有關(guān)全植入式人工耳蝸的研究其實從上世紀90年代以來一直沒有間斷，從國外相關(guān)文獻上看，各大耳蝸公司也都在致力于“全植入式人工耳蝸”的研發(fā)。

　　隨著人工耳蝸的普及，使用者對耳蝸的外觀提出了更高的要求。在現(xiàn)階段的人工耳蝸使用過程中，有的家庭認為耳蝸體外機（言語處理器）本身是一種聽障的象征，會給自己的孩子帶來差異感。雖然我們不斷科普耳蝸的普及性，社會也不斷消除差異，但是這個心結(jié)始終在家長的心中揮繞不去。有些家長為了不讓他人注意自己孩子的耳蝸設(shè)備，會將體外機隱藏在衣服下。我們也發(fā)現(xiàn)有些戴耳蝸的青少年出現(xiàn)了自卑自閉的心理，甚至產(chǎn)生了社交障礙，在我們的了解下，他們都說太過于明顯的體外機會讓自己缺乏自信。

　　而從另一個角度來說，人工耳蝸體外機的佩戴方式讓使用者在日常生活中仍受到一定限制，比如特定的體育活動等，言語處理器的正常工作也需要持續(xù)不斷的供電。在生活中的很多時候，比如玩過山車，洗澡等活動時需要摘下設(shè)備。而一些家庭也曾抱怨說睡覺時需要將耳蝸摘下，從而無法聽到鬧鈴聲。所以有些童子軍夏令營之類的活動，他們的孩子在參加的過程中會有些尷尬。

　　基于這些問題的考慮，國內(nèi)外的專家都提出了全植入式人工耳蝸(totally/fullyimplantablecochlearimplant，TICI/FICI)的理念，認為"全植入"的實現(xiàn)將成為人工耳蝸研究中的一個重大突破。隨著無線充電技術(shù)即將在iPhone設(shè)備上的應用，輿論界認為全植入式人工耳蝸是一個可預見的發(fā)展趨勢和方向。

　　那么現(xiàn)在有關(guān)全植入人工耳蝸的研究有哪些設(shè)計思路呢？

　　據(jù)《中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志》報道，在國際上已公開的設(shè)計方案中，研發(fā)人員主要面臨著是3個體外原件的的可植入化問題。這3個原件分別為電池（電源）、言語處理器和麥克風，隨著人工耳蝸一體機的面世，所以導線和頭件不再成為設(shè)計的難點。目前，3個原件中的可植入的電源和言語處理器已經(jīng)理論可行，而目前最大的瓶頸在于可植入的麥克風（傳感器）。

　　麥克風的本質(zhì)是一種轉(zhuǎn)換裝置，將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。以下文獻摘自《中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志》2017,52(02):127-130，原作者為許信達、遲放魯教授，我們可以從中看到以解決傳感器問題為中心的3種國際上不同的全植入式人工耳蝸設(shè)計思路。

　　一、傳感器埋植于外耳

　　相當于皮下埋置麥克風

　　聲波振動以皮膚為介質(zhì)，傳入埋植于皮下的傳感器并被拾取。以往研究者設(shè)計的植入位置主要有：

　　(1)外耳道后壁皮下；(2)外耳道后壁與鼓膜交界處；(3)耳后皮下。用到的傳感器技術(shù)主要有電磁鐵傳感器、駐極體傳感器及膜式傳感器等類型。

　　具有代表性的研究設(shè)計有：

　?。?）TICA(德國Implex公司)：采用植入在外耳道后壁的麥克風作為聲音提取裝置，通過植入于乳突內(nèi)的信號處理器處理聲音信息，再傳輸至膜活塞型壓電傳感器，傳遞振動到聽骨鏈，完成完整的聲音信號轉(zhuǎn)變與傳遞過程從而提高聽力，其問題在于麥克風易被擠壓而脫出于外耳道內(nèi)，且位于中耳的振子和位于外耳道的麥克風之間的能量反向傳遞導致其反饋噪音較大，甚至可能導致殘余聽力的損失，被證實不適合臨床使用，已經(jīng)停止研究。

　?。?）SOUNDTEC(美國SOUNDTEC公司)：使用置于外耳道深部的聲-電磁傳感器，將聲信號轉(zhuǎn)化為電磁信號，再通過磁感線圈的電磁感應原理，將電磁場傳至中耳的磁體上，產(chǎn)生振動。植入過程中需要分離砧鐙關(guān)節(jié)，將磁體固定在鐙骨頸上。但在臨床應用過程中，研究者發(fā)現(xiàn)分離砧鐙關(guān)節(jié)后，處于游離狀態(tài)的鐙骨會使外淋巴液過度振動，導致內(nèi)耳損傷，造成感音神經(jīng)性聽力下降，上述現(xiàn)象在老年患者中更為嚴重。同時，電磁感應原理傳導的信號易被外界的磁場干擾，穩(wěn)定性差且易產(chǎn)生噪音。目前研究者仍在尋找上述問題的解決方案。

　?。?）TIKI(澳大利亞Cochlear公司)：為一種全植入式人工耳蝸試驗品，它將傳統(tǒng)人工耳蝸的聲音傳感器、信號處理器、電池等一體化整合在了頭皮下的植入體中，在各種生活場景中具有一定的應用便利性。但是將麥克風埋于顳部皮下也產(chǎn)生了諸多劣勢，如本底生理性雜音(咀嚼、血流、呼吸音)的困擾、頭皮的濾聲效應導致的聲音衰減和失真等，使得應用效果不佳。

　?。?）Carina(澳大利亞Cochlear公司)：植入體部分與TIKI類似，囊括了麥克風、電池、信號處理器以及與砧骨固定連接的振子，電池可以隔皮充電，麥克風也同樣采用皮下埋植的方式拾取聲音。皮下埋植傳感器的設(shè)計優(yōu)點是可以較好地利用膜性振動，而且植入過程較為簡便。臨床試驗顯示，該裝置比其他半植入助聽設(shè)備的助聽效果高出10～20dB。然而，這一途徑易受到前述的人體內(nèi)源性本底噪聲的干擾。此外，其聲電轉(zhuǎn)化類型所致的增益也相對有限，而且皮下埋植還易造成皮膚損傷和植入原件的物理性損壞。

　　二、傳感器植入于中耳

　　最接近于仿造人體的聆聽方式

　　另一類設(shè)計為將傳感器植入到中耳內(nèi)。外界聲音的機械波傳入外耳道，并通過鼓膜振動使鼓室腔內(nèi)的聽小骨振動。所以，利用傳感器拾取中耳內(nèi)的一些結(jié)構(gòu)的振動也成為一種有潛力的設(shè)計思路。在這一思路中，常見的麥克風傳感器放置位置為鼓膜或聽小骨。其中，植入于鼓膜上的微型加速度傳感器和駐極體電容式傳感器先后出現(xiàn)，之后植入在聽骨鏈上的傳感器也有所進展。

　　（1）Huttenbrink等提出了一種液壓聲能傳感器(hydroacousticsensor)，通過充滿水的軟管一端連接于與聽骨鏈軟性接觸的特制小球上，另一端連接于一個壓電傳感器，當聽骨鏈振動時，能量通過小球和軟管傳遞至壓電傳感器。此設(shè)計的優(yōu)點是減少了聽骨鏈耦合傳感器時帶來的負重問題，但同時也衍生了能量傳遞的比率降低、能量削弱、聲音失真等問題。

　　（2）EnvoyEsteem(美國Envoy公司)是目前壓電材料應用于助聽設(shè)備的代表性產(chǎn)品。這一可植入式的助聽器，通過壓電傳感器拾取砧骨振動，通過處理將振動信號提高，再輸出至鐙骨，以期提高患者聽力。植入過程中，需要將砧鐙關(guān)節(jié)離斷，切除部分砧骨，將兩個壓電材料的傳感器分別固定在砧骨和鐙骨的斷端。砧骨振動使得傳感器采集振動信號，傳輸至植入于顳部的信號處理器，再將輸出信號傳至鐙骨處的壓電傳感器，并產(chǎn)生機械振動以提高患者聽力。這一設(shè)計方案目前已應用于900余例植入者。這種設(shè)計降低了人體本底生理性雜音的影響，避免了頭皮的濾聲效應導致的聲音衰減和失真等問題，從而帶來更好的聆聽效果。但是，該手術(shù)過程復雜，難度較大，術(shù)后也有傳感器松動脫落的風險。而且，植入過程中需離斷砧鐙關(guān)節(jié)并切除部分砧骨，造成了不可逆的聽骨鏈破壞。

　?。?）復旦大學研制的新型壓電傳感器(newfloatingpiezoelectricmicrophone，NFPM)以自主設(shè)計的高性能鋯鈦酸鉛陶瓷壓電雙晶片為材料，真空封裝于鈦殼內(nèi)，通過鈦夾與人耳砧骨長突耦合，利用外耳聽覺生理的基礎(chǔ)，借中耳傳聲系統(tǒng)，實時記錄聽骨鏈的振動信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號。此設(shè)計避免了麥克風和傳感器埋植于外耳可能產(chǎn)生的本底生理雜音，擁有與EnvoyEsteem類似的優(yōu)勢，同時，植入過程中保持了聽骨鏈的完整性，最大限度地保留和利用了人體外耳和中耳的聽覺生理功能。經(jīng)過實驗室測試、顳骨實驗、動物實驗等階段性的測試和改進，驗證了壓電傳感器拾取聽骨鏈振動聲學信號的可行性。目前，NFPM正在進行臨床試驗以及與人工耳蝸系統(tǒng)的整合工作，可能為全植入人工耳蝸系統(tǒng)傳感器提供一個良好的設(shè)計方案。

　　三、傳感器植入于內(nèi)耳

　　難度最大，將麥克風埋藏于耳蝸深處

　　Shintaku等和Tateno等采用膜狀的壓電換能材料聚偏(二)氟乙烯(polyvinylidinedifluoride，PVDF)模仿人耳的耳蝸基底膜，材料厚度僅30μm，能夠?qū)⒄駝幽芰哭D(zhuǎn)化為電信號。當特定頻率處的液體振動時，帶動薄膜材料振動，即可接收液體中的聲音振動并進行換能，轉(zhuǎn)化為特定頻率的電信號，實驗結(jié)果顯示產(chǎn)生的電信號與頻率有一定的對應關(guān)系。PVDF材料不需外界供電，若將其植入內(nèi)耳，產(chǎn)生的電信號能直接刺激毛細胞和螺旋神經(jīng)節(jié)，將大大壓縮植入物的數(shù)目和體積。目前這一設(shè)計還在體外實驗階段，但如果可以應用于內(nèi)耳，將具有一定潛力。

　　目前，全植入式人工耳蝸相關(guān)的設(shè)計方案都在研究過程中。美國紐約大學醫(yī)學院Cohen認為，相比于傳統(tǒng)的部分植入式人工耳蝸，全植入式人工耳蝸具有保護患者的疾病隱私、保證7×24h的全天候使用、可在有水環(huán)境中聆聽、給使用者帶來生活和心理上的幫助等多方面的優(yōu)勢。越來越多的研究者將關(guān)注點放在了全植入式人工耳蝸在未來的發(fā)展和使用上，相信在可預見的將來，全植入式人工耳蝸可以給廣大聽障患者帶來更多利益。