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2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱

日期: 2024-03-03
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进入无声世界是一种怎样的体验?当这个问题抛出来,普通人或许很难回答。而对于患有听力障碍又未能得到及时干预的群体来说,无声却是他们世界的日常。


据2020年第七次全国人口普查结果对全国听障情况测算的数据,我国听障人群约为3041万人


而根据各地区的新生儿筛查数据,每1000名新生儿中有1到3位听力障碍儿童。在生命的另一端,随着我国进入老龄化社会,老年性听力损失人数亦在不断攀升。


2024年3月3日,是世界听力日(World Hearing Day,WHD) ,也是我国第25个全国“爱耳日”,今年爱耳日的主题是“科技助听,共享美好生活”。


作为一种特殊的声电转换电子装置,人工耳蜗利用植入内耳的电极序列,用电流直接刺激听神经的螺旋神经节,让植入者重获“新声”,可以说是“科技助听”这一主题的实现典范。


人工耳蜗也被誉为目前最成功的脑机接口、最成功的神经假体之一。现代医学水平还无法令盲人重见光明、让肢体残障者灵活使用仿真的义肢,但人工耳蜗切切实实可以使听障者听见。


在全国爱耳日当天,本期「倚锋知识星球」带你走近这一高科技下的“奇迹”,揭开人工耳蜗的神秘面纱。




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2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱
人工耳蜗的“前世今生”
2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱

要聊人工耳蜗,首先要搞清楚听觉到底是怎么形成的。


人的听力系统主要分为两大部分,分别为传导部和中枢感觉部。传导部包括外耳、中耳、耳蜗等部分,中枢感觉部包括听神经、听觉中枢。

2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱

人耳构造情况

声音信号从外耳传入,形成震动,震动经传导部的鼓膜、听小骨等部分到达耳蜗,在耳蜗处形成电信号,最后经听神经传至大脑的听觉中枢,形成听觉。


对于听力障碍者而言,他们中的绝大多数听神经和听觉中枢没有受到损伤,也就是说,他们的大脑依然能够形成和感受听觉,只是由于外界的声音无法穿过受损的组织形成电信号,才导致听觉丧失的症状。


19世纪时,意大利物理学家发现了电刺激正常耳能形成听觉的现象。1957法国科学家首次将电极植入全聋病人的耳蜗内,使该病人感知环境声获得音感。20世纪60-70年代,欧美等国的科学家也成功地通过电刺激使耳聋病人恢复听觉。


在诸多实验的基础上,人们提出了猜想,如果发明一种装置将声音转化为电信号,不就能让耳聋病人重新听见了吗?这种装置就是人工耳蜗。


1972美国House-3M单通道人工耳蜗成为第一代商品化装置。1982澳大利亚细胞核22型人工耳蜗通过FDA认可,成为全世界首先使用的多通道耳蜗装置。


而后数十年来,人工耳蜗进展很快,已经从实验研究进入临床和产业化应用。现在全世界已把人工耳蜗作为治疗重度聋至全聋的常规方法——人工耳蜗已成为目前运用最成功的生物医学工程装置。



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2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱
人工耳蜗的构造及原理
2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱


回顾网上的新闻,时不时就会看到“患者人工耳蜗丢失,价值数十万,众人帮忙找回“的案例,为什么人工耳蜗经常出现丢失的情况呢?


这要回到人工耳蜗的构造,它包括体内部分和体外部分:体内部分需要手术植入人体,由磁铁、遥感线圈、接受-刺激器和电极序列组成;体外部分包括麦克风、言语处理器、传输线圈和电池,处理器通常挂在耳后或贴在头皮上。

2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱

人工耳蜗组成部分

当人工耳蜗开动起来,可以简单把它理解为一个声音转换器,它的工作原理如下:

2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱

麦克风采集声音→言语处理器将声音以数码的形式表达出来→传输线圈将语码传至接收线圈→密闭刺激芯片将语码转化为特殊电信号,电信号被传至人工耳蜗内的电极,随后刺激听觉神经产生神经冲动并传入大脑听觉中枢产生听觉。


由于人工耳蜗的外机和植入部分是由磁铁相连,利用耦连现象来传递信号。过强的磁力容易损伤人体,我们无法让内外机的磁力连接变得牢固,因此耳蜗外机的丢失事件才层出不穷。


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2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱
打破垄断,人工耳蜗国产化
2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱


正如前面所介绍的,由于人工耳蜗在欧美首创,产业发展较早,技术和市场占有率高,在2011年以前,我国的人工耳蜗市场始终被国外公司所垄断。


当时进口耳蜗的售价在20~30万元,在设计上没有考虑到汉语四声的特点,并不特别适用于中国耳聋病患者。


作为最精密的医疗器械之一,人工耳蜗技术含量高,研制难度大,也很难批量生产。


硬件方面,人工耳蜗体积小、加工精度高——不到1元硬币大小的体内机和一个类似蓝牙耳机的体外机。其中,体内机的超薄圆片上,连接着一段不到1/3根头发丝粗细的导线,通过焊接在上面的26个极微小的电极,外界的声音才能精准无误地传到失聪人的耳中。


软件方面,言语处理器的采样、频率、解码、设计方案等参数和程序,更是各大公司的独家专利。


尽管如此,依然有中国企业选择进军这个领域,开始了人工耳蜗的国产化之路。


倚锋资本所投企业——诺尔康正是其中之一,这家成立于2006年的高科技企业主要从事多通道人工电子耳蜗系统的研发和生产。


诺尔康人工耳蜗

2010年,诺尔康历时5年研发的国产人工耳蜗问世,成为世界第四家、中国第一家实现了各年龄阶段全覆盖且全面产业化销售的人工耳蜗公司,也使中国成为了全球第四个拥有自主研发能力的国家。


2011年8月19日,原国家食品药品监督管理局批准“诺尔康”人工耳蜗进入市场,产品定价7.8万元。在诺尔康价格的冲击下,进口耳蜗也由25万元降至15万元。


如今,越来越多的省份将“诺尔康”人工耳蜗纳入医保,这为更多原先被价格挡在康复希望门外的患者,重新打开了“有声”世界的大门。


在这之外,诺尔康的创新研发之路还在继续,除了人工耳蜗,公司还在开发人工视觉、人工运动神经等领域的神经电子产品,这些产品也已经逐步开始各阶段临床试验,有望为相关领域患者带来新的治疗体验。


2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱

2024全国爱耳日:揭开「人工耳蜗」的神秘面纱


闭上眼睛,我们或许能短暂地体会视障者的感受,但是我们无法关闭耳朵,这也意味着,我们永远不能进入听障者的世界,没有所谓的“感同身受”。

著名作家海伦·凯勒(Helen Keller)曾在和朋友的通信中提到,和看不见相比,听不到带来的问题更深刻、更复杂。

我们感谢医学和科技的进步,改变了部分听障者的生活;期待未来,在科技、产业和政策的不懈努力下,越来越多的听障者能告别无声的寂静,听见这个世界的精彩!



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