[发明专利]一种基于多通道光刺激的人工耳蜗装置

说明书

技术领域

本发明属于利用光刺激修复听觉功能技术领域，具体涉及一种利用植入耳蜗内的多通道激光刺激器恢复听觉功能的装置。

背景技术

由于疾病、药物或其他原因引起的耳聋逐年增多，根据卫生部公布的数据，我国现有聋哑患者达2700万人，其中800万是重度耳聋，新生儿发病率约0.6％，每年新增聋哑儿童近20万人。人工耳蜗是医学界公认的唯一能使双侧重度或极重度感音性神经耳聋患者恢复听觉的临床手段。

人工耳蜗技术兴起于上世纪80年代，经历了单道人工耳蜗到多道人工耳蜗的发展过程，有20多年的临床实践经验。同时，由于人工耳蜗所涉及技术难度高，特别是微加工制造、神经接口、微创植入等技术，以及专利的垄断，目前国外仅有三家公司生产人工耳蜗，包括澳大利亚的Cochlear公司、美国的Advanced Bionics公司和奥地利的MED-EL公司，产品价格20-25万元人民币左右。

我国人工耳蜗的关键技术研究开始于上世纪90年代，复旦大学较早开始了相关技术的研究工作，先后研制成功单道脉冲式人工耳蜗和单道连续式人工耳蜗，并与上海力声特医学科技有限公司合作开发了国产人工耳蜗样机并开展了临床实验。杭州诺尔康神经电子科技有限公司、中科院声学所等单位也开发了人工电子耳蜗。

目前进入临床应用的人工电子耳蜗基于植入式神经电刺激技术，将采集到的语音信号编码为电流脉冲触发耳蜗内的听觉神经引起神经冲动，传入大脑听觉神经中枢进而产生听觉。王正敏提出了一种多道程控人工耳蜗(专利公开号CN2261828)，其主要特征由接收话筒、语音处理器、耦合器、接收刺激器与电极束组成，将语音信号编码为电刺激信号经植入耳蜗的电极束刺激耳蜗内的听觉神经，由电刺激引起神经冲动在听觉中枢产生听觉；周水文等提出了一种人工耳蜗内植装置(专利公开号CN1861024)，其主要特征由依次排列的22个铂金环形成耳蜗内电极序列，刺激电流经电极作用于耳蜗内听觉神经；美国迈克尔·A·法尔蒂斯提出了一种耳蜗刺激装置(专利公开号CN101001666)，其主要特征是由可放置于耳蜗内的具有多个电极触点的电极阵列将电刺激脉冲直接刺激耳蜗的听觉神经。

综上所述，目前的人工耳蜗属于人工电子耳蜗，一般由麦克风、语音处理器、电脉冲信号发生电路及其与之相连的多通道电极等部分组成，麦克风把语音转换成电流信号并送到语言处理器进行语音信号处理和编码，编码后的语音信号控制脉冲发生电路的输出，刺激电流经植入耳蜗内的电极阵列直接刺激耳蜗内的听觉神经，引起神经冲动，传入大脑听觉神经中枢进而产生听觉。。人工电子耳蜗刺激电极阵列分布于由蜗底到蜗尖的不同部位；由于蜗底对高频声音信号敏感而蜗尖对低频声音信号敏感，人工电子耳蜗将声音高频信息编码后通过靠近蜗底的电极输出，而声音低频信号编码后通过靠近蜗尖的电极输出。虽然理论上沿耳蜗放置更多的刺激电极可以使频率分辨率增加，但由于各个电极输出的电流会通过耳蜗内的外淋巴液体向各个方向扩散，这种扩散的电流会导致一个刺激电极引起其附近较大范围的听觉神经兴奋，这阻碍了刺激电极阵列密度的增加，从而限制了人工电子耳蜗的频率分辨率的提高。另外，刺激电流经电极流入生物组织，将发生化学反应，这对也将影响刺激电极工作的长效性，并带来相关的生物相容性、生物安全性问题。

研究发现，用光刺激代替电刺激同样可以引起神经兴奋。美国西北大学的Richter等人用光纤取代电极，用激光取代电流刺激豚鼠耳蜗内的听觉神经纤维，结果表明光刺激成功地触发了听觉神经。激光的最显著特点是方向性好，从光纤输出的激光只能照射在光纤输出所面对的神经纤维，而不会像电刺激中电流向各个方向扩散，因此从两个相邻光纤输出的刺激激光束不会产生像两个相邻电极输出的刺激电流那样的相互作用。因此，利用放置在耳蜗内的多通道激光输出装置对耳蜗不同位置的听觉神经进行刺激，为听觉功能修复提供了一种新的技术途径，它可以极大地减少在增加刺激电极数目时可能出现的通道间相互干扰，这为提高人工耳蜗的频率分辨率提供了有力手段；同时，由于激光对耳蜗的刺激是非接触式刺激，避免了人工电子耳蜗中刺激电流流入耳蜗组织会发生的化学反应，保证了激光刺激输出装置与耳蜗组织的生物相容性。

发明内容

本发明的目的是克服现有人工电子耳蜗的技术不足，提出一种基于多通道光刺激的人工耳蜗装置，它将声音信号编码为光刺激信号，通过植入耳蜗的多通道光脉冲输出端口刺激耳蜗听觉神经引起神经冲动进而在中枢神经形成听觉，由此避免人工电子耳蜗中刺激电极与生物组织的相容性难题，也避免由于电流在组织中扩散所引起的通道间相互干扰。

本发明的技术方案如下：