人工耳蜗早期历史

人工耳蜗早期历史

1961年1月9日，在美国洛杉矶的豪斯诊所中，一名耳聋患者躺在手术台上接受一台前所未有的手术——人工耳蜗植入术，给他做手术的正是大名鼎鼎的耳外科和侧颅底显微外科先驱William House和他的神经外科同事John Doyle。随着金制的电极线通过圆窗前方的耳蜗开窗口被植入耳蜗鼓阶，人类历史上第一次成功完成了人工耳蜗植入术。

如今，距离第一台人工耳蜗植入手术已经过去了近60年，在这近一甲子的光阴里，现代医学与科学技术紧密结合，人工耳蜗生产技术和植入技术进一步发展，已经成为治疗重度、极重度耳聋患者的常规方法。迄今为止，人工耳蜗已经给全世界超过70万的耳聋患者带来了“声”的希望，是人类历史上最成功的仿生器官。

今天，就让我们一起回到上个世纪中叶，追随House、Doyle、Djourno等科学家的脚步，一起探索人工耳蜗这项伟大技术的起源和发展吧。

提起Alessandro Volta的名字，大家一定不会陌生，他是意大利著名物理学家，发明了电池，而电压单位伏特（V）便是以他的名字命名的。19世纪早期， Volta曾做过一项实验，在电池的两个电极上分别连接金属探针，探针上带有开关，用于控制电流的流通或中断。令人敬佩的是，科学家不仅是智者，更是勇者。为了能够了解第一手实验结果，Volta将两根金属探针分别放在了自己两侧的外耳道内：“当电路接通的那一刻，我觉得我的头被震了一下，过了一会我开始听见一种声音，或者说是一种噪音，那是一种带着电火花的噼啪声，好像有什么粘稠的东西被煮沸了……”，Volta这般描述道。这是人类历史上第一次观察到电刺激对听觉系统的作用，虽然危险，但是对后续的研究提供了实验基础。

图1. Alessandro Volta

1930年，人们终于迎来了耳科历史上的重要一年。在这一年，美国普林斯顿大学的Ernst Glen Wever和Charles Bray观察到放置在猫听神经上的电极产生了一种具有频率和幅度的电位变化，令他们惊喜的是，这种电位变化与音波变化极其相似的。这是人类首次在耳蜗中记录下电位变化。如果能将这种电位复制出来不就代表着也可以复制出声音了吗？或许就能帮助失去听力的人重新恢复听力了。

图2. Ernst Glen Wever和Charles Bray

到了1940年，美国的Clark Jones，Stanley Smith Stevens和Moses Lurie将电极直接插入20名患者的中耳鼓室内，其中大多数患者接受了根治性乳突手术，并去除了中耳鼓膜和听小骨。这些电极靠近内耳并因此能产生声音，再次印证了直接刺激听神经可能导致听力的猜想。

1957年，在法国电生理学家Andre Djourno和阿尔及利亚耳科医生Charles Eyries带领下，电极刺激听神经的研究迈出了历史性的一步。接受电刺激的病人情况十分特殊，因为几周之前，这位病人刚刚接受了一次双侧胆脂瘤手术，耳蜗结构破坏严重，只剩下了两侧的听神经残端，这意味着他的听力将被剥夺。为了恢复听力，这名患者打算接受一次冒险的手术，手术目的是通过植入电极直接刺激耳蜗神经从而获得声音感知。手术过程中，医生在病人的一侧颞肌埋入一个小的感应线圈，将与线圈相连的导线的一端放在听神经上，导线的另一端包埋在肌肉中，作为参考电极。2天后，Eyries和Djourno在包埋线圈部位的颅骨上放置了一个外线圈，应用无线电传送信号。   

图3. 植入示意图

神奇的事情发生了！

患者居然听到了类似蟋蟀的叫声，并可以听懂数个词汇。当改变刺激信号的频率时，病人可以感觉到音调明显不同。遗憾的是，几周之后，植入的设备就失效了，这意味着患者再一次失去听力。之后，Eyries多次尝试将这种设备植入到其他听力障碍的患者身上，但都以失败告终。

尽管如此，我们还是认为，Djourno和Eyriès所在的法国团队是植入电极并利用电刺激听神经而获得声音感知的先行者。此外，他们预测了人工耳蜗的发展且总结道：“毫无疑问，耳蜗本身的电刺激将允许构建一种可能的电-听力机制。”

Djourno和Eyries的研究成果先后登上了《生物科学报》、《纽约时报》、《美国医学会杂志》。一位患者从报纸上剪下了关于Djourno和Eyries的研究报告，带到了洛杉矶耳科医生William House面前。报告极大地震撼了William House，原来，听觉感知是可以通过对听觉神经的直接电刺激来激发的！怀着强烈的兴趣，他开始搜索资料来了解对此自己能做些什么。他找到了神经外科医师John Doyle展开合作，在1960年12月测试了第八对颅神经的电活动。House希望能够在此基础上研发出一种新的设备，来帮助更多有听力障碍的人重新听到声音，更重要的是，这种设备要保证他们一辈子可以听到声音。

天道酬勤，这一天如约而至。

1961年1月9日，经过漫长的手术，House成功地将一根金制的电极线通过圆窗前方的耳蜗开窗口插入耳蜗的鼓阶之中。为了提高患者的言语识别率，他在电极上沿长度分五个部分刺激耳蜗，每部分分别对接受特定的频率。新设备与手术方法的改进，患者的听力重建有了立竿见影的效果。这次，患者有了一些基本的频率识别能力，可以听到一些小的、简短的单词。

图4.“人工耳蜗之父” William F. House

与四年前Djourno和Eyries把电极放在游离的听神经上不同的是，House则是通过耳蜗开窗的方式，把电极插进了耳蜗内部。所以，这是真正意义上的第一次人工耳蜗植入术。然而，在两个测试周期后（两周），患者电刺激所需的电流量增加了。House担心发生了感染或水肿，于是拔出了电极。

从此，人工耳蜗的研究进入了飞速发展、百花齐放的发展姿态。

1964年，美国Stanford大学的Blair Simmons在开颅手术时，将电极经鼓岬和前庭插入蜗轴，病人可以在一定程度上辨别音调的高低。同年，美国的Doyle等人将四个电极组成的一组电极植入耳蜗，病人可以重复一些听到的词汇。

1965年，Simmons把六个电极插入病人蜗轴，发现对不同部位进行刺激时，病人可以感受到不同的音调。

1967年，Simmons在猫的模型中揭示：电极可以无创植入，长期电流刺激并不会导致耳蜗内神经元显著变性。

1968年，美国加州大学的神经生理学家Michelson发现，使用新型材料制作的耳蜗内电极可以长期并且安全地工作。困扰了大家多年的生物相容性的难题，似乎终于要解开了。同年，House等人研制出了单导人工耳蜗和刺激装置，将此项工作推进临床。

1972年，与House 3M型单导人工耳蜗配套的言语处理器问世。这是第一种商品化的人工耳蜗装置。。

1977年，奥地利Ingeborg Hochmair、Erwin Hochmair研制出世界第一个多通道人工耳蜗植入系统。

1978年，澳大利亚Graeme Clark植入第一例多道电极，在开放声场也有一定的分辨率。

1985年，人工耳蜗被美国食品药品管理局批准用于成人。

1990年，人工耳蜗被美国食品药品管理局批准用于儿童。

1991年，高刺激速率编码策略（连续间隔采样）问世，人工耳蜗从此进入多通道高分辨率时代。

……

人工耳蜗与中国的故事起源于1993年6月，当时的澳大利亚总理Keating访问中国，会见了时任中国残疾人联合会主席邓朴方先生，希望与中国政府就人工耳蜗项目展开合作。对于国内千万的听障人士来说，这无疑是个天大的好消息。人工耳蜗要想真正进入中国，第一步是培养一批中国本土的人工耳蜗专业团队，包括听力师、手术医生和语言康复师。1994年11月由澳大利亚国家听力中心和同仁医院、北京耳鼻喉科研究所联合举办首届中澳听力学研讨会。此次培训后，澳方很快安排了中国手术医生和听力学人员去澳大利亚进修，学习人工耳蜗植入技术和术前听力学评估技术。

1995年5月4日，因一次半月板手术中应用了大量新霉素，导致双耳失聪的陆峰被选定为中国第一位多导人工耳蜗的植入者，在北京协和医院由曹克利教授和澳大利亚的Perlman教授主刀，手术十分顺利。当人工耳蜗开机后，失去听力整整十年的陆锋再一次听到世界对他的呼唤，他按捺不住内心的激动，大声喊出“我听到了，我确实听到了！”这次手术的成功意义重大，标志着中国人工耳蜗行业发展的开端。

图5.主刀医生为北京协和医院曹克利教授

而中国首例儿童人工耳蜗植入于1997年3月由北京同仁医院的韩德民教授主刀完成，该患者为一名年仅三岁半的女孩——抗梦雯。刚出生40天的抗梦雯被诊断为先天性耳聋，心急如焚的父母带着小梦雯走遍了各大医院，经历了各种痛苦的治疗，扎针灸、喝中药、服土方，可梦雯的听力依旧没有恢复。因此，她的父母给她取了“梦雯”这个名字，父母希望自己的女儿在梦里能够听见（闻）声音。直到在1997年，父母带着小梦雯找到了北京同仁医院的韩德民教授，三岁半的梦雯迎来了人生中的第一缕曙光。韩德民教授给小梦雯植入了澳大利亚科利尔人工耳蜗，梦雯成为了全国第一例人工耳蜗儿童植入者，迎接她的是一个崭新的有声世界。如今，梦雯已经成长一名亭亭玉立的少女为并顺利从加拿大的艾米丽卡尔艺术与设计大学毕业，成为一名珠宝设计和婚纱设计师是她的梦想。

图6.佩戴人工耳蜗的小梦雯对韩德民教授说着悄悄话

至此，中国有了可以独立开展人工耳蜗植入手术的专业医生，人工耳蜗真正进入到了人口最多，聋儿最多的中国。

而在2006年之前，国内人工耳蜗市场牢牢地被进口耳蜗霸占，市面上根本没有国产人工耳蜗的身影。而中国有2700多万聋人，其中约有800多万极重度耳聋患者，20-30万的高价让许多家庭望而却步。

复旦大学附属耳喉鼻科医院的王正敏院士作为中国最早做人工耳蜗植入手术的医生之一，研发出国产人工耳蜗是他的梦想。由他领衔的研发团队，历时约20年，先后研制成功单道脉冲式和单道连续式人工耳蜗，在2003年成功研制出我国首个拥有自主知识产权的“多道程控人工耳蜗”并于2004年进行了技术转让，由企业生产最终形成生产国产人工耳蜗的流水线，并开始申报临床验证。

国产人工耳蜗的问世结束了进口人工耳蜗对市场的垄断，也打破了国外技术垄断，将人工耳蜗项目实现了产业化，为国人提供了质优价廉的人工耳蜗产品（国产耳蜗价格仅为进口耳蜗的1/3至1/2）。国产人工耳蜗根据汉语发音的特点设计，采用独特的技术，使用者不仅能分辨各种环境声，元音和辅音，还能分辨汉语四声，达到适应中国多种方言交流的需要。其中杭州诺尔康与上海力声特为国产人工耳蜗的优秀代表。至此，我国成为继澳大利亚、美国、奥地利之后，全球第四个拥有人工耳蜗自主研发能力的国家。

图7.中国科学院院士 王正敏

图8.诺尔康和力声特

图9.国产人工耳蜗

在我国，人工耳蜗的临床开展工作已有25个年头，帮助了近8万名植入者重获听力。中国大陆的人工耳蜗植入中心约100家，已培养人工耳蜗植入手术医生近300人，年植入手术约8000～10000台。然而，在面对我国2780万（其中740万人适合通过人工耳蜗移植恢复听力）的听力障碍人士时，这些数字还远远不够。且国内的人工耳蜗植入中心多分布于大城市，很多偏远地区的患者不得不远赴大城市就医，这就给医院对患者的术后康复指导和随访工作带来了很大的困难。因此，人工耳蜗在全国范围内的推广与应用仍有很长一段路要走。

横跨两个世纪的发展，人工耳蜗日臻完善。目前，在世界范围内，由于更好的频谱感知和言语识别能力，多导人工耳蜗已基本上取代了原有的单导人工耳蜗。未来，精准定向脉冲技术实现后，对听觉区域进行精准刺激，人工听觉将无限接近自然内耳的处理方式。

让我们共同见证听力植入领域的科技不断发展与进步，让更多失聪的病人能够接触到人工耳蜗，从而重获新“声”！