有關(guān)全植入式人工耳蝸的研究其實(shí)從上世紀90年代以來(lái)一直沒(méi)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(zhù)人工耳蝸的普及，使用者對耳蝸的外觀(guān)提出了更高的要求。在現階段的人工耳蝸使用過(guò)程中，有的家庭認為耳蝸體外機（言語(yǔ)處理器）本身是一種聽(tīng)障的象征，會(huì )給自己的孩子帶來(lái)差異感。雖然我們不斷科普耳蝸的普及性，社會(huì )也不斷消除差異，但是這個(gè)心結始終在家長(cháng)的心中揮繞不去。有些家長(cháng)為了不讓他人注意自己孩子的耳蝸設備，會(huì )將體外機隱藏在衣服下。我們也發(fā)現有些戴耳蝸的青少年出現了自卑自閉的心理，甚至產(chǎn)生了社交障礙，在我們的了解下，他們都說(shuō)太過(guò)于明顯的體外機會(huì )讓自己缺乏自信。

　　而從另一個(gè)角度來(lái)說(shuō)，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(dòng)等，言語(yǔ)處理器的正常工作也需要持續不斷的供電。在生活中的很多時(shí)候，比如玩過(guò)山車(chē)，洗澡等活動(dòng)時(shí)需要摘下設備。而一些家庭也曾抱怨說(shuō)睡覺(jué)時(shí)需要將耳蝸摘下，從而無(wú)法聽(tīng)到鬧鈴聲。所以有些童子軍夏令營(yíng)之類(lèi)的活動(dòng)，他們的孩子在參加的過(guò)程中會(huì )有些尷尬。

　　基于這些問(wèn)題的考慮，國內外的專(zhuān)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(shí)現將成為人工耳蝸研究中的一個(gè)重大突破。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)即將在iPhone設備上的應用，輿論界認為全植入式人工耳蝸是一個(gè)可預見(jiàn)的發(fā)展趨勢和方向。

　　那么現在有關(guān)全植入人工耳蝸的研究有哪些設計思路呢？

　　據《中華耳鼻咽喉頭頸外科雜志》報道，在國際上已公開(kāi)的設計方案中，研發(fā)人員主要面臨著(zhù)是3個(gè)體外原件的的可植入化問(wèn)題。這3個(gè)原件分別為電池（電源）、言語(yǔ)處理器和麥克風(fēng)，隨著(zhù)人工耳蝸一體機的面世，所以導線(xiàn)和頭件不再成為設計的難點(diǎn)。目前，3個(gè)原件中的可植入的電源和言語(yǔ)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(fēng)（傳感器）。

　　麥克風(fēng)的本質(zhì)是一種轉換裝置，將聲音信號轉換為電信號。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(wèn)題為中心的3種國際上不同的全植入式人工耳蝸設計思路。

　　一、傳感器埋植于外耳

　　相當于皮下埋置麥克風(fēng)

　　聲波振動(dòng)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(lèi)型。

　　具有代表性的研究設計有：

　　（1）TICA(德國Implex公司)：采用植入在外耳道后壁的麥克風(fēng)作為聲音提取裝置，通過(guò)植入于乳突內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(dòng)到聽(tīng)骨鏈，完成完整的聲音信號轉變與傳遞過(guò)程從而提高聽(tīng)力，其問(wèn)題在于麥克風(fēng)易被擠壓而脫出于外耳道內，且位于中耳的振子和位于外耳道的麥克風(fēng)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(tīng)力的損失，被證實(shí)不適合臨床使用，已經(jīng)停止研究。

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

　　（3）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(chǎng)景中具有一定的應用便利性。但是將麥克風(fēng)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。

　　（4）Carina(澳大利亞Cochlear公司)：植入體部分與TIKI類(lèi)似，囊括了麥克風(fēng)、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(fēng)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計優(yōu)點(diǎn)是可以較好地利用膜性振動(dòng)，而且植入過(guò)程較為簡(jiǎn)便。臨床試驗顯示，該裝置比其他半植入助聽(tīng)設備的助聽(tīng)效果高出10～20dB。然而，這一途徑易受到前述的人體內源性本底噪聲的干擾。此外，其聲電轉化類(lèi)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(tīng)方式

　　另一類(lèi)設計為將傳感器植入到中耳內。外界聲音的機械波傳入外耳道，并通過(guò)鼓膜振動(dòng)使鼓室腔內的聽(tīng)小骨振動(dòng)。所以，利用傳感器拾取中耳內的一些結構的振動(dòng)也成為一種有潛力的設計思路。在這一思路中，常見(jiàn)的麥克風(fēng)傳感器放置位置為鼓膜或聽(tīng)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，之后植入在聽(tīng)骨鏈上的傳感器也有所進(jìn)展。

　　（1）Huttenbrink等提出了一種液壓聲能傳感器(hydroacousticsensor)，通過(guò)充滿(mǎn)水的軟管一端連接于與聽(tīng)骨鏈軟性接觸的特制小球上，另一端連接于一個(gè)壓電傳感器，當聽(tīng)骨鏈振動(dòng)時(shí)，能量通過(guò)小球和軟管傳遞至壓電傳感器。此設計的優(yōu)點(diǎn)是減少了聽(tīng)骨鏈耦合傳感器時(shí)帶來(lái)的負重問(wèn)題，但同時(shí)也衍生了能量傳遞的比率降低、能量削弱、聲音失真等問(wèn)題。

　　（2）EnvoyEsteem(美國Envoy公司)是目前壓電材料應用于助聽(tīng)設備的代表性產(chǎn)品。這一可植入式的助聽(tīng)器，通過(guò)壓電傳感器拾取砧骨振動(dòng)，通過(guò)處理將振動(dòng)信號提高，再輸出至鐙骨，以期提高患者聽(tīng)力。植入過(guò)程中，需要將砧鐙關(guān)節離斷，切除部分砧骨，將兩個(gè)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(dòng)使得傳感器采集振動(dòng)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(dòng)以提高患者聽(tīng)力。這一設計方案目前已應用于900余例植入者。這種設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(wèn)題，從而帶來(lái)更好的聆聽(tīng)效果。但是，該手術(shù)過(guò)程復雜，難度較大，術(shù)后也有傳感器松動(dòng)脫落的風(fēng)險。而且，植入過(guò)程中需離斷砧鐙關(guān)節并切除部分砧骨，造成了不可逆的聽(tīng)骨鏈破壞。

　　（3）復旦大學(xué)研制的新型壓電傳感器(newfloatingpiezoelectricmicrophone，NFPM)以自主設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，通過(guò)鈦夾與人耳砧骨長(cháng)突耦合，利用外耳聽(tīng)覺(jué)生理的基礎，借中耳傳聲系統，實(shí)時(shí)記錄聽(tīng)骨鏈的振動(dòng)信號，并將其轉化為電信號。此設計避免了麥克風(fēng)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(lèi)似的優(yōu)勢，同時(shí)，植入過(guò)程中保持了聽(tīng)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(tīng)覺(jué)生理功能。經(jīng)過(guò)實(shí)驗室測試、顳骨實(shí)驗、動(dòng)物實(shí)驗等階段性的測試和改進(jìn)，驗證了壓電傳感器拾取聽(tīng)骨鏈振動(dòng)聲學(xué)信號的可行性。目前，NFPM正在進(jìn)行臨床試驗以及與人工耳蝸系統的整合工作，可能為全植入人工耳蝸系統傳感器提供一個(gè)良好的設計方案。

　　三、傳感器植入于內耳

　　難度最大，將麥克風(fēng)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，能夠將振動(dòng)能量轉化為電信號。當特定頻率處的液體振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)薄膜材料振動(dòng)，即可接收液體中的聲音振動(dòng)并進(jìn)行換能，轉化為特定頻率的電信號，實(shí)驗結果顯示產(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，若將其植入內耳，產(chǎn)生的電信號能直接刺激毛細胞和螺旋神經(jīng)節，將大大壓縮植入物的數目和體積。目前這一設計還在體外實(shí)驗階段，但如果可以應用于內耳，將具有一定潛力。

　　目前，全植入式人工耳蝸相關(guān)的設計方案都在研究過(guò)程中。美國紐約大學(xué)醫學(xué)院Cohen認為，相比于傳統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(tīng)、給使用者帶來(lái)生活和心理上的幫助等多方面的優(yōu)勢。越來(lái)越多的研究者將關(guān)注點(diǎn)放在了全植入式人工耳蝸在未來(lái)的發(fā)展和使用上，相信在可預見(jiàn)的將來(lái)，全植入式人工耳蝸可以給廣大聽(tīng)障患者帶來(lái)更多利益。