希望下面这篇文章能对聋儿父母选择人工耳蜗有些帮助。
 
耳蜗植入深度与言语识别 
亓贝尔 刘博 
首都医科大学附属北京同仁医院 耳鼻咽喉头颈科学教育部重点实验室 
 
人工耳蜗（cochlear implant，CI）是一种帮助重度和极重度听力损失患者重获听力的电子装置，可有效地帮助使用者改善其言语识别、理解和应用能力。人工耳蜗技术历经数十年的发展，特别是今年来，随着工程学和临床医学研究的不断深入人工耳蜗技术得到了迅猛的进步。本文总结了耳蜗植入装置中电极的植入深度、植入部位、与编码方案的匹配程度等因素与对使用者言语识别能力的影响。 
 
[声音感知的基础]  
1.   耳蜗在声音感知中的作用机制。人类感知声音是一个复杂的生理过程，其中声音的接收和初级处理与耳蜗功能密切相关。当声音进入内耳后耳蜗对其进行最初的频率分析，将其分解为不同的频率成分，引起基底膜不同部位产生不同幅度的位移，从而对相应部位的毛细胞施加不同强度的刺激[1]。毛细胞通过剪切运动将该刺激转变为细胞内化学信号的传递，听神经末梢在这一化学信号的刺激下产生神经动作电位，后者经过上行、下行听觉神经通路的调控，使人类最终感受到声音[2]。耳蜗不同部位编码不同的频率信息，这就是“位置学说”（place theory）。该学说定性地指出了耳蜗部位与其特征频率之间的关系，是多导人工耳蜗“部位编码策略”的基本出发点。到60年代Greenwood[3]提出了耳蜗部位与其特征频率的计算公式，1990年将此公式完善为：CF=165.4×(100.06x﹣1)（CF代表耳蜗基底膜的特征频率，x代表基底膜长度，单位mm）。至此，人们可以定量计算基底膜不同部位所感受的频率范围，这一开创性的公式为人工耳蜗发展奠定了基础。 
2.   人工耳蜗电极位置与声音感知。人工耳蜗是目前最为成功的将电子技术与人体神经系统完美耦合的产物。言语处理器对麦克风接收的声信号进行最初的频率分析，依据Greenwood提出的公式计算出响应该频率的基底膜部位；然后根据“部位编码策略”将相应的电刺激送往位于处的电极；电极施加电流刺激作用于螺旋神经节细胞末梢或细胞体，使其产生神经动作电位并最终令使用者产生听觉。人工耳蜗的工作原理说明植入深度、有效植入范围（植入序列上第一个和最后一个电极间的距离）和电极间距（相邻电极间距离）共同决定接受刺激的神经组织以及刺激强度。此外，前期研究发现耳蜗使用者的言语识别能力依赖于蜗内电极的输出频率与耳蜗基底膜特征频率(CF)之间的关系[5]：二者相匹配时有利于使用者识别言语，反之则影响其识别言语；如果不匹配的程度超过临界带宽，将大大降低使用者的言语识别能力[注1]。尽管新的设计使电极最长可达31mm[6]，能够更为广泛的覆盖耳蜗基底膜，但是与人类耳蜗的实际长度仍然存在差异（Ulehlova等[7]测量了人类耳蜗的长度为28mm-40mm，平均35mm），进而导致蜗内电极的输出频率与耳蜗基底膜特征频率(Characteristic Frequency,CF)之间不匹配，对耳蜗使用者言语识别能力将产生何种影响，以及电极植入深度与言语识别能力之间的关系成为当前的研究热点。
 
[言语识别与植入深度的关系] 在以听力正常人为受试者使用声码器(Vocoder)[注2]模拟人工耳蜗刺激效果的研究中发现：受试者的元音、辅音和语句识别得分与植入深度之间存在相关性[8，9]。当植入深度不足19mm时，输出频率与特征频率之间的不匹配显著影响言语识别得分。此时无论采取何种编码方案，受试者均不能获得较为理想的言语可懂度[8]。随着植入深度增加，两频率间的差异逐渐减小，言语识别得分呈上升趋势。当植入深度>24mm时，两频率间的差异在可接受的范围之内，此时受试者的言语识别得分与听力正常人相近。说明随着植入深度增加，蜗内电极的输出频率进入耳蜗基底膜特征频率的允许带宽之内，二者间的差异不再对耳蜗使用者的言语识别能力造成影响[9]。 
 
在以人工耳蜗使用者为受试者，通过开启/关闭电极通道模拟不同植入深度的研究中发现：耳蜗使用者的言语测试得分与植入深度存在相关性。Hochmair等[4]在研究中将全部电极通道分为耳蜗顶部组、中部组和底部组，每次仅刺激其中一组电极以研究耳蜗基底膜不同部位对言语识别的影响。发现受试者“二位数字”（Two-digit numbers）言语测试的平均成绩分别为34.5%、69.0%和60.0%。研究中还发现：开启全部电极通道时受试者单音节词正确率比仅开启蜗底八个通道时（即植入深度＝20mm）增加24.0%，语句识别阈降低6.6dB。随后Hamzavi等[10]深入研究耳蜗顶部区域对言语识别能力的影响。通过逐一开启蜗顶电极通道发现：虽然仅开启八个通道时耳蜗使用者即可获得良好的言语识别成绩，但是其句子测试和单音节词测试的成绩仍显著低于同时开启蜗顶部电极时的成绩。上述研究表明耳蜗基底膜各部位对改善耳蜗使用者言语识别能力均有帮助，应充分予以利用，特别不应忽视耳蜗顶部区域在提高言语识别能力中发挥的作用。并且随着植入深度的增加、基底膜接受刺激范围扩大，可为使用者提供更多的频率-部位信息，有利于提高其言语识别能力。
此外前人的研究中还发现：耳蜗使用者的言语识别成绩与植入电极阵列上的触点间距密切相关。Hochmair等[4]在研究中比较了八通道散布于整个基底膜和集中于基底膜某个区域时单音节词识别成绩。发现刺激电极通道数量相同的条件下：电极均匀分布于整个耳蜗基底膜时受试者的言语识别得分更好。说明随着植入深度增加，使得植入电极在基底膜上分布更为合理，神经元受通道间相互作用的影响变小，从而减少了通道间信号混叠现象发生，可最大限度保留原始信号频谱不受破坏，有利于提高耳蜗使用者的言语识别能力[4]。Garnham等研究[11]进一步证实了增加触点间距对提供耳蜗使用者言语识别能力的作用。分别开启十通道（关闭6、12号电极）、八通道（关闭3、6、9、12号电极）、六通道（关闭2、4、6、8、10、12号电极）、四通道（开启1、3、8、11号电极）、三通道（开启1、6、11号电极）、两通道（仅开启2、10号电极）。其结果表明，通道分布对元音、辅音和句子测试成绩有显著性影响（p26.4mm时，两种编码方案的言语识别成绩相当，与听力正常人得分相近。得分的变化趋势说明：随着植入深度增加，通常可以改善言语识别状况。对于20-25mm的植入范围，匹配方案频谱失真少，可提供更好的言语识别。对于不足20mm的浅植入而言，匹配方案减少了输入的频率范围，丢失了大量有利于言语识别的低频信息，言语识别得分低于压缩方案。然而，如果简单的将全部输入频率压缩至有限的电极上，将导致“频率-部位”映射的失真，亦导致言语识别变差，仍不能为人工耳蜗使用者提供最佳的编码方案。因此，压缩方案和匹配方案的最适植入深度不同，对于植入深度不同的耳蜗使用个体而言，为其选择最适编码方案，使得在基底膜相对较准的位置上分配相对宽的声音频率范围，有助于获得最佳的言语识别效果。 
 
随着人工耳蜗技术的不断发展和进步，CI使用者从中获得了越来越多的益处。植入 
深度对言语识别能力影响的一系列研究表明：二者之间具有较好的相关性，并且植入深度对最适编码方案的选择具有明显作用。由于耳蜗基底膜各个部位对改善使用者言语识别能力均有帮助，因此增加植入深度、积极利用耳蜗顶部区域对提高CI使用者言语理解能力是非常重要的、也是有价值的。目前国内有关植入深度的研究很少。由于声调是汉语具有的一种特殊言语特征，而且声调信息更多地承载于耳蜗顶部区域感受的低频信息中，因此，研究植入深度对于汉语声调识别能力的影响是很有价值的，具有较大的研究前景和研究空间，将会逐渐成为国内学者的研究热点。