《人工聽覺：新視野》是2011年Springer齣版的“聽覺研究手冊係列”叢書的一捲Auditory Prostheses New Horizons的中文版，覆蓋瞭當前人工聽覺的新進展。原書邀請瞭全世界30多位專傢，全麵總結人工聽覺發展的各個方嚮，介紹新的研究進展。《人工聽覺：新視野》共15章，主要內容包括聽覺神經假體的發展、雙側人工耳蝸、聲聽覺與電聽覺的結閤、適用於傳導性和感音神經性聽力損傷的植入式聽力設備、前庭植入係統、光刺激聽神經、貫穿聽神經式電極陣列、耳蝸神經核聽覺假體、中腦聽覺植入係統、CI植入後中樞聽覺係統的發展和適應、CI植入者的聽覺訓練、小兒人工耳蝸植入者口頭及書麵交流的發展、音樂感知、聲調語言與人工耳蝸、CI植入者的多感覺處理等。書末附彩圖以便查閱。
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《人工聽覺：新視野》可供聽覺研究方嚮的科研人員參考使用。
文摘
第1章 聽覺神經假體的發展 曾凡鋼 1 引 言 20世紀六七十年代是人工聽覺假體發展的黃金時代。在那令人振奮的20年間，各種競爭的想法和創新的實驗推動人工聽覺取得瞭巨大的進展。這20年（1960～1979年），總讓作者聯想到中國的戰國時代（Zeng et al.，2008）。此間，House（1974）推齣的單通道人工耳蝸和Clark等（1977）推齣的多通道人工耳蝸之間的競爭被推到瞭風口浪尖：前者在1984年成為早的商用人工耳蝸産品；而後者卻成為成功的神經假體。多通道人工耳蝸已經幫助全世界超過20萬聾人在一定程度上重建瞭聽覺功能。我們評價人工耳蝸所取得的成就之非凡，一方麵，作為産品，它需要和傳統助聽器及觸覺助聽器等同類産品展開競爭；另一方麵，作為新事物，它需要打破傳統主流思想和聾人群體的疑問（Levitt，2008）。20世紀八九十年代，一係列人工耳蝸的技術進步，尤其是信號處理策略的突破，大大提高瞭人工耳蝸植入者的聽聲效果（Loizou，2006；Wilson and Dorman，2007）。 圖1.1 3傢人工耳蝸製造商，不同年代係列産品在句子識彆得分。包括Cochlear公司的Nucleus係列，AB公司的Clarion係列，以及Med-El公司産品（改編自（Zeng et al.，2008），圖3） 圖1.1中顯示瞭3傢主要人工耳蝸廠商不同時代産品的語句識彆得分。所有廠傢的當代人工耳蝸産品均采用類似的信號處理策略——在有限數量的頻段內提取時域包絡信息，並通過植入耳蝸內的12～22個電極的非同時刺激來錶達這些信息。人工耳蝸植入者普遍錶現齣較好的言語識彆效果（安靜環境下的言語識彆率可達到70%～80%），半數的植入者都可以進行電話交流。 盡管在安靜環境下的言語識彆效果良好，人工耳蝸植入者和正常聽力者的聽覺能力之間依然存在鴻溝。舉例來說，植入者在噪聲環境下的聽聲效果很糟糕，穩態噪聲背景下，有接近15dB的損失；競爭語音環境中，有近30dB的聽力損失（Zeng et al.，2005）。植入者對音樂的感知也同樣有限：如果說對節奏的識彆還差強人意，那麼對鏇律和音色的感知隻能說微乎其微（McDermott，2004）。後，對於使用聲調語言（漢語普通話、泰語、越南語）的植入者（Peng et al.，2008），聲調的感知和發聲的能力與正常聽力者相去甚遠（圖1.2）。 圖1.2 正常聽力（NH）人群和人工耳蝸（CI）植入者在噪聲下言語識彆能力（a）、音樂和聲調識彆能力（b）的比較。噪聲下言語識彆能力，通過剛好能達到50%言語識彆率時的信噪比來體現，音樂識彆能力通過鏇律識彆的正確率來體現，聲調識彆率通過漢語普通話聲調識彆的正確率來體現（改編自（Zeng et al.，2008），圖21） 為瞭讓人工耳蝸植入者的康復效果更接近正常聽力者，亟待引入新的概念和手段。人工耳蝸也的確在不斷創新，與21世紀的前5年相比，近5年（2006～2010），關於人工耳蝸的文獻已經從1196篇增長到1792篇（圖1.3）。這些增長主要來源於雙側人工耳蝸，相關主題的文獻幾乎增長瞭一倍；另外，助聽器與人工耳蝸聯閤使用的研究文獻增長瞭4倍之多。而中腦刺激及光學人工耳蝸這些新的手段也開始湧現。 圖1.3 自1972年到2010年12月，每年從PubMed檢索的關於人工耳蝸的文獻數量 （：// href='#'>.ncbi.nlm.nih.gov） 在2004年，Springer齣版的“聽覺研究手冊”裏包含瞭人工耳蝸一捲，著重介紹電刺激聽覺的基礎科學與技術。而本捲將傳統人工耳蝸的內容，關注新的技術進展，內容包括從雙側植入到中腦刺激器；同時也介紹新的評估手段，內容包括從聽覺訓練到跨模態處理。 2 技術的發展 隨著技術的進步，人工耳蝸的功效已經被極大地提升，被應用於更廣泛的聽覺相關疾病的治療。下麵將從兩個角度介紹這些技術：一方麵，聽覺感知可由多種形式的能量誘發（圖1.4）。正常的聽覺通路中，聲波能量被轉換為機械振動，並進一步轉換為電勢能。在有缺損的聽覺通路中，根據聽覺損失的種類和程度，可分為不同的治療方法。大多數耳蝸受損的患者，癥結在於聽覺通路中機械放大功能受損。助聽器可以對聲信號進行放大，通過佩戴助聽器可以在一定程度上彌補聲音傳導中的損失（圖1.4的條通路）。為瞭增大放大倍數和減少不良聲學反饋，聲音可以直接被轉換成機械振動來刺激中耳（圖1.4的第二條通路）。但對於重度耳聾患者，傳統的人工耳蝸跳過瞭聽覺通路的前端部分，將聲信號轉換為電脈衝，來直接刺激耳蝸內殘存的聽神經（圖1.4的第三條通路）。近，光學刺激也被發現可以直接激活神經組織（圖1.4的第四條通路）。這將很有可能取代傳統的電刺激，成為一種新的刺激手段，用於神經刺激器。 圖1.4 對聽覺係統聽力重建的不同刺激方法。助聽器圖片摘自 href='#'>.starkey.，中耳植入係統圖片摘自 href='#'>.medel.，人工耳蝸圖片來自 href='#'>.cochlear.，以及光學刺激圖片來自 href='#'>.optoiq.（後附彩圖） 另一方麵，刺激聽覺係統的不同部位，可以用來治療不同類型的聽覺受損疾病。助聽器可以將聲音放大來治療耳蝸損傷。對佩戴助聽器的人來說，放大的聲刺激通過耳道傳至鼓膜（聽力正常者的鼓膜接收的聲刺激直接來源於外耳道，沒有經過人為放大）。整個中耳聽骨鏈中從砧骨到蹬骨都可以進行機械式刺激，提供更大的放大倍數，用於治療與外耳道塌陷或慢性耳科疾病相關的傳導性聽力損失。用電脈衝或激光直接刺激聽神經，可以讓人産生聽覺感知。這種方法主要用於內毛細胞缺失的患者。通過刺激從耳蝸核到皮層的整個聽覺中樞係統，可以治療聽神經瘤及其他神經疾病。另外，電刺激已經被應用於治療聽神經病、耳鳴和多種其他疾病（Trimble et al.，2008；van de Heyning et al.，2008；Teagle et al.，2010），但這些方麵的內容本書沒有涉及。 單側人工耳蝸技術成熟後，很自然地擴展到雙耳植入。在過去十年（2000～2010年）裏，雙側植入的數量劇增，相關的科學理解也逐漸成熟。早在1993年，van Hoesel就開展瞭例雙側人工耳蝸研究（van Hoesel et al.，1993）。在第2章，他將係統地綜述雙側植入的原理、進展和現存問題。與單側植入相比，雙側植入可以確保“好耳”得到植入。雙側植入提高瞭噪聲下的雙側言語識彆效果和聲源定位能力，伹效果十分有限，且提升的原因幾乎都來源於利用瞭雙耳間聲級差的聲學頭影效應。目前（2010年）還沒有證據說明雙側植入者能夠有效地利用雙耳間時間差，來獲得功能型雙耳聽覺。一方麵可能源於植入者被剝奪雙耳聽覺的時間較長（Han
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