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人工耳蜗堪比“航天技术”

2019-05-24 11:32编辑:admin人气:


  为了让那些失去听觉的人一样能够获得听觉感知到的信息,人们梦想有一天,听觉能被另一种感觉所替代,但是很遗憾,现代科技还没有找到更有效的方法。

  针对大多数神经性耳聋的患者来说,唯一可以帮助他们重获听觉的办法就是安装人工耳蜗。而在国外,有人提出过这样的观点,人工耳蜗堪比航天技术,难度系数高、利润回报少。

  语言信息处理策略是难点

  人工耳蜗分为体外和体内部分,体外部分由一个戴在耳廓上的月牙形的语音处理器和贴在耳朵附近的圆形头件组成,体内部分则由言语接收刺激器和电极组成。手术时在耳后方开个口,植入部分被放置在颅骨表面事先磨出的骨床中,用皮肤覆盖住,与它相连的电极则放在内耳耳蜗的蜗轴上。通过言语接收刺激器上的磁铁,将体外部分的头件吸附住。

    但中科院院士、上海复旦大学附属眼耳鼻喉科医院耳鼻喉科主任王正敏表示,难点在于通过怎样的语言信息处理策略,才能把语音信号变成人可以听懂的信号。

  例如拼音a,人并不能通过人工耳蜗直接听到a的发音,a这个音的声波可以分为3~6个主要的频率成分,也被称为纯音,声波在进入体外部分的语音处理器时,首先要经过数字分析把这些纯音提取出来,通过滤波器把纯音变成数字信号,这些数字信号传递到体内部分,被还原成相应数量的电脉冲,刺激耳蜗的不同部位,这3~6个刺激整合在一起,才能产生a的音。

  其中提取主要频率成分的策略就是语言信息处理策略,目的就是为了获取最有效的信息,如果策略不当,患者也就无法理解语音的意思了。

  核心技术是芯片

  策略属于软件,如何将它体现出来就需要硬件来支持,因此,人工耳蜗的核心技术就是芯片,也就是集成电路。王正敏表示,体外部分的芯片主要负责语音信息数字处理,体内部分则是承担程序控制的功能,也就是控制电刺激的部位、强度等等。

  刺激部位不同,强度不同,听神经感知到的信号就不同,大脑的识别也就不一样。因此,要保证这种精确度非常困难。据了解,目前大部分人工耳蜗的芯片都是在美国投产的,这依赖于一个地区集成电路的发达水平。

  而根据国家食品药品监督管理局的规定,人工耳蜗被列为最高标准的第三类人体植入器,这也就意味着它的安全性和稳定性要求也非常高。对人工耳蜗而言安全性能起着关键作用的就是屏蔽技术。人体内是潮湿的,只要有几个分子的水进入植入体,那么立即会影响正常工作,而如果植入体发生电泄漏,对人体则是十分危险的。一旦出现这种情况,都要进行二次手术更换植入体。

  国产人工耳蜗难创新

  如果说以上这些技术根据国内的发展水平已经可以达到国外的相应程度,那么在面临世界性难题时,国内还无法做到自主创新。

  据了解,目前现有的人工耳蜗的通道数量一般为12~24个,也就是说声音可通过的频率以及产生的电刺激只能在这个数量级,然而正常人的听神经达到了12000多个,每个神经可对应一条通道一个刺激,从而接收一个信息,声音分辨率自然就高。通过这样的比较不难发现,人工耳蜗所能传递的信息量非常有限。

  如果在2岁前大脑听觉中枢还在发育时,植入人工耳蜗,大脑就可以适应这种信号,尽管信号不完全,通过大脑细胞的重组,可以听到正常的声音。但到了4岁左右,大脑的语言识别功能就会减退,一旦错过了听觉中枢、语言中枢发育的黄金阶段,即使做了人工耳蜗手术,效果也会大打折扣。

  此外,对于人体植入器来说,低能耗非常重要,因为它不可能经常拿出来进行更换。目前为止,全世界的人工耳蜗电池技术依然没能突破,一块厘电池工作大约不到10小时就需要更换,而它的寿命不到两年。

  人类的耳蜗就像一件非常精致的工艺品,因此,人工耳蜗不仅仅是一个简单的医疗器械,除了医学理论的支撑,它需要信息技术、生物材料和精加工这三方面工业技术的支持。王正敏表示。

(来源:未知)

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