中国制造,如何让国人用上物美价廉的人工耳蜗?

人工耳蜗如何帮助听障人士?

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。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,他们中的绝大多数的听神经和听觉中枢没有受到损伤,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。

早在19世纪,意大利科学家就发现了电刺激正常耳能形成听觉的现象。1957年法国科学家首次将电极植入一全聋病人的耳蜗内,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,不就能让聋人重新听见了吗?这种装置就是人工耳蜗。

中国制造,如何让国人用上物美价廉的人工耳蜗?

第一代商品化人工耳蜗——House-3M 图源:人工耳蜗

1972年,美国研制出第一代商品化人工耳蜗——House-3M,人工耳蜗开始规模化、产业化应用。近二十多年来,人工耳蜗进展很快,已经从实验研究进入临床应用。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。

值得注意的是,人类的听觉语言中枢在5岁左右就发育完成,如果在5岁之前不能得到语音的刺激,失去了听觉语言中枢正常发育的机会,患者即使接受了人工耳蜗植入,他们也仅仅能够听到声音,无法获得正常的语言。因此,对于先天性耳聋患者的最佳植入年龄是5岁之前。

人工耳蜗为什么经常出现丢失?

回顾身边的新闻,时不时会出现“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?

让我们来看一下人工耳蜗的结构,人工耳蜗是一种电子装置,内部部分和体外部分两个模块。

内部部分需要手术植入人体,包含一个磁铁、一个接收器、一条带状排列电极和刺激器。

体外的外部装置,包括语言处理器和头部配件。语言处理器的作用是对声音信号进行处理、编码成电讯号。头部配件包括方向性麦克风和传送器,二者由导线相连。传送器还包括一个磁铁,相连于接收器的磁铁,并固定传送器在皮肤上的位置。

人工耳蜗的结构

语言处理器有两大类型:体配式与耳背式。体配式语言处理器看起来像一个传呼机,必须透过导线与头部配件相连,而耳背式语言处理器与麦克风合成一体,可戴在耳后,方便且美观。

当植入人工耳蜗的患者周围存在声音时,体外言语处理器就会将声音转换为一定编码形式的电信号,通过植入体内的电极系统直接兴奋听神经来恢复、提高和重建听觉功能。

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。

中国制造,如何让国人用上物美价廉的人工耳蜗?

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。

世界上主要的耳蜗公司是澳大利亚的Cochlear,奥地利的MedEl和美国的AB公司,它们覆盖了几乎所有的进口人工耳蜗。当时进口耳蜗的售价在30万元左右,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。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。

人工耳蜗的结构

语言处理器有两大类型:体配式与耳背式。体配式语言处理器看起来像一个传呼机,必须透过导线与头部配件相连,而耳背式语言处理器与麦克风合成一体,可戴在耳后,方便且美观。

当植入人工耳蜗的患者周围存在声音时,体外言语处理器就会将声音转换为一定编码形式的电信号,通过植入体内的电极系统直接兴奋听神经来恢复、提高和重建听觉功能。

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。

中国制造,如何让国人用上物美价廉的人工耳蜗?

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。

世界上主要的耳蜗公司是澳大利亚的Cochlear,奥地利的MedEl和美国的AB公司,它们覆盖了几乎所有的进口人工耳蜗。当时进口耳蜗的售价在30万元左右,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。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,中国企业依然选择进军这个领域,开始了人工耳蜗的国产化之路。

随着人工耳蜗市场的不断成熟,国产人工耳蜗产品也在逐渐发展。目前,国产人工耳蜗有诺尔康人工耳蜗(NUROTRON)、力声特人工耳蜗(LISTENT)和爱益声人工耳蜗(AIC)这三家。

与目前市面主流人工耳蜗不同,上海力声特实现了芯片自主设计研发,不依靠进口,核心技术自主可控;此外,对比进口产品价格,国产人工耳蜗也存在明显优势,产品售价、手术及后续维护价格约在10万左右,不到国外同类产品的一半,让更多的听障人士可以负担的起。

值得注意的是,上海力声特还创新研发了更适合汉语语言的MTone和L-CIS言语编码策略,对汉语独特四声调识别更为清晰,更精确的保留了声音的真实性,而进口产品全部基于通用语(英语)研发,这也是听障人士最期待的体验。

越来越多的听力障碍患儿使用上了人工耳蜗;来源:视觉中国

此后,在国产产品的竞争下,国外品牌的人工耳蜗售价也随之降至20万元以下。在政策和市场的推动下,人工耳蜗逐渐在中国听力障碍人群中普及。

结语:

据统计,中国儿童患先天性耳聋的概率约为千分之二,有很多患儿一出生就要面对一个无声的世界。尽管国产化有效地降低了人工耳蜗的使用成本,但目前人工耳蜗设备与手术的全套花费也在20万元以上,这对很多贫困家庭来说是难以负担的。

好在中国不会放弃无声世界的每一个人,在各省市的残联均有对植入人工耳蜗的大额补助政策,针对贫困家庭的患儿,我国已经做到基本上免费植入。我们相信,在科技、产业和政策的不懈努力下,每一个患儿都能告别无声的寂静,生活在阳光之下。