人工耳蜗的工作原理

当人的内耳损伤严重时，即使是特大功率的助听器也不能使声音达到足够的响度，而使聋儿或聋人听清或听懂语言。耳蜗植入可绕过损伤的内耳毛细胞，直接刺激听神经，将听觉信号送到大脑。即人工耳蜗是一种把声音信号换成电信号的特殊声电换能装置，这种装置的植入，为重度或极重度聋的成人或儿童提供了听的感觉。

所有人工耳蜗设备都由以下成分组成，体外部分包括麦克风、言语处理器、发射线圈及连接导线，植入部分包括接收刺激器和电极序列。

1、体内植入部分

接收线圈是体内部分中最大的元件，经手术植入乳突内，包括磁铁和天线，可以接收体外线圈发出的信号。并将信号解码后传递给插入耳蜗的电极。

单导或多导耳蜗：早期的设备采用单通道方式处理声音。单导(或单通道)指仅用单独一对电极，刺激耳蜗内或附近固定的部位，单导耳蜗提供声音的超音位信息，如时间信息、响度线索和节律，能获得一些开放式言语识别能力，但总体言语效果不佳。尽管如此，单导设备仍然显示了人工耳蜗的安全性、可行性和有效性。多导(多通道)耳蜗是用一组电极刺激耳蜗的不同部位，对蜗内不同位置的电极给予不同的编码信息，除产生超音位信息外，还可提供音调，即声音的频率信息。

刺激方式：主要有双极刺激模式和单极刺激模式两种。双极刺激模式中刺激电极和参考电极距离很近，电极对位于耳蜗内。单极刺激模式的刺激电极与参考电极距离远，参考电极位于蜗外，刺激电极位于蜗内，这种刺激模式电刺激扩散的面积较广，因而需要的电流强度较双极刺激模式低、阈值较低、言语处理器的电池寿命长。每个佩戴者所用的刺激模式取决于几个因素，如针对某特定编码策略患者喜欢的刺激模式及患者对刺激的反应等。

2、外部部件

人工耳蜗的外部部件组合起来完成收集声音、分析、处理，以及向内部部件传递信息。

传输方式：指体外言语处理器至体内植入体之间的信号传递方式。包括经皮感应式，即体外装置和体内电极被皮肤隔开，刺激信号用高频调制的方式发射到体内接收器，目前多数人工耳蜗采用此种传输方式;另一为穿皮插座式，是早期的传输方式现已不用，即体外装置经一穿过皮肤的导线直接与体内电极系统相连，多采用一插座固定于颅骨表面，使内外两部分相通。

言语处理器：分为体佩式和耳背式两种，外壳由塑料或金属制成，可以存储2-4个程序。包括开关、音量、敏感度调节旋钮。具有个人和公众提示功能，前者为当言语处理器内部出现问题时提示只有植入者本人能听到，后者指老师或家长也能听到提示音。言语处理器还备有听觉辅助设备的外部接口，可以连接到手提式麦克风、电话转换器、电视、音响系统等。

3、编码方案

言语编码是指将言语声的某些特征经过一定方式的处理，使之成为具有一定特征的电信号的过程。目前的言语编码策略通常包括位置编码、速率编码或为二者的结合。

位置编码是指刺激的位置提供了频率信息，它根据声音的频率组成，机动的选择耳蜗内多个位置的电极，利用多电导极分段刺激耳蜗的不同区域可感知不同的音调，这种音调的变化符合耳蜗的部位机制，即刺激耳蜗底转感受高频音调，刺激耳蜗顶转感受低频音调，从而丰富言语信息的表达。由澳大利亚墨尔本大学和Cochlear公司联合研制的SPEAK，是基于位置的编码策略。

速率编码是刺激的速率(每秒脉冲数)提供了时间信息。基于速率的编码策略是通过部分(6-12个)固定位置的电极，对听神经纤维进行中至高强度速率的刺激，以表达声音的瞬时信息。CIS编码策略是由美国Triangle研究所研制的基于速率的编码策略，目前中国市场上使用的奥地利、美国人工耳蜗基于速率编码策略。

4、工作原理

麦克风从环境中接收声音后，将信号通过导线传到言语处理器，言语处理器选择有用的信息按一定的言语处理策略进行编码，将信号通过导线传至发射线圈，后者把信号经皮肤以发射方式或插座式传输方式输入体内，由接收器接收并解码，以电刺激形式将信号送到插入到耳蜗内的电极刺激听神经纤维，最后大脑将电信号识别为声音而产生听觉。