[发明专利]一种用于引起耳蜗机械振动的光脉冲刺激装置

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种用于引起耳蜗机械振动的光脉冲刺激装置。

背景技术

目前，耳聋患者成为仅次于肢体残疾的第二大残疾群体，听力障碍不仅影响患者的生活质量，也带来了严重的家庭经济负担和社会负担，研究开发用于恢复和重建听觉功能的技术及装置是生物医学工程的重要课题。

耳聋最常见的是感音神经性耳聋和传导性耳聋，其中感音神经性耳聋是由于耳蜗听毛细胞损伤或坏死使得耳蜗无法将声音机械振动转换为听觉神经电活动，主要采用手术植入人工耳蜗，通过电刺激耳蜗内的神经纤维使患者感受到声音；而传导性耳聋患者的内耳感应听毛细胞功能仍然残存，主要是由于外耳或中耳无法有效将声音振动传导到内耳，这就需要通过工程技术将声音信号变换为机械振动信号刺激内耳，中耳植入技术是目前临床广泛接受的治疗方法。澳大利亚科利耳公司推出的BAHA骨锚助听器是目前应用最广的中耳植入装置，它是一种可植入的骨传导听力系统，将一个微小的钛植入体被固定在耳后的骨中，通过直接骨传导旁路了中耳传导通路，声音引起的振动通过颅骨和颌骨传送到内耳，它适用于传导性或混合型听力障碍以及单侧耳聋；奥地利人工耳蜗公司Med-El开发的震动声桥植入系统是另一种中耳植入技术，直接在中耳听骨链植入一震动接受器，将中耳传入的声波转化成机械震动，在以和正常人聆听的方式一样刺激耳蜗，由听神经传入大脑形成听觉。

Med-El公司的振动声桥是一种振动听骨链假体，其核心技术是一个植入鼓式的漂浮质量传感器，它是一种电磁感应装置，它能将与声音相关的电信号转换为机械振动信号，这种机械振动被直接作用于圆窗膜引起内耳机械振动。美国专利数据库公开了一种中耳植入新技术，它将声音产生的振动信号通过一种管状振动转换器刺激驱动耳蜗圆窗，引起圆窗膜振动进而将声音振动传入内耳引起听觉神经兴奋，其主要特点是对声音振动衰减小响应频带宽；美国专利数据库公开了一种经鼓膜的振动传导新技术，它分别在鼓膜内外放置磁性装置，声音信号振动引起鼓膜外侧磁性装置位置往复运动，从而引起鼓膜内侧磁性装置运动以带动内耳振动，其主要特征是利用磁场经皮传导机械振动。中国专利数据库公开了一种压电式中耳植入装置，它利用电信号激励压电元件使其产生机械振动，再由机械振动驱动内耳。

可以看到，目前的中耳植入技术都是将声音信号转换为机械振动信号传到耳蜗，其中振动声桥是通过电磁感应传感器或压电器件直接“敲击”内耳圆窗膜，将机械振动传导到内耳。由于中耳植入体的植入位置在鼓室这一狭小的解剖空间，手术难度大；特别地，由于中耳植入体是由电磁感应传感器或压电器件通过机械运动将振动传导到内耳，这不仅存在微小机电器件固有的加工难度，而且还存在机电器件机械运动的稳定可靠性技术风险；另外，用于驱动圆窗膜机械振动的机电器件还需要有良好的机械阻抗匹配以获得最优的频率响应，这也对机电器件设计提出了更苛刻的技术约束。因此，设计开发用于“驱动”内耳圆窗膜机械振动的新技术对中耳植入临床应用有重要意义。光声效应是近年来广泛研究的一种新技术，研究表明光脉冲刺激生物组织时可以形成与声音振动相似的机械振动，这为建立新的中耳植入技术提供了新的技术思路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于引起耳蜗机械振动的光脉冲刺激装置，该装置将声音信号的幅度、频率等特征编码为电信号，由电信号控制和驱动光脉冲信号输出，由植入中耳腔室的光脉冲输出装置非接触刺激耳蜗圆窗膜，从而在内耳形成机械振动，进而引起听觉神经兴奋。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于引起耳蜗机械振动的光脉冲刺激装置，包括语音信号采集装置、语音信号处理与编码装置、光脉冲输出控制装置、光脉冲输出装置。语音信号采集装置对声音信号进行采集并将其转换为电信号，在对电信号进行处理后传送至语音信号处理与编码装置，语音信号处理与编码装置对信号进行特征提取和编码，并将编码后的信号输出至光脉冲输出控制装置，光脉冲输出控制装置根据接收到的信号输出用于驱动光脉冲输出装置输出光信号的驱动信号，光脉冲输出装置接收到驱动信号以后根据驱动信号的特征输出光脉冲信号。

具体来说，所述光脉冲输出装置是可手术植入并固定于中耳鼓室的光脉冲输出器件，它包括一个或多个光脉冲发生器件，光脉冲发生器件所发出光线所形成的光斑集中在耳蜗圆窗膜上，每个光脉冲发生器件可独立输出光脉冲信号。

所述光脉冲输出控制装置用于产生驱动光源的电信号，电信号的脉冲频率、脉宽及幅度控制上述光脉冲发生器件输出的光脉冲的脉冲频率、脉宽及光强。