
(current steering)。原本认为极间电场叠加是一种只起干扰
的附加电流,现已可被利用成为改善人工耳蜗解析声谱的新机
制——虚拟电极(virtual electrodes)。
电流驾驶已被选择应用到人工耳蜗HiRes(HiResolution
Sound)型的设计中。HiRes120名称含有高保真清晰度的意思。
2006年美国Advanced Bionics推出HiRes120TM[1]。HiRes120的目
标是通过改进刺激频谱的表达来强化标准HiRes的效果。其原理
是利用主动电流驾驶,精细变动同时传向相邻两个电极的电流比
值产生附加谱带,16只电极可产生120条谱带,形成120个虚拟电
极,产生数倍刺激点。电流驾驶是由16个独立可编程电源形成,
其前已在CIIBionic Ear和HiRes90K装置中应用[2]。来自世界多国
报告的标准HiRes性能已超过其前任何一代技术的效能。它明显
改进了语言技能、言语感知、言语清晰度,且适用于所有年龄。
HiRes120还在部分人工耳蜗植入(cochlear implantation,CI)
者中提增噪声环境中言语可懂度和声感质量。此外,HiRes120
植入者还称,听音乐比较满意,这在各种策略的CI者还未曾有
过。乐感的产生也有利于像中文四声那样凭音调鉴别词义的音调
语种。通过北美各地信访调查HiRes120例CI者,在音质、自然
化和噪声环境中听声等声感知效益的认同有改善的:认同或强烈
认同者达到57.5%~85.1%,各种乐感改善的认同和强烈认同者
为55.3%~70.3%。欧洲和韩国调研结果也类同。至于在儿童CI者
中,家长反映他们可听到低声讲的故事,电视机音响可调低,可
识知鸟鸣、风吹、溜冰等环境声。3年随访显示,使用HiRes120
的儿童,对地道的或方言的言语、童谣和押韵诗句等常有好的反
应。然而,有的学者报告,在常规言语听力评估中,HiRes120实
际得分提增并不明显,其中原因还不清楚。复旦大学附属眼耳鼻喉
科医院耳工程实验中心对比总计97例(12~47岁)语后聋人工耳
蜗4种策略(MPEAK、ACE、SPEAK、HiRes120)的听能,发现
HiRes120与SPEAK、ACE在词和短句识别方面无明显差异,但均
优于MPEAK,在乐感方面,HiRes120得分高于SPEAK和ACE。我
们的发现说明人工耳蜗要达到高保真水平尚有上升的空间。
HiRes120策略的新版本是SineEx[3]。SineEx版策略在保留
HiRes120策略的要素同时,作了如下补充:在设计中,声讯号
通过拾音器以每秒17 400次取样和模拟数字转换,用HiRes120
的适应增益控制(adaptive-gain-control)和快速Fourier变换
(FFT)。FFT的线性间隔(声)谱带分组形成解析通道。此解析
通道就可作为(声)谱带输入到两个相邻的电极中去。在每一条
解析通道估量包络线。使用解析-综合算法建模音感中的相关正弦
波。这一算法是建立在结合正弦波匹配-追踪算法之上。经以上处
理,结果可获得解析/综合输出的预估正弦波频率。这一频率可用
来决定刺激位置和综合载波脉冲列。通过频率加权定位,就可把
频率转换成电流比值分配到两个电极间解析通道中。利用适合的
电流比值,预估的正弦波频率就能更精确的给出刺激位置编码,
这一改进有望更接近“高保真”。目前,SineEx尚未进入临床。
2 CI并发症的防治
CI术后皮瓣坏死和植入体移位和外露近年仍有发生,其原因
可能是多种的,其中一个主要原因是“切口”小所致。小切口使
植入体骨表容纳腔深度不易做足,造成植入体过度顶起皮肤,导
中国医学文摘耳鼻咽喉科学235
September 2009, Vol.24, No.5/NEWS AND REVIEWS
致皮肤张力过大、压薄和血运障碍。此外,可能因颅骨轮廓不匹
配,植入体弧度和植入体固定不当造成颅骨表面与植入体之间留
有死腔,导致血肿、积液,继发感染。笔者用钛网、钛螺钉固定
植入体,使植入体主体CPU钛盒完全纳入骨表容腔,从而避免了
上述问题,至今连续500例以上未有此类并发症发生。
对同时患有慢性化脓性中耳乳突炎患者行CI成功的前提是感
染病灶和感染源的彻底消除,否则难免并发术后感染。笔者对12
例这类患者行CI,其中11例分2期完成,第1期作乳突轮廓化标准
切除,外耳道皮肤、鼓膜和鼓室黏膜清除,并用带蒂颞肌瓣翻入
术腔及封闭外耳道口。术后3个月内无感染,第2期CI术后安全无
虞。有1例作1期完成,结果也告成功,但笔者仍认为在鼓室、乳
突感染较重、范围较广的患者,手术分期进行比较稳妥。
3 人工耳蜗与分子生物学
对存在非综合征遗传性聋中致病基因GJB2、GJB6、A1555G
和综合征遗传性聋大前庭导水管致病基因SLC26A4等患儿植入
人工耳蜗结果均有效,但还不清除不同致病基因对植入后效果
有何影响。由于CI后效果与螺旋神经节神经元(spiral ganglion
neuron,SGN)存活数量、质量和分布有关,从动物模型关联
致病基因和SGN状态就可估计相同致病基因所致人类遗传性聋的
SGN状态及其行CI后的临床表现。这项研究需从遗传性聋病理
学、分子生物学、动物聋模型及基因型和表型相关性等方面相结
合进行研究,工作量可能相当浩大。SGN电刺激会启动中枢可塑
活动、结构重组或适应性改变,是否可导致基因突变,也是值得
注意的研究领域。
CI者中有66%~86%伴有单侧和双侧耳鸣,有关临床报告表
明,在部分病例,单侧电刺激可抑制双侧耳鸣,电刺激停止后耳
鸣可继续被抑制。即使人工耳蜗植入的听力效果不佳,仍可有耳
鸣抑制之效[4]。SGN电刺激发生耳鸣被抑制的机制至今不明,从
分子生物学途径去深入研究可能会得到新的启示。
4 人工耳蜗国内研发
作为有自主知识产权的人工耳蜗国内研发的已有数家。复旦
大学附属眼耳鼻喉科医院人工耳蜗原型技术已转让企业研发,在
国家食品和药物监督管理局核准下即将完成成人语后聋的临床验
证。我国信息科技和微电子技术与发达国家相比有较大差距,这
制约了人工耳蜗的科研和转化,但在已掌握人工耳蜗关键技术和
即将实施推广应用的前提下,不仅人工耳蜗研发本身有了依托,
对促进我国生物信息科技也有作用。CI对象隶属弱势残疾群体,
我国听力残疾群体发病率居第2位,CI可将该群体转为健康听觉
群体,社会效益显著,是一项国家爱心工程。人工耳蜗国内研发
势在必行。 
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