CN102836018A - 一种用于治疗混合性听力损伤的人工听骨 - Google Patents

Abstract

一种用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，包括顶盘、连接杆、压电装置、镫骨夹，其中，顶盘通过手术植入固定在耳膜上；连接杆的一端与顶盘相连，另一端与压电装置的基部端相连；压电装置主要由压电叠堆构成，其作用端与镫骨夹的基部端相连；镫骨夹的作用端直接作用于镫骨上。本发明的人工听骨即可以像传统人工听骨那样替换损坏的听小骨，治疗传导性听力损伤。又具有主动激振能力，对伴有的感音神经性听力损伤进行补偿。此外，该主动式人工听骨能够在强磁场环境下工作，且具有能耗小、高频增益好的优点。其结构简单、不易故障、制造成本低，价格较低，便于广泛推广使用。

Description

一种用于治疗混合性听力损伤的人工听骨

技术领域

本发明涉及一种人工听骨，尤其是一种适用于治疗听力损伤、混合性听力损伤的压电型主动式人工听骨。

背景技术

人工听骨是一种替换人体中耳内三块听小骨的一个或多个的装置，用于治疗因听小骨坏死或缺损而引起的传导性听力损伤。但临床上显示，这些患有传导性听力损伤的患者中，部分还伴有感音神经性听力损伤，即患者内耳中的耳蜗还存有功能性障碍。这种同时伴有传导性听力损伤与感音神经性听力损伤的情况，临床上称之为混合性听力损伤。针对该类听力损伤，传统的治疗方法都是在植入人工听骨后，再让患者佩戴助听器，即先通过人工听骨来治疗其中的传导性听力损伤，再通过助听器的佩戴，对输入声音进行放大，补偿其中的感音神经性听力损伤。而传统助听器只能解决轻度到中度感音神经性听力损伤；佩戴舒适性不佳，患者常常有耳道堵塞的感觉；输出的声音信号和耳道反馈的声音信号混叠，使人感受到的声音信号清晰度降低。这些不足使得很多患者不愿意佩戴传统助听器。

针对以上问题，迫切需要研发一种主动式人工听骨，既能替换损坏的听小骨，完成人耳感声振动信号的传递；又能在此基础上，通过自身主动伸缩运动，将振动幅值放大，补偿感音神经性听力损伤。

Alexander M. Huber等在“Otology & Neurotology，2006，27(8): 1104-1109”上公开了他们研发的一款主动式人工听骨，该主动式人工听骨由一电磁作动器和一传统人工听骨组成，其中电磁作动器固定在传统人工听骨的连杆上。该主动式人工听骨除了能够替换损坏的听骨，传递振动信号，治疗传导性听力损伤；还能通过其电磁作动器的激振力，将所传递的振动信号放大，补偿患者存在的感音性听力损伤。尽管该主动式人工听骨能够对混合性听力损伤进行补偿，但由于该人工听骨的作动器是采用电磁式的，即利用电磁原理来实现驱动，这使人工听骨不能在强磁场环境下工作；电磁式作动器能耗较大，需较频繁充电，不适合应用到全植入式人工听骨；电磁式作动器工作频带较窄，而感音神经性听力损伤多发生在高频段，使得其在高频段的补偿效果欠佳。

综上所述，现有可以治疗混合性听力损伤的主动式人工听骨存在不能在强磁场环境下工作；耗能大；高频增益差等技术问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种结构简单、能在强磁场环境下工作、能耗小、高频增益好、用于治疗混合性听力损伤的压电型主动式人工听骨。

技术方案：本发明的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，包括植入人耳内鼓膜上的顶盘，顶盘的内侧设有连接杆、与连接杆相连的压电装置，压电装置的前部设有作用在人耳镫骨上的镫骨夹；所述的顶盘上开有通孔；所述的压电装置经导线连接植入在头骨上的电源与信号处理模块的输出端，电源与信号处理模块的输入端通过导线连接采集外部声音信号的麦克风，麦克风将采集到的外部声转化为电信号，通过导线将电信号传给设在电源与信号处理模块内的信号处理器，信号处理器根据患者的听力损失情况，将输入的电信号进行处理，再通过导线将处理后的电信号传入到人工听骨内的压电装置上。

所述的压电装置包括阶梯形的连接杆、套装在接杆上的套管，套管内设有压电叠堆，套管的出口侧设有使压电叠堆紧靠在连接杆上的托盘；

所述的压电装置包括柱形铰接头的连接杆、铰接在连接杆上的端盖，端盖上设有套管，套管内设有压电叠堆，套管的出口侧设有使压电叠堆紧靠在端盖上的托盘；

所述的压电装置包括球形铰接头的连接杆，连接杆上铰接有钹型结构的壳体，壳体内装有压电叠堆。

所述的套管、壳体的外部镀有生物相容性较好的钛或钛合金金属材料，或与生物相容性较好的聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、硅橡胶薄膜高分子材料薄膜包覆；

所述的连接杆与顶盘偏心连接，连接点靠近顶盘长径的一侧；

所述的托盘与套管滑动配合；

所述的镫骨夹为漏斗夹形、带环状夹的人字形、圆柱杆形或圆柱钩形；

所述顶盘、连接杆、镫骨夹采用生物相容性较好的钛或钛合金医用金属材料制成、或采用医用陶瓷以及医用的聚四氟乙烯材料、聚乙烯材料或硅橡胶材料制成。

有益效果：由于采用了上述技术方案，且用生物相容性较好的钛、钛合金医用金属材料制成或医用陶瓷以及医用高分子材料制成的顶盘、连接杆、镫骨夹，能在强磁场环境下工作、能耗小、高频增好。与现有技术相比，人工听骨不仅能像一般人工听骨那样替换损坏的听小骨、传递振动信号，还能根据患者所伴有的感音神经性听力损伤情况，将所需传递的振动信号加强，补偿听力损失。其主要优点有：

1、相对于传统人工听骨，不仅可以替换损坏的听小骨，治疗传导性听力损伤；本发明的人工听骨还能够通过人工听骨内部压电叠堆的主动作用，补偿部分患者所伴有的感音神经性听力损伤。

2、本发明的人工听骨工作原理是基于压电材料的逆压电效应，不会受电磁干扰的影响，使得患者可以在强磁场环境下工作；

3、本发明的人工听骨与已有的电磁型主动式人工听骨技术相比，由于采用压电叠堆，其工作频带宽、输出增益大、功耗小，有利于补偿患者所伴有的感音神经性听力损伤部分；

4、本发明的人工听骨与已有的电磁型主动式人工听骨技术相比，结构简单、不易故障、制造成本低，价格较低，便于广泛推广使用。

附图说明

图1 为人耳结构示意图；

图2 为本发明的实施例一结构示意图；

图3 为本发明的实施例一植入人耳结构示意图；

图4为本发明的实施例二结构示意图；

图5为本发明的实施例三结构示意图。

图中：外耳1，中耳2，内耳3，耳廓4，耳道5，鼓膜6，锤骨7，砧骨8，镫骨9，耳蜗10，顶盘11，连接杆12，压电叠堆13，镫骨夹14，托盘15，套管16，通孔17，导线18，麦克风19，电源与信号处理模块20，端盖21，球面副22，壳体23，球头24，连接套25。

具体实施方式

下机结合附图对本发明的实施例作进一步的详细： 

图1所示为人耳结构示意图，整个人耳包括外耳1、中耳2及内耳3。外耳1主要包括耳廓4及耳道5。中耳2则包括鼓膜（耳膜）6和听骨链。听骨链由三块听小骨组成（锤骨7、砧骨8和镫骨9）。锤骨7贴附在鼓膜6上，而听骨链中最后一块骨头镫骨9耦合到内耳3的耳蜗10。

在正常听觉中，外耳2的耳廓4将外部空气中压强的波动采集，通过耳道5达鼓膜6，引起中耳系统中鼓膜6和听骨链（锤骨7、砧骨8、镫骨9）的机械振动，进而由听骨链的镫骨9将振动传入内耳中的耳蜗10。耳蜗10通过内部淋巴液与基底膜的流固耦合作用，及外毛细胞的振动放大（对基底膜感应的微小振动进行主动放大），使耳蜗10内的内毛细胞感应中耳输入的机械能。最终由内毛细胞将机械运动转化为神经脉冲并传给听觉神经，进而产生声音。

传导性听力损伤，通常是由于中耳3内部听小骨损坏，例如因中耳炎而产生砧骨8腐蚀，而造成的声音传输障碍。传统人工听骨即是通过替换损坏的听小骨，而实现治疗的。感音神经性听力损伤，通常是由于耳蜗10内部外毛细胞的损坏，降低了对内毛细胞的输入，从而导致人耳声音感知度的降低。由传统助听器进行的放大，即是恢复了本该由外毛细胞提供的正常放大。

实施例一、

如图2图3所示，本发明的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，包括植入人耳内鼓膜6上的顶盘11，顶盘11的内侧设有连接杆12、与连接杆12相连的压电装置，所述的压电装置包括阶梯形的连接杆12、套装在接杆12上的套管16，套管16内设有压电叠堆13，套管16的出口侧设有使压电叠堆13紧靠在连接杆12上的托盘15。所述的托盘15与套管16滑动配合。压电装置的前部设有作用在人耳镫骨9上的镫骨夹14；所述的连接杆12与顶盘11偏心连接，连接点靠近顶盘长径的一侧。顶盘11上开有4-5个通孔17；所述的镫骨夹14为漏斗夹形、带环状夹的人字形、圆柱杆形或圆柱钩形。所述的压电装置经导线18连接植入在头骨上的电源与信号处理模块20的输出端，电源与信号处理模块20的输入端通过导线26连接采集外部声音信号的麦克风19。

所述的套管16的外部镀有生物相容性金属材料，如钛或钛合金、或与生物相容性较好的高分子材料薄膜包覆，如聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、硅橡胶薄膜，实现将压电叠堆13与人体的隔离。

所述顶盘11、连接杆12、镫骨夹14采用生物相容性较好的医用金属材料制成，如钛或钛合金、或医用陶瓷以及医用高分子材料制成，如聚四氟乙烯材料、聚乙烯材料、硅橡胶材料。

所述的顶盘11形状根据不同人耳确定，顶盘11可以是圆形，也可以是椭圆形，连接杆12与顶盘11采用偏心连接，连接点靠近顶盘11长径的一侧。

所述的托盘15 外壁的几何形状与压电构件的套管16 内壁形状一致，形成滑动配合，使与托盘15固定连接的镫骨夹14的输出位移方向与压电叠堆13 伸缩运动方向一致。

所述的镫骨夹14设置为符合人体要求的几何形状结构，具体为漏斗夹形、带环状夹的人字形、圆柱杆形或圆柱钩形。

工作原理及工作过程：针对患者传导性听力损伤，本发明的人工听骨植入后，可以直接替换损坏的听小骨，如图3所示，砧骨损坏，实现声音传递的修复，进而治疗传导性听力损伤。针对患者感音神经性听力损伤部分对应的频段声音，麦克风19将体外的声音信号采集，并转化为电信号，通过导线26 将其传给信号处理器（位于电源与信号处理模块20内）。信号处理器再根据患者的听力损失情况，将该电信号进行处理，再通过导线18 将处理后的电信号传入到人工听骨内的压电叠堆13 ；由于逆压电效应，压电叠堆13 根据输入电压的变化产生形变，做伸缩运动，并通过托盘15、镫骨夹14 将该运动传递至镫骨9上，进而激起耳蜗10内淋巴液的运动，实现对患者感音神经性听力损伤部分的补偿。整个过程中，由电源与信号处理模块20中的电源装置为系统供电，且该电源装置可由已公知的可再充电电池实现。

实施例二、

如图4所示，与实施例一基本相同，相同之处略。不同之处：所述的压电装置包括柱形铰接头的连接杆12、铰接在连接杆12上的端盖21，端盖21上设有套管16，套管16内设有压电叠堆13，套管16的出口侧设有使压电叠堆13紧靠在连接杆12上的托盘15。所述的连接杆12与压电构件采用球面副连接方式，通过端盖21与连杆12经球面副22连接，从而实现连杆12与压电构件的球面副连接。

实施例三、

如图5所示，与实施例一基本相同，相同之处略。不同之处：所述的压电装置包括球形铰接头的连接杆12、铰接在连接杆12上的壳体23，壳体23内设有压电叠堆13，壳体23的下部设有连接镫骨夹14的连接套25。所述的连接杆12与压电构件采用球面副连接方式，通过球头24与球形铰接头的连杆12连接，从而实现连杆12与压电构件的球面副连接。壳体23采用钹（Cymbal）型结构，压电叠堆13伸缩方向的两顶端固定在壳体23内左右两壁上，实现将压电叠堆13的横向伸缩运动转化为壳体23的纵向伸缩运动，且放大运动幅值。 

Claims (9)

1.一种用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：它包括植入人耳内鼓膜（6）上的顶盘（11），顶盘（11）的内侧设有连接杆（12）、与连接杆（12）相连的压电装置，压电装置的前部设有作用在人耳镫骨（9）上的镫骨夹（14）；所述的顶盘（11）上开有通孔（17）；所述的压电装置经导线（18）连接植入在头骨上的电源与信号处理模块（20）的输出端，电源与信号处理模块（20）的输入端通过导线（26）连接采集外部声音信号的麦克风（19），麦克风（19）将采集到的外部声转化为电信号，通过导线（26）将电信号传给设在电源与信号处理模块（20）内的信号处理器，信号处理器根据患者的听力损失情况，将输入的电信号进行处理，再通过导线（18）将处理后的电信号传入到人工听骨内的压电装置上。

2.根据权利要求1所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的压电装置包括阶梯形的连接杆（12）、套装在连接杆（12）上的套管（16），套管（16）内设有压电叠堆（13），套管（16）的出口侧设有出口侧设有使压电叠堆（13）紧靠在连接杆（12）上的托盘（15）。

3. 根据权利要求1所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的压电装置包括柱形铰接头的连接杆（12）、铰接在连接杆（12）上的端盖（21），端盖（21）上设有套管（16），套管（16）内设有压电叠堆（13），套管（16）的出口侧设有使压电叠堆（13）紧靠在端盖（21）上的托盘（15）。

4.根据权利要求1所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的压电装置包括球形铰接头的连接杆（12），连接杆（12）上铰接有钹型结构的壳体（23），壳体（23）内装有压电叠堆（13）。

5.根据权利要求2、3或4所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的套管（16）、壳体（23）的外部镀有生物相容性较好的钛或钛合金金属材料，或与生物相容性较好的聚四氟乙烯薄膜、聚乙烯薄膜、硅橡胶薄膜高分子材料薄膜包覆。

6.根据权利要求1所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的连接杆（12）与顶盘（11）偏心连接，连接点靠近顶盘长径的一侧。

7.根据权利要求2或3所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的托盘（15）与套管（16）滑动配合。

8.根据权利要求1所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述的镫骨夹（14）为漏斗夹形、带环状夹的人字形、圆柱杆形或圆柱钩形。

9. 根据权利要求1所述的用于治疗混合性听力损伤的人工听骨，其特征在于：所述顶盘（11）、连接杆（12）、镫骨夹（14）采用生物相容性较好的钛或钛合金医用金属材料制成、或采用医用陶瓷以及医用的聚四氟乙烯材料、聚乙烯材料或硅橡胶材料制成。

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